琯溪蜜柚鎂素養(yǎng)分狀況及其影響因素分析

甘增光，陸芃希，胡麗紅，林 鋒，莊木來，陳立松，郭九信，李 延

（1.福建農(nóng)林大學(xué) a.資源與環(huán)境學(xué)院 b.福建省土壤環(huán)境健康與調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002； 2.國家柑橘產(chǎn)業(yè)體系琯溪蜜柚綜合試驗(yàn)站,福建 漳州 363700）

柑橘是我國種植面積最大、產(chǎn)量最高的果樹，2018年中國柑橘的種植面積與果實(shí)產(chǎn)量分別為248.67×104hm2和4 138.14×104t[1]。缺鎂是柑橘生產(chǎn)中最常見的營養(yǎng)問題。有關(guān)研究結(jié)果表明，重慶奉節(jié)縣148 個(gè)臍橙園土壤中交換性鎂含量的平均值為19.56 mg·kg-1，且這148 個(gè)果園土壤中交換性鎂的含量均低于80 mg·kg-1，葉片中的鎂含 量＜0.3%的果園數(shù)占148 個(gè)果園的37.84%[2]；江西安遠(yuǎn)縣和尋烏縣的181 個(gè)甜橙園中，土壤中的交換性鎂含量＜80 mg·kg-1、葉片中的鎂含 量＜0.25%的果園數(shù)分別占181 個(gè)果園的87.29%、 19.34%[3]；廣西環(huán)江縣的126 個(gè)柑橘園土壤中的交 換性鎂含量均低于80 mg·kg-1，其中有20%的果園的葉片鎂含量＜0.3%[4]。缺鎂引起柑橘葉片黃化、木質(zhì)部導(dǎo)管阻塞、葉髓部細(xì)胞退化、葉脈爆裂[5]，影響柑橘的光合作用[6]、氮代謝[7]和活性氧代謝[8]，導(dǎo)致柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)均下降。Ram 等[9]的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施2%硫酸鎂的蜜桔其第1年與第2年的產(chǎn)量較對照（噴施清水）分別提高43.3%和43.6%。施鎂還可以提高椪柑果實(shí)中可溶性固形物和維生素C 的含量，降低果實(shí)中酸的含量[10]?，g溪蜜柚是優(yōu)質(zhì)柑橘類品種之一，福建省平和縣琯溪蜜柚的種植面積和產(chǎn)量均居全國首位[11]。蜜柚屬于對缺鎂脅迫敏感的柑橘品種，黃冀等[12]比較分析了5 個(gè)柑橘品種缺鎂的具體表現(xiàn)，結(jié)果顯示，柚類、雜柑類、普通甜橙類、臍橙類與夏橙類柑橘葉片缺鎂的比例分別為50.00%、5.71%、10.16%、11.0%和17.65%。目前，有關(guān)蜜柚鎂素營養(yǎng)狀況的研究僅限于土壤、葉片中鎂含量的測定，黃綠林[13]對平和縣山地蜜柚園土壤樣品的測定結(jié)果顯示，土壤交換性鎂含量的平均值為41.44 mg·kg-1，其含 量＜60、60 ～120、＞120 mg·kg-1的樣品占比分別為79.12%、15.51%、5.37%。黃育宗等[14]的研究結(jié)果表明，平和縣蜜柚園土壤交換性鎂含量的平均值為70.1 mg·kg-1，其含量＜80、80 ～125、＞ 125 mg·kg-1的樣品占比分別為69.5%、18.5%、12.0%，葉片中的鎂含量為0.13%～0.78%，其平均值為0.48%，有18.5%的樣品其鎂含量＜0.32%。上述研究結(jié)果均表明，福建省平和縣蜜柚園土壤和樹體中均存在鎂素營養(yǎng)不足的問題，但有關(guān)其影響因素的研究則鮮見報(bào)道。為給蜜柚缺鎂的矯治和鎂肥的合理施用提供參考依據(jù)，本研究對福建省平和縣的10 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中具有代表性的312 個(gè)蜜柚園的土壤和葉片中的鎂素狀況進(jìn)行了測定，現(xiàn)將研究結(jié)果分析報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

