橡膠開割樹有機肥替代化肥效果研究

劉俊良 林清火 張琪昕 賈笑英 李建華 羅微 李智全

(1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 海南儋州571737;2中國熱帶農業科學院橡膠研究所 海南海口 571101;3海南省農墾科學院集團有限公司 海南海口 570311)

為有效保持膠園肥力和橡膠產業的可持續發展，膠園施肥不宜單施化肥，應重施有機肥，以有機肥為主，配合施用化肥。相關研究表明，有機肥中有機質含量豐富，施入土壤后，能有效地改善土壤結構、理化狀況和生物特性，形成微團聚體，熟化土壤，提高土壤肥力，增強土壤保水供肥能力和緩沖能力［1］，為作物的生長創造良好的土壤條件；其次，有機肥在土壤中腐解后，為土壤微生物活動提供能量和養料，促進微生物活動，加速有機質分解，產生的活性物質等能促進作物的生長和提高農產品的品質［2-3］；另外，有機肥含養分多但相對含量低，釋放緩慢，而化肥單位養分含量高，成分少，釋放快，兩者合理配合施用，相互補充，有機質分解產生的有機酸還能促進土壤和化肥中礦質養分的溶解，有機肥與化肥相互促進，有利于作物吸收，提高肥料的利用率［4-5］。有資料表明，許多學者開展了有機肥部分替 代化肥的研究［6］，其中糧食［7］、果樹［8］、蔬菜［9］、茶葉［10］等作物的相關報道較多，主要結論是有機肥部分替代化肥具有節本增效、提質增效及改善環境等作用。在橡膠生產上，橡膠園開溝施用有機肥對提高土壤養分和改良土壤物理性狀均有良好的效果［11］。云南熱帶作物研究所比較了橡膠樹無性系RRIM600施用有機肥與氮磷肥的效果，結果表明，每年施用牛欄肥25 kg，連續施用4年后，比對照橡膠樹（不施肥）增產干膠7.0%～15.3%［11］。關于利用有機肥部分替代化肥施用對橡膠割膠生產的影響尚未見報道。因此，筆者在開割橡膠園設置了15%及25%兩個有機肥替代化肥水平，與正常化肥用量進行比較，分析不同有機肥替代化肥處理及常規施肥對割膠生產、膠樹樹體營養及膠園土壤養分的影響，以期為橡膠樹有機肥替代化肥施用的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗區概況

試驗地點設置在海南省海膠集團下屬不同市縣的分公司（表1）。試驗基地共44.27 hm2，全部為開割膠園，樹相整齊，地塊平坦或坡度平緩、整齊，肥力差異較小。試驗區面積30.52 hm2，22個樹位；對照13.75 hm2，10個樹位，橡膠樹定植年度為1999－2010年。

1.1.2 試材

試驗品系為PR107、熱研7-33-97及熱研7-20-59（表1）。

表1 試驗基地基本情況表

1.1.3 試驗肥料

試驗主要采用橡膠專用肥（N∶P2O5∶K2O＝14∶7∶9）及純牛肥（有機質145 g/kg，全氮3.83 g/kg，全磷2.1 g/kg，全鉀1.6 g/kg）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

試驗選擇有機肥（純牛肥）部分替代橡膠專用肥，設置15%和25%兩個替代水平。設置3個處理：處理1，常規施橡膠專用肥2 kg（CK）；處理2，專用肥減量15%＋對應有機肥，等量計算公式為“2×15%×14%＝0.383%x”，即專用肥1.7 kg＋10.97 kg純牛肥；處理3，專用肥減量25%＋對應有機肥，等量計算公式為“2×25%×14%＝0.383%x”，即專用肥1.5 kg＋18.28 kg純牛肥。

