不同浸提劑提取的土壤磷鋁與油茶各器官磷鋁含量的相關分析①

王 慧，袁 軍*，劉繁燈，吳方圓

(1 中南林業(yè)科技大學經濟林培育與保護省部共建教育部重點實驗室，長沙 410004；2經濟林培育與利用湖南省高?！?011’協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙 410004)

不同浸提劑提取的土壤磷鋁與油茶各器官磷鋁含量的相關分析①

王 慧1,2，袁 軍1,2*，劉繁燈1,2，吳方圓1,2

(1 中南林業(yè)科技大學經濟林培育與保護省部共建教育部重點實驗室，長沙 410004；2經濟林培育與利用湖南省高?！?011’協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙 410004)

采用Mehlich3、ASI、Bray、DTPA、HCl等5種浸提方法測定油茶林地土壤磷、鋁含量，并分析其與葉片等器官磷、鋁含量的關系。結果表明：ASI法提取的磷含量最高，平均值達4.12 mg/kg，Bray法提取的磷含量最低；鋁提取量依次為HCl-Al＞Bray-Al＞M3-Al＞ASI-Al＞DTPA-Al。5種方法提取的磷、鋁含量分別存在較好的正相關關系。油茶葉片的磷含量和鋁含量最高，其中鋁含量達14.22 g/kg，是其他器官鋁含量的11.5 ～ 28.1倍。葉片磷含量與HCl-P、葉片鋁含量與HCl-Al分別呈顯著正相關。該研究表明0.01 mol/L HCl提取法具有應用于同時測定土壤磷、鋁含量和評價其對油茶生物有效性的可行性。

油茶；提取方法；有效性；養(yǎng)分分析

鋁是土壤中最豐富的金屬元素，在pH＜5的酸性土壤條件下，Al3+等活性鋁嚴重抑制植物的生長發(fā)育[1]，并導致磷被固定而形成難溶的鋁磷化合物(Al-P)等形式，使得有效磷的含量非常低[2-3]。油茶是我國重要的食用木本油料樹種，廣泛分布并大量種植在南方酸性紅壤地區(qū)，被證實為耐低磷和鋁超累積植物[3-5]，磷、鋁對油茶生長發(fā)育的作用成為目前研究的熱點課題，而準確且簡便地測定和評價油茶林地土壤磷、鋁含量成為首要的技術問題。近年來，國內外對土壤元素有效態(tài)提取進行了很多研究，主要集中在不同提取方法對土壤中元素的提取能力和提取元素含量與作物吸收的相關性兩個方面[6-8]。不同測定方法的主要差異是浸提劑不同，目前應用于酸性土壤元素的提取劑有0.1 mol/L的HCl、Melich3(M3)和ASI等，這些方法之間雖然存在一定的相關性，但測得的土壤中有效元素含量相差很大，且與植物總吸收量之間相關性差異亦很大[7-8]，所以尋找與油茶對磷、鋁的效應相關性較好的方法，對正確地評價油茶林地土壤磷、鋁含量水平以及指導施肥具有十分重要的意義。為此，本研究選取了湖南省40個油茶林地土壤和對應植株的葉片和果實樣本，測定浸提劑提取林地磷、鋁含量和葉片、果實的磷、鋁含量，分析油茶林地土壤磷、鋁含量與樹體器官含量之間的相關關系，以為油茶的磷、鋁便捷測定和磷養(yǎng)分管理等提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在湖南省內20個主要油茶生產縣市選擇40個成熟林樣地(圖1)，每個樣地20 m×20 m。2015年10—11月采集油茶林地土壤及植物樣本。土壤樣品采用S形布點法采集，采集深度為0 ～ 40 cm，每個林地采集約1 kg混合樣裝入土袋帶回實驗室，攤在牛皮紙上風干，剔除土壤中石礫及根系，用木錘敲碎土壤過10目尼龍網篩，裝塑料瓶中備用。

在每個樣地選擇標準株5株，在每個標準株東南西北4個方向外側中部采集2年生葉片20片及果實8個，用保鮮袋封裝?；貙嶒炇液髮⒅参飿悠贩譃槿~片、果皮、種皮和種仁，分別用去離子水洗凈，葉片剪除葉柄后，置于105℃烘箱殺青30 min，然后烘6 h后用粉碎機粉碎，裝自封袋備用。