1.1.1 土壤和葉片樣品的采集

在福建省平和縣蜜柚種植面積最大的10 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，選擇具有代表性的蜜柚園312 個(gè)，依據(jù)果樹樣品采集技術(shù)規(guī)范[15]采集土壤和葉片樣品，土壤樣品為0 ～40 cm 土層的混合土樣，葉片樣品為當(dāng)年生春梢營養(yǎng)枝的成熟葉片。

1.1.2 土壤剖面樣品的采集

選擇樹齡在15 a 以上的蜜柚園29 個(gè)，在樹冠內(nèi)側(cè)、離滴水線10 cm 處挖掘剖面，采集土層深度分別為0 ～20、20 ～40 和40 ～60 cm 的土壤樣品。

1.1.3 有機(jī)肥樣品的采集

用于鎂含量測定的55 個(gè)不同品牌的有機(jī)肥樣品均采集于當(dāng)?shù)剞r(nóng)資市場，根據(jù)有機(jī)肥產(chǎn)品的分類，其可分為有機(jī)肥、生物有機(jī)肥和有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥。

1.2 測定方法

參照文獻(xiàn)[16]中說明的方法測定土壤的基本理化性狀：用pH 計(jì)測定水∶土為2.5∶1.0 的土壤pH 值；采用NH4AC 浸提的方法，以原子吸收分光光度計(jì)（AAS）測定土壤中交換性鈣、交換性鎂的含量；用K2Cr2O7氧化法測定土壤中有機(jī)質(zhì)的含量；用NH4AC 法測定陽離子交換量（CEC）；以堿解擴(kuò)散法測定土壤中堿解氮的含量；采用NaHCO3浸提的方法，以鉬銻抗比色法測定土壤中有效磷的含量；采用NH4AC 浸提法，以火焰光度法測定土壤中速效鉀的含量。采用HCl 浸提-AAS法[16]測定葉片中的鎂含量；用HNO3-HCl-HFHClO4消解，以ICP-MS 法測定有機(jī)肥的含鎂量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖，采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蜜柚園土壤中交換性鎂的含量分析

測定的312 個(gè)蜜柚園土壤交換性鎂的含量見表1。由表1 可知，土壤中交換性鎂的含量為3.23 ～ 272.25 mg·kg-1，其平均值為56.59 mg·kg-1。莊伊美等[17]將土壤交換性鎂含量等級分為低量（＜ 80 mg·kg-1）、適 量（80 ～125 mg·kg-1）和 高 量（＞125 mg·kg-1）這3 級，依據(jù)這一分級標(biāo)準(zhǔn)分析可知，土壤交換性鎂為低量、適量、高量的蜜柚園分別占312 個(gè)蜜柚園的77.25%、14.42 %、 8.33%，表明平和縣蜜柚園的土壤普遍存在缺鎂問題。312 個(gè)蜜柚園土壤交換性鎂含量的變異系數(shù)為82.08%，說明不同蜜柚園間存在較大差異，平和縣10 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)蜜柚園土壤交換性鎂含量的平均值由高到低依次為南勝鎮(zhèn)、九峰鎮(zhèn)＞崎嶺鄉(xiāng)、坂仔鎮(zhèn)、山格鎮(zhèn)＞國強(qiáng)鄉(xiāng)、小溪鎮(zhèn)＞霞寨鎮(zhèn)＞蘆溪 鎮(zhèn)＞文峰鎮(zhèn)，其中，文峰鎮(zhèn)、蘆溪鎮(zhèn)、霞寨鎮(zhèn)和小溪鎮(zhèn)的蜜柚園其土壤交換性鎂含量等級屬于低量（＜80 mg·kg-1）的占比均超過80%。

表1 平和縣10 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的蜜柚園土壤中交換性鎂的含量?Table 1 Soil exchangeable magnesium content in pomelo orchard in 10 towns of Pinghe county

