全周期種植模式膠園土壤養分和微生物量碳分布特性

黃堅雄++潘劍++周立軍++李娟++林位夫

摘 要 通過監測傳統膠園與全周期種植模式膠園土壤的養分差異，探討全周期種植方式對膠園土壤養分的影響。結果表明，傳統膠園內離樹越近的位點，土壤養分含量和微生物量碳越低；除速效磷外，全周期膠園內離樹越近的位點，土壤養分含量和微生物量碳越高。總體而言，全周期膠園土壤全氮、無機氮和微生物量碳低于傳統膠園，但均沒有達到顯著差異，而其土壤有機質、速效磷和速效鉀含量高于傳統膠園，其中速效磷含量達顯著差異（P<0.05）。與傳統膠園相比，全周期種植模式主要影響土壤養分和微生物量碳的分布特征，其中土壤速效磷和速效鉀含量亦相對較高，其他指標變化較小。

關鍵詞 傳統膠園 ；全周期模式 ；土壤養分 ；微生物量碳 ；分布特性

分類號 S794.1

森林土壤是林木生長發育的基礎，土壤養分含量水平直接決定著森林的生產力和功能的發揮[1]。研究表明，土壤養分含量下降可導致林地生產力降低[2-3]。巴西橡膠樹（Hevea brasiliensis） 是重要的產膠植物之一，原產于巴西亞馬遜河流域的熱帶叢林。它于1904 年被引種到中國，并從1951年8月開始被大規模種植，到2011 年我國植膠面積已達107 萬hm2。目前，在土壤養分含量變化方面的研究主要集中在時空演變、割膠制度、不同林齡、不同施肥制度等對土壤養分含量的影響[1，4-8]。如華元剛等[4]研究表明，對我國膠園土壤植膠 50 多年后土壤肥力總體土壤肥力下降，其中有機質、全氮、速效鉀的含量下降程度較大，速效磷含量則有降有增；張希財等[5]對實施刺激割制14 a 后的膠園的土壤養分進行測定，結果表明，土壤有機質、全氮、有效磷和有效鉀的含量比割膠前降低，現行膠園培肥等管理措施已不能滿足刺激割膠制度下的橡膠樹所需養分。土壤微生物生物量的大小可以表明微生物新陳代謝活動的強弱，而微生物生長與死亡的交替過程也就是養分的固定與釋放過程，是土壤養分轉化的動力環節，影響土壤養分的轉化與釋放，與土壤養分含量息息相關[9-10]。土壤養分含量和微生物是受土地利用方式影響的[10-12]。具有寬窄行特征的全周期種植模式膠園（以下簡稱全周期膠園）和傳統膠園中橡膠樹的分布存在較大的差異[13]，使得全周期膠園的土地利用方式發生了變化，該種植模式對膠園土壤養分和微生物的影響尚研究不足。因此，本研究通過監測傳統膠園與全周期膠園土壤的養分和微生物量碳的差異，探討全周期種植方式對膠園土壤養分和微生物的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗點概述

本研究的試驗點位于中國熱帶農業科學院試驗場三隊（19°32′55″N，109°28′30″E），該地區為典型的熱帶海洋季風氣候，每年有旱季和雨季，雨季為5～10月，年均溫為20.8～26.0 ℃，年降雨量約為1 600 mm，主要集中于7～9月（約占全年的70%）。土壤質地為粉砂黏壤土，pH為4.6，土壤有機質含量為12.0 g/kg，速效磷為25.6 g/kg，速效鉀為11.9 g/kg，0～60 cm土層土壤容重為平均為1.56 g/cm3，耕層（0～20 cm）容重較小，平均為1.41 g/cm3。

全周期膠園（寬窄行種植，寬行為20 m，窄行的株行距為2 m×4 m）位于林段7-3，林段種植方向為南北走向。對照為相鄰的林段7-2（常規等行種植模式，株行距為3 m×7 m）。膠園于2002年3月定植，2010年8月開割，橡膠樹品種為7-20-59。膠園開割前均在行間進行過間作生產，種植作物為桑樹和香根草。