1.2 樣品處理

1.2.1 土壤樣品處理 按照全國農業(yè)技術推廣服務中心等確定的Mehlich3(以下簡稱M3)、ASI、Bray[9]、DTPA[10]、HCl等5種方法對土壤樣品進行浸提，浸提劑成分見表1。稱取待測土樣15.00 g，裝入250 ml塑料瓶中，用分液器加50 ml 不同浸提劑，將塑料瓶置于恒溫往復振蕩機(溫度25℃，轉速200 r/min)上振蕩1 h，然后用定量濾紙干過濾，再將濾液過孔徑0.45 μm的濾膜待測。

圖1 采樣點分布圖

1.2.2 植物樣品處理 參照張韞[11]的方法，稱取0.150 0 g植物樣品，加入5 ml 98% 濃H2SO4，放置過夜后將消煮管置于消解儀(DTD-40D型)中加熱，待濃H2SO4發(fā)白煙后升高溫度，加熱至溶液呈均勻棕黑色時取下，稍冷后加6滴30% H2O2，再消煮約10 min，稍冷后繼續(xù)滴加H2O2再消煮，如此重復數(shù)次，每次滴加的H2O2逐次減少，消煮至溶液清亮，再升高溫度加熱約10 min。冷卻后，用去離子水將消煮液無損轉移入100 ml容量瓶中，冷卻至室溫后定容待測。

表1 不同浸提方法提取劑成分

1.3 磷、鋁含量檢測

土壤提取液和植物待測液中的磷、鋁含量均用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICAP6300，Thermofisher，美國)參照技術手冊測定，標準液購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心。用M3、ASI、Bray、DTPA、HCl提取的土壤磷、鋁含量分別用M3-P、ASI-P、Bray-P、DTPA-P、HCl-P和M3-Al、ASI-Al、Bray-Al、DTPA-Al、HCl-Al表示。

1.4 數(shù)據處理

利用Excel 2010、SPSS 17.0進行數(shù)據處理和分析，圖表制作用Origin 8.5完成。

2 結果與分析

2.1 油茶林地土壤磷、鋁含量

從圖2中可以看出，5種浸提方法提取的油茶林地土壤磷含量存在差異，ASI提取的磷含量最高，平均值達4.12 mg/kg，顯著高于其他4種方法提取的磷(P＜0.05)；M3、DTPA和HCl的提取量不存在統(tǒng)計學差異；而常用于酸性土壤檢測的Bray法提取得到的磷含量最低，僅為ASI提取量的3.8%，且顯著低于其他4種方法提取的磷(P＜0.05)。5種不同方法的鋁提取量存在顯著差異(圖3)，以HCl提取的量最大，達到628.08 mg/kg，是最小值(DTAP提取量)的13.3倍。ASI提取的磷含量顯著高于常用于酸性土壤有效磷檢測的Bray法，可能與ASI等浸提劑不容易被碳水化合物影響有關；而土壤鋁含量以HCl-Al最大，可能其他幾種浸提劑具有螯合作用有關[6]。

圖2 不同提取方法測定的磷含量

圖3 不同提取方法測定的鋁含量

分析不同浸提方法提取的土壤磷、鋁含量之間的關系，結果表明(表 2)：除DTPA與HCl提取的磷含量相關性不顯著外，5種方法提取的磷含量呈顯著或極顯著正相關，其中ASI-P與M3-P、Bray-P和DTPA-P的相關系數(shù)均達到了0.6以上。除DTPA-Al與M3-Al外，5種方法提取的鋁含量也存在顯著或極顯著相關；DTPA-P與Bray-Al、DTPA-Al、ASI-Al之間及ASI-P與DTPA-Al之間呈顯著正相關；HCl-P與Bray-Al呈極顯著負相關，而HCl-P與M3-Al、ASI-Al，Bray-P與M3-Al分別呈顯著負相關。5種方法提取的磷含量和鋁含量各自具有較好的相關關系，表明這5種方法均提取到了磷、鋁元素的某些共同形態(tài)，而哪些形態(tài)容易被油茶有效利用吸收將需要進一步研究[13-15]。

表2 不同提取方法測得的土壤磷含量與鋁含量的相關分析

2.2 油茶不同器官磷、鋁含量

圖4表明，油茶葉片和種仁的磷含量最高，分別達到20.35 mg/kg和20.09 mg/kg，顯著高于果殼和種殼的磷含量 (P＜0.05)，而種殼磷含量最低，僅為葉片磷含量的57.4%；油茶葉片中鋁含量也最高，達14.22 g/kg，顯著高于果殼(1.24 g/kg)、種殼和種仁鋁含量，是種殼含量的28.1倍(圖5)，這說明油茶主要將吸收的鋁富集在葉片中[5]。

