原慧芳 黃菁 岳海 田耀華

摘 ?要 ?以橡膠樹品種‘云研77-4為試材，采用蓋膜、蓋草和添加保水劑的處理方式，以常規(guī)管理（不覆蓋）為對照，通過田間比較試驗研究3種保水處理對橡膠樹全年中不同生長階段葉片生理特性及膠乳產量的影響。方差分析結果表明：蓋膜、蓋草和添加保水劑在干季均顯著提高了土壤含水量，并顯著影響了橡膠樹葉片的可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）和蔗糖（Suc）含量;3種保水處理處理均不同程度的提高了膠乳產量。主成分分析結果表明：提取3個主成分，累計貢獻率為84.8%，說明前3個主成分可反映原始變量的絕大部分信息;根據綜合得分，各保水處理優(yōu)劣順序依次為：添加保水劑、蓋草、蓋膜、對照;橡膠樹全年中不同生長階段葉片生理指標綜合表現優(yōu)劣順序依次為：12月、3月、1—2月、11月、6月、7月、9—10月、8月、5月、4月。因此，從本研究結果可以推斷，各保水處理均能有效緩解季節(jié)性干旱對橡膠樹生長的不利影響，在生產上可以根據橡膠樹全年中不同生長階段葉片生理指標綜合表現選擇合理的割膠時期。

關鍵詞 ?橡膠樹;保水處理;土壤含水量;生理特性;綜合評價;產量

中圖分類號 ?S794.1 ? ? ?文獻標識碼 ?A

Abstract ?Rubber tree variety ‘Yunyan 77-4 was selected as the test material. With conventional management （without covering） as the control， covering film， covering grass and adding water-retaining agent were adopted as the three water-retaining treatments. Through field comparative experiments， the effects of different treatments on the physiological characteristics of leaves and latex yield at different growth stages of rubber tree in the whole year were studied. The results of variance analysis showed that covering film， covering grass and adding water retaining agent significantly increased soil water content in dry season， and significantly affected the contents of soluble protein （SP）， proline （Pro）， soluble sugar （SS） and sucrose （Suc） in the leaves of rubber trees. The yield of latex increased by the three water retaining treatments. Principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of the first three principal components was 84.8%， indicating that the first three principal components could reflect most of the information of original variables. According to the comprehensive score， the order of the advantages and disadvantages of each treatment was as follows： adding water-retaining agent， covering grass， covering film and the control. The order of comprehensive performance of physiological indexes of rubber leaves at different growth stages in the whole year was as follows： December， March， January–February， November， June， July， September–October， August， May and April. Therefore， it can be inferred from the results that all water conservation treatments can effectively alleviate the adverse effects of seasonal drought on the growth of rubber trees. In terms of production， a reasonable tapping period can be selected according to the comprehensive performance of physiological indexes of leaves at different growth stages throughout the year.

Keywords ?Hevea brasiliensis; water-retention treatment; soil moisture content; physiological characters; comprehensive evaluation; yield

