早期施用氮肥在乙烯利刺激割胶胶乳中的动态分布研究

摘 要 应用15N示踪技术进行橡胶树大田早期肥料试验，研究乙烯利刺激和传统割胶条件下胶乳中肥料氮素的动态变化。结果表明，在施肥26 d后肥料N开始在胶乳中表现，刺激与传统割胶条件下，胶乳中15N丰度均逐步增加，变化趋势相似；随着时间的推移，刺激割胶条件下15N的丰度增加幅度显著高于传统割胶处理，胶乳中Ndff%值随时间延长而逐步增加。从Ndff%值来看，刺激割胶条件下橡胶树对肥料氮素的征调能力强于传统割胶处理。刺激割胶条件下的胶乳肥料氮流失量显著大于传统割胶处理，但两者带走的肥料氮素占氮肥施用量的比例都不高，分别仅为0.18%和0.05%。

关键词 15N示踪；橡胶树；刺激割胶；胶乳；氮素变化

中图分类号 S143.1 文献标识码 A

Abstract Field experiment was carried to study dynamic distribution of fertilizer N in rubber latex under Ethrel stimulation with 15N isotope tracing technique at early stage of the year. The results showed that fertilizer N could be determined at 26 d after fertilization. The abundance of 15N gradually increased as time went on whether for stimulation treatment or conventional treatment. The increment of 15N abundance was significantly higher under stimulation tapping than that under conventional tapping over time. The Ndff% value gradually increased along with 15N abundance. The absorption capacity of rubber tree was enhanced under stimulation， according to the changes of Ndff%. And fertilizer N effusion through latex harvest was also significantly higher under stimulation. However， the proportion of fertilizer N effusion under both Ethrel stimulation treatment and conventional treatment were low， which accounted 0.18% and 0.05% of total fertilizer N， respectively.

Key words 15N； Rubber tree； Stimulation tapping； Latex； N dynamic distribution

橡胶树（Hevea brasiliensis）是我国热带地区主要的特种经济林木之一，其所生产的天然橡胶在现代经济发展和国防建设中起着极其重要的战略作用。氮素是橡胶树生长发育的重要营养元素和结构物质，对橡胶树器官构建、物质代谢和树体诸多生理生化过程有重要的作用[1]。研究表明，氮素供应充分与否，在很大程度上影响着橡胶树树体的生长发育状况和产胶量[2-3]。目前，乙烯利刺激割胶作为橡胶树增加产胶量的手段已被普遍采用[4]。研究表明刺激割胶获得的高产往往是以养分随胶乳的大量流失特别是氮素流失为代价的[5]，不论是传统割胶还是乙烯利刺激割胶，胶乳中矿质养分中均是氮素的流失总量最大[6-7]。因此，加强刺激割胶条件下的橡胶树养分管理，有必要对其氮素的养分需求特点进行研究，并采取合理的氮肥施用措施。

树木生长所需的氮素来自于内部贮藏氮素的再利用及根系吸收的外部氮素[8]。研究结果表明，树木对不同季节施用氮肥的吸收速率和吸收效率不同，由于低温影响根系的生长，树木对早期所施氮肥的吸收速率和效率并不高[9]。作为多年生落叶树木，橡胶树在早期生长中也需要利用贮藏氮素，在大量动用贮藏氮素之后，通过合理的氮肥施用补充新的氮素营养极为重要，因而，有必要了解早期氮肥施用与橡胶树的氮素营养平衡的关系。15N示踪技术为研究土壤-植物系统中的氮素去向和平衡提供了一种准确而直接的方法，目前已应用于橡胶树的氮素营养研究[10-11]。 因此，笔者拟采用15N示踪技术研究早期施用氮肥在橡胶树胶乳中的分布，并分析乙烯利刺激割胶对其分布的影响，研究结果对刺激割胶制度下橡胶树的氮肥合理施用有重要的理论和实践意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地点位于海南省儋州市中国热带农业科学院试验场五队，土壤类型为花岗片麻岩发育的砖红壤。选择生长相对一致、排胶正常的橡胶树作为研究对象，采用15N示踪技术进行大田氮素肥料试验。供试橡胶树品系为热研7-33-97，1997年定植，2003年开割。施肥时间为2010年4月20日，施肥方式为穴施。所用氮肥为15N标记尿素，购自上海化工研究院，15N丰度为3.614%；磷肥为过磷酸钙（有效P2O5含量为16%）；钾肥为氯化钾（K2O含量60%）。每株橡胶树尿素施用量为300.00 g，普通过磷酸钙施用量为562.50 g，氯化钾施用量为116.67 g。施肥量为全年施肥量的50%。

