油茶林紫色土土壤养分限制因子分析

刘俊萍，胡冬南，孟凡虎，曾 进，连鲁楠，吴吕奇

(江西农业大学林学院、江西省森林培育重点实验室，江西 南昌 330045)

油茶(CamelliaoleiferaAbel)是我国南方特有的油料植物[1]，为山茶科的常绿小乔木，其种子可榨优质食用油(茶油)。油茶是以收获果实为目标的树种，其果实产量与土壤养分状况密切相关。全面了解土壤各种养分状况、养分吸附特性、养分限制因子及其缺亏程度，对于合理利用林地资源，提高土壤肥力，实现油茶高产具有重要的指导意义[2]。胡冬南等对江西省油茶林地土壤养分限制因子研究表明，P、N、K、Ca、Mg为江西红壤油茶林土壤主要限制因子，B、Zn、Cu为次要限制因子[3]；奚如春等[4]研究发现，供试油茶林地土壤中N、P、K元素严重缺乏，Ca、Mg、B、Zn、Mo等元素普遍缺乏，而S、Fe含量丰富；龚丽娜等[12]对九江油茶人工林研究也表明2个样地土壤养分亏缺顺序有所差异。由此可见，油茶林地土壤养分均存在不同程度的缺乏现象。福建三明地处亚热带，气候温暖，为油茶适生区，其油茶栽培历史源远流长，是我国油茶中心产区之一。新世纪以来，油茶种植面积明显增加，为获高产，施肥成为必要措施。然而，由于人们对油茶林地养分认识不足，施肥往往难以取得预期效果。福建三明石壁镇是油茶的传统产区，其土壤为紫色母岩风化发育形成的紫色土，目前，南方油茶林的土壤养分限制因子研究主要集中在红壤区，对紫色土地区研究尚少，本研究选取石壁镇3年生油茶人工林土壤为研究对象，通过常规理化分析、吸附实验和盆栽实验测定与分析，确定土壤养分限制因子，研究结果可为石壁油茶林地养分管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 土壤样品的采集与处理

取样点位于福建省三明市宁化县石壁镇新造3年生油茶林，该油茶样地为紫色土，适合油茶生长。为保证土壤样品有较好的代表性，分别在上、中、下3个高度选择有代表性的地块，遵循多点随机取样原则，采用土壤剖面法[5]于0～40 cm土层深处取土70 kg，土样带回实验室风干后过2 mm筛，取1.5 kg风干的土样用于化学分析及吸附实验，其余用于温室盆栽试验[6]。

1.2 土壤常规分析

土壤常规测定采用美国国际农化(ASI)服务中心所提供的方法进行分析[7]，包括交换性酸、pH值、土壤有机质含量、有效Mn、K、P、S、Zn、Fe和Cu等指标。

1.3 土壤养分吸附实验

吸附实验是在土壤样品中加入相关元素所存在的溶液，土壤经风干后，短时间模拟田间条件下各元素与土壤组分从水分饱和到风干过程中的各种反应，用与原始土样的常规化学分析方法相同的浸提液浸提土壤，测定土壤中各营养元素的浸提量[8]，然后做出加入量与提取量的关系曲线。吸附结果作为盆栽试验的养分配方依据，对其起指导作用。

1.4 盆栽试验

土壤养分限制因子可以通过其理化性质的分析大致作出判断，但其主要限制因子及亏缺程度则需要进一步生物盆栽试验确定[9]。高粱作为指示植物，于江西农业大学温室内进行盆栽试验。分别设置0PT、-Cu、-Fe、-Mo、-Mg、-B、+Mn、-S、-Zn、-Ca、-P、-N、-K、CK 14个处理，3次重复。其中：OPT为最佳处理；CK为对照处理(不加任何元素)；而在OPT的基础上加入(+)或减去(-)某种元素得到其它12种处理，如：在最佳处理OPT所加元素中不加Cu元素即为-Cu处理。取42个干净的底部穿孔的塑料杯(高12 cm×直径8 cm)，从孔中插入吸水滤棒至最适深度。将42个土样分别取400 mL倒至塑料杯中，-N和CK处理的植物灌溉液为去离子水，其余12个处理的植物盆栽用0.3 g·L-1的NH4NO3溶液灌溉。

高粱种子经温室催芽24 h处理后，每杯选出芽相对一致的高粱种子12粒播至约1 cm深处的土壤中。出苗2 d后定苗，每杯8株，每隔7 d测其株高。45 d后收获地上部分测其鲜重，烘干后测其干重。将OPT植株的干重质量设定为100%，计算出其它植株的相对产量，计算公式为：相对产量=每处理平均干重/OPT平均干重×100%。

2 结果与分析

2.1 土壤养分含量

了解林地土壤养分状况是实现油茶养分管理的先决条件[10]。因此，首先对福建三明石壁镇的紫色土油茶林土壤养分进行常规测定，测定结果见表1。

表1 油茶林地土壤有效养分含量

*：OM为有机质；AA为活性酸。

从表1可以看出，该土壤pH值为4.85，呈酸性，适宜油茶生长。但土壤的有机质含量偏低，仅8.5 mg·kg-1；硝态氮、氨态氮、P、Ca、Mg、Fe养分含量远远低于临界值，可见它们处于亏缺状态；Mn元素高于临界值3倍，说明该养分元素丰富；而S、Cu、Zn、B的含量均接近临界值，但并没有达到临界值的3倍；因此该样地是否缺乏这些养分元素需进一步的盆栽试验进行验证。