1.2 測定指標與方法

1.2.1 土壤采樣

土壤采樣時間為2013年8月下旬，深度為0～20 cm。因兩種膠園種植形式差異較大，取樣標準較難統一，故本研究從根據不同膠園種植特點，制定不同的取樣位點，用于膠園土壤養分和微生物含量分布特點及平均含量的分析。傳統膠園（C）行距為7 m，土壤取樣位置分別為離樹1.5、2.5和3.5 m的與膠樹行向平行的線上，分別用C1.5、C2.5和C3.5代表不同的位點。每條線上5點取樣，混合為一個樣品，3次重復，在3.5 m平行線上取樣時避開施肥穴。全周期種植模式膠園（I）土壤取樣位置分別為寬行中離膠樹2、4、6、8和10 m的與膠樹行向平行的線上，分別用I2、I4、I6、I8和I10代表不同的位點，取樣規則同上。窄行中有不間斷的施肥溝，土壤取樣受影響，故不取樣。

1.2.2 指標與方法

土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀、銨態氮、硝態氮和微生物分別采用硫酸-重鉻酸鉀稀釋熱法、凱氏定氮法、采用鉬銻抗比色法、火焰分光光度法、靛酚藍吸光光度法、紫外分光光度法和精氨酸誘導氧化法測定，具體操作方法見參考文獻[14]。

1.2.3 數據處理

數據處理和統計分析采用excel和dps6.5軟件。統計分析采用LSD法，分別對每種模式內離樹不同距離和兩種模式平均的土壤養分差異進行方差比較，統計水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 土壤有機質和全氮變化

不同種植模式膠園土壤有機質及全氮含量見表1。 由表1可知，傳統膠園內不同位點的土壤有機質和全氮含量的變化趨勢一致，均是離樹越遠，其含量越高，但不同位點的均沒有達到顯著差異（P<0.05）；而全周期膠園內土壤有機質和全氮含量均是離樹越近，其含量越高，其中I2處土壤有機質含量為22.22 g/kg，顯著高于I8和I10（P<0.05）。全周期膠園土壤有機質平均含量高于傳統膠園，但沒有達到顯著差異，兩種種植模式膠園內土壤全氮平均含量則接近相同（P<0.05）。

2.2 土壤銨態氮和硝態氮變化

總體而言，傳統膠園內土壤無機氮含量的變化趨勢是離樹越遠，其含量越高；而全周期膠園內土壤無機氮含量則是離樹越近，其含量越高（表1）。其中，C1.5處土壤銨態氮含量為5.25 mg/kg，顯著低于C3.5，而I2處含量為15.32 mg/kg，顯著高于I6、I8和I10；I2處土壤硝態氮含量顯著高于其他位點的含量（P<0.05）。傳統膠園土壤無機氮平均含量略高于全周期膠園，但均沒有達到顯著差異（P<0.05）。

2.3 土壤速率磷和速效鉀變化

總體而言，兩種種植模式膠園土壤速效磷含量均是離樹越遠，其含量越高，C1.5處土壤速效磷顯著低于C3.5，I2處顯著低于I4和I6（P<0.05）。全周期膠園土壤速效鉀含量變化趨勢是離樹越遠，其含量越低；傳統膠園內土壤速效鉀含量變化趨勢則相反。兩種模式內不同位點的土壤速效鉀含量均沒有顯著差異（P<0.05）。傳統膠園土壤速效磷和速效鉀平均含量低于全周期膠園，其中傳統膠園土壤速效磷含量為全周期的32.9%，達顯著差異，而土壤速效鉀含量則沒有達到顯著差異（P<0.05）。見表1。

