李 娟,周立軍
(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院橡膠研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學觀測試驗站,海南 儋州 571737)
五指毛桃(Ficus hirta Vahl.),又名南芪、土黃芪等,是??崎艑俣嗄晟嗄净蚵淙~小喬木,高2~8m,以根入藥,全年均可采收,鮮用或曬干,既可藥用,又可食用[1-5]?,F(xiàn)代藥理學研究認為,在五指毛桃的化學成分中,有藥理作用的主要有氨基酸、糖類、甾類、香豆精等有機成分,還有人體必需的中、微量元素鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋅(Zn)等[6-8],它們含量的高低是評價五指毛桃質(zhì)量優(yōu)劣的重要方面。五指毛桃根中的中微量元素進入人體后,將會對人體的健康起著非常重要的作用[9-11]。有研究表明,補益中藥中含有微量元素的多寡直接影響其藥效[12]。植物所含的中、微量元素主要來自土壤,因此土壤中、微量元素的多少及供應狀況的好壞直接影響五指毛桃根吸收量的多少,以致對五指毛桃根內(nèi)在品質(zhì)產(chǎn)生影響。土壤中、微量營養(yǎng)元素含量的多少,大體與土壤母質(zhì)、質(zhì)地、有機質(zhì)含量、環(huán)境pH 值、淋溶程度以及作物種植方式等有關(guān)。對植物的吸收利用來講,微量營養(yǎng)元素的全量往往無直接影響,而與其有效態(tài)的含量及其轉(zhuǎn)化條件等卻有直接的關(guān)系。另外,土壤中、微量元素的含量雖較少,但在保持土壤健康和促進作物生長發(fā)育、提高產(chǎn)量、品質(zhì)方面起著至關(guān)重要的作用[13-14]。由于作物中、微量營養(yǎng)元素的利用量小,不常表現(xiàn)缺乏,因此,長期以來中、微量營養(yǎng)元素都沒有受到重視。但由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)增施大量營養(yǎng)元素,提高作物產(chǎn)量,而作物殘茬并不還田,導致一些中、微量元素缺乏,嚴重影響作物產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤質(zhì)量。成齡膠園長期單一施肥模式下,土壤中、微量元素含量不清楚。成齡膠園具有一定的蔭蔽度,適合耐陰作物生長,而五指毛桃具有一定的耐陰性,適合在成齡膠園生長。五指毛桃是一種多年生作物,在成齡膠園高蔭蔽度條件下間作,五指毛桃根際土壤中、微量元素含量及其根部的中、微量元素含量逐年的變化規(guī)律不清楚,這將對成齡膠園中間作的五指毛桃的質(zhì)量評價、采收和間作施肥產(chǎn)生不利影響。因此本文將探討成齡膠園間作的五指毛桃根際土壤有效中、微量元素含量逐年的變化規(guī)律,旨在為五指毛桃的質(zhì)量評價、采收和間作施肥提供依據(jù)。
試驗在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院橡膠研究所三隊成齡膠園進行,該膠園于2002 年定植,品種為熱研7-20-59,由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院橡膠研究所提供,株行距為3m×7m,2010 年開割,試驗當年為4 割齡。供試土壤耕層0~20cm,土壤有機質(zhì)10.92g·kg-1,全氮0.46g·kg-1,全磷0.32g·kg-1,全鉀10.59g·kg-1,有效磷31.20mg·kg-1,速效鉀32.77mg·kg-1,硝態(tài)氮8.62mg·kg-1,銨態(tài)氮3.25mg·kg-1,pH 值4.63。
于2013 年7 月,在離橡膠樹2m 遠的地方開始種植五指毛桃,種植密度為50cm×60cm。供試肥料為尿素(N46.0%)260kg·hm-2,過磷酸鈣(P2O518.0%)500kg·hm-2,硫酸鉀(K2O54.0%)278kg·hm-2。
分別于2014、2015、2017 年6 月用抖土法收集根際土壤各30 個。將取回的土樣攤放在鋪有潔凈紙的臺面上,剔除石塊殘根等雜物,讓其自然風干,磨碎并過0.1mm 的尼龍篩,保存在密封塑料袋中供分析測定用。
