王 慧，袁 軍*，劉繁燈，吳方圓

(1 中南林業(yè)科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410004；2經(jīng)濟(jì)林培育與利用湖南省高?！?011’協(xié)同創(chuàng)新中心，長(zhǎng)沙 410004)

不同浸提劑提取的土壤磷鋁與油茶各器官磷鋁含量的相關(guān)分析①

王 慧1,2，袁 軍1,2*，劉繁燈1,2，吳方圓1,2

(1 中南林業(yè)科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410004；2經(jīng)濟(jì)林培育與利用湖南省高?！?011’協(xié)同創(chuàng)新中心，長(zhǎng)沙 410004)

采用Mehlich3、ASI、Bray、DTPA、HCl等5種浸提方法測(cè)定油茶林地土壤磷、鋁含量，并分析其與葉片等器官磷、鋁含量的關(guān)系。結(jié)果表明：ASI法提取的磷含量最高，平均值達(dá)4.12 mg/kg，Bray法提取的磷含量最低；鋁提取量依次為HCl-Al＞Bray-Al＞M3-Al＞ASI-Al＞DTPA-Al。5種方法提取的磷、鋁含量分別存在較好的正相關(guān)關(guān)系。油茶葉片的磷含量和鋁含量最高，其中鋁含量達(dá)14.22 g/kg，是其他器官鋁含量的11.5 ～ 28.1倍。葉片磷含量與HCl-P、葉片鋁含量與HCl-Al分別呈顯著正相關(guān)。該研究表明0.01 mol/L HCl提取法具有應(yīng)用于同時(shí)測(cè)定土壤磷、鋁含量和評(píng)價(jià)其對(duì)油茶生物有效性的可行性。

油茶；提取方法；有效性；養(yǎng)分分析

鋁是土壤中最豐富的金屬元素，在pH＜5的酸性土壤條件下，Al3+等活性鋁嚴(yán)重抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育[1]，并導(dǎo)致磷被固定而形成難溶的鋁磷化合物(Al-P)等形式，使得有效磷的含量非常低[2-3]。油茶是我國(guó)重要的食用木本油料樹(shù)種，廣泛分布并大量種植在南方酸性紅壤地區(qū)，被證實(shí)為耐低磷和鋁超累積植物[3-5]，磷、鋁對(duì)油茶生長(zhǎng)發(fā)育的作用成為目前研究的熱點(diǎn)課題，而準(zhǔn)確且簡(jiǎn)便地測(cè)定和評(píng)價(jià)油茶林地土壤磷、鋁含量成為首要的技術(shù)問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤元素有效態(tài)提取進(jìn)行了很多研究，主要集中在不同提取方法對(duì)土壤中元素的提取能力和提取元素含量與作物吸收的相關(guān)性?xún)蓚€(gè)方面[6-8]。不同測(cè)定方法的主要差異是浸提劑不同，目前應(yīng)用于酸性土壤元素的提取劑有0.1 mol/L的HCl、Melich3(M3)和ASI等，這些方法之間雖然存在一定的相關(guān)性，但測(cè)得的土壤中有效元素含量相差很大，且與植物總吸收量之間相關(guān)性差異亦很大[7-8]，所以尋找與油茶對(duì)磷、鋁的效應(yīng)相關(guān)性較好的方法，對(duì)正確地評(píng)價(jià)油茶林地土壤磷、鋁含量水平以及指導(dǎo)施肥具有十分重要的意義。為此，本研究選取了湖南省40個(gè)油茶林地土壤和對(duì)應(yīng)植株的葉片和果實(shí)樣本，測(cè)定浸提劑提取林地磷、鋁含量和葉片、果實(shí)的磷、鋁含量，分析油茶林地土壤磷、鋁含量與樹(shù)體器官含量之間的相關(guān)關(guān)系，以為油茶的磷、鋁便捷測(cè)定和磷養(yǎng)分管理等提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在湖南省內(nèi)20個(gè)主要油茶生產(chǎn)縣市選擇40個(gè)成熟林樣地(圖1)，每個(gè)樣地20 m×20 m。2015年10—11月采集油茶林地土壤及植物樣本。土壤樣品采用S形布點(diǎn)法采集，采集深度為0 ～ 40 cm，每個(gè)林地采集約1 kg混合樣裝入土袋帶回實(shí)驗(yàn)室，攤在牛皮紙上風(fēng)干，剔除土壤中石礫及根系，用木錘敲碎土壤過(guò)10目尼龍網(wǎng)篩，裝塑料瓶中備用。

