不同麻齡劍麻硫與微量元素含量的動態(tài)變化

習嘉民　譚施北　習金根　易克賢

摘 要 為了解不同生長時期土壤微量營養(yǎng)元素供應狀況以及劍麻對微量元素養(yǎng)分的吸收利用特點，以期為微量元素肥料的合理施用提供理論依據(jù)。通過對山圩農(nóng)場不同麻齡（1，3，5，7，9，11，13，15齡）劍麻土壤及根、莖、葉微量元素含量進行調(diào)查分析。結(jié)果表明：1～15齡劍麻地上部每株中硫和微量元素積累量分別為硫0.3～6.5 kg、鋅10.8～120.4 mg、銅3.8～84.2 mg、硼21.7～334.8 mg、鉬0.12～3.20 mg、氯0.13～5.81 g，土壤中微量元素有效態(tài)含量變化范圍分別為有效硫34.0～89.1 mg/kg、有效鋅0.73～2.20 mg/kg、有效銅0.73～2.20 mg/kg、有效硼0.11～0.21 mg/kg、有效鉬0.12～0.24 mg/kg、有效氯28～38 mg/kg。不同器官硫含量大小表現(xiàn)為莖>葉>根，氯含量大小表現(xiàn)為葉>莖>根。硫在1～3、7～9齡出現(xiàn)快速積累期，而鋅、銅、硼、鉬均出現(xiàn)在1～3齡，氯積累量隨著麻齡增加而穩(wěn)定上升。不同麻齡土壤有效硫含量均處于豐富水平，有效鋅總體處于中等偏低水平，有效硼含量總體處于極低水平。

關鍵詞 劍麻；硫；微量元素；土壤；動態(tài)變化

中圖分類號 S563.8 文獻標識碼 A

劍麻（Agave sisalana Perrine）是重要的硬質(zhì)纖維作物，其纖維具有長度較長、色澤潔白、拉力強、耐海水浸、不易打滑等特點，廣泛用于制作纜繩、鋼索繩芯、機器傳送帶、地毯、高級紙張等，是國防、航海、工礦等行業(yè)的重要原料，非紅麻、黃麻、苧麻等韌皮纖維所能替代。劍麻在纖維領域具有重要地位，其產(chǎn)量占世界硬質(zhì)纖維產(chǎn)量的2/3，占世界植物纖維總產(chǎn)量的2%[1]。中國目前種植劍麻3萬多hm2，主要分布在廣東、廣西和海南等熱帶南亞熱帶地區(qū)，其中，廣西種植面積最大，占全國總種植面積的77%以上[2]。中國劍麻單位面產(chǎn)量長期穩(wěn)居世界第一，是世界平均單產(chǎn)的4倍多，主要得益于中國科學的栽培和管理技術。其中，中國在劍麻營養(yǎng)與施肥方面的研究成果較多，葉片營養(yǎng)診斷施肥、測土配方施肥、氮磷鉀平衡施肥等多項技術已成功應用于劍麻生產(chǎn)中，成效顯著[3-5]。但劍麻營養(yǎng)規(guī)律與肥料效果方面的研究主要集中在大量元素上，而有關微量元素的研究相對較少。再者，前人對劍麻營養(yǎng)的研究主要集中于對單個元素的靜態(tài)分析上，而有關營養(yǎng)元素的動態(tài)變化研究很少。而劍麻是長周期經(jīng)濟作物，其生長期一般長達10～13 a，生長周期內(nèi)礦質(zhì)營養(yǎng)供應情況以及劍麻對礦質(zhì)元素的吸收利用規(guī)律可能會發(fā)生較大變化。若不能準確掌握各個生長期劍麻對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收利用特性以及土壤養(yǎng)分供應狀況變化，將有可能導致劍麻營養(yǎng)缺乏或過剩，不但限制劍麻產(chǎn)量的進一步提高，還造成肥料的不合理施用。因此，對劍麻不同生長時期的營養(yǎng)規(guī)律進行分析研究具有重要意義。本文以廣西山圩農(nóng)場劍麻園為研究對象，通過對1、3、5、7、9、11、13、15齡劍麻土壤及其根、莖、葉微量元素含量進行調(diào)查分析，以期摸清不同生長時期微量營養(yǎng)元素供應狀況以及劍麻對微量元素養(yǎng)分的吸收利用特點，為劍麻生產(chǎn)中微量元素肥料的合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 劍麻園概況