DOI ?10.3969/j.issn.1000-2561.2019.11.001

橡膠樹（Hevea brasiliensis）原產于南美洲亞馬遜河流域的熱帶雨林，性喜氣溫較高、濕度較大、降水豐沛而分布均勻的氣候環(huán)境。適宜橡膠樹生長和產膠的年降水量以1500 mm以上為宜[1]。只有具有充足的水分條件，才能保證橡膠樹的正常生長和產排膠。水分脅迫是限制橡膠樹膠乳產量的關鍵因素之一，干旱或季節(jié)性干旱下橡膠樹生長受阻、抽葉減慢、植株回枯死亡、過冬落葉、割膠時間縮短、產排膠受阻、膠乳產量下降，會導致橡膠樹種植業(yè)的經濟效益明顯下降。以往我國多注重橡膠樹風害和寒害方面的研究，但對橡膠樹旱害的關注較少，在橡膠樹抗旱減災栽培管理技術方面的研究較為滯后[2-3]。事實上，在我國和東南亞的許多植膠國中橡膠樹旱害非常嚴重，每年3—5月，氣溫一般都很高，但降雨量很少，季節(jié)性的干旱往往導致橡膠樹生長不良，直接影響后期樹體生長和產排膠。據不完全統(tǒng)計，在云南植膠區(qū)，每推遲或停止割膠一天就會減少干膠產量近2000 t。2009—2010年西雙版納州冬春干旱，直到3月底至4月初橡膠樹才大面積開割，如東風農場3月16日—4月30日，共生產天然橡膠3105.09 t，同比減產462.05 t，減少了12.95%，干旱對橡膠產量的影響由此可見一斑[4]。目前，關于保水處理的研究，主要集中于水土保持和產量影響方面，許多學者的研究結果均表明保水處理能明顯改善土壤水分狀況，緩解季節(jié)性干旱危害，實現作物增產增收[5-9]。但涉及不同保水處理對橡膠樹全年中不同生長階段的葉片生理特性和膠乳產量影響的研究較少，關于生產上選擇適宜的割膠時期還缺少理論依據。另外，由于本研究作者前期關于逆境脅迫對橡膠樹生理生化指標的影響方面有不少研究[10-11]，已經篩選出能準確反映橡膠樹葉片生理特性的參數。因此，本研究通過采用蓋膜、蓋草和添加保水劑處理，研究橡膠樹全年不同生長階段葉片生理特性參數的變化情況及對膠乳產量的影響。為驗證保水處理對季節(jié)性干旱的緩解程度，為掌握橡膠樹重要生理參數對季節(jié)干旱的響應，最終實現生產上有效的抗旱保水處理及選擇適宜的割膠時期提供科學依據。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗地概況及材料

試驗地位于云南省西雙版納州云南省熱帶作物科學研究所江北橡膠人工林試驗基地（100°47'27.2''E～100°47'35''E，22°02'17.6''N～22° 02'37.2''N），海拔為621～814 m。該地屬于北熱帶西南季風氣候，一年中有明顯的干季（11月—翌年4月）和雨季（5—10月）之分，年平均氣溫為21.5 ℃，年蒸發(fā)量為1310.6 mm，≥10 ℃的年積溫為8100.4 ℃，年降雨量為1161.8 mm，平均相對濕度為85%[12]。2013年1—12月試驗地的月氣溫和降雨量變化見圖1（數據來自景洪州氣象局）。參試品種為2005年種植的‘云研77-4，株行距3 m× 8 m，試驗基地面積約8 hm2，土壤為磚紅壤。西雙版納州橡膠樹全年生長階段見表1。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗設計 ?試驗設置膜（白）覆蓋、草覆蓋和添加保水劑共3個保水處理，常規(guī)管理為對照（CK）;每處理以相鄰5株樹為1次重復，共5次重復。

1.2.2 ?試驗處理 ?常規(guī)管理（對照）：每年4月、6月和8月對種植帶進行3次除草;每年7月和11月對保護帶進行2次砍草，并將雜草清理到種植帶上作為根圈壓青覆蓋材料;每年5月在壓青坑內施有機肥后并壓青，如無草壓青則蓋薄土，每年5月和10月施復合肥。

蓋膜處理：在2012年雨季結束前，將樹盤下的樹葉和雜草清理干凈，在種植帶內至主干外10 cm的范圍內進行深翻改土，再用規(guī)格為0.07 mm厚的聚乙烯白地膜覆蓋（施肥位置覆蓋在內）。

蓋草處理：對各試驗植株統(tǒng)一施肥后，平整樹盤，然后將雜草蓋于樹盤上，蓋草約15 cm厚，覆蓋范圍與地膜覆蓋相同。

添加保水劑處理：在垂直于種植帶方向的橡膠樹的兩側滴水線內，挖30 cm深、40 cm寬的環(huán)狀溝，表土、底土分放，在坑底施入保水劑（北京金元易生態(tài)工程技術中心有限公司提供的保水劑，規(guī)格為MP3005K4，粒徑為3.5～4 mm），將保水劑與適量表土混合均勻，保水劑施用量200 g/株，再將剩余表土及底土蓋上。