割制为s/2·d/3，使用乙烯利浓度为1.5%的橡胶树增产素进行刺激，使用时用毛刷均匀涂在割面上，每5割次为一个周期。第一周期开始时间为2010年5月5日，每次涂药48 h后割胶。试验设置刺激割胶与传统割胶处理，各选3株试验树，作为重复，随机排列。

1.2 采样方法及测定指标

1.2.1 干胶含量的测定 施肥后将每割次流出的全部胶乳装入塑料广口瓶中，带回实验室。摇匀后，尽快将10～15 g新鲜胶乳（精确至0.01 g）置于直径约10 cm的培养皿中，然后加入2.5 mL体积分数为5%的醋酸溶液，摇匀，凝固3～4 h后将胶片置于清水中漂洗8～12 h，期间换水几次，以洗去非胶成分；胶片取出沥水，数分钟后放入70 ℃下烘箱烘干至恒重，置于干燥器中冷却后称重，按公式①计算每刀干胶含量（DRC），公式②计算每刀干胶重量。

DRC=×100% ①

干胶重量（g）=DRC×新鲜胶乳总量 ②

1.2.2 胶乳总固形物样品的制备 将每刀流出的全部胶乳装入塑料广口瓶中，带回实验室。摇匀后，尽快将10～15 g新鲜胶乳（精确至0.01 g）倒入直径约10 cm的培养皿中，置于70 ℃烘箱内烘干至恒重，然后将样品置于干燥器中冷却，称重后按公式③计算每刀胶乳总固形物含量（TSC），按公式④计算每刀总固重量。已烘干的胶片编号后装入塑料袋中，待测总固形物中15N丰度。

TSC=×100% ③

总固形物重量（g）=TSC×新鲜胶乳总量 ④

1.2.3 总固形物中15N丰度的测定 测定15N丰度前，为了获得均匀化的样品，将总固形物放入开炼机中，使样品均匀化。胶乳总固形物中15N丰度采用元素分析仪-稳定性同位素质谱联用仪测定，其中元素分析仪型号为Thermo Flash EA1112，稳定性同位素质谱仪型号为GV IsoPrime JB312。Ndff%指来自于肥料氮素的百分数，即植株器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率，它反映了植株器官对肥料15N的吸收征调能力，即植株器官对肥料15N的吸收竞争能力[12]，本研究中Ndff%是指胶乳全氮中肥料氮的贡献率，按公式⑤计算。按公式⑥计算胶乳总固形物中的总N量，公式⑦计算胶乳总固形物中来自氮肥的N量。

Ndff%=×100% ⑤

胶乳总固形物中的总N量（mg）=总固形物重量×全氮含量 ⑥

胶乳总固形物中来自氮肥的N量（mg）=胶乳总固形物中的总N量×Ndff% ⑦

1.3 数据统计与分析

本研究数据分析时间为2010年5月13日至2010年8月17日，即从15N开始在胶乳中表现到2010年8月17日止。采用Excel 2007软件完成数据处理和作图。用成对二样本均值t检验进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同割次干胶产量和总固形物含量的变化

