西双版纳橡胶林土壤氮的分布特征及与橡胶树生长的关系

陈永川，刘忠妹，许木果，黎小清，丁华平，杨春霞，李春丽

(云南省热带作物科学研究所，云南 景洪 666100)

【研究意义】氮是影响橡胶树生长的主要营养元素，土壤中氮素形态及其含量影响着橡胶树的生长发育以及橡胶树胶乳产量[1]，而不同品系橡胶树由于其遗传特性差异不同，对土壤养分需求不一样，因此对橡胶园土壤质量产生的影响也不一样。研究不同生态区不同品系、不同割龄橡胶树林土壤、叶片中氮的变化有助于理解氮素在不同生态区土壤-橡胶之间迁移与转化及橡胶生长、割胶对土壤质量变化的影响[2-4]。【前人研究进展】在橡胶林生态系统中，土壤氮素的供应能力主要决定于氮素的矿化、固持和移动及氮的有效性。有效态氮主要包括硝态氮、铵态氮和有机态氮，其中硝态氮和铵态氮在橡胶树生长过程中可直接被吸收利用，但这两种形态的氮容易产生损失[5-6]。西双版纳是云南省橡胶种植业的主要产区，橡胶宜林地正好是热带雨林的分布地带。与热带雨林相比，人工橡胶林由于单一种植及割胶更易造成土壤氮养分流失，使得养分的利用率降低[4,7]。由于氮移动性较强，温度、降雨、刺激割胶、橡胶品系、割龄都将会引起土壤中氮的迁移与转化。已有的研究表明，随割胶频率、割胶刺激剂浓度和强度的增加，胶乳养分流失的总量在增加，而氮的流失也最多[2-4,8]。【本研究切入点】不同植胶生态区由于土壤质地、温度、降雨、胶园管理措施等不一样，其对不同割龄、不同品系橡胶树生长的影响也不一样，而土壤中氮的变化可能与不同品系橡胶树生长年限、温度、降雨的影响有关。目前对橡胶林土壤中的氮素养分研究主要局限于某一生态区、某一品系橡胶树，而不同品系、不同割龄橡胶生长在不同生态区对土壤氮的影响及其与橡胶树生长关系则鲜有报道。文章在对橡胶园土壤碳、氮动态特征研究的基础上[6,9]，对西双版纳3个地区不同主栽品系RRIM600、GT1、云研-774橡胶树林土壤中氮和橡胶树叶片氮的变化特征及其相互关系进行研究。【拟解决的关键问题】阐明不同品系橡胶树在不同生态区种植对土壤氮的影响及其相互作用，以期为橡胶树施肥和生产管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究位点概况

试验地位于云南省西双版纳州景洪(21°45′N，100°41′E)、勐腊(21°27′N，101°32′E)、勐海(22°42′N，100°6′E)3个橡胶林生态区，属于亚热带雨林气候，景洪年均气温为21.7 ℃，年降雨量1202.3 mm，橡胶林土壤以砖红壤为主；勐腊年均气温为20.5 ℃，年降雨量1525.4 mm，橡胶林土壤以红壤和砂壤土为主；勐海年均气温为18 ℃，年降雨量1420.2 mm，橡胶林土壤以红壤为主，3个地区降雨主要集中在5-10月，试验地属于国营农场橡胶林，其施肥和管理相对一致，橡胶树种植密度大约450 棵/hm2，种植带宽为1 m，株距为2 m，保护带宽为6 m。