1.2.3 ?測定指標與方法 ?試驗于2013年每個橡膠樹生長階段（月份）的月末，早上8：00左右采集橡膠樹葉樣進行生理指標的測定。選取每處理中固定植株中部外圍各方位穩(wěn)定枝條上的功能葉片，采后用冰壺迅速帶回實驗室，立即用濕紗布擦凈葉片表面。脯氨酸（Pro）含量的測定采用磺基水楊酸法[13];可溶性蛋白質（SP）含量的測定采用考馬斯亮藍染色法[14];可溶性糖（SS）和蔗糖（Suc）含量的測定采用蒽酮比色法[15];土壤含水量（SMC）的測定采用烘干稱量法[16]，每月定期選擇每個處理的3個樣點，挖土壤剖面0～40 cm的土壤進行土壤含水量測定，重復3次;橡膠樹膠乳產量采集于2014年8月29日至11月4日，每4天1刀，每個處理重復10株。

1.3 ?數據處理

采用SPSS19.0軟件對試驗數據進行統(tǒng)計分析。以單因素方差（ANOVA）分析不同保水處理對橡膠樹葉片生理指標和膠乳產量的影響，以Duncans新復極差法進行多重比較（P<0.05）;用主成分分析法計算各指標間相關矩陣的特征向量及每個主成分的貢獻率和累積貢獻率，建立主成分方程，進行因子綜合分析評價[17-18]。使用SigmaPlot 10.0軟件完成繪圖。

2 ?結果與分析

2.1 ?保水處理對橡膠樹不同生長階段土壤含水量的影響

保水處理對橡膠樹各生長階段0～40 cm土壤含水量（SMC）的影響，如圖2所示，隨著季節(jié)的變化各保水處理的SMC發(fā)生相應的變化，且變化趨勢基本一致。蓋膜、蓋草和添加保水劑處理均在干季（11月—翌年5月）的SMC均高于對照，增加幅度在3%～50%范圍;各保水處理在雨季（6—10月）時SMC的升降與對照相比變化幅度不大，增減幅度在4%以內。總體來看，在干季不同保水處理均明顯的增加了SMC，但增加幅度不一，干季時各保水處理的SMC高低順序為蓋膜>蓋草>添加保水劑>對照，而在雨季各保水處理與對照相比差異不明顯。

2.2 ?保水處理對不同生長階段橡膠樹葉片4個生理指標的影響

2.2.1 ?對橡膠樹葉片可溶性蛋白含量的影響 ?經方差分析結果表明，同一生長階段下不同保水處理的SP含量與對照相比，其各生長階段變化幅度均不一。如表2所示，蓋膜處理的SP含量在干季（12月—翌年4月）均最高，蓋草、添加保水劑處理和對照的SP含量上下波動;而蓋膜處理在雨季（5—10月）呈低高低的變化趨勢，而其他保水處理的SP含量在雨季基本呈高低高變化趨勢，但相對都低于對照。從同一處理下比較各生長階段間橡膠樹葉片的SP含量變化來看，除了蓋膜處理與其他保水處理的SP含量稍有不同外，蓋草和添加保水劑處理在各生長階段的變化趨勢大體一致，均以6月最高，其次12月和5月、7月、1—2月最高，而3月、8月、9—10月、11月、4月的SP含量明顯最低。