試驗布置后，連續2年測定橡膠樹產量、干膠含量、當年新增死皮率、增粗等情況，監測樹體營養及膠園土壤養分變化情況等。

1.2.2 采樣方法

1.2.2.1 葉片樣品

時間大約在每年的7－9月，采用“V”形采樣路線，選擇10～20株隨機均勻分布、生長正常的橡膠樹作為采樣樹，采集樹冠下層主側枝上穩定老化的頂蓬葉。在每株樣樹兩側各采集1蓬頂蓬葉，在每蓬葉上取其基部上的2片復葉，去掉復葉兩旁的小葉，留下中間的小葉作為樣品，將一個樹位所采集的樣品葉片合在一起，作為該樹位的分析樣品［12］。

1.2.2.2 土壤樣品

采用“S”字形取樣路線，取樣深度為0～30 cm，每個樹位取5～10個點的土壤混合均勻，采用十字交叉法縮分，保留1 kg土樣。

1.2.3 養分測定

1.2.3.1 土壤全氮含量

1.2.3.2 葉片氮磷鉀鈣含量

用于測定葉片氮磷的樣品需先經濃H2SO4消化。葉片氮含量測定采用納氏試劑－比色法，磷含量測定采用鉬銻抗比色法，鉀含量測定采用干灰化－火焰光度法，用原子吸收分光光度法測定鈣和鎂含量［13］。

1.2.4 膠園管理

膠園主要采取以下管理措施：（1）挖溝長、寬、深分別為2、0.6、0.5 m的肥溝，挖出泥土用于維修梯田、土埂和露根培土；（2）割膠、病蟲害防治等措施按照生產單位統一要求高標準執行。

1.2.5 數據采集

按照樹位分別計算產量，包括標膠和雜膠，膠水干膠含量利用微波測含儀進行測定；每個樹位各選50株正常樹（不選邊行樹，選定后編號）定點測定增粗數據，觀測新增死皮情況，以試驗前一年測定的數據作為基數。

1.2.6 數據統計分析

原始數據的整理，圖表的產生均由Excel 2003軟件處理，部分數據采用成對法t測驗統計分析［14］。“*”表示同一分公司處理區和對照區在10%顯著性水平上差異顯著，“**”表示在5%顯著性水平上差異顯著，“***”表示在1%顯著性水平上差異顯著，其他未標注“*”的代表差異不顯著。

通過橫向對比兩組曲線，兩類鹽巖無論是否含有泥質夾層，均有以下特點：(1)鹽巖經鹵水飽和處理后峰值強度明顯小于天然鹽巖；(2)飽水曲線的屈服過程都短于天然狀態下的鹽巖；(3)飽和狀態下鹽巖在彈性形變階段較緩；(4)飽和狀態下的鹽巖應變軟化現象比天然狀態下更加明顯。究其原因，天然狀態下鹽巖在飽和鹵水的條件下被軟化，其彈性模量減小，導致彈性階段變緩；同時導致試件的破壞更容易發生；對比其破壞過程，飽和狀態下試樣在應力不斷施加的過程中裂隙擴展速度大于天然試樣，以致到達峰值應力時屈服過程短于天然試件。

2 結果與分析

2.1 有機肥替代化肥處理對割膠生產的影響

2.1.1 對單株產量的影響

對所有基礎數據進行分析可知，2019年對照區單株產量為2.93 kg/株，15%有機肥替代處理為2.96 kg/株，25%替代為3.15 kg/株；而2020年對應的數據分別為3.65，3.89和4.11 kg/株，整體表現出遞增的規律性，說明在本試驗條件下有機肥替代化肥的量越大，單株產量越高。對單個試驗點的數據進行分析，結果如表2所示，試驗布置第一年（2019年），西聯片紅衛隊15%有機肥替代處理下，橡膠樹單株產量與對照相比增幅達到12.13%，在10%顯著性水平上差異顯著；陽江片十九隊25%有機肥替代處理與對照相比增幅為-22.99%，在5%顯著性水平上差異顯著；而陽江片十八隊25%有機肥替代處理與對照相比增幅達33.12%，在1%顯著性水平上差異顯著。試驗布置第二年（2020年），西聯片紅衛隊25%有機肥替代處理與對照相比增幅為61.11%，在5%顯著性水平上差異顯著。其他處理與對照相比，未表現出顯著差異水平。

