不同有机肥对橡胶树根系生长影响研究

刘俊良 李晓波 林清火 贾笑英 李建华 罗微 李智全

(1海南省农垦科学院 海南海口570311;2农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/省部共建国家重点实验室培育基地—海南省热带作物栽培生理学重点实验室/农业农村部儋州热带作物科学观测实验站 海南海口571101)

橡胶树是多年生经济作物，由于长期大量施用化肥，有机肥施用量少，胶园土壤会出现明显酸化、有机质下降、有效养分降低，且胶树也常出现缺素和营养失调等问题。为有效保持胶园肥力和促进橡胶产业的可持续发展，胶园施肥不宜单施化肥，应利用有机肥代替部分化肥［1］。有机肥可以改良土壤，有利于橡胶树根系的生长，进而提高化肥的利用率，减少土壤污染，达到绿色、环保、科学和平衡施肥的目的。长期以来，国内外学者开展施用不同有机肥对胶园土壤养分、胶树产量及其抗逆性等影响的研究很多。陈青等［2］研究表明，施用有机肥明显提高了土壤肥力，土壤养分含量表现为：施用有机肥＋薄膜覆盖＞施用有机肥＞常规管理；黄建南等［3］研究表明，施有机肥增加了干胶含量，促进了胶树和再生皮的生长，减少了死皮发生，节约化肥用量，降低生产成本，减轻环境污染，保护生态环境，综合提高了经济效益和生态环境效益；郑美漩等［4］研究发现，有机肥施用方便，肥效好，可改善土壤肥力，能使寒害树树体快速恢复，还可及早实现灾后复产；赵利敏等［5］研究虾肽功能有机肥对橡胶树生长及产胶情况的影响，结果发现，虾肽功能有机肥可大量培养土壤中的微生物，使得土壤团粒结构明显改善，促进根系生长，引导根系深扎，提高根系吸收水肥的能力，从而促进橡胶树生长，提高产量。而关于有机肥特别是各种农家肥施入胶园后，对橡胶树根系生长发育影响情况，目前报道较少。为了解不同有机肥对橡胶树根系生长及形态特征的影响情况，筛选适合橡胶树根系生长的有机肥种类，提高施肥效率，达到“减施增效，绿色环保”的目的，本研究于胶园中施用不同种类有机肥，观察橡胶树根系在不同有机肥作用下的生长情况，并对适宜施肥位置和施用量进行探讨，为橡胶树有机肥合理施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地点设置在中国热带农业科学院试验场五队基地内，位于北纬19°32′，东经109°14′，地处热带季风气候区；冬春雨量稀少，夏秋雨水充沛，年平均降雨量为1 815 mm；年平均气温23.2℃［6］。采样地土壤为片麻岩发育的砖红壤，土层深厚，基本性质见表1。施肥穴大小为：穴长2 m，宽0.6 m，深0.5 m，在橡胶园中排布如图1所示。

表1 试验地土壤基本理化性质

图1 施肥穴在橡胶园中分布位置

1.2 方法

1.2.1 试验方法

刘崇禧等［7］于1963年开展成龄开割橡胶树水平施肥距离试验，2个月后发现，施肥位置离树干水平距离为100 cm的处理，放射性强度达到3 610脉冲/（g·min），在所有处理中效果最好。本研究在胶园内选取4株长势较为均匀的橡胶树，离橡胶树树干100 cm处开一个深40 cm的半圆形壕沟，用砖分隔成8个小穴（图2），远离胶头的一面用牛毡纸隔开，以免外面的根系因往穴中生长而影响测定结果；每一小穴选用1种有机肥材料处理，共7种，具体如下：表土回填（CK）、滤泥（T1）、牛粪（T2）、羊粪（T3）、草炭（T4）、鸡粪（T5）、甘蔗渣（T6）、椰糠（T7），重复4次。试验于3个月后测定胶树营养根的生长情况。

图2 有机肥效果试验在胶园中的布置

1.2.2 指标观测

观测橡胶树根系发根情况、行根粗度、营养根长度等。

1.2.3 数据分析

原始数据整理和图表制作均采用Excel软件，方差分析用SAS统计软件，均数间比较用Duncan测验［8-11］；5%水平显著用不同小写字母表示，1%水平显著用不同大写字母表示。图表中的所有数据都是4个重复的平均值。

2 结果与分析

2.1 各种有机肥养分含量及成本

橡胶树生长、产胶需从土壤中吸收足够的N、P、K等大量元素和微量元素养分；对有机质基本要求为20～25 g/kg。以上养分约50%由土壤提供，50%通过施肥补充。经养分测定及市场调研，本试验中的各种有机肥的有机质较为丰富，其中以甘蔗渣的N、P、K总含量最高，而市场价格最低，具体养分含量与成本价格见表2。

2.2 不同有机肥处理对橡胶树行根粗度的影响

橡胶树根系对土壤养分吸收的多少很大程度上决定于其与养分接触的根表面积的大小［12］，而根表面积的大小却又决定于胶树根系的粗度和长度，行根介于输导根与细营养根之间，又名粗吸收根［13］，对肥料养分的利用有着双重作用，既可以吸收也可以运输，所以其直径的大小决定着吸肥通率的高低。不同有机肥对行根粗度的影响如图3所示。

图3 橡胶树行根直径在不同有机肥处理下的增长情况

滤泥、椰糠和鸡粪处理的胶树行根直径比对照（表土回填）粗；根据SAS分析，椰糠、滤泥与对照的差异均达显著水平，但此2种处理之间却没有显著性差异，说明其对胶树行根的促进作用最大；其它处理对胶树行根粗度表现出了抑制作用，行根直径比对照更细，其中草炭处理对行根粗度的抑制作用达极显著水平，不利于对养分的吸收和运转。