2.4 土壤微生物量碳變化

土壤微生物量碳反映土壤微生物數量。由表1可得出，傳統膠園內不同位點的土壤微生物量碳的變化趨是離樹越遠，微生物量碳越高，但均沒有達到顯著差異（P<0.05）；而全周期膠園內土壤微生物量碳均是離樹越近，微生物量碳越高，其中I2處為5.74 mg/kg，顯著高于該模式的其他位點（P<0.05）。由于全周期膠園寬行中離樹4 m以上的土壤微生物量較低，使得全周期膠園的土壤微生物量碳含量低于傳統膠園，但沒有顯著差異（P<0.05）。

3 討論與結論

目前，橡膠樹是我國熱帶地區種植面積最大的經濟作物[15]，其主要的生產方式較單一，存在嚴重的土壤退化問題[16]，土壤養分含量下降的問題值得關注。土地利用方式能影響土壤養分含量和微生物量[10-12]。傳統膠園中各養分的變化基本是離樹越遠，其含量越高，主要原因是，在實際生產管理中，該模式下的肥料投入主要集中在行間較中間地帶。全周期膠園種植模式的空間和可間作性與傳統膠園不同，其土地利用方式發生明顯變化，可推測土壤養分和土壤微生物將有所變化。綜合分析可知，全周期膠園土壤全氮、無機氮和微生物量碳低于傳統膠園，而全周期膠園土壤有機質、速效磷和速效鉀含量高于傳統膠園，除速效磷含量達顯著差異外，其他均未存在顯著變化（P<0.05）。因此，全周期種植模式并沒有顯著影響土壤總體肥力。但是，全周期種植模式改變了土壤養分含量和微生物量的分布情況。從實際測定結果可知，全周期膠園內離樹4 m內的土壤養分和微生物量碳總體上比傳統膠園的高，可見，全周期膠園有利于提高離樹4 m內的土壤肥力，而離樹4 m外觀測到土壤養分總體降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趨勢。因此，全周期種植模式膠園的土壤養分含量和微生物量及其分布特性不同于傳統膠園，對大行間的土壤肥力總體上沒有明顯影響。

兩種模式均開展過相同的間作試驗，本研究發現全周期膠園離樹4 m外的土壤速效磷含量較高，可能的原因是離樹4 m外橡膠根系的影響較弱，早期的間作生產中投入的磷肥和鉀肥沒有被橡膠吸收并隨膠水輸出該系統，可推測出在全周期膠園寬行中進行間作，橡膠與作物之間的根系競爭應該不明顯，有利于間作生產。土壤取樣時期并非施肥后，而無機氮易被吸收、轉化或損失，是導致兩種土壤無機氮含量亦很接近的原因。土壤有機質和全氮主要受有機物料投入的影響[17-18]，且其含量變化較慢，由于取樣時避開了施肥穴或施肥溝，不受人為干擾，全周期膠園離樹4 m內（冠幅大概4 m）土壤有機質和全氮含量相對較高，可能是冬季橡膠樹落葉相對集中在該區域，腐化后提高了其有機質和全氮含量。反之，離樹4 m外則沒有較多的有機物輸入，其含量相比較低。

綜上所述，與傳統膠園相比，全周期種植模式主要影響土壤養分的分布情況，土壤速效磷和速效鉀含量亦相對較高，其他指標變化較小。

參考文獻

[1] 吳志祥，謝貴水，楊 川，等. 海南島西部不同林齡橡膠林土壤養分特征[J]. 海南大學學報（自然科學版），2011（01）：42-48.

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[18] H uang J X C Y Q S. Estimation of net greenhouse gas balance using crop-and soil-based approaches：Two case studies[Z]. 2013： 299-306.