从图1、2可以看出，刺激与传统割胶条件下，橡胶树的干胶产量和总固形物含量均密切相关，其变化趋势相似，但刺激割胶的干胶产量和总固形物显著增加（p<0.01）。刺激割胶处理干胶产量变化范围为每割次61.21～151.84 g，平均值101.54 g；传统割胶处理干胶每割次产量32.50～111.78 g，平均值为69.88 g。刺激割胶条件下，橡胶树的干胶产量显著增加。每周期刺激处理后，干胶产量都有不同程度的增加。刺激割胶处理总固形物含量变化范围为每割次68.28～170.58 g，平均值113.70 g；传统割胶处理总固形物重量每割次36.20～123.00 g，平均值为77.62 g。刺激割胶条件下，橡胶树的总固形物含量显著增加，其所带走的矿质养分总量也就必然会增加。从这一时期干胶产量和总固形物重量的平均值来看，刺激割胶与传统割胶相比，前者分别是后者的1.45倍和1.46倍。刺激割胶的增产效应明显。

2.2 不同割次胶乳中氮素含量的变化

从图3可以看出，刺激割胶与传统割胶条件下，胶乳总固形物中氮素含量随时间的推移有着波动变化。刺激处理的氮素含量显著高于传统条件下总固形物中的氮素含量（p<0.01）。刺激处理总固形物中氮素含量变化范围为0.66%～0.83%，平均值0.77%；传统割胶总固形物中氮素含量变化范围为0.56%～0.74%，平均值0.66%。从胶乳中的氮素含量的平均值来看，刺激割胶是传统割胶的1.17倍。

由胶乳总固形物重量及其氮素含量可计算出胶乳总固形物中的总氮量，即通过胶乳带走的总氮量。在这一时期刺激割胶处理通过胶乳带走的总氮量每割次为0.51～1.30 g，总和为27.26 g，平均值为0.88 g；传统割胶每割次为0.24～0.91 g，总和为15.97 g，平均值为0.52 g。刺激割胶胶乳带出的总氮量是传统割胶的1.70倍。与胶乳中的氮素百分含量相比，刺激割胶带出的氮素总量与传统割胶差距进一步加大，这是因为其胶乳产量也相应增加的原因所致。

2.3 不同割次胶乳中15N丰度的变化

从图4可以看出，在施肥26 d后可检测到由肥料氮素引起的15N变化，即从2010年4月20日施肥开始到2010年5月16日开始显现，15N丰度的比较标准以国际公认的0.3663原子百分数计算[13]。刺激与传统割胶条件下，胶乳中15N丰度逐步增加，变化趋势相似，不过随着时间的推移，刺激割胶条件下15N的丰度与传统割胶处理相比较，显著增加（p<0.01）。即从2010年5月31日开始，发生了明显的差异，这可能与刺激割胶影响了胶树对肥料氮素的吸收能力有关。刺激割胶条件下15N丰度变化范围为0.365 1%～0.433 4%，平均值0.391 6%；传统割胶条件下15N丰度变化范围为0.366 1%～0.410 9%，平均值0.380 5%。

2.4 不同割次胶乳中Ndff%的变化

从图5可以看出，从2010年5月16日开始，胶乳中Ndff%值逐步增加，与15N丰度的变化趋势相似，说明随时间的推移，施用的肥料氮素开始在胶树产胶中发挥作用。刺激割胶条件下Ndff%变化范围为0.04%～2.14%，平均值0.86%；传统割胶条件下15N丰度变化范围为0.07%～1.45%，平均值0.51%。从Ndff%值来看，刺激割胶条件下，胶树对肥料氮素的征调能力加强，尤其是在刺激一段时间后，其征调能力显著高于传统割胶的胶树（p<0.01）。说明刺激割胶处理影响了胶树的氮素吸收分配能力，并且从胶乳中排出的肥料氮素比例也在增加，具体机理有待于进一步的研究。从胶乳中的15N丰度及Ndff%值来看，胶乳中来自于肥料的氮素是逐步增加的，这与其干胶产量和总固形物的波动变化趋势不同。

