不同鎂肥對柚園土壤和樹體營養的影響

宋洋， 劉冬峰， 趙泉， 郭秀珠， 李發勇， 林紹生

(浙江省亞熱帶作物研究所，浙江 溫州 325005)

鎂是植物生長發育所必需的礦質元素，僅次于氮、磷和鉀，在植物營養和生殖生長進程中都發揮著巨大的作用，對生長過程中光合作用的進行、細胞膜的穩定、活性氧的代謝、細胞膨壓的作用以及酶的活化方面有重要影響[1]。植物生長過程中所需的鎂主要來自土壤，而受高溫、多雨及土壤酸性較強等因素的影響，土壤中的鎂容易淋溶損失，導致煙葉、甘藍、柑橘等產量降低、品質下降[2-4]。柑橘類是對鎂強敏感的作物，在果實發育期吸收鎂較多，果實從膨大開始到著色，如土壤鎂素供應不足或根系不能吸收到充分的鎂元素，則結果越多的植株葉片黃化越嚴重。張廣越等[5]研究發現，鎂對柑橘體內磷酸的移動有促進作用，所以缺鎂會導致樹體內磷酸含量降低，磷酸向細胞分裂旺盛的生長點轉運受阻，柑橘生長發育緩慢，同時缺鎂導致葉片黃化，制約樹體光合作用進行，減少干物質積累，嚴重地影響著果樹的產量及品質。

柚是浙江省區域特色鮮明、品牌影響力好的優勢水果，也是浙江省第一大水果產業。而浙江省柚類主要分布在浙西和浙東南山區地帶，以酸性土壤為主，立地條件和土壤肥力較差，果農為了追求產量效益，盲目過量地施用氮、磷、鉀化肥，加劇了柚果園土壤酸化程度，使得土壤中H+、K+、Al+等陽離子含量增加，在植物根系吸收中與Mg+形成拮抗作用[6-7]。離子之間的競爭和拮抗作用，以及有機質的缺乏，會抑制柑橘對Mg+的吸收而導致果樹缺鎂[8-9]。為了降低土壤酸性，果農大量施加生石灰，進一步導致土壤板結，土壤中鎂、鈣、鋅等有效養分無法被樹體吸收利用而流失嚴重，造成土壤污染等一系列問題[9-10]，嚴重制約著浙江省柚類產業的發展。因此，為了改善酸化柚園土壤肥力，提高樹體對鎂的吸收利用，本試驗采用4種不同形態的鎂肥為試驗材料，研究不同形態鎂肥對酸化柚園土壤理化性質及樹體品質的影響，旨在為確定合適的鎂肥種類、合理施用鎂肥提供一定的科學參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在永嘉縣碧蓮鎮早香柚基地進行。土壤為砂壤土，果園施肥以氮、磷、鉀復合肥為主。有機質含量15.4 g·kg-1，pH 4.41，速效氮含量113.3 mg·kg-1，速效磷含量246.1 mg·kg-1，速效鉀含量370.8 mg·kg-1，交換性鎂含量30.2 mg·kg-1。供試柚樹樹齡為20 a，選取長勢較一致的樹體進行試驗。

供試鎂肥；最鎂，MgO≥27%，pH 8.0～10.0；Mg(NO3)2·6H2O；MgSO4·7H2O；MgO。

1.2 處理設計

試驗采用單因素設計，共設置5個處理：CK，不施任何鎂肥；T1，施最鎂；T2，施Mg(NO3)2·6H2O)；T3，施MgSO4·7H2O；T4，施MgO。每3株柚樹為一小區，重復5次，隨機區組排列。不同類型鎂肥每株折施MgO 0.3 kg，其他水肥管理按照基地常規管理，每株柚樹施加三元復合肥3 kg。

1.3 樣品采集

于果實成熟期從每個處理隨機選取5株，按照5點取樣法，于滴水線附近，用土鉆取0～30 cm土層的土樣，分層混勻后，裝入自封袋。選擇晴朗天氣從樹體東、南、西、北四個方位采集生長中的當年生春梢營養枝從頂部往下第2～4片葉，每株每方位采4～6片，共100～150片葉，帶回實驗室，用自來水沖洗干凈，然后再用去離子水洗凈，最后烘干粉碎待用。