2.2.2 ?對橡膠樹葉片脯氨酸含量的影響 ?經方差分析結果表明，同一生長階段下不同保水處理的Pro含量與對照相比，其各生長階段變化幅度均不一。如表3所示，各保水處理的Pro含量在全年上下不規(guī)律的變幅，在干季添加保水劑處理和對照的Pro含量相對高于蓋膜和蓋草處理，但變化幅度不明顯。除了蓋膜處理在7月明顯低于其他處理外，雨季蓋膜處理的Pro含量在其他時期基本均高于蓋草和添加保水劑處理，而其處理間的Pro含量有小幅度的波動。從同一處理下比較各生長階段間橡膠樹葉片的Pro含量變化來看，不同保水處理的Pro含量在各個生長階段會產生相應的變化，所有處理的Pro含量均以12月顯著最高（294.48～436.74 μg/g），高于較低的4月、3月和7月的Pro（56.47～88.8 μg/g）的幾倍，其次5月和6月的Pro含量也較高，而1～2月、9～10月、11月和8月的Pro含量居中，在67.98～159.41 μg/g范圍內。

2.2.3 ?對橡膠樹葉片可溶性糖和蔗糖含量的影響 ?經方差分析結果表明，同一生長階段下不同保水處理的SS和Suc含量與對照相比，其各生長階段變化幅度也均不一。如表4所示，各保水處理的SS含量在干雨季均變化不規(guī)律，而各保水處理的Suc含量也不規(guī)律，且變化幅度不大。在干季的1—3月，蓋膜處理的SS含量表現最高，而在干季的其他月份及雨季期間均無明顯變化。蓋膜處理的Suc含量在干季期間基本均高于蓋草、添加保水劑和對照處理。在雨季不同保水處理的SS和Suc含量上下變幅，但變幅不大，而各保水處理的Suc含量基本低于對照。從同一處理下比較各生長階段間橡膠樹葉片的SS和Suc含量變化來看，各保水處理的SS含量以1—2月、9—10月、12月和8月最高，其次為3月、11月和6月，而7月、5月和4月表現最低。對于各保水處理下的Suc含量變化趨勢與以上SS含量稍有不同，各處理的Suc含量以11月最高，其次為9—10月和12月，6月、7月、8月和1—2月居中，而4月和5月的Suc含量最低。

2.3 ?保水處理對橡膠樹膠乳產量的影響

從圖3可見，各保水處理與對照相比均不同程度的提高了橡膠樹膠乳產量（F=5.908，P<0.05）。從同一采集期比較各保水處理下膠乳產量的結果來看，蓋膜、蓋草和添加保水劑處理與對照相比分別提高了23%、12%和35%。從同一處理下比較各采集期膠乳產量的變化來看，所有處理均在9月28日、10月10日和10月14日的膠乳產量表現最低，蓋膜處理以8月29日和11月10日的膠乳產量最高，蓋草處理在8月29日、9月2日和11月10日的膠乳產量最高;添加保水劑處理以8月29日、9月2日的膠乳產量最高。而各保水處理在其他采集期呈小幅度的上下變幅?？傮w比較來看，各保水處理膠乳產量高低順序依次為：添加保水劑>蓋膜>蓋草>對照。

2.4 ?保水處理下橡膠樹生理指標的主成分分析

對不同保水處理橡膠樹葉片生理指標的檢測結果進行主成分分析，結果見表5，前2個主成分的特征值大于1，其中第1主成分的貢獻率為34.43%，第2主成分的貢獻率為34.14%。當主成分貢獻率和累計貢獻率需大于或等于85%時確定主成分個數，提取3個綜合指標的貢獻率分別為34.43%、34.14%和16.23%，說明前3個主成分可反映原始變量的絕大部分信息。4個指標的主成分載荷矩陣反映了各指標對此主成分相對大小和作用的方向。在第1主成分中，Pro含量和SP含量的載荷權數較高，均為0.83;第2主成分中，SS和Suc含量較高，均為0.82;第3主成分中，SS含量和SP含量的載荷較高，分別為0.47和0.34。