1.2 研究方法

在景洪、勐腊、勐海植胶区分别选择3个具有代表性的橡胶树主栽品系GT1、RRIM600、云研77-4，并于2014年8月在每个生态区对不同品系橡胶林分别采集0～10割龄、10～20割龄、20～30割龄具有代表性的橡胶树生长保护带和种植带0～20 cm土壤和橡胶树叶片，每一处理选橡胶树粗细大小一致的 10棵树为研究对象，采集距离每棵胶树基部10 cm 种植带和3 m 保护带处0～20 cm土壤、多点混和采集作为1个复合样品，3次重复。一部分新鲜土样混合均匀立即送回实验室作为铵态氮和硝态氮的测定，一部分土样风干磨细过 0.25 mm 筛用于全氮的测定，磨细过 1 mm 筛用于碱解氮的测定。并采集相对应的每棵橡胶树中下部成熟混合叶片，叶片样品经杀青、烘干、粉粹用于全氮含量测定。

1.3 分析项目及测定方法

土壤全氮测定：浓硫酸消煮凯氏定氮法；碱解氮测定：碱解扩散法；铵态氮和硝态氮测定：用2 mol/L的KCl溶液浸提新鲜土壤样品(液土比为5∶1)，流动分析仪测定。橡胶树叶片全氮测定：浓硫酸-过氧化氢消煮，流动分析仪测定[10]。

1.4 数据分析

试验数据采用 SPSS19.0 软件进行统计分析，Duncan 检验方法进行多重比较，差异显著性为α=0.05 水平。

2 结果与分析

2.1 不同品系橡胶林土壤氮的空间变化

从表1可见，西双版纳橡胶林土壤氮形态含量随橡胶树种植品系、区域而变化，呈现大的空间变化差异。橡胶林土壤全氮含量呈现：景洪>勐海>勐腊的分布特征，并随橡胶树种植品系而变化，景洪植胶区GT1>RRIM600>云研-774，勐腊植胶区云研-774>GT1>RRIM600，勐海植胶区GT1>RRIM600>云研-774。橡胶林土壤碱解氮含量呈现：景洪>勐腊>勐海，景洪植胶区GT1>RRIM600>云研-774，勐腊植胶区RRIM600>云研-774>GT1，勐海植胶区RRIM600>云研-774>GT1。土壤铵态氮含量呈现：景洪>勐腊>勐海，景洪植胶区GT1>云研-774>RRIM600，勐腊植胶区RRIM600>GT1>云研-774，勐海植胶区GT1>RRIM600>云研-774。土壤硝态氮含量呈现：景洪>勐腊>勐海，景洪植胶区RRIM600>GT1>云研-774，勐腊植胶区GT1>云研-774>RRIM600，勐海植胶区RRIM600>云研-774>GT1。

表1 不同品系橡胶林土壤氮的空间变化特征

注：同一列不同区域差异用不同小写字母表示，同一行不同品种差异用括号小写字母表示(P<0.05)。

Note: The difference of different regions in the same column is shown with no bracket letter, and the difference of different varieties in the same line is shown with bracket letter (P<0. 05).

不同品系、不同植胶区土壤中氮形态变化差异较大。橡胶林土壤氮形态含量以景洪最高，勐腊、勐海相对较低，其中全氮含量勐腊最低，碱解氮、铵态氮、硝态氮含量勐海最低。同一地区、不同品系橡胶林土壤中氮含量分布特征不同：GT1品系橡胶林土壤中氮含量相对较高，云研-774品系橡胶林土壤中全氮、碱解氮、铵态氮含量相对较低。总体趋势橡胶林土壤中碱解氮含量较高，铵态氮和硝态氮含量较低、变异较大，硝态氮变异最大。

2.2 不同割龄橡胶林土壤中氮的变化特征

由表2可见，橡胶林土壤中不同形态氮含量随橡胶树割龄、品系而变化。橡胶林土壤全氮含量以老割龄较高；RRIM600、云研-774品系橡胶林土壤碱解氮含量随割龄增加而增加；GT1橡胶林土壤碱解氮含量随割龄的增大而减小；低割龄橡胶林土壤中铵态氮和硝态氮含量相对较高，老割龄橡胶园相对较低，但是其变异较大、差异不显著，这可能与土壤受橡胶树及植被枯落物养分归还的影响有关。

