不同鎂肥對(duì)柚園土壤和樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)的影響

宋洋， 劉冬峰， 趙泉， 郭秀珠， 李發(fā)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(zhǎng)發(fā)育所必需的礦質(zhì)元素，僅次于氮、磷和鉀，在植物營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)進(jìn)程中都發(fā)揮著巨大的作用，對(duì)生長(zhǎng)過(guò)程中光合作用的進(jìn)行、細(xì)胞膜的穩(wěn)定、活性氧的代謝、細(xì)胞膨壓的作用以及酶的活化方面有重要影響[1]。植物生長(zhǎng)過(guò)程中所需的鎂主要來(lái)自土壤，而受高溫、多雨及土壤酸性較強(qiáng)等因素的影響，土壤中的鎂容易淋溶損失，導(dǎo)致煙葉、甘藍(lán)、柑橘等產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降[2-4]。柑橘類(lèi)是對(duì)鎂強(qiáng)敏感的作物，在果實(shí)發(fā)育期吸收鎂較多，果實(shí)從膨大開(kāi)始到著色，如土壤鎂素供應(yīng)不足或根系不能吸收到充分的鎂元素，則結(jié)果越多的植株葉片黃化越嚴(yán)重。張廣越等[5]研究發(fā)現(xiàn)，鎂對(duì)柑橘體內(nèi)磷酸的移動(dòng)有促進(jìn)作用，所以缺鎂會(huì)導(dǎo)致樹(shù)體內(nèi)磷酸含量降低，磷酸向細(xì)胞分裂旺盛的生長(zhǎng)點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)受阻，柑橘生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，同時(shí)缺鎂導(dǎo)致葉片黃化，制約樹(shù)體光合作用進(jìn)行，減少干物質(zhì)積累，嚴(yán)重地影響著果樹(shù)的產(chǎn)量及品質(zhì)。

柚是浙江省區(qū)域特色鮮明、品牌影響力好的優(yōu)勢(shì)水果，也是浙江省第一大水果產(chǎn)業(yè)。而浙江省柚類(lèi)主要分布在浙西和浙東南山區(qū)地帶，以酸性土壤為主，立地條件和土壤肥力較差，果農(nóng)為了追求產(chǎn)量效益，盲目過(guò)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(yáng)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(jìng)爭(zhēng)和拮抗作用，以及有機(jī)質(zhì)的缺乏，會(huì)抑制柑橘對(duì)Mg+的吸收而導(dǎo)致果樹(shù)缺鎂[8-9]。為了降低土壤酸性，果農(nóng)大量施加生石灰，進(jìn)一步導(dǎo)致土壤板結(jié)，土壤中鎂、鈣、鋅等有效養(yǎng)分無(wú)法被樹(shù)體吸收利用而流失嚴(yán)重，造成土壤污染等一系列問(wèn)題[9-10]，嚴(yán)重制約著浙江省柚類(lèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，為了改善酸化柚園土壤肥力，提高樹(shù)體對(duì)鎂的吸收利用，本試驗(yàn)采用4種不同形態(tài)的鎂肥為試驗(yàn)材料，研究不同形態(tài)鎂肥對(duì)酸化柚園土壤理化性質(zhì)及樹(shù)體品質(zhì)的影響，旨在為確定合適的鎂肥種類(lèi)、合理施用鎂肥提供一定的科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在永嘉縣碧蓮鎮(zhèn)早香柚基地進(jìn)行。土壤為砂壤土，果園施肥以氮、磷、鉀復(fù)合肥為主。有機(jī)質(zhì)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(shù)樹(shù)齡為20 a，選取長(zhǎng)勢(shì)較一致的樹(shù)體進(jìn)行試驗(yàn)。

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(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素設(shè)計(jì)，共設(shè)置5個(gè)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(shù)為一小區(qū)，重復(fù)5次，隨機(jī)區(qū)組排列。不同類(lèi)型鎂肥每株折施MgO 0.3 kg，其他水肥管理按照基地常規(guī)管理，每株柚樹(shù)施加三元復(fù)合肥3 kg。

1.3 樣品采集

于果實(shí)成熟期從每個(gè)處理隨機(jī)選取5株，按照5點(diǎn)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(shù)體東、南、西、北四個(gè)方位采集生長(zhǎng)中的當(dāng)年生春梢營(yíng)養(yǎng)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(shí)驗(yàn)室，用自來(lái)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(cè)定

土壤樣品：pH測(cè)定采用電位法(土水比為1∶2.5)；速效氮測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；速效磷測(cè)定采用氟化銨-鹽酸浸提、鉬銻抗比色法；速效鉀測(cè)定采用中性醋酸銨浸提、火焰光度法；交換性鎂測(cè)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(zhuǎn)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(cè)定土壤相關(guān)呼吸酶活性。

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

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS venison 17和Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析，SigmaPlot 12.5軟件進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤有效養(yǎng)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(gè)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(wú)顯著差異；施加鎂肥對(duì)土壤中速效磷含量無(wú)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(wú)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(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

2.2 對(duì)葉片葉綠素含量的影響

表2顯示：施加不同類(lèi)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(shí)增幅達(dá)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(wú)顯著性差異，均顯著高于T2；各處理總?cè)~綠素含量變化趨勢(shì)與葉綠素a相似，T1處理時(shí)達(dá)到最大值。

