不同有機肥對橡膠樹根系生長影響研究

劉俊良 李曉波 林清火 賈笑英 李建華 羅微 李智全

(1海南省農墾科學院 海南海口570311;2農業農村部橡膠樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室/省部共建國家重點實驗室培育基地—海南省熱帶作物栽培生理學重點實驗室/農業農村部儋州熱帶作物科學觀測實驗站 海南海口571101)

橡膠樹是多年生經濟作物，由于長期大量施用化肥，有機肥施用量少，膠園土壤會出現明顯酸化、有機質下降、有效養分降低，且膠樹也常出現缺素和營養失調等問題。為有效保持膠園肥力和促進橡膠產業的可持續發展，膠園施肥不宜單施化肥，應利用有機肥代替部分化肥［1］。有機肥可以改良土壤，有利于橡膠樹根系的生長，進而提高化肥的利用率，減少土壤污染，達到綠色、環保、科學和平衡施肥的目的。長期以來，國內外學者開展施用不同有機肥對膠園土壤養分、膠樹產量及其抗逆性等影響的研究很多。陳青等［2］研究表明，施用有機肥明顯提高了土壤肥力，土壤養分含量表現為：施用有機肥＋薄膜覆蓋＞施用有機肥＞常規管理；黃建南等［3］研究表明，施有機肥增加了干膠含量，促進了膠樹和再生皮的生長，減少了死皮發生，節約化肥用量，降低生產成本，減輕環境污染，保護生態環境，綜合提高了經濟效益和生態環境效益；鄭美漩等［4］研究發現，有機肥施用方便，肥效好，可改善土壤肥力，能使寒害樹樹體快速恢復，還可及早實現災后復產；趙利敏等［5］研究蝦肽功能有機肥對橡膠樹生長及產膠情況的影響，結果發現，蝦肽功能有機肥可大量培養土壤中的微生物，使得土壤團粒結構明顯改善，促進根系生長，引導根系深扎，提高根系吸收水肥的能力，從而促進橡膠樹生長，提高產量。而關于有機肥特別是各種農家肥施入膠園后，對橡膠樹根系生長發育影響情況，目前報道較少。為了解不同有機肥對橡膠樹根系生長及形態特征的影響情況，篩選適合橡膠樹根系生長的有機肥種類，提高施肥效率，達到“減施增效，綠色環保”的目的，本研究于膠園中施用不同種類有機肥，觀察橡膠樹根系在不同有機肥作用下的生長情況，并對適宜施肥位置和施用量進行探討，為橡膠樹有機肥合理施用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地點設置在中國熱帶農業科學院試驗場五隊基地內，位于北緯19°32′，東經109°14′，地處熱帶季風氣候區；冬春雨量稀少，夏秋雨水充沛，年平均降雨量為1 815 mm；年平均氣溫23.2℃［6］。采樣地土壤為片麻巖發育的磚紅壤，土層深厚，基本性質見表1。施肥穴大小為：穴長2 m，寬0.6 m，深0.5 m，在橡膠園中排布如圖1所示。

表1 試驗地土壤基本理化性質

圖1 施肥穴在橡膠園中分布位置

1.2 方法

1.2.1 試驗方法

劉崇禧等［7］于1963年開展成齡開割橡膠樹水平施肥距離試驗，2個月后發現，施肥位置離樹干水平距離為100 cm的處理，放射性強度達到3 610脈沖/（g·min），在所有處理中效果最好。本研究在膠園內選取4株長勢較為均勻的橡膠樹，離橡膠樹樹干100 cm處開一個深40 cm的半圓形壕溝，用磚分隔成8個小穴（圖2），遠離膠頭的一面用牛氈紙隔開，以免外面的根系因往穴中生長而影響測定結果；每一小穴選用1種有機肥材料處理，共7種，具體如下：表土回填（CK）、濾泥（T1）、牛糞（T2）、羊糞（T3）、草炭（T4）、雞糞（T5）、甘蔗渣（T6）、椰糠（T7），重復4次。試驗于3個月后測定膠樹營養根的生長情況。

