間作五指毛桃土壤和根主要中微量元素含量及其相關性①

李 娟，周立軍

間作五指毛桃土壤和根主要中微量元素含量及其相關性①

李 娟，周立軍

(中國熱帶農業科學院橡膠研究所/農業部儋州熱帶作物科學觀測試驗站，海南儋州 571737)

為了解在成齡膠園間作的五指毛桃根際與非根際土壤及其根中主要中、微量元素含量情況，測定了試驗區根際與非根際各30個土壤樣品和對應五指毛桃根的Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn含量，分析了兩者之間的關系，并評價了根際與非根際土壤中、微量元素豐缺狀況。結果表明，非根際土壤Ca、Mg、Fe、Mn含量的平均值都高于根際土壤，而Cu、Zn含量的平均值都低于根際土壤。土壤Ca、Mg含量80% 以上處于缺水平，而Fe、Mn含量處于豐或很豐水平，Cu、Zn 含量處于適中水平。五指毛桃根際與非根際土壤中、微量元素存在空間上的廣泛變異。五指毛桃根中、微量元素的平均值從大到小的排序是Ca>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu。土壤中、微量元素與五指毛桃根中相對應的中、微量元素相關性不強，且表現復雜。本研究結果揭示，在成齡膠園間作五指毛桃應當適量施用Ca肥、Mg肥和噴施一些Cu元素葉面肥，并實行科學施肥，減少養分淋失。

五指毛桃；成齡膠園；中、微量元素；根；根際土壤；非根際土壤

五指毛桃(Vahl.)，又名南芪，土黃芪，等，是桑科榕屬多年生灌木或落葉小喬木，高 2 ~ 8 m，以根入藥，全年均可采收，鮮用或曬干，既可藥用，又可煲湯用[1-4]。現代藥理學研究認為，五指毛桃根中具有藥理作用的成分，除了氨基酸、糖類、甾類、香豆精等有機成分外，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[5-7], 它們含量的高低是評價五指毛桃質量優劣的重要方面。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到非常重要的作用[8-10]。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[11]。植物所有的中微量元素均來自土壤礦物質。土壤礦物質是巖石經風化作用形成的，是土壤固相的主體物質，構成了土壤的“骨骼”，占土壤固相總質量的95% ~ 98%，但土壤中的礦物質元素絕大多數具有惰性，不能被植物吸收，只有2% ~ 3%的礦物質元素在風化成土作用過程中發生了活化，才成為被植物吸收利用的有效營養，也是土壤自然養分的重要組成部分。因此，土壤含有的中、微量營養元素的有效濃度是土壤肥力水平的重要指標之一[12]。五指毛桃所需要的中、微量元素主要來自土壤，因此土壤中、微量元素的有效含量的高低直接影響五指毛桃根吸收量, 最終影響五指毛桃產品品質。影響土壤中、微量元素的有效含量的因素有很多，比如成土母質、植物吸收、微生物活動、土壤的理化性質、種植方式、施肥、灌溉、噴灑農藥等[13-14]。

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。因此，在成齡膠園中間作五指毛桃既可滿足五指毛桃消費日益增加的需要，又可充分利用廣闊的成齡膠園林下土地資源。成齡膠園高蔭蔽度條件下間作五指毛桃，土壤的中、微量元素含量狀況怎樣，及其對間作的五指毛桃根部的中、微量元素吸收積累的影響又是怎樣的并不清楚，這將對成齡膠園中間作的五指毛桃的質量評價和間作施肥產生影響。因此本文將探討成齡膠園間作土壤有效中、微量元素有效態含量及其對五指毛桃根的中、微量元素含量的影響，為五指毛桃的質量評價和間作施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地與材料

試驗在中國熱帶農業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，由中國熱帶農業科學院橡膠研究所提供，株行距為3 m × 7 m，2010年開割，試驗當年為第4割齡。供試土壤耕層0 ~ 20 cm，土壤含有機質10.92 g/kg，全氮 0.46 g/kg，全磷 0.32 g/kg，全鉀 10.59 g/kg，有效磷 31.20 mg/kg，速效鉀32.77 mg/kg，硝態氮8.62 mg/kg，銨態氮 3.25 mg/kg，pH 4.63。

五指毛桃于2013年7月，在離橡膠樹2 m遠的地方開始種植，種植密度為50 cm × 60 cm。供試肥料為尿素(含N 46.0%)260 kg/hm2；過磷酸鈣(含P2O518.0%)500 kg/hm2；硫酸鉀(含K2O 54.0%)278 kg/hm2。