采集根際土壤后的植株根,裝于塑料袋中,貼好標簽,帶回實驗室。將取回的根沖洗、烘干、粉碎、過篩,用于中、微量元素測定。
土壤交換性鈣、交換性鎂、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅含量和五指毛桃根鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅含量均采用原子吸收分光光度法測定[15]。
依據(jù)二次全國土壤普查中、微量元素分級標準和海南省二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標準(表1)對供試膠園土壤中、微量元素含量進行評價[16-17]。
表1 土壤中、微量元素有效含量豐缺評價指標(mg·kg-1)
采用SPSS 17.0 進行統(tǒng)計分析。
從表2 中可以看出,隨著五指毛桃間作年限的增加,五指毛桃根際土壤交換性鈣、有效錳、有效鋅含量的平均值均呈現(xiàn)出先顯著增加后又顯著降低的趨勢;交換性鎂、有效鐵呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢,且1 年生與2、4 年生鎂含量差異均顯著,而2年生與4 年生差異不顯著,1、2 年生與4 年生鐵含量均差異顯著,而1 年生與2 年生鐵含量差異不顯著;而有效銅呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢,且1、2 年生銅含量差異不顯著,與4 年生差異顯著。五指毛桃根際土壤交換性鈣含量的平均值1 年生處在缺水平,2 年生處于豐水平,而4 年生則處在很缺的水平。1、2、4 年生五指毛桃根際有效鐵和1、2 年生的有效錳都處在很豐水平,4 年生的有效錳處于豐水平。1、2、4 年生五指毛桃根際有效銅含量均處于適中水平。1、2 年生的有效鋅含量處在豐水平,而4年生的鋅處于適中水平。1、2、4 年生五指毛桃根際土壤交換性鈣分別有41.67%、43.59%、80.00%處在很缺水平;分別有33.33%、12.82%、10.00%處在缺水平;而2 年生五指毛桃根際土壤交換性鈣還有43.59%在很豐水平。1、2、4 年生五指毛桃根際土壤交換性鎂分別有95.85%、71.79%、83.33%處在很缺水平;分別有4.17%、28.21%、10.00%處在缺水平。1、2 年生五指毛桃根際土壤有效鐵分別有29.17%、41.03%在豐水平;分別有70.83%、58.97%、100.00%處在很豐水平。1、2、4 年生五指毛桃根際土壤有效錳分別有45.83%、33.33%、60.00%處在豐水平;分別有54.17%、58.97%、16.67%處在很豐水平,而4 年生錳還有23.33%處在適中水平。1、2、4 年生五指毛桃根際土壤有效銅分別有87.50%、94.87%、96.67%在適中水平。1、2、4 年生五指毛桃根際土壤有效鋅分別有8.33%、20.51%、16.67%處在缺水平;分別有62.50%、30.77%、76.67%處在適中水平;分別有25.00%、43.59%、6.67%處在豐水平。從變異范圍來看,根際土壤有效中、微量元素的最大值與最小值之間相差較大,變異系數(shù)26.67%~95.68%,均存在廣泛的變異,每年的變異程度均不同。根際土壤中、微量元素每年的95%置信區(qū)間也各不相同。這些結(jié)果說明根際土壤缺鈣、鎂;銅、鋅含量適中;而鐵、錳含量豐富,因此,在成齡膠園間作五指毛桃要補充鈣、鎂肥。
表2 根際土壤有效態(tài)中、微量元素描述性統(tǒng)計