試驗劍麻園位于廣西山圩農(nóng)場，地勢平坦。試驗園土壤為石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的土壤。供試劍麻品種是龍舌蘭雜種H.11648，大小行距分別為4、1 m，株距0.9 m，每667 m2植296株， 成齡麻平均產(chǎn)量為150 t/hm2。試驗分別選1、3、5、7、9、11、13、15齡麻園，各齡劍麻施肥措施相似，即每年4月施劍麻專用肥（N-P2O5-K2O為14-5-21，總養(yǎng)分≥40%）1 350 kg/hm2，碳酸氫氨750 kg/hm2，石灰2 250 kg/hm2。麻園土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集 隨機選擇長勢一致的3株劍麻植株，從莖基部切斷，分莖、葉進行采樣。葉片采第30～35左右的葉片，莖采整個莖縱剖面的1/4，同時采集部分根系樣品。將采好的樣品帶回室內(nèi)，用干凈濕布抹去葉片上的塵埃并用清水沖洗干凈，葉、莖樣縱剖為兩半，任取一半，將剩下的樣品縱切成若干條塊，相鄰的條塊棄一留一。105 ℃殺青后，在70 ℃溫度下烘干，粉碎，裝入密封袋內(nèi)備用。各齡麻園采用5點采樣法采集0～20 cm土樣。

1.2.2 微量元素含量測定 植物和土壤樣品養(yǎng)分含量均采用常規(guī)方法測定[6]。植物全硫含量采用HNO3-HClO4消煮法，鋅、銅含量采用原子吸收分光光度法，硼采用甲亞胺比色法，鉬采用硫氯酸鉀比色法，氯采用硝酸銀滴定法。

土壤有效硫含量采用磷酸鹽-乙酸浸提-硫酸鋇比濁法，有效鋅、有效銅含量采用鹽酸溶液浸提-原子吸收分光光度法，有效硼含量采用沸水浸提-甲亞胺比色法，有效鉬含量采用草酸-草酸銨浸提-硫氰酸鉀比色法，有效氯采用硝酸銀滴定法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理及圖表產(chǎn)生均應用Excel 2007軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同麻齡硫營養(yǎng)變化動態(tài)

對不同麻齡劍麻根、莖、葉硫含量以及土壤有效硫含量進行分析。結(jié)果顯示，不同麻齡劍麻根、莖、葉硫含量范圍分別為0.033%～0.052%、0.170%～0.690%、0.180～0.300%，地上部平均硫含量在0.19%～0.41%之間。不同器官比較，各麻齡劍麻硫含量大小均表現(xiàn)為：莖>葉>根。不同麻齡比較，隨著麻齡增加，根和葉硫含量變化不明顯，莖硫含量變幅較大，總體呈下降趨勢，尤其是3～5、9～11 a下降幅度較大。土壤有效硫含量范圍在34.0～89.1 mg/kg之間，不同麻齡變化較大，在第5年達到峰值，5～9 a急劇下降，9～13 a變化不明顯，13～15 a又有所升高（圖1）。由圖1可見，1～11 a劍麻莖部硫含量隨土壤有效硫含量變化較敏感，11年后相對穩(wěn)定。1～11 a內(nèi)，某時段土壤有效硫含量的減少（增加）伴隨著莖部硫含量的增加（減少）?？赡苁且驗閯β榈目焖偕L需要吸收大量硫元素（如1～3、5～9 a），此時若沒有及時補充硫肥，將會導致土壤有效硫含量明顯降低（如1～3、5～9 a）。而土壤有效硫含量的下降（如1～3、5～9 a）又會導致下一時段莖部硫含量的下降（如3～5、9～13 a）。相反，當施用硫肥，土壤有效硫含量提高之后（3～5 a），可使莖部硫含量在下時段（5～9 a）顯著提高。11 a后，劍麻進入老齡期，生長放緩，莖部硫含量變化不明顯。因此，不能用當年劍麻莖部硫含量的豐缺來判斷土壤有效硫含量的大小。也可看出劍麻生長對硫的需求量較大，而麻園土壤供硫能力并不穩(wěn)定，這跟劍麻生產(chǎn)中向來不重視硫肥管理有關。