1.2 樣品采集

1.2.1 土壤采集 于2017年6月(收獲前)分別采集根際、非根際土壤各30個。以“S”型采樣法在采樣單元隨機選取30個取樣點，采集0 ~ 20 cm土層土樣。根際土壤樣品：采用抖土法；非根際土壤樣品：除去根際土壤的其他土壤取樣，并各自裝入自封袋。將取回的土樣攤放在潔凈的報紙上，剔除石塊、殘根等雜物，自然風干，磨碎，過0.84 mm的尼龍篩，然后保存在自封袋中備用。

1.2.2 五指毛桃根采集 收集采集過根際土壤的植株根，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，然后分析其中、微量元素含量。

1.3 樣品測定

采用原子吸收分光光度法[15]測定土壤交換性Ca、交換性Mg、有效 Fe、有效Mn、有效Cu、有效Zn含量和五指毛桃根Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn含量。其中采用乙酸銨+EDTA-Na浸提的是交換性Ca和交換性Mg；采用HCl浸提的是有效Fe、有效Mn、有效Cu、有效Zn；五指毛桃根Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn采用干灰化法，灰化后 HCl溶解。

1.4 評價標準

依據海南省第二次土壤普查中、微量元素分級標準對供試膠園土壤中、微量元素含量進行評價[16]。

1.5 統計分析

采用SPSS17.0進行描述性分析和相關分析。

2 結果與分析

2.1 根際與非根際土壤中、微量元素分布特征

由表1、表2可知，非根際土壤交換性Ca、交換性Mg、有效Fe、有效Mn的平均值均高于根際土壤，而有效Cu、有效Zn的平均值都低于根際土壤。交換性Ca、交換性Mg在根際土壤的平均值均在很缺水平，而在非根際土壤則均在缺水平；有效Fe在根際與非根際土壤的平均值均在很豐富水平；有效Mn在根際土壤的平均值在豐富水平，而在非根際土的平均值則在很豐富水平；有效Cu、有效Zn在根際與非根際土壤的平均值均在適中水平。根際、非根際土壤有效中、微量元素的變異系數在22.06% ~ 119.25%，均存在較大的變異，其中交換性Ca和交換性Mg的變異系數較大，其次是有效Fe和有效Mn，再次是有效Cu和有效Zn。

2.2 五指毛桃根中、微量元素分布特征

由表3可知，五指毛桃根中、微量元素的平均值從大到小的排序是Ca>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu。五指毛桃根中各種中、微量元素的變異幅度均存在較大差異。

表1 根際與非根際土壤中、微量元素描述性統計

表2 根際與非根際土壤中、微量元素各級所占比例(%)

表3 五指毛桃根中、微量元素描述性統計

2.3 根際和非根際土壤中、微量元素與五指毛桃根中、微量元素相關性分析

根際、非根際土壤與五指毛桃根的中、微量元素相關性分析(表4)表明，除非根際土壤中交換性Mg、有效Mn與五指毛桃根中相對應的元素含量顯著相關外，非根際土壤中其他元素含量均與五指毛桃根中相對應的元素含量無顯著的正相關關系，有些甚至是負相關；而根際土壤中、微量元素與五指毛桃根中相對應元素含量相關性比非根際土壤的相關性弱。

表4 根際和非根際土壤中、微量元素與五指毛桃根中、微量元素相關系數

注：*表示相關性達<0.05顯著水平；**表示相關性達<0.01顯著水平(雙變量相關性分析方法)。

3 討論

本研究結果表明，五指毛桃非根際土壤交換性Ca、交換性Mg、有效Fe、有效Mn的平均值都高于根際土壤，而有效Cu、有效Zn的平均值都低于根際土壤。

五指毛桃非根際土壤交換性Ca、交換性Mg含量均高于根際土壤的原因是土壤中Cg、Mg缺乏，不足以滿足五指毛桃的生長發育需要，五指毛桃根際吸收Ca、Mg后不能及時得到補充，并且，采樣時為6月份，五指毛桃生長比較旺盛，對養分的需求量也比較大，從而導致根際土壤中交換性Ca、Mg低于非根際土壤。有研究表明，作物對中、微量元素的需求具有季節性和選擇性[17-19]。

五指毛桃非根際土壤有效Fe、有效Mn的平均值都高于根際土壤，這是由于成齡膠園間作土壤本身Fe、Mn的含量就比較高，能滿足五指毛桃的生長發育的需要，因此五指毛桃根系對Fe、Mn的吸收利用起到了主要作用，從而導致非根際土壤的有效Fe、有效Mn含量高于根際土壤，這與前人的研究結果一致[17]。

五指毛桃非根際有效Cu、有效Zn的平均值都低于根際土壤。這可能與土壤pH有關，五指毛桃非根際土壤的pH(4.62)高于根際土壤的pH(4.25)。有研究表明土壤有效Cu、有效Zn含量與土壤pH呈負相關[20]。