2.5 不同割次胶乳中带走的肥料氮素量的变化

从图6可以看出，刺激割胶条件下，胶乳中带走的肥料氮素含量随时间增加逐步升高，显著高于传统割胶条件下的肥料氮素流失量（p<0.01）。这与其胶乳总固形物含量、氮素含量及Ndff%值的变化趋势有关。刺激割胶条件下胶乳中带走的肥料氮素含量变化范围为0.63～20.46 mg N，平均值8.30 mg N；传统割胶条件下变化范围为0.63～6.94 mg N，平均值2.40 mg N。从其平均值来看，在这一时期，刺激割胶带走的肥料氮素是传统割胶的3.45倍。

2.6 胶乳带走的肥料氮素比例

经过计算，刺激割胶所带走的肥料氮素总和的平均值为249.83 mg N，传统割胶为71.88 mg N。刺激割胶条件下的氮素流失量显著大于传统割胶处理（p<0.01）。但两者带走的肥料氮素占施肥量的比例并不高，分别仅为0.18%和0.05%。

刺激割胶带走的肥料氮素总量占带走氮素总量的0.92%，传统割胶带走的肥料氮素总量占带走氮素总量的0.45%，说明这一时期通过胶乳带走的氮素主要来自于树体储存和橡胶树吸收的土壤氮素。

3 讨论与结论

乙烯利的增产作用显著，已经在天然橡胶生产中得到普遍应用[4]。在提高胶乳产量的同时，乙烯利刺激割胶也增加了养分流失量。研究发现在刺激割胶的条件下，氮素养分流出显著增加[6-7]。通过本研究的结果发现，刺激割胶的干胶产量和总固形物总量约为传统割胶的1.45倍和1.46倍，产量显著提高，但其氮素养分的消耗也显著增加，刺激割胶胶乳中排出的氮素含量百分比约是传统割胶的1.17倍，带走的氮素总量是传统割胶的1.70倍，显著高于传统割胶，这与罗雪华等[6]及曹建华等[7]的研究结果一致。

乙烯利增产的诱导愈伤反应假说认为乙烯利进入橡胶树体内后，产生大量的乙烯，形成人为地诱导橡胶树产生愈伤反应，在这种反应下，橡胶树对贮备物质进行调动，将其吸收的大量水分和养分、糖分等物质运往乳管系统，产生大幅度的增产高峰，产胶量增多，待原料消耗后，产胶量随之回落[14]，比较明显的现象是，割胶树树干的树皮和木质部中淀粉含量在施用乙烯利后均大幅度下降，而蔗糖在胶乳中的含量则相对提高。如用3H和14C同位素示踪研究发现，施用乙烯利几小时后，就有活化蔗糖和水分运输到乳管[15]。本研究的结果表明，早期施用氮肥后，在乙烯利刺激割胶条件下，胶乳中的15N丰度、Ndff%以及来自于肥料的氮素的量均高于传统割胶处理，说明乙烯利刺激割胶增强了橡胶树吸收的肥料氮素向胶乳中的运转分配，这一现象与乙烯利刺激割胶条件下，橡胶树将养分物质向乳管系统调动有关。乙烯利刺激加强了养分物质向乳管系统的分配，影响了橡胶树吸收的肥料氮素在胶乳中的分配比例。

分析发现在施肥后26 d可检测到肥料氮素所引起的胶乳15N变化。这里肥料氮素的显现时间与以往在叶片研究中的发现不同，潘中耀等[10]的研究发现，盆栽试验条件下，肥料氮素施肥后3 d即在橡胶树幼苗叶片中表现；王文斌等[11]的研究发现，田间试验条件下，尿素氮在施肥后第9天在橡胶树幼龄树的叶片中有所表现。以往的研究都集中在肥料氮素在橡胶树叶片中的表现时间，本次研究以胶乳中的氮素表达时间为研究目标，结果比叶片中的表现时间晚，这有可能与试验条件有关，大田条件下氮素从土壤中吸收到胶树中的时间可能会较长，另外，所吸收的氮素还需要经过同化作用，形成相关的化合物后才会在胶乳中表现出来，也可能是其表现时间较晚的因素之一。