2.3 不同品系橡胶树叶片全氮的变化

表3可见，橡胶树叶全氮平均含量以GT1和云研-774最高，但是不同品系橡胶树在不同地区由于土壤肥力、割龄不同、气候不同而呈现不同差异。橡胶树叶全氮含量呈现景洪>勐腊>勐海，表明橡胶树叶片氮含量高低与地理分布有关。不同品系橡胶树叶全氮含量在不同地区呈现不同差异，景洪呈现：云研-774>GT1>RRIM600；勐腊呈现：云研-774>RRIM600>GT1；勐海呈现：云研-774>RRIM600>GT1。不同品系橡胶树总体呈现；低割龄段(0～10龄)橡胶树全氮含量相对较高，10～20割龄段橡胶树叶片氮含量较低。橡胶树氮含量高低可能与橡胶树割龄越低，其橡胶树生命力相对旺盛，对氮的吸收能力越强有关。橡胶树全氮含量GT1>云研-774>RRIM600，表明不同品系橡胶树对氮的吸收能力不同。GT1和云研-774对氮的吸收能力相对较强。而不同地区橡胶林土壤中氮含量高低也可能对橡胶树生长产生影响(图1)。总体趋势土壤氮含量相对较高的区域，其叶片氮含量也高(表1～3)。

表2 不同割龄橡胶林土壤氮的变化特征

注：同一列同一指标不同割龄差异用不同小写字母表示(P<0.05)。

Note: The difference of different rubber tapping ages for the same index in the same column is shown with different small letters (P<0.05).

表3 不同品系橡胶树叶片全氮变化特征

注：同一列不同地点或割龄差异用不同小写字母表示(P<0.05)。

Note: The difference of different regions and different rubber tapping ages in the same column is shown with different small letters (P<0.05).

2.4 橡胶林土壤不同形态氮与橡胶树叶全氮的关系

从图1可见，保护带土壤氮对橡胶树叶片氮的影响较为明显。橡胶林保护带土壤全氮、碱解氮、铵态氮与橡胶树叶全氮含量呈显著正相关，土壤硝态氮与橡胶树叶全氮呈极显著正相关，但是种植带土壤只有铵态氮和硝态氮与橡胶树叶片氮呈显著正相关，这可能与种植带土壤受割胶、施肥等人为活动影响较大有关。土壤氮与橡胶树叶片全氮含量的关系表明，土壤氮直接影响着橡胶树生长，是橡胶树氮的储存库，而硝态氮和铵态氮是橡胶树吸收的主要氮源。