2.2 蜜柚園不同土層土壤中交換性鎂的含量分析

29 個(gè)蜜柚園土壤剖面不同深度土層的土壤樣品中交換性鎂的含量及其分級比例如圖1 所示。由圖1A 可知，隨著土層深度的增加，土壤交換性鎂含量卻降低。土壤交換性鎂含量的平均值，0 ～20 cm 土層的為87.76 mg·kg-1，比20 ～40 cm 土 層 的（53.67 mg·kg-1）與40 ～60 cm 土 層 的 （39.42 mg·kg-1）分別提高63.52%和122.63%，其差異均達(dá)到極顯著水平。由圖1B 可知，不同深度的土層間土壤交換性鎂含量分級比例的變化情況為：低量的占比隨著土層深度的增加而提高，而適量和高量的占比則與之相反。29 個(gè)蜜柚園各土層的土壤交換性鎂含量均存在極顯著的線性相關(guān)關(guān)系，其中40 ～60 與0 ～20、20 ～40 cm 土層的土壤交換性鎂含量的相關(guān)系數(shù)（r）分別為 0.551 6**和0.823 1**，說明29 個(gè)蜜柚園的土壤均存在鎂素淋失的問題。

圖1 29 個(gè)蜜柚園土壤剖面不同深度土層中的交換性鎂含量及其分級比例Fig.1 Exchangeable magnesium content and classification percent in soil profiles of 29 pomelo orchards

2.3 蜜柚園土壤交換性鎂含量的影響因素

2.3.1 土壤pH 值

蜜柚園的土壤交換性鎂含量與土壤pH 值的相關(guān)關(guān)系如圖2 所示。由圖2 可知，312 個(gè)蜜柚園的土壤酸化現(xiàn)象均嚴(yán)重。其中，土壤pH 值＜4.5 和pH 值為4.5 ～5.5 的樣品數(shù)分別占測定樣品總數(shù)的66.98%與31.41%。圖2 顯示，蜜柚園的土壤交換性鎂含量與土壤pH 值之間存在著極顯著的正相關(guān)，其相關(guān)方程為：y(土壤交換性鎂含量)=38.383x(土壤pH 值)-110.18，r=0.368 9**。這一結(jié)果表明，土壤酸化會導(dǎo)致鎂素的缺乏。

圖2 土壤交換性鎂含量與土壤pH 值的相關(guān)關(guān)系Fig.2 Correlation between soil exchangeable magnesium content and soil pH

2.3.2 土壤有機(jī)質(zhì)含量

蜜柚園的土壤有機(jī)質(zhì)含量對土壤交換性鎂含量的影響情況見表2。由表2 可知，與有機(jī)質(zhì)含量＜ 15 g·kg-1的土壤樣品相比較，有機(jī)質(zhì)含量為15 ～ 30 和＞30 g·kg-1的土壤樣品，其交換性鎂含量均值分別提高了25.11%與35.86%，其中，土壤交換性鎂為高量等級的土壤樣品的比例分別增加了26.53%與49.08%，而其低量等級樣品的比例卻分別下降了11.68%與15.35%。有關(guān)研究結(jié)果表明，有機(jī)質(zhì)可以提高土壤對鎂的吸附力，能減少鎂的淋失量[18]。

表2 土壤有機(jī)質(zhì)含量對土壤交換性鎂含量的影響Table 2 Effects of soil organic matter on exchangeable magnesium content

施用有機(jī)肥是提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的重要手段，同時(shí)有機(jī)肥的施用也會帶來土壤鎂投入量的增加。本研究測定了供試的3 類商品有機(jī)肥中的鎂含量，結(jié)果見表3。表3 表明，有機(jī)肥中的鎂含量為2.50 ～58.00 g·kg-1，其平均值為11.82 g·kg-1。不同種類有機(jī)肥中鎂含量平均值的高低順序?yàn)椋荷镉袡C(jī)肥（16.27 g·kg-1）＞有機(jī)肥（11.10 g·kg-1）＞ 有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥（8.08 g·kg-1）。