1.4 分析測定

土壤樣品：pH測定采用電位法(土水比為1∶2.5)；速效氮測定采用堿解擴散法；速效磷測定采用氟化銨-鹽酸浸提、鉬銻抗比色法；速效鉀測定采用中性醋酸銨浸提、火焰光度法；交換性鎂測定采用醋酸銨浸提、原子吸收分光光度法。采用F5409-A 土壤蔗糖轉化酶(Invertase)ELISA試劑盒、F5379-A 土壤硝酸還原酶(NR)ELISA試劑盒、F5154-A土壤脫氫酶(DHO)ELISA試劑盒、F5381-A 土壤磷酸酶(phosphatase)ELISA試劑盒、F5407-A 土壤脲酶(urease)ELISA試劑盒測定土壤相關呼吸酶活性。

葉片樣品：鉀測定采用H2SO4-H2O2消解、火焰光度計法；氮測定采用凱氏定氮法；磷測定采用鉬銻抗比色法；鎂測定采用HNO3-HClO4微波消解、原子吸收分光光度法；葉綠素測定采用丙酮∶乙醇1∶1浸提、比色法[11-12]。

1.5 統計分析

采用SPSS venison 17和Excel 2010軟件進行數據統計，Duncan’s新復極差法進行差異顯著性分析，SigmaPlot 12.5軟件進行圖表制作。

2 結果與分析

2.1 對土壤有效養分含量的影響

表1顯示：T1和T4處理顯著提高土壤pH，與CK相比，分別提高了0.69和0.94個單位；T1處理的土壤速效氮含量顯著高于其他3種鎂肥處理，而后三者與CK之間無顯著差異；施加鎂肥對土壤中速效磷含量無顯著影響；速效鉀方面，T1、T3和T4處理顯著高于CK，增幅分別為27.7%、21.1%和27.4%，而T2處理與CK之間無顯著性差異；各處理土壤交換性鎂含量均顯著高于CK，增幅分別為60.0%、39.6%、33.8%和53.2%，T1處理交換性鎂含量最高。

表1 各處理對土壤養分含量的影響

2.2 對葉片葉綠素含量的影響

表2顯示：施加不同類型鎂肥均能夠顯著提高葉片葉綠素a含量，與CK相比，增幅分別為38.1%、20.8%、29.4%和34.5%，且在T1處理時增幅達到最大值；鎂肥處理葉綠素b含量均顯著高于CK，增幅分別為29.6%、12.7%、25.4%和34.3%，其中，T1、T3和T4處理之間葉綠素b含量無顯著性差異，均顯著高于T2；各處理總葉綠素含量變化趨勢與葉綠素a相似，T1處理時達到最大值。

2.3 對葉片礦質元素含量的影響

表3顯示：T1處理葉片氮素含量最高，顯著高于T2、T3和CK，而后三者之間無顯著差異；T4處理葉片磷含量最高，顯著高于CK，而其他3種鎂肥處理之間無顯著差異；T4處理葉片鉀含量顯著低于其他3種鎂肥處理，與CK比無顯著性差異；施加不同類型鎂肥均能顯著提高葉片鎂元素含量，與CK相比，增幅分別為47.4%、26.3%、31.6%和52.6%，且均達顯著水平。

表2 各處理對葉綠素含量的影響

2.4 對土壤酶活性的影響

2.4.1 氧化還原酶類活性

與CK相比，T1和T4處理土壤DHO活性顯著提升，增幅分別為25.6%和31.1%，而T2和T3處理與CK間無顯著性差異(圖1)。T2處理土壤NR活性最大，顯著高于其他鎂肥處理，與CK相比，增幅達97.0%，T1、T3處理與CK間無顯著差異，均顯著低于T4。

表3 各處理對葉片礦質元素含量的影響

柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2～3同。圖1 各處理對土壤DHO和NR活性的影響

2.4.2 水解酶類活性

圖2顯示：施加不同類型鎂肥對土壤磷酸酶活性影響較小，其中，T1、T3、T4與CK間均無顯著性差異，而T2處理磷酸酶活性顯著低于CK；T2、T3和T4處理的脲酶活性顯著高于CK，與CK相比增幅分別為42%、28.3%和52.2%，T1處理與CK之間無顯著性差異。

圖2 各處理對土壤磷酸酶和脲酶活性的影響

2.4.3 轉移轉化酶類活性

圖3顯示：T1和T4處理之間土壤蔗糖轉化酶活性無顯著性差異，但均顯著高于T2和T3，T3處理顯著高于T2處理；與CK相比，T2和T3處理蔗糖轉化酶活性顯著降低，降幅分別為45.0%和20.5%。