在每個(gè)樣地選擇標(biāo)準(zhǔn)株5株，在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)株?yáng)|南西北4個(gè)方向外側(cè)中部采集2年生葉片20片及果實(shí)8個(gè)，用保鮮袋封裝?；貙?shí)驗(yàn)室后將植物樣品分為葉片、果皮、種皮和種仁，分別用去離子水洗凈，葉片剪除葉柄后，置于105℃烘箱殺青30 min，然后烘6 h后用粉碎機(jī)粉碎，裝自封袋備用。

1.2 樣品處理

1.2.1 土壤樣品處理 按照全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心等確定的Mehlich3(以下簡(jiǎn)稱(chēng)M3)、ASI、Bray[9]、DTPA[10]、HCl等5種方法對(duì)土壤樣品進(jìn)行浸提，浸提劑成分見(jiàn)表1。稱(chēng)取待測(cè)土樣15.00 g，裝入250 ml塑料瓶中，用分液器加50 ml 不同浸提劑，將塑料瓶置于恒溫往復(fù)振蕩機(jī)(溫度25℃，轉(zhuǎn)速200 r/min)上振蕩1 h，然后用定量濾紙干過(guò)濾，再將濾液過(guò)孔徑0.45 μm的濾膜待測(cè)。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖

1.2.2 植物樣品處理 參照張韞[11]的方法，稱(chēng)取0.150 0 g植物樣品，加入5 ml 98% 濃H2SO4，放置過(guò)夜后將消煮管置于消解儀(DTD-40D型)中加熱，待濃H2SO4發(fā)白煙后升高溫度，加熱至溶液呈均勻棕黑色時(shí)取下，稍冷后加6滴30% H2O2，再消煮約10 min，稍冷后繼續(xù)滴加H2O2再消煮，如此重復(fù)數(shù)次，每次滴加的H2O2逐次減少，消煮至溶液清亮，再升高溫度加熱約10 min。冷卻后，用去離子水將消煮液無(wú)損轉(zhuǎn)移入100 ml容量瓶中，冷卻至室溫后定容待測(cè)。

表1 不同浸提方法提取劑成分

1.3 磷、鋁含量檢測(cè)

土壤提取液和植物待測(cè)液中的磷、鋁含量均用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICAP6300，Thermofisher，美國(guó))參照技術(shù)手冊(cè)測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)液購(gòu)自國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。用M3、ASI、Bray、DTPA、HCl提取的土壤磷、鋁含量分別用M3-P、ASI-P、Bray-P、DTPA-P、HCl-P和M3-Al、ASI-Al、Bray-Al、DTPA-Al、HCl-Al表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010、SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，圖表制作用Origin 8.5完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶林地土壤磷、鋁含量

從圖2中可以看出，5種浸提方法提取的油茶林地土壤磷含量存在差異，ASI提取的磷含量最高，平均值達(dá)4.12 mg/kg，顯著高于其他4種方法提取的磷(P＜0.05)；M3、DTPA和HCl的提取量不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；而常用于酸性土壤檢測(cè)的Bray法提取得到的磷含量最低，僅為ASI提取量的3.8%，且顯著低于其他4種方法提取的磷(P＜0.05)。5種不同方法的鋁提取量存在顯著差異(圖3)，以HCl提取的量最大，達(dá)到628.08 mg/kg，是最小值(DTAP提取量)的13.3倍。ASI提取的磷含量顯著高于常用于酸性土壤有效磷檢測(cè)的Bray法，可能與ASI等浸提劑不容易被碳水化合物影響有關(guān)；而土壤鋁含量以HCl-Al最大，可能其他幾種浸提劑具有螯合作用有關(guān)[6]。

圖2 不同提取方法測(cè)定的磷含量

圖3 不同提取方法測(cè)定的鋁含量

分析不同浸提方法提取的土壤磷、鋁含量之間的關(guān)系，結(jié)果表明(表 2)：除DTPA與HCl提取的磷含量相關(guān)性不顯著外，5種方法提取的磷含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，其中ASI-P與M3-P、Bray-P和DTPA-P的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到了0.6以上。除DTPA-Al與M3-Al外，5種方法提取的鋁含量也存在顯著或極顯著相關(guān)；DTPA-P與Bray-Al、DTPA-Al、ASI-Al之間及ASI-P與DTPA-Al之間呈顯著正相關(guān)；HCl-P與Bray-Al呈極顯著負(fù)相關(guān)，而HCl-P與M3-Al、ASI-Al，Bray-P與M3-Al分別呈顯著負(fù)相關(guān)。5種方法提取的磷含量和鋁含量各自具有較好的相關(guān)關(guān)系，表明這5種方法均提取到了磷、鋁元素的某些共同形態(tài)，而哪些形態(tài)容易被油茶有效利用吸收將需要進(jìn)一步研究[13-15]。