2.3 土壤磷、鋁含量與油茶各器官磷、鋁含量的相關分析

對油茶葉片、果殼、種皮和種仁的磷含量與不同提取方法的土壤磷提取量進行相關分析(表3)，發(fā)現(xiàn)除葉片、果殼磷含量與DTPA-P，種殼磷含量與Bray-P呈負相關外，其他不同器官的磷含量與各提取量之間均呈正相關，其中果殼磷含量與HCl-P呈極顯著相關，葉片磷含量與HCl-P，果殼磷含量與Bray-P、ASI-P，種仁磷含量與HCl-P呈顯著相關。表4表明，葉片鋁含量同M3-Al、Bray-Al、HCl-Al呈顯著正相關，其中與HCl-Al的相關系數(shù)最大；種殼的鋁含量與5種不同提取方法鋁提取量均呈負相關，而種仁鋁含量與DTPA-Al呈顯著負相關。在不同植物的研究中，不同浸提劑提取的磷等元素含量可能與吸收量相關，但也可能不相關，這可能與元素是否是限制性因子、取樣部位的影響有關[16-17]。

圖4 不同油茶器官的磷含量

圖5 不同油茶器官的鋁含量

分析油茶不同器官磷含量與鋁含量之間的相關關系(表5)，發(fā)現(xiàn)其葉片磷含量與果殼磷含量存在顯著正相關關系；果殼鋁含量與種殼、種仁的鋁含量均呈顯著正相關；果殼磷含量與葉片的鋁含量、種仁的鋁含量存在極顯著正相關關系，而種殼中的磷含量與果殼、種殼鋁含量呈顯著正相關。

3 結論

本研究發(fā)現(xiàn)ASI提取的磷含量最高，Bray法提取量最低；而土壤鋁含量以HCl-Al最高，DTPA-Al最低；5種方法提取的磷含量和鋁含量各自具有較好的相關關系；果殼磷含量與多種磷提取方法呈顯著或極顯著相關，說明種殼可作為油茶磷養(yǎng)分水平診斷備選部位；油茶葉片磷含量、鋁含量分別與HCl-P、HCl-Al呈顯著相關，表明0.01 mol/L HCl可以應用于同時提取油茶林地土壤的磷和鋁，其測定值在評價其對油茶的生物有效性中具有可行性。

表3 不同提取方法測得的土壤磷含量與油茶不同器官磷含量的相關關系

表4 不同提取方法測得的土壤鋁含量與油茶不同器官鋁含量的相關關系

表5 油茶不同器官磷含量與鋁含量的相關分析

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Soil Aluminum and Phosphorus Contents Extracted by Different Methods, and Their Correlations with Aluminum and Phosphorus Contents in Different Organs of Camellia oleifera

WANG Hui1,2, YUAN Jun1,2*, LIU Fandeng1,2, WU Fangyuan1,2
(1 Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees, Ministry of Education, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; 2 Hunan Provincial ‘2011’ Cooperative Innovation Center of Cultivation and Utilization for Non-Wood Forest Trees, Changsha 410004, China)

Different extractants of Mehlich3, ASI, Bray, DTPA and HCl were employed to determine the contents of phosphorous and aluminum contents in soils and in different organs of Camellia oleifera, and their correlations were also analyzed. The results showed that ASI obtained the highest soil phosphorus content (4.12 mg/kg), while Bray got the lowest content. The contents of extracted soil aluminum were in an order of HCl-Al＞Bray-Al＞M3-Al＞ASI-Al＞DTPA-Al. Soil phosphorus and aluminum contents determined by different extractants had significant positive correlation. Phosphorus and aluminum contents in Camellia oleifera leaves were highest, aluminum content was up to 14.22 g/kg, 11.5-28.1 times of those in other organs. There were significant positive correlations between Phosphorus content in Camellia oleifera leaves HCl-P, and aluminum content in leaves and HCl-Al. This study suggests that 0.01 mol/L HCl extraction can be applied to simultaneously measure soil phosphorus and aluminum contents, and to evaluate their bioavailability to Camellia oleifera.

Camellia oleifera; Extraction; Availability; Nutrient analysis

S151.9

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.031

國家自然科學基金項目(31400582)資助。

* 通訊作者(yuanjunchina@126.com)

王慧(1992—)，女，湖南株洲人，碩士研究生，研究方向為經濟林栽培育種。E-mail：445641289@qq.com