2.2 土壤的吸附固定特性

土壤养分分析能够确定土壤养分含量，但因为土壤对养分有一定的吸附固定作用，这些养分并不都被植物吸收利用[11]。吸附研究是用来判定加入土壤中的养分行为特征，估测施入的养分对土壤中可提取性有效养分的贡献，从而大致确定使土壤中某一养分元素达到植物最佳生长所需的肥料量，为植物盆栽试验最佳处理中肥料用量的测定提供依据[12]。结合土壤养分分析结果(表1)，将重要的养分元素(K、B、Zn、Cu、P、S、Mn)进行土壤吸附试验，并做吸附曲线。由图1～图7可知，该油茶林地土壤对P的吸附固定能力极强，对B的吸附较强，而对K、Cu、Zn的吸附固定作用较小，对Mn的吸附最弱。土壤对S的吸附固定成阶段性反应，S在加入量大于80 mg·L-1时，土壤对其吸附能力由弱变强。

图1 K的吸附曲线图2 B的吸附曲线图3 Zn的吸附曲线图4 Cu的吸附曲线图5 P的吸附曲线图6 S的吸附曲线

图7 Mn的吸附曲线

2.3 油茶林生长的土壤养分限制因子

盆栽试验结果(表2)表明，该样地土壤较贫瘠，影响油茶生长的养分限制因子较多。其中，P、N、Ca、Mg严重亏缺，亏缺程度大小依次为：Ca>P>N>Mg，因此福建油茶林的土壤主要养分限制因子为Ca、P、N、Mg。这4种养分元素的亏缺严重阻碍油茶生长，若不施相对应的肥料将分别减产96.74%、90.77%、87.50%、72.28%。S、Fe、Zn元素较为亏缺，当N、P、Ca、Mg元素充足时，S、Fe、Zn元素将更为严重地影响油茶产量与质量。该样地不缺K、B、Cu、Mn和Mo元素，减少Cu元素反而有利于油茶生长，因此田间试验中不建议施过多Cu肥。由表2可知，不施入任何养分元素将明显减产。

根据Barry相对产量概念标准[13]，可将土壤肥力分为5级(表3)。盆栽试验结果与原始土壤养分含量测定值基本一致，这些养分的亏缺或失衡将影响油茶高产稳产和可持续经营，造成土壤肥力的进一步衰退。因此在田间试验中需增加P、N、Ca、Mg养分元素，适当增施S、Fe、Zn肥，控制施用Cu肥。

3 结论与讨论

1)由于岩性紫色土的成土过程主要表现为物理崩解和侵蚀堆积作用，有机质的累积作用十分微弱[14]，福建三明石壁镇油茶林地土壤有机质含量较低，在一定程度上影响了油茶的质量与产量。该油茶林地土壤pH为4.85，是酸性红壤，适宜油茶生长，但因紫色土多数土层浅薄，土壤营养库容量小，供肥性能差[15]，测土结果也表明该试验地N、P、Ca、Mg元素含量极低，所以应增施N、P、Ca、Mg肥。其它营养元素如：B、K、S、Fe、Zn应根据亏缺程度精准施肥。为提高油茶的产量和品质，在油茶经营管理过程中应注重林地的养分管理[16]，平衡施肥。

表2 温室盆栽试验结果

*：**为与OPT相比产量差异达到1%显著水平；*为与OPT相比产量差异达到5%显著水平。

表3 土壤养分肥力分级

2)该土壤对P的吸附极强，对B的吸附较强，而对K、Cu、Mn、Zn的吸附较弱。当S加入量超过80 mg·L-1时，土壤对S的吸附开始增强。土壤对养分的吸附固定作用因土壤类型和元素的化学特性的不同而异[17]，并且土壤对养分的吸附固定作用直接影响土壤养分肥效从而影响油茶生长。因此，在油茶养分管理过程中需要根据土壤对各养分元素的吸附固定作用的差异对油茶林地进行平衡施肥。

3)盆栽试验表明，P、N、Ca、Mg是福建三明石壁镇油茶林地的主要养分限制因子，并且这些元素在土壤中处于极度亏缺状态。S、Fe、Zn作为次要的养分限制因子，若不合理施用也将影响油茶林的产量及质量。Cu元素在福建茶林地土壤中含量丰富，可不施用铜肥，过多加入铜元素效果可能适得其反。因此在施肥过程中建议增施P、N、Ca、Mg大中量元素肥料，合理适量地补充S、Fe、Zn元素，避免土壤因缺乏这些养分元素引起油茶林减产。

4)土壤养分状况分析法能快速有效地确定土壤养分限制因子的缺乏程度，但由于高粱作为盆栽试验的指示植物，存在指示植物对各养分元素的需求程度与油茶未必完全一致的问题，并且指示植物高粱与油茶大田的生长环境存在很大的差异，取样的局部性与代表性也有可能对该试验结果产生误差，故仍需进一步开展田间试验加以验证。

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