表2 不同提取方法測(cè)得的土壤磷含量與鋁含量的相關(guān)分析

2.2 油茶不同器官磷、鋁含量

圖4表明，油茶葉片和種仁的磷含量最高，分別達(dá)到20.35 mg/kg和20.09 mg/kg，顯著高于果殼和種殼的磷含量 (P＜0.05)，而種殼磷含量最低，僅為葉片磷含量的57.4%；油茶葉片中鋁含量也最高，達(dá)14.22 g/kg，顯著高于果殼(1.24 g/kg)、種殼和種仁鋁含量，是種殼含量的28.1倍(圖5)，這說(shuō)明油茶主要將吸收的鋁富集在葉片中[5]。

2.3 土壤磷、鋁含量與油茶各器官磷、鋁含量的相關(guān)分析

對(duì)油茶葉片、果殼、種皮和種仁的磷含量與不同提取方法的土壤磷提取量進(jìn)行相關(guān)分析(表3)，發(fā)現(xiàn)除葉片、果殼磷含量與DTPA-P，種殼磷含量與Bray-P呈負(fù)相關(guān)外，其他不同器官的磷含量與各提取量之間均呈正相關(guān)，其中果殼磷含量與HCl-P呈極顯著相關(guān)，葉片磷含量與HCl-P，果殼磷含量與Bray-P、ASI-P，種仁磷含量與HCl-P呈顯著相關(guān)。表4表明，葉片鋁含量同M3-Al、Bray-Al、HCl-Al呈顯著正相關(guān)，其中與HCl-Al的相關(guān)系數(shù)最大；種殼的鋁含量與5種不同提取方法鋁提取量均呈負(fù)相關(guān)，而種仁鋁含量與DTPA-Al呈顯著負(fù)相關(guān)。在不同植物的研究中，不同浸提劑提取的磷等元素含量可能與吸收量相關(guān)，但也可能不相關(guān)，這可能與元素是否是限制性因子、取樣部位的影響有關(guān)[16-17]。

圖4 不同油茶器官的磷含量

圖5 不同油茶器官的鋁含量

分析油茶不同器官磷含量與鋁含量之間的相關(guān)關(guān)系(表5)，發(fā)現(xiàn)其葉片磷含量與果殼磷含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系；果殼鋁含量與種殼、種仁的鋁含量均呈顯著正相關(guān)；果殼磷含量與葉片的鋁含量、種仁的鋁含量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而種殼中的磷含量與果殼、種殼鋁含量呈顯著正相關(guān)。

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)ASI提取的磷含量最高，Bray法提取量最低；而土壤鋁含量以HCl-Al最高，DTPA-Al最低；5種方法提取的磷含量和鋁含量各自具有較好的相關(guān)關(guān)系；果殼磷含量與多種磷提取方法呈顯著或極顯著相關(guān)，說(shuō)明種殼可作為油茶磷養(yǎng)分水平診斷備選部位；油茶葉片磷含量、鋁含量分別與HCl-P、HCl-Al呈顯著相關(guān)，表明0.01 mol/L HCl可以應(yīng)用于同時(shí)提取油茶林地土壤的磷和鋁，其測(cè)定值在評(píng)價(jià)其對(duì)油茶的生物有效性中具有可行性。

表3 不同提取方法測(cè)得的土壤磷含量與油茶不同器官磷含量的相關(guān)關(guān)系

表4 不同提取方法測(cè)得的土壤鋁含量與油茶不同器官鋁含量的相關(guān)關(guān)系

表5 油茶不同器官磷含量與鋁含量的相關(guān)分析

[1] 李學(xué)垣, 黃巧云, 胡紅青, 等. 酸性土壤中活性鋁的形態(tài)與鋁毒[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1995, 14(4)： 356-362

[2] He G,Zhang J, Hu X, et al. Effect of aluminum toxicity and phosphorus deficiency on the growth and photosynthesis of oil tea (Camellia oleifera Abel.) seedlings inacidic red soils[J]. Acta Physiologiae Plantarum, 2011, 33(4)：1285-1292

[3] 袁軍. 油茶低磷適應(yīng)機(jī)理研究[D]. 北京： 北京林業(yè)大學(xué),2013

[4] Zeng Q L, Chen R F, Zhao R F, et al. Aluminum could be transported via phloem in Camellia oleifera Abel[J]. Tree Physiology, 2013, 33(1)： 96-105