由于各保水處理的生理指標并非相互獨立，而是相互影響和聯系的。因此，不能只進行單因子分析，還需對各保水處理在各個月份的SP（X1）、Pro（X2）、SS（X3）、Suc（X4）共4項指標測定值進行主成分分析，并進行排序及綜合評價。所以用各指標變量的主成分載荷（表5）除以主成分相對應的特征值開平方根，便得到3個主成分中每個指標所對應的系數即特征向量，以特征向量為權重構建3個主成分的表達函數式：Z1=0.70X1+ 0.71X2+0.05X3+0.06X4;Z2=–0.08X1 –0.03X2+0.70X3+ 0.71X4;Z3=0.42X1–0.41X2+0.59X3–0.56X4。在3個表達式中，X1為SP、X2為Pro、X3為SS、X4為Suc，Z1、Z2和Z3分別為第1、第2和第3主成分得分。以各個主成分對應的方差貢獻率作為權重，由主成分得分和對應的權重線性加權求和得到綜合評價函數，按Q=（1.38×Z1+1.37×Z2+0.65×Z3）/ 1.38+1.37+0.65），計算得出各個月份所有保水處理的綜合得分Q值。因此，各保水處理綜合表現優(yōu)劣順序依次為：添加保水劑、蓋草、蓋膜、對照;橡膠樹全年中不同生長階段葉片生理指標綜合表現優(yōu)劣順序依次為：12月、3月、1—2月、11月、6月、7月、9—10月、8月、5月、4月。

3 ?討論

橡膠樹每年隨季節(jié)有序地進行抽發(fā)、分枝、開花、結果、落葉等生命活動，有明顯的年周期變化規(guī)律[19]。但由于我國植膠區(qū)經常受季風氣候的影響，每年12月至翌年4月為明顯的干季，在1—2月橡膠樹基本落葉，橡膠樹在干季處于緩慢生長至增長靜止期。一般在橡膠樹割膠時期（4月）對水分需求更敏感，加之此時期氣溫偏高，蒸發(fā)量大，濕度減小，干旱明顯，土壤已嚴重缺墑，而水分與橡膠樹生長和產膠又有直接的關系。因此，本研究采用當前使用較多的蓋膜、蓋草和添加保水劑處理以起到保墑、防止蒸發(fā)等作用，同時還有保護土壤結構、調節(jié)地溫、提高水分利用效率以緩解季節(jié)性干旱造成的損失，最終改善了土壤的水、肥、氣、熱等多方面的生態(tài)效益[20-24]。從本研究結果來看，采取不同保水處理與對照相比也均提高了土壤含水量，尤其在干季，不僅起到保水抗旱作用，且能有效減緩土壤水分的下降速度。與許多研究結果相似[25-28]，由于地膜不透氣，減少了土壤表面蒸發(fā);蓋草在土壤表層上形成一道物理隔離層，不但有效攔截光照，而且能夠阻礙土?氣界面的水熱傳輸，保持了土壤水分;添加保水劑處理明顯改善了土壤通透性，使土壤處于疏松狀態(tài)，也間接提高了土壤含水量。