2.3 土壤速率磷和速效鉀變化

總體而言，兩種種植模式膠園土壤速效磷含量均是離樹越遠，其含量越高，C1.5處土壤速效磷顯著低于C3.5，I2處顯著低于I4和I6（P<0.05）。全周期膠園土壤速效鉀含量變化趨勢是離樹越遠，其含量越低；傳統膠園內土壤速效鉀含量變化趨勢則相反。兩種模式內不同位點的土壤速效鉀含量均沒有顯著差異（P<0.05）。傳統膠園土壤速效磷和速效鉀平均含量低于全周期膠園，其中傳統膠園土壤速效磷含量為全周期的32.9%，達顯著差異，而土壤速效鉀含量則沒有達到顯著差異（P<0.05）。見表1。

2.4 土壤微生物量碳變化

土壤微生物量碳反映土壤微生物數量。由表1可得出，傳統膠園內不同位點的土壤微生物量碳的變化趨是離樹越遠，微生物量碳越高，但均沒有達到顯著差異（P<0.05）；而全周期膠園內土壤微生物量碳均是離樹越近，微生物量碳越高，其中I2處為5.74 mg/kg，顯著高于該模式的其他位點（P<0.05）。由于全周期膠園寬行中離樹4 m以上的土壤微生物量較低，使得全周期膠園的土壤微生物量碳含量低于傳統膠園，但沒有顯著差異（P<0.05）。

3 討論與結論

目前，橡膠樹是我國熱帶地區種植面積最大的經濟作物[15]，其主要的生產方式較單一，存在嚴重的土壤退化問題[16]，土壤養分含量下降的問題值得關注。土地利用方式能影響土壤養分含量和微生物量[10-12]。傳統膠園中各養分的變化基本是離樹越遠，其含量越高，主要原因是，在實際生產管理中，該模式下的肥料投入主要集中在行間較中間地帶。全周期膠園種植模式的空間和可間作性與傳統膠園不同，其土地利用方式發生明顯變化，可推測土壤養分和土壤微生物將有所變化。綜合分析可知，全周期膠園土壤全氮、無機氮和微生物量碳低于傳統膠園，而全周期膠園土壤有機質、速效磷和速效鉀含量高于傳統膠園，除速效磷含量達顯著差異外，其他均未存在顯著變化（P<0.05）。因此，全周期種植模式并沒有顯著影響土壤總體肥力。但是，全周期種植模式改變了土壤養分含量和微生物量的分布情況。從實際測定結果可知，全周期膠園內離樹4 m內的土壤養分和微生物量碳總體上比傳統膠園的高，可見，全周期膠園有利于提高離樹4 m內的土壤肥力，而離樹4 m外觀測到土壤養分總體降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趨勢。因此，全周期種植模式膠園的土壤養分含量和微生物量及其分布特性不同于傳統膠園，對大行間的土壤肥力總體上沒有明顯影響。

兩種模式均開展過相同的間作試驗，本研究發現全周期膠園離樹4 m外的土壤速效磷含量較高，可能的原因是離樹4 m外橡膠根系的影響較弱，早期的間作生產中投入的磷肥和鉀肥沒有被橡膠吸收并隨膠水輸出該系統，可推測出在全周期膠園寬行中進行間作，橡膠與作物之間的根系競爭應該不明顯，有利于間作生產。土壤取樣時期并非施肥后，而無機氮易被吸收、轉化或損失，是導致兩種土壤無機氮含量亦很接近的原因。土壤有機質和全氮主要受有機物料投入的影響[17-18]，且其含量變化較慢，由于取樣時避開了施肥穴或施肥溝，不受人為干擾，全周期膠園離樹4 m內（冠幅大概4 m）土壤有機質和全氮含量相對較高，可能是冬季橡膠樹落葉相對集中在該區域，腐化后提高了其有機質和全氮含量。反之，離樹4 m外則沒有較多的有機物輸入，其含量相比較低。

綜上所述，與傳統膠園相比，全周期種植模式主要影響土壤養分的分布情況，土壤速效磷和速效鉀含量亦相對較高，其他指標變化較小。

參考文獻

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[18] H uang J X C Y Q S. Estimation of net greenhouse gas balance using crop-and soil-based approaches：Two case studies[Z]. 2013： 299-306.