2.3 不同有机肥处理对胶树营养根发根情况影响

采取挖深沟施有机肥的方法，培养发达的营养根系统，增加其对养分的吸收。如图4所示。

表2 有机肥养分含量与成本价格

图4 不同有机肥处理对橡胶树营养根数量的影响

不同有机肥的施入对橡胶树营养根数量的增加均有不同程度的促进作用。经分析，鸡粪、羊粪、甘蔗渣、牛粪和椰糠处理的胶树营养根数量与对照相比差异达显著水平，说明可利用此类肥料进行橡胶树营养根系统的培养；滤泥、草炭与对照相比差异性不显著，这与许成文等［14］研究结果（泥炭处理对营养根的增加有一定作用）相符。而本试验条件下，效果最好的是鸡粪处理，为对照的23.1倍。

2.4 不同有机肥处理对胶树各级营养根长度的影响

2.4.1 对胶树各级营养根平均长度的影响

根系与肥料养分接触面积的大小，很大程度上是由根系的粗度和长度确定的，胶树营养根越长，跟肥料接触的机会就越大。各种有机肥处理对橡胶树营养根均长影响见表3。其中，椰糠和甘蔗渣处理对营养根均长有显著的促进作用；牛粪、羊粪和草炭则相反，对营养根均长起显著的抑制作用。在对一级营养根的作用上，只有椰糠处理极显著地促进其增长，效果最差的是牛粪，仅为对照的39.1%；二级营养根均长在各种有机肥作用下变化范围不大，最短的1.3 cm，最长的4.0 cm。对照和草炭均不发三、四级营养根，其它处理均长都小于2 cm。

表3 不同有机肥处理下胶树各级营养根平均长度的比较

2.4.2 对胶树各级营养根总长度的影响

由表4可以看出，鸡粪对各级营养根总长度的促进作用最大，其次为羊粪，椰糠和甘蔗渣则处于中等。各级营养根总长度，一般是两头级别（行根，三、四级）的较短，而中间级别（一、二级）的较长；这对根系吸收养分和水分比较有利，因为三、四级根的长度增加，拉开了与输导根之间的距离，在养分和水分运输过程中消耗的能量会有所增加。

2.4.3 对胶树营养根总长度的影响

表4 不同有机肥处理下胶树各级营养根总长的比较

如图5所示，除了滤泥和草炭处理下胶树营养根总长度比对照短之外，其它处理下营养根总长度都有不同程度的增长。其中，鸡粪、羊粪、椰糠及甘蔗渣跟对照相比均达显著差异水平，说明此类肥料处理可使胶树根系的表面积增大，同时也增加了其与肥料养分接触的机会。其中鸡粪处理的胶树营养根的总长度为对照的11.1倍，而草炭仅为对照的78.3%。

3 讨论与结论

施用有机肥可提高作物对化肥的利用率，其中的一条重要途径，是通过促进植物根系发育来提高其对化肥养分的吸收。本研究初步得出以下结论：（1）各种有机肥的有机质都比较丰富，其中以椰糠含量最高，而对N、P、K总含量而言，最高的则是甘蔗渣，同时其市场价格最低；（2）滤泥处理对行根增粗的促进作用达极显著水平，椰糠达显著水平，草炭处理对行根粗度的抑制作用达极显著水平，不利于根系对养分的吸收和运转；（3）鸡粪、羊粪、牛粪、甘蔗渣和椰糠处理的胶树营养根数量与对照相比差异均达显著水平，滤泥、草炭处理与对照差异不显著；（4）椰糠和甘蔗渣处理对行根均长有显著的促进作用，牛粪、羊粪和草炭则相反，起显著的抑制作用；（5）鸡粪对各级营养根总长度的促进作用最大，其次为羊粪，椰糠和甘蔗渣则处于中等；（6）鸡粪、羊粪、椰糠、甘蔗渣对营养根总长度的促进作用达显著水平，滤泥和草炭处理对营养根总长度则有一定的抑制作用。

实践中，通常以根干重、新根总量的分布和密度、根的寿命等来衡量根系功能，但此类指标并非越高越好，维持大量低效和无效的根弊大于利。据Passiour估算，每公顷500 kg根量已可满足作物对水分的需要，但通常根系生物量有1 500～2 000 kg的冗余。从本研究可知，甘蔗渣和椰糠对橡胶树营养根生长的促进作用在所有有机肥处理中处于中等偏上水平，参考王丽琴［15］提出的理论，即50%的根系处于高营养区已可基本满足地上部生长的需要，有机肥施用需要避免橡胶树根系“奢侈吸收”，以防其因生长过剩而产生冗余，从而消耗不必要的能量。另外，1961年华南亚热带作物研究所开展根量对胶树生长的影响试验时发现，切除50%胶树侧根，除栓化高度增长略小外，在茎高、根粗、叶蓬数增长方面均比对照高［13］。可见王丽琴［15］的理论对于橡胶树同样适用，与其选择剪根这种对胶树生长可能有伤害的控根方式，不如通过施用适当有机肥来进行根量的控制。最后，土壤的总孔隙度是影响胶树根系生长的一个自然因子。许成文等［14］研究不同土壤紧实度对胶树根系生长影响时发现，土壤总孔隙度在45%～60%时，胶树根系生长正常。而甘蔗渣和椰糠能为胶树营养根创造一个疏松、肥沃、湿润、通气的良好生长环境，有利于其生长发育和水肥条件的改善；此外，这2种材料经济实惠，是橡胶树比较理想的有机肥施用种类。

图5 不同有机肥处理对营养根总长度的影响