表3 不同商品有機(jī)肥中的鎂含量Table 3 Magnesium content of different organic fertilizers

2.3.3 土壤陽離子交換量

蜜柚園的土壤交換性鎂含量與土壤陽離子交換量（CEC）的相關(guān)關(guān)系如圖3 所示。從圖3 中可以看出，兩者間呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)方程為：y(土壤交換性鎂含量)=2.476x(土壤CEC)+ 12.663，r=0.300 0**。這一結(jié)果表明，提高土壤CEC 可以增加土壤交換性鎂的含量。

圖3 土壤陽離子交換量與交換性鎂含量的相關(guān)關(guān)系Fig.3 Correlation between soil CEC and soil exchangeable magnesium content

2.3.4 土壤中氮、磷、鉀和鈣的含量

蜜柚園的土壤堿解氮、有效磷含量與交換性鎂含量間的相關(guān)關(guān)系如圖4 所示。圖4 表明，土壤交換性鎂與堿解氮的含量間呈極顯著的正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)（r）為0.273 7**。土壤有效磷與交換性鎂的含量關(guān)系會因有效磷含量的不同而異，當(dāng)土壤有效磷含量＜350 mg·kg-1時(shí)，兩者間呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)方程為：y(土壤交換性鎂含量)=0.141x(土壤有效磷含量)+33.402，r= 0.325 7**；而當(dāng)土壤有效磷含量＞350 mg·kg-1時(shí)，兩者間則呈負(fù)相關(guān)。這一測定結(jié)果說明，土壤磷素的富集會導(dǎo)致交換性鎂含量的降低。

圖4 土壤堿解氮、有效磷含量與交換性鎂含量間的相關(guān)關(guān)系Fig.4 Correlation between soil Alkali-hydrolyzable N, Avail-P and soil Exch-Mg content

土壤速效鉀、交換性鈣含量與交換性鎂含量間的相關(guān)關(guān)系如圖5 所示。圖5 表明，土壤速效鉀、交換性鈣含量與交換性鎂含量間均呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)r值分別為0.505 7**、 0.726 6**，表明土壤速效鉀和交換性鈣含量的增加可提高土壤中交換性鎂的含量。

圖5 土壤速效鉀、交換性鈣含量與交換性鎂含量間的相關(guān)關(guān)系Fig.5 Correlation between soil Avail-K, Exch-Ca and soil Exch-Mg content

2.4 蜜柚葉片中的鎂含量

平和縣312 個(gè)蜜柚園蜜柚樹體葉片中的鎂含量見表4。由表4 可知，312 個(gè)蜜柚園蜜柚樹體葉片中的鎂含量為0.17%～0.72%，其平均值為0.35%。依據(jù)莊伊美等[17]有關(guān)土壤鎂含量的分級標(biāo)準(zhǔn)分析可知，葉片鎂含量等級屬于低量（＜0.32%）、 適量（0.32%～0.47%）、高量（＞0.47%）的樣品數(shù)占樣品總數(shù)的比例分別為35.90%、55.45%、8.65%。平和縣不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的蜜柚園蜜柚樹體葉片中鎂含量平均值的高低順序是九峰、崎嶺＞山格、霞寨＞國強(qiáng)、南勝＞小溪、文峰、蘆溪、坂仔，其中，蘆溪、文峰和坂仔鎮(zhèn)的蜜柚葉片中鎂含量等級屬于低量的樣品占比均超過50%。表4 表明，蜜柚樹體葉片中的鎂含量與土壤中的交換性鎂含量間存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)方程為：y(葉片鎂含量)=0.000 4x(土壤交換性鎂含量)+0.330 8，r=0.183 6**。

表4 平和縣312 個(gè)蜜柚園蜜柚樹體葉片中的鎂含量Table 4 Magnesium content of pomelo leaves in Pinghe county