圖3 各處理對土壤蔗糖轉化酶活性的影響

3 小結與討論

在本次試驗中，供試對象為果實多種子的柚類品種，供試果園土壤為高酸、高磷、缺鎂。結果顯示，施加鎂肥葉片葉綠素含量增加，葉片礦質元素含量有不同程度提高，同時，施加堿性鎂肥可有效提高土壤酸堿度，改善土壤相關酶活性，促進根系對鎂等其他養分的吸收利用，改善樹體營養狀況。

不同土壤狀況下根系對鎂肥吸收利用能力不同，而選擇適宜的鎂肥還要根據不同的土壤狀況，硫酸鎂、硫酸鉀鎂在中性或堿性土壤上施用效果較好，白云石、菱鎂礦、蛇紋石適于在酸性土壤上施用[12]。陳潔宇等[13]研究表明，施用白云石粉和鈣鎂磷肥能起到改善土壤酸化的作用，施用硫酸鎂會導致本來已經偏酸性的煙田土壤酸化程度加重。本研究結果發現，堿性鎂肥提高土壤pH，土壤表面的負電荷增加，增加了土壤對交換性鎂的吸附量，其吸附量越大，土壤中鎂的儲藏量越大，在一定條件下可供土壤釋放的鎂也就越多，因此，葉片和土壤中鎂含量相應增加，這與張影等[14]在研究溫州柑果園中施用石灰 1 a后可顯著提高0～20 cm土層土壤pH、交換性鈣鎂含量的結果一致。由于葉片鎂含量增加，葉片葉綠素含量增加，光合作用相應增強，促進地上和地下部分光合產物的積累。鎂影響柑橘樹體的物質運輸，在紐荷爾臍橙和尤溪金柑中發現，早期缺鎂葉片中脈纖維鞘結構發生分離，后生木質部結構彌散，木射線不完整，后期髓部與韌皮部細胞嚴重壞死，木質部導管阻塞退化且不規則增生[15]，影響光合產物向下運輸，從而影響柑橘整體的生長發育。增施鎂肥能使柑橘樹體的長距離運輸保持正常，使根系營養元素和光合產物能在柑橘樹體內順暢流通，這也是柑橘產量和品質提高的一個重要條件。本研究還發現，施加堿性鎂肥促進根系對氮素的利用，這可能是因為堿性鎂肥施入土壤中，改善了土壤酸性環境，土壤中與氮素吸收相關酶活性提高，促進了有機氮的轉化和吸收，與本研究施加堿性鎂肥提升土壤中脲酶、脫氫酶、硝酸還原酶的活性吻合。脫氫酶是土壤中重要的氧化還原類酶，參與有機酸及碳水化合物脫氫的重要酶，硝酸還原酶是參與硝態氮轉移成氨的重要酶，是參與土壤氮素循環的重要酶，脲酶是土壤中尿素轉化的重要酶，也是土壤中參與氮素循環的重要酶。土壤中速效鉀含量與葉片鉀含量并不一致，這可能是鎂與鈣、鉀間存在拮抗作用，當土壤中的鎂含量增加之后，柑橘對鉀、鈣、鐵、錳的吸收遭到抑制，吸收量降低，鉀濃度較高時，鉀明顯抑制鎂的吸收[6]。磷酸酶是土壤中催化有機磷轉化成速效磷的重要酶類，與土壤氮含量呈正相關，與土壤中有機磷、pH含量均有關系，是評價土壤磷素生物轉化的重要指標。蔗糖酶主要與土壤中磷含量、微生物數量及土壤呼吸強度有關，是評價土壤生物學活性強度及土壤肥力的重要指標。由于本研究土壤為高酸、高鉀、高磷，土壤中磷酸酶和蔗糖轉移酶活性受底物含量的影響，出現下降的趨勢，而樹體和土壤中速效磷含量保持相對穩定狀態。

綜合分析，土壤酸化果園增施堿性鎂肥，能提升土壤pH，改善土壤環境，導致土壤中呼吸酶活性相應改善，使土壤中有效態礦質元素保持在相對較高的水平，進而促進根系對其吸收利用，提升果園產量和品質。本研究主要從施加鎂肥后土壤與果樹葉片營養狀況進行分析，可為下一步土壤缺鎂研究提供理論和技術基礎。