[5] Chen R F, Shen R F, Gu P, et al. Investigation of aluminum-tolerant species in acid soils of south China[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2008,39(9/10)： 1493-1506

[6] 劉慶,夏江寶,陸兆華,等. 黃河三角洲不同土地利用土壤有效態(tài)微量元素提取與豐缺評(píng)價(jià)[J]. 水土保持學(xué)報(bào),2012, 26(1)： 124-135

[7] Liu J, Liao Z, Hu C, et al. Relationships between Mehlich-3, ASI and routine methods of soil available nutrients analysis for paddy soils in China[J]. Journal of Food, Agriculture & Environment, 2011,9(1)： 516-520

[8] 張洋洋, 魯劍巍, 王箏, 等. 不同提取方法測(cè)定的土壤鉀的有效性比較研究[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2014, 51(3)： 600-608[9] 全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心. 土壤分析技術(shù)規(guī)范[M].北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2014

[10] 陸欣春, 鄒文秀, 韓曉增, 等. 黑土鋅有效度的物理化學(xué)研究法[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2016, 53(4)： 985-994

[11] 張韞. 土壤、水、植物理化分析教程[M]. 北京： 中國(guó)林業(yè)出版社, 2011

[12] Pradhan A K, Beura K S, Das R, et al. Evaluation of extractability of different extractants for zinc and copper in soils under long-term fertilization[J]. Plant, Soil and Environment, 2015, 61(5)： 227-233

[13] 黃麗媛, 袁軍, 吳澤龍, 等. 油茶林地土壤鋁的含量和化學(xué)形態(tài)分析[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究, 2016, 34(3)： 79-83

[14] 曾其龍, 陳榮府, 趙學(xué)強(qiáng), 等. 油茶根系吸收鋁導(dǎo)致生長(zhǎng)介質(zhì)酸化[J]. 土壤, 2012, 44(5)： 834-837

[15] 邵興華, 郭連金, 張建忠. Olsen P評(píng)估植物有效磷的有效性，土壤P吸附參數(shù)及它們間的關(guān)系[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 43(4)： 1-4

[16] 冷虹, 譚啟玲, 胡承孝, 等. 椪柑品質(zhì)因樹(shù)齡的變化及其與葉片-土壤養(yǎng)分含量的關(guān)系[J]. 中國(guó)南方果樹(shù), 2016,45(2)：16-22

[17] 郭宏, 杜毅飛, 王海濤, 等. 黃土高原蘋(píng)果園土壤和葉片養(yǎng)分狀況分析——以陜西省黃陵縣為例[J]. 土壤, 2015,47(4)： 682-689

Soil Aluminum and Phosphorus Contents Extracted by Different Methods, and Their Correlations with Aluminum and Phosphorus Contents in Different Organs of Camellia oleifera

WANG Hui1,2, YUAN Jun1,2*, LIU Fandeng1,2, WU Fangyuan1,2
(1 Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees, Ministry of Education, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; 2 Hunan Provincial ‘2011’ Cooperative Innovation Center of Cultivation and Utilization for Non-Wood Forest Trees, Changsha 410004, China)

Different extractants of Mehlich3, ASI, Bray, DTPA and HCl were employed to determine the contents of phosphorous and aluminum contents in soils and in different organs of Camellia oleifera, and their correlations were also analyzed. The results showed that ASI obtained the highest soil phosphorus content (4.12 mg/kg), while Bray got the lowest content. The contents of extracted soil aluminum were in an order of HCl-Al＞Bray-Al＞M3-Al＞ASI-Al＞DTPA-Al. Soil phosphorus and aluminum contents determined by different extractants had significant positive correlation. Phosphorus and aluminum contents in Camellia oleifera leaves were highest, aluminum content was up to 14.22 g/kg, 11.5-28.1 times of those in other organs. There were significant positive correlations between Phosphorus content in Camellia oleifera leaves HCl-P, and aluminum content in leaves and HCl-Al. This study suggests that 0.01 mol/L HCl extraction can be applied to simultaneously measure soil phosphorus and aluminum contents, and to evaluate their bioavailability to Camellia oleifera.

Camellia oleifera; Extraction; Availability; Nutrient analysis

S151.9

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.031

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31400582)資助。

* 通訊作者(yuanjunchina@126.com)

王慧(1992—)，女，湖南株洲人，碩士研究生，研究方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)林栽培育種。E-mail：445641289@qq.com