3 結(jié)論與討論

3.1 討 論

平和縣地處南亞熱帶，高溫多雨，強(qiáng)烈的風(fēng)化作用會造成土壤鎂的淋失[19]，這是蜜柚園土壤交換性鎂含量低的根本原因，而由過量施肥所致的土壤酸化及養(yǎng)分施用的不平衡則會加劇蜜柚園土壤中鎂素的虧缺。調(diào)查結(jié)果表明，平和縣琯溪蜜柚園的N、P2O5、K2O 的年均投入量分別為1.60、1.25、1.36 kg·株-1，該縣蜜柚園的肥料施用量居全國柑橘主產(chǎn)縣之首[20]。過量的氮肥會加劇土壤的酸化[21]，促進(jìn)土壤鋁的活化[22]，土壤溶液中H+和Al3+濃度的提高降低了土壤膠體對Mg2+的吸附能力[23]，此外，氮肥中的NH4+、鉀肥中的K+與Mg2+競爭土壤膠體的吸附位點(diǎn)，使得土壤溶液中Mg2+的濃度提高，這是交換性鎂含量與土壤pH 值、堿解氮及速效鉀含量間存在極顯著正相關(guān)的原因。有關(guān)土壤磷對交換性鎂含量的影響的研究很少見諸報(bào)道，且相關(guān)研究結(jié)論也不一致。李亞星等[24]研究了施磷對蔬菜地土壤鎂含量的影響情況，結(jié)果顯示，磷（P）的添加量分別為200、 400 mg·kg-1處理的土壤交換性鎂含量較對照分別提高了8.8%、11.8%。Moreira 等[25]通過苜蓿盆栽試驗(yàn)比較分析了磷鎂配施對土壤交換性鎂含量的影響，與P/Mg=0.5 的處理相比較，在P/Mg=4的處理下收獲第一茬、第二茬、第三茬苜蓿后的土壤交換性鎂含量分別降低了70.59%、38.10%、53.85%。李志偉等[26]的研究結(jié)果表明，施磷（P2O5） 量分別為150、300、450、600、750 和900 kg·hm-2處理的土壤交換性鎂含量并無顯著差異。研究結(jié)果表明，土壤磷含量對土壤交換性鎂含量的影響情況因土壤有效磷含量的不同而異（圖4B），當(dāng)土壤有效磷含量＜350 mg·kg-1時(shí)，土壤交換性鎂含量則隨土壤有效磷含量的增加而提高，其原因可能與磷降低了土壤鋁的活性有關(guān)[27-28]；在土壤有效磷含量＞350 mg·kg-1的高磷條件下，磷與鎂反應(yīng)生成磷酸銨鎂而沉淀[29]，這可能是高含量的磷降低了土壤交換性鎂含量的原因。

平和縣蜜柚樹體存在鎂素缺乏的問題（表4），土壤交換性鎂與葉片鎂含量的正相關(guān)關(guān)系表明了提高土壤鎂素的供給是矯治蜜柚缺鎂的重要措施。氧化鎂與白云石都有提高土壤鎂素含量和矯治土壤酸化的功能，鈣鎂磷肥可增強(qiáng)土壤對鎂的固持能力，能減少土壤鎂的淋失量。李丹萍等[19]用黃壤、紫色土和紅壤進(jìn)行的室內(nèi)土柱淋洗試驗(yàn)結(jié)果表明，在施用等量鎂肥的條件下，鈣鎂磷肥處理的3 種土壤中鎂的淋失量均小于硫酸鎂處理的，而鎂的固定率則高于硫酸鎂處理的。因此，這些鎂肥可用于矯治蜜柚缺鎂的問題。此外，增施有機(jī)肥可以補(bǔ)充土壤鎂素，且有機(jī)質(zhì)可增強(qiáng)土壤對鎂的吸附能力，進(jìn)而減少鎂的淋失量[30]。

3.2 結(jié) 論

綜上所述，平和縣蜜柚園土壤普遍缺鎂，土壤酸化、有機(jī)質(zhì)含量不高、土壤保肥能力低、養(yǎng)分施用不平衡，這是加劇土壤鎂素缺乏的主要原因。因此，蜜柚生產(chǎn)中應(yīng)重視缺鎂及其矯治問題，除施用氧化鎂、白云石、鈣鎂磷肥等堿性含鎂肥料外，應(yīng)重視平衡施肥和增施有機(jī)肥，以保證蜜柚高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)對鎂素營養(yǎng)的需要。研究中發(fā)現(xiàn)，土壤磷的富集會降低交換性鎂的含量，但其機(jī)理尚不清楚，有待今后進(jìn)一步研究。