圖2 有機肥效果試驗在膠園中的布置

1.2.2 指標觀測

觀測橡膠樹根系發根情況、行根粗度、營養根長度等。

1.2.3 數據分析

原始數據整理和圖表制作均采用Excel軟件，方差分析用SAS統計軟件，均數間比較用Duncan測驗［8-11］；5%水平顯著用不同小寫字母表示，1%水平顯著用不同大寫字母表示。圖表中的所有數據都是4個重復的平均值。

2 結果與分析

2.1 各種有機肥養分含量及成本

橡膠樹生長、產膠需從土壤中吸收足夠的N、P、K等大量元素和微量元素養分；對有機質基本要求為20～25 g/kg。以上養分約50%由土壤提供，50%通過施肥補充。經養分測定及市場調研，本試驗中的各種有機肥的有機質較為豐富，其中以甘蔗渣的N、P、K總含量最高，而市場價格最低，具體養分含量與成本價格見表2。

2.2 不同有機肥處理對橡膠樹行根粗度的影響

橡膠樹根系對土壤養分吸收的多少很大程度上決定于其與養分接觸的根表面積的大小［12］，而根表面積的大小卻又決定于膠樹根系的粗度和長度，行根介于輸導根與細營養根之間，又名粗吸收根［13］，對肥料養分的利用有著雙重作用，既可以吸收也可以運輸，所以其直徑的大小決定著吸肥通率的高低。不同有機肥對行根粗度的影響如圖3所示。

圖3 橡膠樹行根直徑在不同有機肥處理下的增長情況

濾泥、椰糠和雞糞處理的膠樹行根直徑比對照（表土回填）粗；根據SAS分析，椰糠、濾泥與對照的差異均達顯著水平，但此2種處理之間卻沒有顯著性差異，說明其對膠樹行根的促進作用最大；其它處理對膠樹行根粗度表現出了抑制作用，行根直徑比對照更細，其中草炭處理對行根粗度的抑制作用達極顯著水平，不利于對養分的吸收和運轉。

2.3 不同有機肥處理對膠樹營養根發根情況影響

采取挖深溝施有機肥的方法，培養發達的營養根系統，增加其對養分的吸收。如圖4所示。

表2 有機肥養分含量與成本價格

圖4 不同有機肥處理對橡膠樹營養根數量的影響

不同有機肥的施入對橡膠樹營養根數量的增加均有不同程度的促進作用。經分析，雞糞、羊糞、甘蔗渣、牛糞和椰糠處理的膠樹營養根數量與對照相比差異達顯著水平，說明可利用此類肥料進行橡膠樹營養根系統的培養；濾泥、草炭與對照相比差異性不顯著，這與許成文等［14］研究結果（泥炭處理對營養根的增加有一定作用）相符。而本試驗條件下，效果最好的是雞糞處理，為對照的23.1倍。

2.4 不同有機肥處理對膠樹各級營養根長度的影響

2.4.1 對膠樹各級營養根平均長度的影響

根系與肥料養分接觸面積的大小，很大程度上是由根系的粗度和長度確定的，膠樹營養根越長，跟肥料接觸的機會就越大。各種有機肥處理對橡膠樹營養根均長影響見表3。其中，椰糠和甘蔗渣處理對營養根均長有顯著的促進作用；牛糞、羊糞和草炭則相反，對營養根均長起顯著的抑制作用。在對一級營養根的作用上，只有椰糠處理極顯著地促進其增長，效果最差的是牛糞，僅為對照的39.1%；二級營養根均長在各種有機肥作用下變化范圍不大，最短的1.3 cm，最長的4.0 cm。對照和草炭均不發三、四級營養根，其它處理均長都小于2 cm。