3 讨 论

研究结果表明，受橡胶树种植品系、割龄、生长环境的影响，橡胶园土壤中不同形态氮和橡胶树叶片氮含量随种植品系、割龄和种植区域而变化。环境变化对土壤氮储量相当敏感，尤其以土壤养分的总量和有效养分的影响最为强烈[6,11]，而西双版纳橡胶园土壤不同形态氮含量均以景洪最高，勐腊、勐海相对较低；铵态氮和硝态氮含量较低、变异最大。植胶区域气候、土壤类型的差异可能是影响西双版纳橡胶园土壤氮含量高低的因素之一，而景洪年均温比勐腊、勐海相对较高，降雨量相对较少，土壤中氮的流失相对较少，因此其土壤氮含量相对较高。土壤氮贮量除了与气候有关外，还与土壤类型、理化性质、植被类型、凋落物数量和质量等关系密切[12-15]。景洪橡胶园主要以砖红壤为主，土层相对较深，发育良好，土壤相对肥沃；而勐腊、勐海以红壤和部分砂壤土居多，保水保肥相对较差。土壤氮含量高低除与土壤母质影响有关外，也可能与不同地区橡胶树施肥管理有关，因此空间变异性较大。在同一地区不同品系橡胶林土壤中不同形态氮含量高低也呈现不同差异。橡胶林土壤氮含量的高低除与生态区域差异有关外，还可能与不同品系橡胶树生长、割胶等对土壤氮的迁移转化、吸收影响不同有关，也可能与橡胶树枯枝落叶分解影响有关。有研究表明成年橡胶树每年有160 kg/hm2的种子和 5 700 kg/hm2叶子干物质掉到土壤表面[16-17]。研究结果也表明橡胶园土壤中全氮和碱解氮含量呈现GT1>RRIM600>云研-774，这可能与RRIM600橡胶树和云研77-4橡胶树对土壤中肥料需求较高有关，而RRIM600、云研-774橡胶产量较高，带走的养分也更多。与热带雨林相比，橡胶园土壤中铵态氮和硝态氮含量较低[11]，表明橡胶生长和割胶可能带走了土壤中大量的氮。旱地土壤中硝态氮更容易被橡胶树吸收，且西双版纳地区大量降雨容易引起氮的流失，因此硝态氮与其它形态氮相比较其含量最低、变异最大[6]。植物器官的养分含量可以反映植物生长环境的土壤营养水平[12]，本研究发现橡胶树叶片氮也与土壤氮含量具有类似的变化特征，橡胶树叶片全氮含量与土壤全氮含量都呈现：景洪较高，勐腊、勐海相对较低，表明橡胶树叶片氮含量与土壤密切相关，尤其是GT1品系橡胶林土壤氮与橡胶树叶片氮关系最为显著，GT1橡胶林土壤氮含量高，其叶片氮含量也高。与GT1相比，云研-774橡胶树叶片氮含量高，但是其橡胶园土壤中全氮含量相对较低，因此橡胶树叶片中氮含量高低除受土壤氮影响有关外，还可能与橡胶树对土壤中氮吸收强弱有关，研究结果表明了云研-774橡胶树对土壤氮的吸收能力相对较强。割龄越高土壤中全氮含量越高，这可能与不同割龄橡胶树对土壤氮的吸收影响有关，结果显示低割龄橡胶树叶片氮比老割龄橡胶树叶片氮含量高，橡胶树生长旺盛期和产胶高峰期也在10～20割龄。土壤中氮的高低除与橡胶生长吸收有关外，也与橡胶树枯枝落叶中氮在土壤的多年富集、高割龄橡胶树对土壤中氮的需求相对较低有关，还可能与多年橡胶树偏施氮肥有关。老割龄橡胶树对氮需求相对较低，其产胶量也相对较低，对土壤氮的需求也相对较少。

图1 橡胶林土壤氮与橡胶树叶片全氮的关系Fig.1 Relationships between soil nitrogen of rubber plantation and leaves nitrogen of rubber trees

橡胶林保护带土壤氮与橡胶树叶全氮含量呈显著正相关，种植带土壤铵态氮和硝态氮与橡胶树叶片氮具有显著相关性，进一步表明土壤氮是橡胶树氮的源和库，土壤氮直接影响着橡胶树生长，铵态氮和硝态氮对橡胶树生长影响最为明显，而种植带土壤受割胶、施肥等人为活动影响较大。不同品系、不同割龄橡胶生长对土壤中氮的影响还需进一步研究。

4 结 论

橡胶园土壤中不同形态氮和橡胶树叶片氮含量随种植品系、割龄和种植区域而变化。橡胶林土壤中铵态氮和硝态氮较低，硝态氮变异最大；GT1品系橡胶林土壤中全氮含量较高，RRIM600、云研-774相对较低。土壤全氮含量老割龄相对较高，土壤铵态氮和硝态氮以低割龄橡胶园相对较高。橡胶树叶片全氮随割龄的增加而降低。土壤氮与橡胶树叶片氮呈显著正相关，土壤氮是橡胶树氮的源和库，土壤氮直接影响着橡胶树生长，土壤中铵态氮和硝态氮对橡胶树生长影响最为明显。不同割龄、不同品系橡胶树在不同地区对土壤中氮具有显著的影响。