表2 各試驗點開割樹單株產量情況（2019—2020年）

2.1.2 對單位面積總產量的影響

匯總分析發現，2019年對照區單位面積總產量為842.25 kg/hm2，15%有機肥替代為867.75 kg/hm2，25%替代為912.3 kg/hm2，該年度體現了遞增的規律性，而2020年對應的數據分別為784.65，777和815.4 kg/hm2，則沒有體現出一定的規律性。對各個試驗點數據進行深入分析，結果如表3所示，試驗布置第一年，西聯片紅衛隊15%有機肥替代處理下，單位面積總產量與對照相比增幅為20.78%，在5%顯著性水平上差異顯著。其他處理與對照相比，未表現出顯著差異水平。

表3 各試驗點開割樹單位面積總產情況（2019—2020年）

2.1.3 對干膠含量的影響

數據分析發現，2019年對照區干膠含量為31.68%，15%有機肥替代為31.66%，25%有機肥替代為32.19%，2020年對應的數據分別為29.80%，30.20%和29.78%，總體上沒有體現出一定的規律性。對各個試驗點進行深入分析，結果如表4所示，試驗布置第二年，西聯片紅衛隊15%有機肥替代處理下，干膠含量與對照相比增幅為-5.46%，在10%顯著性水平上差異顯著；25%有機肥替代處理與對照相比增幅為-6.58%，在5%顯著性水平上差異顯著。其他處理與對照相比，未表現出顯著差異水平。

表4 各試驗點開割樹干膠含量情況（2019—2020年）

2.1.4 對當年新增死皮率的影響

對數據進行匯總分析可知，2019年對照區當年新增死皮率為0.28%，15%有機肥替代為0.30%，25%有機肥替代為0.25%，2020年對應的數據分別為0.30%，0.29%和0.27%。除2019年的15%有機肥替代處理下當年新增死皮率比對照高外，其他年份及處理體現了遞減的規律性，說明有機肥替代化肥后，有利于降低橡膠開割樹的當年新增死皮率。如表5所示，試驗布置第一年，西聯片紅衛隊15%有機肥替代處理下，橡膠樹當年新增死皮率與對照相比增幅為-12.90%，在10%顯著性水平上差異顯著；25%有機肥替代處理與對照相比增幅為-19.35%，在5%顯著性水平上差異顯著。試驗布置第二年，金江新星1組3隊15%有機肥替代處理與對照比較，增幅為-28.21%，在5%顯著性水平上差異顯著。其他處理與對照相比，未表現出顯著差異水平。

表5 各試驗點開割樹當年新增死皮率情況（2019—2020年）

2.2 有機肥替代化肥處理對橡膠樹增粗的影響

對數據進行匯總分析后發現，有機肥替代化肥能夠促進膠樹的增粗，2019年對照區增粗為3.22 cm，15%有機肥替代為3.12 cm，25%有機肥替代為3.17 cm，未體現出一定的規律性；而2020年對應的數據分別為2.44，2.80和3.11 cm，總體體現了遞增的規律性。如表6所示，試驗第二年，西聯片紅衛隊兩個替代水平及陽江十九隊25%有機肥替代處理與對照相比，都在1%的顯著性水平上差異顯著。

表6 各試驗點橡膠樹增粗情況（2019—2020年）

2.3 試驗區及對照區橡膠樹樹體營養狀況

橡膠樹正常生長時葉片養分含量指標為N 3.2%～3.4%，P 0.21%～0.23%，K 0.9%～1.1%，Ca 0.6%～1.0%，Mg 0.35%～0.45%［15］。 根 據 各 試 驗 點2019－2020年橡膠樹葉片樣品養分含量測定結果，對照區膠樹葉片樣品氮含量在3.2%以下有10個樹位，占總數的50%；15%有機肥替代后氮含量低于3.2%的有9個樹位，占40.90%；25%有機肥替代有8個，占36.36%，說明膠樹缺氮較為嚴重。對照區磷含量在0.21%以下有7個，占總數的35%；15%有機肥替代后磷含量低于0.21%的有7個，占31.82%；25%有機肥替代有5個，占22.73%，說明橡膠樹樹體磷含量較低。鉀含量均在0.9%以上，鈣含量均在0.6%以上，表明對照區及處理區橡膠樹鉀、鈣均處于正常或豐富狀態。而對照區鎂含量在0.35%以下有20個，占總數的100%；15%有機肥替代后鎂含量低于0.35%的有22個，占100%；25%有機肥替代有20個，占90.91%，說明缺鎂非常嚴重。整體而言，有機肥替代處理后橡膠樹的樹體營養狀況略優于對照區，但差異較小，未達到顯著水平；綜合分析各試驗點的膠樹葉片養分含量情況，如圖1、2所示。