2.3 土壤速率磷和速效鉀變化

總體而言，兩種種植模式膠園土壤速效磷含量均是離樹越遠，其含量越高，C1.5處土壤速效磷顯著低于C3.5，I2處顯著低于I4和I6（P<0.05）。全周期膠園土壤速效鉀含量變化趨勢是離樹越遠，其含量越低；傳統膠園內土壤速效鉀含量變化趨勢則相反。兩種模式內不同位點的土壤速效鉀含量均沒有顯著差異（P<0.05）。傳統膠園土壤速效磷和速效鉀平均含量低于全周期膠園，其中傳統膠園土壤速效磷含量為全周期的32.9%，達顯著差異，而土壤速效鉀含量則沒有達到顯著差異（P<0.05）。見表1。

2.4 土壤微生物量碳變化

土壤微生物量碳反映土壤微生物數量。由表1可得出，傳統膠園內不同位點的土壤微生物量碳的變化趨是離樹越遠，微生物量碳越高，但均沒有達到顯著差異（P<0.05）；而全周期膠園內土壤微生物量碳均是離樹越近，微生物量碳越高，其中I2處為5.74 mg/kg，顯著高于該模式的其他位點（P<0.05）。由于全周期膠園寬行中離樹4 m以上的土壤微生物量較低，使得全周期膠園的土壤微生物量碳含量低于傳統膠園，但沒有顯著差異（P<0.05）。

3 討論與結論

目前，橡膠樹是我國熱帶地區種植面積最大的經濟作物[15]，其主要的生產方式較單一，存在嚴重的土壤退化問題[16]，土壤養分含量下降的問題值得關注。土地利用方式能影響土壤養分含量和微生物量[10-12]。傳統膠園中各養分的變化基本是離樹越遠，其含量越高，主要原因是，在實際生產管理中，該模式下的肥料投入主要集中在行間較中間地帶。全周期膠園種植模式的空間和可間作性與傳統膠園不同，其土地利用方式發生明顯變化，可推測土壤養分和土壤微生物將有所變化。綜合分析可知，全周期膠園土壤全氮、無機氮和微生物量碳低于傳統膠園，而全周期膠園土壤有機質、速效磷和速效鉀含量高于傳統膠園，除速效磷含量達顯著差異外，其他均未存在顯著變化（P<0.05）。因此，全周期種植模式并沒有顯著影響土壤總體肥力。但是，全周期種植模式改變了土壤養分含量和微生物量的分布情況。從實際測定結果可知，全周期膠園內離樹4 m內的土壤養分和微生物量碳總體上比傳統膠園的高，可見，全周期膠園有利于提高離樹4 m內的土壤肥力，而離樹4 m外觀測到土壤養分總體降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趨勢。因此，全周期種植模式膠園的土壤養分含量和微生物量及其分布特性不同于傳統膠園，對大行間的土壤肥力總體上沒有明顯影響。

兩種模式均開展過相同的間作試驗，本研究發現全周期膠園離樹4 m外的土壤速效磷含量較高，可能的原因是離樹4 m外橡膠根系的影響較弱，早期的間作生產中投入的磷肥和鉀肥沒有被橡膠吸收并隨膠水輸出該系統，可推測出在全周期膠園寬行中進行間作，橡膠與作物之間的根系競爭應該不明顯，有利于間作生產。土壤取樣時期并非施肥后，而無機氮易被吸收、轉化或損失，是導致兩種土壤無機氮含量亦很接近的原因。土壤有機質和全氮主要受有機物料投入的影響[17-18]，且其含量變化較慢，由于取樣時避開了施肥穴或施肥溝，不受人為干擾，全周期膠園離樹4 m內（冠幅大概4 m）土壤有機質和全氮含量相對較高，可能是冬季橡膠樹落葉相對集中在該區域，腐化后提高了其有機質和全氮含量。反之，離樹4 m外則沒有較多的有機物輸入，其含量相比較低。

綜上所述，與傳統膠園相比，全周期種植模式主要影響土壤養分的分布情況，土壤速效磷和速效鉀含量亦相對較高，其他指標變化較小。

參考文獻

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