表3 不同有機肥處理下膠樹各級營養根平均長度的比較

2.4.2 對膠樹各級營養根總長度的影響

由表4可以看出，雞糞對各級營養根總長度的促進作用最大，其次為羊糞，椰糠和甘蔗渣則處于中等。各級營養根總長度，一般是兩頭級別（行根，三、四級）的較短，而中間級別（一、二級）的較長；這對根系吸收養分和水分比較有利，因為三、四級根的長度增加，拉開了與輸導根之間的距離，在養分和水分運輸過程中消耗的能量會有所增加。

2.4.3 對膠樹營養根總長度的影響

表4 不同有機肥處理下膠樹各級營養根總長的比較

如圖5所示，除了濾泥和草炭處理下膠樹營養根總長度比對照短之外，其它處理下營養根總長度都有不同程度的增長。其中，雞糞、羊糞、椰糠及甘蔗渣跟對照相比均達顯著差異水平，說明此類肥料處理可使膠樹根系的表面積增大，同時也增加了其與肥料養分接觸的機會。其中雞糞處理的膠樹營養根的總長度為對照的11.1倍，而草炭僅為對照的78.3%。

3 討論與結論

施用有機肥可提高作物對化肥的利用率，其中的一條重要途徑，是通過促進植物根系發育來提高其對化肥養分的吸收。本研究初步得出以下結論：（1）各種有機肥的有機質都比較豐富，其中以椰糠含量最高，而對N、P、K總含量而言，最高的則是甘蔗渣，同時其市場價格最低；（2）濾泥處理對行根增粗的促進作用達極顯著水平，椰糠達顯著水平，草炭處理對行根粗度的抑制作用達極顯著水平，不利于根系對養分的吸收和運轉；（3）雞糞、羊糞、牛糞、甘蔗渣和椰糠處理的膠樹營養根數量與對照相比差異均達顯著水平，濾泥、草炭處理與對照差異不顯著；（4）椰糠和甘蔗渣處理對行根均長有顯著的促進作用，牛糞、羊糞和草炭則相反，起顯著的抑制作用；（5）雞糞對各級營養根總長度的促進作用最大，其次為羊糞，椰糠和甘蔗渣則處于中等；（6）雞糞、羊糞、椰糠、甘蔗渣對營養根總長度的促進作用達顯著水平，濾泥和草炭處理對營養根總長度則有一定的抑制作用。

實踐中，通常以根干重、新根總量的分布和密度、根的壽命等來衡量根系功能，但此類指標并非越高越好，維持大量低效和無效的根弊大于利。據Passiour估算，每公頃500 kg根量已可滿足作物對水分的需要，但通常根系生物量有1 500～2 000 kg的冗余。從本研究可知，甘蔗渣和椰糠對橡膠樹營養根生長的促進作用在所有有機肥處理中處于中等偏上水平，參考王麗琴［15］提出的理論，即50%的根系處于高營養區已可基本滿足地上部生長的需要，有機肥施用需要避免橡膠樹根系“奢侈吸收”，以防其因生長過剩而產生冗余，從而消耗不必要的能量。另外，1961年華南亞熱帶作物研究所開展根量對膠樹生長的影響試驗時發現，切除50%膠樹側根，除栓化高度增長略小外，在莖高、根粗、葉蓬數增長方面均比對照高［13］。可見王麗琴［15］的理論對于橡膠樹同樣適用，與其選擇剪根這種對膠樹生長可能有傷害的控根方式，不如通過施用適當有機肥來進行根量的控制。最后，土壤的總孔隙度是影響膠樹根系生長的一個自然因子。許成文等［14］研究不同土壤緊實度對膠樹根系生長影響時發現，土壤總孔隙度在45%～60%時，膠樹根系生長正常。而甘蔗渣和椰糠能為膠樹營養根創造一個疏松、肥沃、濕潤、通氣的良好生長環境，有利于其生長發育和水肥條件的改善；此外，這2種材料經濟實惠，是橡膠樹比較理想的有機肥施用種類。

圖5 不同有機肥處理對營養根總長度的影響