不同麻齡劍麻莖、葉、地上部硫積累量變化范圍分別為0.13～4.8 kg、0.2～2.5 kg、0.3～6.5 kg。劍麻莖硫積累量在1～9 a起伏上升，在第9年出現(xiàn)峰值，后呈下降趨勢。葉硫積累量在第3年后總體變化不大，在第7年出現(xiàn)峰值，后有所下降。第7年之前各麻齡葉硫積累量大于莖，之后則表現(xiàn)為莖大于葉。地上部硫積累量在第9年出現(xiàn)峰值（圖2）。

2.2 不同麻齡鋅營養(yǎng)變化動態(tài)

不同麻齡劍麻根、莖、葉鋅含量分別為5.7～24.4、13.9～41.2、14.3～22.0 mg/kg?？傮w莖鋅含量最高，葉次之，根最低。隨著麻齡增加，根鋅含量在第7年出現(xiàn)峰值，莖鋅含量在3～5 a下降較明顯，其余麻齡段根、莖、葉鋅含量均變化不大。土壤有效鋅含量范圍在0.73～2.20 mg/kg，隨著麻齡增加，1～5 a緩慢下降，并伴隨著根、莖、葉鋅含量的下降，說明這一時段劍麻各器官鋅含量對土壤有效鋅含量變化較敏感，可以通過分析各器官鋅含量來判斷土壤有效鋅含量的豐缺水平。5～11 a有所上升，11～15 a急速下降，降幅較大（圖3），但這一時段根、莖、葉鋅含量總體變化不大，說明第5年后劍麻各器官對土壤有效鋅含量變化并不敏感。劍麻莖、葉和地上部鋅積累量分別為7.3～127.1、3.8～78.0、10.8～120.4 mg，第3年后總體變化不明顯（圖4）。

2.3 不同麻齡銅營養(yǎng)變化動態(tài)

不同麻齡劍麻根、莖、葉銅含量分別為2.2～5.9、3.3～7.7、1.4～3.5 mg/kg?？傮w上葉銅含量較低。隨著麻齡增加，根、莖、葉銅含量總體變化規(guī)律不明顯。1～5 a，根銅含量呈下降趨勢，但第5～7年有所升高，之后有所下降。不同麻齡莖銅含量起伏較大，規(guī)律不明顯。葉銅含量變化幅度較小，總體保持在較低水平。土壤有效銅含量范圍在1.0～2.6 mg/kg之間，隨著麻齡增加，1～7 a土壤有效銅含量緩慢下降，7～11 a迅速上升，之后迅速下降（圖5）。可見，根和莖銅含量對土壤有效銅含量變化較敏感，但規(guī)律不明顯。不同麻齡劍麻莖、葉和地上部鋅積累量變化范圍分別為在1.8～68.8、2.0～38.2、3.8～84.2 mg之間。莖和葉銅積累量均呈先增后減的趨勢，莖在第9年達到最大值，葉則出現(xiàn)在第7年（圖6）。

2.4 不同麻齡劍麻硼營養(yǎng)變化動態(tài)

不同麻齡劍麻根、莖、葉硼含量分別為3.7～5.6、10.5～17.7、10.9～20.6 mg/kg。不同器官比較，根硼含量最低，莖和葉較高。隨著麻齡增加，根硼含量變化不明顯，莖和葉在不同麻齡有所起伏，總體呈先降后升的趨勢。土壤有效硼含量范圍為0.11～0.21 mg/kg，隨著麻齡增加呈下降趨勢[7]?？梢姡颓o硼含量與土壤有效硼含量變化趨勢較為一致，而葉片硼含量波動范圍較大，規(guī)律不是很明顯。不同麻齡劍麻莖、葉和地上部鋅積累量變化范圍分別在5.50～197.7、16.3～139.2、21.7～334.8 mg之間，隨著麻齡增加均呈上升趨勢（圖8）。

2.5 不同麻齡劍麻鉬營養(yǎng)變化動態(tài)