根據土壤中有效中、微量元素豐缺標準評價五指毛桃間作土壤中有效中、微量元素豐缺狀況：土壤交換性Ca、Mg含量80% 以上處于缺或很缺水平；Fe、Mn含量處于豐富或很豐富的水平，而有效Cu和Zn含量基本上處于適中水平。這是由于海南高溫多雨，土壤風化和淋溶作用強烈，土壤中Ca、Mg隨原生礦物的分解而淋失，導致土壤Ca、Mg礦質元素的含量較低。另外，成齡膠園間作區pH低，普遍偏酸[21-22]。酸性土壤也導致Ca、Mg淋失，而Fe、Mn、Cu、Zn 4種微量元素在酸性土壤中因可溶而有效性高。這些原因導致土壤中Ca、Mg缺乏，Fe、Mn富足，而Cu、Zn適中。間作區土壤中有效中、微量元素存在廣泛的變異，一方面這可能與不同前茬作物的不同施肥、除草、殺蟲等管理有關；另一方面海南高溫多雨，不同地方雨水沖刷程度不同，造成土壤中、微量元素空間分布不均勻。

五指毛桃根中Ca、Mg、Cu含量低，Mn、Fe和Zn含量高。因為土壤中Ca、Mg缺乏，不能滿足五指毛桃生長發育的需要，所以導致根中Ca、Mg含量低。根中Cu含量低可能是由成齡膠園間作土壤偏酸引起的，有研究表明，土壤酸化會抑制植株對有效Cu的吸收[23]。土壤中Fe、Mn含量高，能滿足五指毛桃生長發育的需要，五指毛桃能充分地吸收Fe、Mn，導致根中Fe、Mn含量高。Zn含量高的可能原因是間作降低土壤pH，增加Zn的作物有效性，導致作物吸Zn量增加。

研究結果表明，根際土壤中、微量元素與五指毛桃根中相對應元素含量相關性比非根際土壤的相關性弱。這可能是根際土壤的中、微量養分含量是動態的，而非根際土壤相對穩定一些。土壤有效養分含量與根中養分含量相關性不強，可能是由于海南高溫多雨導致土壤有效養分容易淋失，從而導致土壤中有效養分含量與作物的養分含量相關性不強，且復雜，應該進一步探討根際與非根際土壤的全量養分含量與作物養分含量的相關性。姚智等[16]研究認為海南土壤養分含量與果實礦質元素間的關系比較復雜，僅用簡單的相關分析很難揭示復雜的關系問題，需要借助多元統計分析方法進一步探討其相關性。

4 結論

本研究結果揭示，在成齡膠園間作五指毛桃應當適量施用Ca肥、Mg肥和噴施一些Cu元素葉面肥，并實行科學施肥，減少養分淋失。

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Contents and Correlation of Main Medium and Micro Elements in Roots and Soils of IntercroppedVahl. in Rubber Plantation

LI Juan, ZHOU Lijun

(Rubber Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Danzhou Investigation＆Experiment Station of Tropical Crops, Ministry of Agriculture, Danzhou, Hainan 571737, China)

The contents, correlations and abundance or deficiency levels of medium elements (Ca and Mg) and micro elements (Fe, Mn, Cu and Zn) were determined and estimated for 30 samples of the roots, rhizosphere and non-rhizosphere soils ofVahl. intercropped in rubber plantation. The results showed that the average contents of Ca, Mg, Fe and Mn were lower in rhizosphere soils than non-rhizosphere soils , while the average contents of Cu and Zn were higher in rhizosphere soils than in non-rhizospheresoil. 80% of soil samples (rhizosphere and non-rhizosphere) were deficient in Ca and Mg, while Fe and Mn contents were plentiful or very plentiful, Cu and Zn contents were moderate in all soil samples (rhizosphere and non-rhizosphere). There were wide spatial variations of medium and micro elements in rhizosphere and non-rhizosphere soils ofVahl. The average contents of medium and micro elements in the roots ofVahl. were in order of Ca > Mg > Mn > Fe > Zn > Cu. Significant positive correlations were found only between the contents of Mg and Mn in the roots ofVahl. and in non-rhizosphere soils. The results of this study indicated that the Ca and Mg fertilizers and Cu leaf fertilizer should be applied properly and reasonably for the intercroppedVahl. while nutrient loss should be cared.

Vahl.; Rubber plantation; Medium and micro elements; Root; Rhizosphere soils; Non-rhizosphere soils

S158.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.03.032

李娟, 周立軍. 間作五指毛桃土壤和根主要中微量元素含量及其相關性. 土壤, 2020, 52(3): 645–649.

中國熱帶農業科學院基本科研業務費專項資金(1630022017012)和現代農業產業技術體系建設專項資金(CARS-33)資助。

李娟(1978—)，女，湖南衡陽人，博士，副研究員，主要從事膠園間作研究。E-mail: njtrs2003@163. com