圖1 2019年橡膠樹葉片養分含量情況

圖2 2020年橡膠樹葉片養分含量情況

2.4 試驗區及對照區膠園土壤養分含量情況

要求橡膠園土壤養分含量指標為：全氮含量0.8～0.14 g/kg，速效磷含量5～8 mg/kg，速效鉀含量 40～60 mg/kg，有機質含量20～25 g/kg［16］。根據各試驗點2019－2020年膠園土壤養分含量測定結果可知，試驗點膠園土壤養分含量相對穩定，如表7所示。試驗第一年，僅有西聯片紅衛隊25%有機肥替代處理下速效磷與對照相比增幅達161.19%，在1%的顯著性水平上差異顯著；陽江片十九隊25%有機肥替代處理下速效磷與對照相比增幅為69.55%，在10%的顯著性水平上差異顯著。試驗第二年僅有西聯紅衛隊15%有機肥替代處理下有機質與對照相比增幅為-11.78%，在5%的顯著性水平上差異顯著。陽江十九隊15%有機肥替代處理下pH與對照相比提高了2.38%，差異極顯著；25%有機肥替代處理下pH與對照相比提高了3.67%，差異顯著。其他處理與對照相比，未表現出顯著差異水平。

表7 膠園土壤養分含量對比表（2019—2020年）

續表7 膠園土壤養分含量對比表（2019—2020年）

3 討論與結論

3.1 討論

當前橡膠生產上化肥的過量使用帶來土壤酸化和水體的富營養化［17］，而畜禽糞污因堆積而得不到有效利用，造成環境污染［18］。有機肥替代化肥，可使農牧結合更緊密，把畜禽糞污利用起來，降低化肥使用量，進而降低生產成本，同時進一步減少膠園土壤污染，達到“綠色環保”的功效，還能提升膠乳質量，是一舉多得的技術措施。

另外，相關數據統計分析顯示，由于受疫情影響，2020年全年平均割膠刀數為48.38刀，而2019年為53.79刀，同比減少了5.41刀，在同等處理下，盡管2020年的單株產量比2019年高，但是單位面積總產量卻比2019年低；隨著有機肥替代化肥量的增加，橡膠樹單位面積總產量并未體現出一定的規律性，或許也受割膠刀數的影響。另外，各試驗點橡膠樹定植年份相差較大，西聯紅衛隊1999年定植，試驗布置時正值高產穩產期；陽江十九隊2010年定植，試驗進行時正值撫管期向投產期的過渡；定植年份的不一致，對樹圍增粗的影響較大，各試驗處理下橡膠開割樹增粗亦未隨替代水平的增加而體現一定的規律性。肥料試驗需要較長時間才能體現出真實效果，而本次試驗僅屬于初步探索階段，下一步仍需進行系統深入研究。

3.2 結論

有機肥部分替代化肥試驗布置后，經連續2年觀測橡膠開割樹產量、干膠含量、當年新增死皮率、增粗、樹體營養及膠園土壤養分含量等情況，發現有機肥替代化肥量的增加，能夠提高橡膠開割樹的單株產量，降低當年新增死皮率，但對畝產、干膠含量以及增粗則沒有體現出遞增的規律性；樹體營養方面，有機肥替代處理后橡膠開割樹的樹體營養狀況略優于對照區，但差異較小，未達到顯著水平；膠園土壤養分方面，處理區與對照區膠園土壤養分含量相對穩定，差異較小。