2.3 對(duì)葉片礦質(zhì)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(wú)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(wú)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(wú)顯著性差異；施加不同類(lèi)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(dá)顯著水平。

表2 各處理對(duì)葉綠素含量的影響

2.4 對(duì)土壤酶活性的影響

2.4.1 氧化還原酶類(lèi)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(wú)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(dá)97.0%，T1、T3處理與CK間無(wú)顯著差異，均顯著低于T4。

表3 各處理對(duì)葉片礦質(zhì)元素含量的影響

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

2.4.2 水解酶類(lèi)活性

圖2顯示：施加不同類(lèi)型鎂肥對(duì)土壤磷酸酶活性影響較小，其中，T1、T3、T4與CK間均無(wú)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(wú)顯著性差異。

圖2 各處理對(duì)土壤磷酸酶和脲酶活性的影響

2.4.3 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化酶類(lèi)活性

圖3顯示：T1和T4處理之間土壤蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性無(wú)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(zhuǎn)化酶活性顯著降低，降幅分別為45.0%和20.5%。

圖3 各處理對(duì)土壤蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性的影響

3 小結(jié)與討論

在本次試驗(yàn)中，供試對(duì)象為果實(shí)多種子的柚類(lèi)品種，供試果園土壤為高酸、高磷、缺鎂。結(jié)果顯示，施加鎂肥葉片葉綠素含量增加，葉片礦質(zhì)元素含量有不同程度提高，同時(shí)，施加堿性鎂肥可有效提高土壤酸堿度，改善土壤相關(guān)酶活性，促進(jìn)根系對(duì)鎂等其他養(yǎng)分的吸收利用，改善樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)狀況。

不同土壤狀況下根系對(duì)鎂肥吸收利用能力不同，而選擇適宜的鎂肥還要根據(jù)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(huì)導(dǎo)致本來(lái)已經(jīng)偏酸性的煙田土壤酸化程度加重。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，堿性鎂肥提高土壤pH，土壤表面的負(fù)電荷增加，增加了土壤對(duì)交換性鎂的吸附量，其吸附量越大，土壤中鎂的儲(chǔ)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(yīng)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(jié)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(yīng)增強(qiáng)，促進(jìn)地上和地下部分光合產(chǎn)物的積累。鎂影響柑橘樹(shù)體的物質(zhì)運(yùn)輸，在紐荷爾臍橙和尤溪金柑中發(fā)現(xiàn)，早期缺鎂葉片中脈纖維鞘結(jié)構(gòu)發(fā)生分離，后生木質(zhì)部結(jié)構(gòu)彌散，木射線不完整，后期髓部與韌皮部細(xì)胞嚴(yán)重壞死，木質(zhì)部導(dǎo)管阻塞退化且不規(guī)則增生[15]，影響光合產(chǎn)物向下運(yùn)輸，從而影響柑橘整體的生長(zhǎng)發(fā)育。增施鎂肥能使柑橘樹(shù)體的長(zhǎng)距離運(yùn)輸保持正常，使根系營(yíng)養(yǎng)元素和光合產(chǎn)物能在柑橘樹(shù)體內(nèi)順暢流通，這也是柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)提高的一個(gè)重要條件。本研究還發(fā)現(xiàn)，施加堿性鎂肥促進(jìn)根系對(duì)氮素的利用，這可能是因?yàn)閴A性鎂肥施入土壤中，改善了土壤酸性環(huán)境，土壤中與氮素吸收相關(guān)酶活性提高，促進(jìn)了有機(jī)氮的轉(zhuǎn)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(lèi)酶，參與有機(jī)酸及碳水化合物脫氫的重要酶，硝酸還原酶是參與硝態(tài)氮轉(zhuǎn)移成氨的重要酶，是參與土壤氮素循環(huán)的重要酶，脲酶是土壤中尿素轉(zhuǎn)化的重要酶，也是土壤中參與氮素循環(huán)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(dāng)土壤中的鎂含量增加之后，柑橘對(duì)鉀、鈣、鐵、錳的吸收遭到抑制，吸收量降低，鉀濃度較高時(shí)，鉀明顯抑制鎂的吸收[6]。磷酸酶是土壤中催化有機(jī)磷轉(zhuǎn)化成速效磷的重要酶類(lèi)，與土壤氮含量呈正相關(guān)，與土壤中有機(jī)磷、pH含量均有關(guān)系，是評(píng)價(jià)土壤磷素生物轉(zhuǎn)化的重要指標(biāo)。蔗糖酶主要與土壤中磷含量、微生物數(shù)量及土壤呼吸強(qiáng)度有關(guān)，是評(píng)價(jià)土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度及土壤肥力的重要指標(biāo)。由于本研究土壤為高酸、高鉀、高磷，土壤中磷酸酶和蔗糖轉(zhuǎn)移酶活性受底物含量的影響，出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而樹(shù)體和土壤中速效磷含量保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

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(huán)境，導(dǎo)致土壤中呼吸酶活性相應(yīng)改善，使土壤中有效態(tài)礦質(zhì)元素保持在相對(duì)較高的水平，進(jìn)而促進(jìn)根系對(duì)其吸收利用，提升果園產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究主要從施加鎂肥后土壤與果樹(shù)葉片營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行分析，可為下一步土壤缺鎂研究提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。