不同麻齡劍麻根、莖、葉鉬含量分別為0.04～0.10、0.06～0.15、0.06～0.15 mg/kg。不同麻齡根、莖、葉鉬含量大小波動較大，總體上莖和葉鉬含量大于根，1～5 a，葉鉬含量大于莖，但5～11 a葉鉬含量則小于莖。不同麻齡比較，隨著麻齡增加，1～5 a，根鉬含量下降明顯，之后有所增加并保持穩(wěn)定水平。莖鉬含量起伏較大，第7年達到最大值，之后呈下降趨勢。葉鉬含量隨著麻齡增加總體呈下降趨勢。土壤有效鉬含量范圍在0.12～0.24 mg/kg。隨著麻齡增加土壤有效鉬含量有所起伏，變化規(guī)律不明顯（圖9）?？梢姡?、莖、葉鉬含量總體上與土壤有效鉬含量變化趨勢一致，尤其是莖部最為吻合。不同麻齡劍麻莖、葉和地上部鋅積累量變化范圍分別為0.03～2.20、0.09～1.11、0.12～3.20 mg。莖鉬積累量在第11年出現(xiàn)峰值，5～11 a增幅較明顯，后有所下降。葉鉬積累量1～3 a有所增加，之后變化不大。第1～7年，葉鉬積累量大于莖，7～15 a莖鉬積累量則大于莖（圖10）。

2.6 不同麻齡劍麻氯含量變化

不同麻齡劍麻根、莖、葉氯含量變化范圍分別為64.8～92.3、101.0～201.8、114.7～337.1 mg/kg。不同器官氯含量表現(xiàn)為葉>莖>根，莖和葉氯含量明顯大于根，1～5 a莖和葉氯含量相當，但第7年之后葉氯含量明顯大于莖。不同麻齡比較，隨著麻齡增加，根氯含量呈緩慢下降趨勢，莖和葉氯含量前7 a不斷上升，后急劇下降，之后莖氯含量保持穩(wěn)定，而葉氯含量則起伏較大。土壤有效氯含量范圍在28～38 mg/kg，隨著麻齡增加，土壤有效氯含量總體變化不大（圖11）?？梢?，隨著麻齡增加土壤有效氯含量總體保持相對穩(wěn)定，但莖和葉氯含量則波動較大，說明影響莖和葉氯含量變化的并非土壤有效氯含量，而是由其它因素導致。不同麻齡劍麻莖、葉和地上部氯積累量變化動態(tài)分別為0.04～3.19、0.09～3.85、0.13～5.81 g，隨著麻齡增加總體呈上升趨勢（圖12）。

3 討論與結(jié)論

硫是植物所需的6種大量營養(yǎng)元素（macronutrients）中含量最少的一種， 約占植株干重的0.1%～0.5%，平均在0.25%左右[7]。硫營養(yǎng)的豐缺直接關系到植物耐逆境脅迫和農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)[8]。前人研究發(fā)現(xiàn)，盆栽1～2齡劍麻正常麻株含硫0.25%，而大田成齡麻葉片含硫則在0.08%～0.02%之間[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同麻齡劍麻葉片含硫量在0.180%～0.300%之間，總體高于前人的調(diào)查結(jié)果，其原因還有待進一步研究。地上部平均硫含量在0.19%～0.41%之間，在常見栽培作物中屬于含量較高水平。從地上部硫積累量變化動態(tài)可見，硫元素在第1～3和第7～9年出現(xiàn)2個快速積累期。但由于目前對劍麻硫營養(yǎng)的研究較少，硫肥的增產(chǎn)效果尚未明確[10]，因此對于在這2個高峰期出現(xiàn)之前應該對硫肥供應做何調(diào)整尚缺乏理論依據(jù)，還需進一步研究。在土壤硫素豐缺狀況方面，研究顯示我國土壤供硫現(xiàn)狀嚴峻，特別是在我國南方紅壤地區(qū)，由于長期施用不含硫或者含硫少的化肥，已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的缺硫現(xiàn)象[8]。本研究結(jié)果顯示，不同麻齡土壤有效硫含量范圍在34.0～89.1 mg/kg之間，雖然變化幅度較大，但所有麻齡土壤有效硫含量均處于豐富水平[11]，供硫潛力大，一般不會缺硫。此外，土壤有效硫含量在第5年之后出現(xiàn)長達8 a的下降趨勢，其原因還有待進一步研究。

有關作物鋅營養(yǎng)的研究較多，鋅對于作物產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善有重要作用[12-14]。劍麻鋅營養(yǎng)的研究總體較少，有關鋅肥的大田施用效果研究尚未見報道。據(jù)報道，劍麻水培正常株含鋅13.2 mg/kg，田間正常麻葉含鋅量在12～43 mg/kg之間[9]。本研究中不同麻齡葉片鋅含量為14.3～22.0 mg/kg，與前人研究結(jié)果一致。從不同麻齡鋅積累動態(tài)看，劍麻生長過程中鋅主要分布在葉中。劍麻地上部鋅元素在第1～3年有個快速積累期，第3年之后變化不大。因此，在生產(chǎn)中第1～3年要重視鋅營養(yǎng)的豐缺狀況及鋅肥的適當補充。研究還表明，土壤有效鋅含量范圍在0.73～2.20 mg/kg之間，不同麻齡變化幅度較大，在第 11年出現(xiàn)較大峰值，總體處于中等偏低水平，生產(chǎn)中應結(jié)合劍麻葉片營養(yǎng)診斷注重鋅肥的補充。