從表3 中可以看出,各元素在五指毛桃根中含量的高低次序為鈣>鎂>鐵、錳(1 年生根:鐵>錳;2、4 年生根:錳>鐵>鋅>銅。根中鈣、鎂、錳含量的平均值呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,且1 年生鈣含量與2 年生鈣有顯著差異,而與4 年生鈣差異不顯著,2 年生鈣與4 年生鈣差異不顯著,1、2、4 年生鎂差異均不顯著,1、2、4 年生錳差異均顯著;鐵、銅含量呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢,且1、2、4 年生鐵差異均不顯著,1、2 年生銅之間差異不顯著,但與4 年生銅差異均顯著;鋅含量呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢,且1、2 年生鋅之間差異不顯著,但均與4 年生鋅差異顯著。從變異范圍來看,根中、微量元素的最大值與最小值之間相差較大,變異系數(shù)22.98%~51.74%,均存在廣泛的變異,每年的變異程度均不同。根中、微量元素每年的95%置信區(qū)間也各不相同。
表3 五指毛桃根中、微量元素描述性統(tǒng)計
隨著五指毛桃間作年限的增加,五指毛桃根際土壤交換性鈣、有效錳、有效鋅含量的平均值均呈現(xiàn)出先顯著增加后又顯著降低的趨勢。這可能是因為橡膠樹施肥和間作物施肥時帶進了部分鈣、錳、鋅等元素,特別是施的磷肥是過磷酸鈣,里面含有鈣,所以隨著肥料的施放,根際中的交換性鈣、有效錳、有效鋅也逐漸增加,但隨著生育期的推進,五指毛桃對養(yǎng)分的需求量越來越大,土壤的有效養(yǎng)分消耗的越來越快,導致4 年生根際土壤交換性鈣、有效錳、有效鋅含量顯著降低。盡管施肥帶入了部分鈣,但五指毛桃根際土壤還是一直處在缺鈣狀態(tài),而錳和鋅等微量元素可能因為需求量少,所以不缺,因此,在成齡膠園間作五指毛桃要及時補充鈣肥。
隨著五指毛桃間作年限的增加,根際土壤交換性鎂先顯著增加后緩慢增加,這可能是由于橡膠樹施放的復合肥中含有鎂引起的(橡膠樹施放的復合肥配方N-P2O5-K2O-MgO 為21-13-11-2,總養(yǎng)分量≥45%,中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院橡膠研究所生產(chǎn)的橡膠樹專用肥),因為前期五指毛桃需求量少,后期需求量大,導致前期根際土壤顯著增加,后期緩慢增加,這也間接說明對橡膠樹施的肥料也可以被五指毛桃吸收。但是1、2、4 年生五指毛桃根際交換性鎂均在很缺水平,說明土壤鎂一直處于虧缺狀態(tài),所以在間作的過程中要適量施鎂肥。
隨著五指毛桃間作年限的增加,根際有效鐵呈現(xiàn)出先緩慢增加后顯著增加的趨勢,而有效銅呈現(xiàn)出先緩慢降低后顯著降低的趨勢。土壤本身鐵含量就比較高,可以滿足五指毛桃的生長發(fā)育需要,加之間作能降低土壤pH 值[15,18],鐵微量元素在酸性土壤中因可溶而有效性高,土壤有效鐵隨pH 值降低而增加[16,19],本研究中1、2、4 年生根際土壤的平均pH 值分別為4.86、4.30、4.24,是逐年降低的,所以導致根際有效鐵呈現(xiàn)出先顯著增加后顯著降低。隨土壤pH 值的降低,土壤對銅的吸附大大降低,導致根際土壤有效銅降低[17],所以隨著五指毛桃生育期的進行,根際土壤pH 值越來越低,銅含量也就越來越低,出現(xiàn)根際土壤有效銅含量先緩慢降低后顯著降低的趨勢。
五指毛桃根中鈣、錳、銅含量的變化趨勢與根際土壤中鈣、錳、銅含量的年變化趨勢一致。五指毛桃根中鈣、鎂、錳含量的平均值呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢的可能原因是間作物和橡膠樹施肥過程中帶入了鈣、鎂、錳元素,所以在五指毛桃生長前期因生物量積累少,根中含量是增加的,后期因五指毛桃生物量積累量增加,對鈣、鎂、錳等元素起到了稀釋作用,導致后期根中的含量降低。根中鐵含量各年之間無顯著差異。4 年生根中銅含量顯著降低的原因是隨著五指毛桃生育期的推進,土壤pH 值逐漸降低,導致根際土壤中有效銅含量越來越低,五指毛桃可吸收利用的銅隨之減少,加之到了第4 年生物量增加也起到了稀釋作用。4 年生根中鋅含量較1、2 年生顯著增加,可能原因是pH 值隨著種植年限的增加而降低,導致鋅的作物有效性增加,作物吸收的鋅量增加。
在整個生育期內(nèi),五指毛桃根際土壤鈣、鎂含量缺乏;銅、鋅含量適中;而鐵、錳含量豐富。因此,在成齡膠園間作五指毛桃整個生育期內(nèi)都應當適量施放鈣、鎂肥和適當噴施銅、鋅等微量元素葉面肥料。綜合根的中、微量元素含量,并結(jié)合生產(chǎn)年限與成本等方面考慮,在生產(chǎn)上采收2 年生五指毛桃根性價比最高。該研究能為五指毛桃間作合理施肥和適時采收提供理論依據(jù)。