本研究中刺激与传统割胶条件下，通过胶乳带走的肥料氮素的量都不大。分析其原因可能与橡胶树对肥料氮素的吸收转化时间较短有关。另外，说明这一时期通过胶乳带走的氮素主要来自于树体储存和橡胶树吸收的土壤氮素，早期所施肥料中的氮素还没有完全发挥效应，橡胶树的贮藏氮素应该是胶乳生产的重要氮素来源，如田维敏[16]的研究发现，树皮组织中的贮藏蛋白质细胞的液泡中包含许多蛋白质内含物，其中的67 ku蛋白质在橡胶树的新稍生长和胶乳生产中都有重要作用。

从本研究结果来看，早期施用的氮肥在橡胶树产胶过程的贡献比例较小，这一时期通过胶乳带走的氮素主要来自于树体储存和橡胶树吸收的土壤氮素。而刺激割胶使氮素养分的流失显著增加，并加强了胶乳生产对肥料氮素的征调能力，在生产管理中需要采取合理措施，平衡氮素营养。

参考文献

[1] 何 康， 黄宗道. 热带北缘橡胶树栽培[M]. 广州： 广东科技出版社， 1987： 186-220.

[2] Sivanadyan K， Sudin M N， Balakrishnan V. Nitrogen Fertilizers For Rubber Cultivation： A Reassessment On Urea[J]. Planters bulletin， 1991， 207： 73-75.

[3] 何向东， 吴小平. 海南垦区胶园肥力演变探研[J]. 热带农业科学， 2002， 22（1）： 16-22.

[4] 校现周. 我国割胶制度的现状分析与国外研究进展[J]. 热带农业科学， 2005（4）： 65-67.

[5] Pushparajah E， Sivanadyan K， Png T C， et al. Nutritional requirements of Hevea brasiliensis in relation to stimulation[C]. Proceedings of the Rubber Research Institute of Malaya Planters Conference， Kuala Lumpur， 1972： 140-154.

[6] 罗雪华， 刘云清， 蔡秀娟， 等. 刺激割胶与RRIM600矿质养分流失的关系[J]. 热带农业科学， 2006， 26（1）： 1-4.

[7] 曹建华， 蒋菊生， 杨 怀， 等. 不同割制对橡胶树胶乳矿质养分流失的影响[J]. 生态学报， 2008， 28（6）： 2 563-2 570.

[8] Millard P， Grelet G. Nitrogen storage and remobilization by trees： ecophysiological relevance in a changing world[J]. Tree Physiology， 2010， 30： 1 083-1 095.

[9] Amponsah I G， Lieffers V J， Comeau P G， et al. Nitrogen-15 Uptake by Pinus contorta Seedlings in Relation to Phenological Stage and Season[J]. Scandinavian Journal of Forest Research， 2004， 19： 329-338.

[10] 潘中耀， 郭海超， 王文斌， 等. 应用15N标记氮肥研究肥料氮素在橡胶树幼苗叶片中的动态变化[J]. 热带作物学报， 2010， 31（8）： 1 312-1 316.

[11] 王文斌， 郭海超， 罗雪华， 等. 应用15N尿素研究氮素在幼龄橡胶树中吸收和分配特性[J]. 热带作物学报， 2011， 32（1）： 7-10.

[12] 顾曼如. 15N在苹果氮素营养研究中的应用[J]. 中国果树， 1990（2）： 46-48.

[13] 孙国庆， 曹亚澄， 梁 材. 稳定同位素15N的精密质谱测定法[J]. 土壤， 1985（2）： 101-106.

[14] 蔡 磊， 校现周， 蔡世英. 乙烯利与橡胶树排胶及死皮关系[J]. 云南热作科技， 1999， 22（4）： 20-23.

[15] Tupy J. Some aspects of sucrose transport and utilization in latex producing bark of Hevea brasiliensis Mu··ll Arg[J]. Biologia Plantarum， 1985， 27（1）： 51-64.

[16] 田维敏. 树木营养贮藏蛋白质[M]. 北京： 中国林业出版社， 2003： 38-58.