從各保水處理下橡膠樹全年的各項生理指標變化結果來看，隨著橡膠樹生長階段的變化各保水處理橡膠樹葉片的SP、Pro、SS和Suc含量變化趨勢也不一致，各生長階段下生理指標含量的上下調節(jié)表現出了自身的協(xié)調能力?？傮w比較結果來看，如果采取了保水處理，將會明顯緩解季節(jié)性干旱發(fā)生期，尤其干季環(huán)境將改變橡膠樹的生長期，比如在秋花期（9—10月）橡膠樹積累大量光合產物，將利于光合速率的提高，從而為生長期提供充足的物質基礎。如果在干季沒有采取保水處理，橡膠樹基本在落葉期才積累光合產物，這暗示著土壤水分增大將影響植株光合作用速率，使作物加速完成生長，最終導致生長季提前，這一現象與幾位研究者[5， 29-31]的研究結果類似。當然，各保水處理下橡膠樹葉片的SP、Pro、SS和Suc也隨著水熱方式的變化而發(fā)生變化，以通過自身滲透調節(jié)物質及啟動各種生理途徑來維持代謝平衡。比如在生產上橡膠樹一般在4月左右開始割膠，此時氣候干燥、降雨少、相對濕度、年霧時間少等氣候的變化，這對橡膠樹的生長非常不利，將導致橡膠樹適宜生長時期也發(fā)生了改變。如果在此季節(jié)性干旱條件下采取保水措施，以減少了太陽輻射及土壤表面水分蒸發(fā)，進而能改善植株的生理代謝。從本研究結果也可以看出，采取蓋膜、蓋草和添加保水劑處理均會暫時緩解季節(jié)性干旱，因為在干季明顯能起到一定的保水抗旱作用，但保障長期的干旱也是很困難的。因此，從本研究結果可以推斷，在今后的割膠生產上，則意味著產膠動態(tài)規(guī)律與當年的氣溫和土壤水分有相應的變化，那么田間管理和割膠時期也需作出相應的調整，比如在惡劣的季節(jié)干旱時期，需要提前采取保水等處理以緩解季節(jié)性干旱對橡膠樹生長的不利影響，并根據橡膠樹全年中不同生長階段葉片生理指標綜合表現選擇合理的割膠時期，這樣才能使橡膠樹避開季節(jié)性干旱發(fā)生期，以植株處于正常代謝平衡狀態(tài)和生長發(fā)進而產生更長久的產量效益。

從同一生長階段比較不同保水處理橡膠樹葉片的SP、Pro、SS和Suc含量結果來看，其變化幅度及變化趨勢在各個階段有所不同，直接以各指標的高低含量也難以評判出各處理優(yōu)劣。因此，通過主成分分析法將各保水處理的指標代入綜合評分模型，經計算得出各保水處理的綜合得分（Q），各保水處理優(yōu)劣順序依次為：添加保水劑、蓋草、蓋膜、對照?？梢?，本研究結果也證實了各保水處理的效果尤其在季節(jié)性干旱時期效果會更突顯。對于添加保水劑處理最明顯，這可能因為添加保水劑不僅增加土壤雨季儲水，而且避免干季大部分土壤儲水被蒸散發(fā)的原因;蓋草處理表明能使表層土壤處于疏松狀態(tài)，截斷毛細管，減少雨滴濺蝕和地表徑流沖刷，能夠提高土壤的水分含量;對于蓋膜處理使膠乳產量增加明顯，而生理指標綜合表現弱于蓋草處理，這可能因為在雨季地膜使降雨入滲效果不佳，該時期氣溫高，加速了深層土壤水分向上層移動，增加土壤貯水量，促進作物的生長發(fā)育，進而提高產量。

從橡膠樹膠乳產量分析結果來看，3種保水處理均能提高橡膠樹膠乳的產量，以添加保水劑處理最顯著，其次是蓋膜處理，蓋草處理表現最低，其增產原因可能是因為能有效減緩橡膠樹割膠期土壤水分下降速度，將實現了橡膠樹膠乳的增產。因為土壤水分是橡膠樹生長和產膠量的重要因素[32]，這與很多研究學者的研究結果類似[33-36]。目前，橡膠樹產膠乳量的高低受很多因素的制約，既取決于膠乳合成的多少，又取決于膠乳能否順利排出[37]。所以，各種保水處理能緩解干旱并不斷提高橡膠的產量是一個長期適應的過程，只有不斷了解季節(jié)性干旱下橡膠樹生長期間土壤儲水的途徑、特點、程度、生理特性等的動態(tài)變化，深刻認識氣候變化特征、土壤情況及作物的響應機理方面，都有待于進一步研究，以科學的調整橡膠樹栽培和管理模式，才能不斷提高天然橡膠生產適應各種氣候變化的能力，為天然橡膠產業(yè)合理的生態(tài)防御技術的制定提供更好的參考依據。

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