有關劍麻銅營養(yǎng)的研究極少，有關劍麻銅營養(yǎng)和銅肥促生效應研究方面尚未見報道。余讓水等[9]調(diào)查發(fā)現(xiàn)麻田正常葉片含銅量2.5～185 mg/kg之間。本研究中不同麻齡葉片銅含量在2.4～3.5 mg/kg之間，與前人結(jié)果一致。地上部銅元素在第1～3年出現(xiàn)一個快速積累期，第7～9年雖然莖部銅積累量大幅增加，但由于葉中積累量大幅減少，因此植株地上部銅積累量總體變化不大。研究還表明，土壤有效銅含量范圍在1.0～2.6 mg/kg之間，總體偏高[7]，可見不同麻齡土壤銅養(yǎng)分較為豐富。土壤有效銅含量在第7～11年大幅提升之后出現(xiàn)大幅下降的現(xiàn)象，其原因還有待進一步研究。

劍麻對缺硼較敏感，而我國植麻區(qū)土壤有效硼含量處于較低水平[15]，因此研究劍麻的硼素營養(yǎng)規(guī)律具有重要意義。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，福建、廣西麻田葉片硼含量小于12 mg/kg時出現(xiàn)缺硼病癥。本研究中，不同麻齡葉片硼含量范圍在10.9～20.6 mg/kg之間，總體未低于缺硼水平。本研究發(fā)現(xiàn)，硼主要分布在莖和葉中，根中硼含量相對較低，并且隨著麻齡增大保持穩(wěn)定，而莖和葉硼含量則呈先升后降的趨勢。地上部硼積累量在第1～3年增幅較明顯，因此這期間應注重硼肥的補充。土壤有效硼含量范圍在0.11～0.21 mg/kg之間，處于極低水平[7]，且隨著麻齡增加呈下降趨勢，因此劍麻生產(chǎn)中應特別注重硼肥的施用。

前人研究發(fā)現(xiàn)，正常葉片含鉬0.31 mg/kg[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同麻齡葉片鉬含量在0.06～0.15 mg/kg之間，總體處于中等水平。研究還發(fā)現(xiàn)，鉬元素主要分布在莖和葉中，根部分布較少，7齡麻之前，鉬主要積累于葉中，7齡麻之后，鉬則主要積累于莖中。從1齡麻到11齡麻，地上部對鉬的積累量均持續(xù)上升，尤其是第1～3齡積累速度最快，因此生產(chǎn)中應注重鉬肥的補充。對不同麻齡土壤有效鉬含量的分析發(fā)現(xiàn)，其含量范圍在0.12～0.24 mg/kg之間，總體處于中等水平[7]。

氯是植物必需的微量營養(yǎng)元素，施氯能減輕許多種作物的真菌性病害。植物生化功能需要的氯濃度僅為340～1 200 mg/kg，而氯在土壤、水、空氣和肥料中廣泛存在，因此一般大田作物極少出現(xiàn)缺氯癥狀[7]。植物體內(nèi)含氯量較高，相當于植物體內(nèi)大量元素的質(zhì)量分數(shù)，在不施用含氯化肥的情況下，中國主要農(nóng)作物營養(yǎng)生長期含氯量變動在0.4%～1.3%之間[7]。研究發(fā)現(xiàn)，正常植株葉片含氯為0.12%，當?shù)陀?.06%時出現(xiàn)缺氯癥狀[9]。本研究結(jié)果顯示，不同麻齡劍麻葉片氯含量大概在0.01%～0.03%之間，處于較低水平，應該及時補充氯肥。本研究發(fā)現(xiàn)，氯元素在劍麻不同器官中的分布狀況表現(xiàn)為葉>莖>根，隨著麻齡增加莖中氯含量呈先增后減的趨勢。地上部氯積累量隨著麻齡增加保持平穩(wěn)上升，說明劍麻對氯的吸收較為穩(wěn)定。

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