前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的橡胶林钾素养分循环，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
钾是植物光合生长必要的大量元素，它在植物营养合成及生理循环中有巨大作用。作为重要的工业原料的天然加工厂———橡胶树，其生长、发育、产胶等植物循环过程更需要大量的钾参与其中。钾不仅能促进橡胶树的光合作用，加速糖分的运转和积累，增强植株的抗逆性，还具有其特殊的作用，即促进橡胶树树皮的再生，增加树皮乳管的数量，从而增加产胶组织的总量，提高胶乳产量；钾元素在橡胶林生态系统养分循环中也具有重要的作用。钾元素的上述功能已在大量的试验研究中得到证实。一些研究结果还表明，随着植胶年限的增长，胶园土壤与橡胶树叶片钾素含量呈下降或亏缺现象。因此，必须重视钾肥在植胶生产中的合理施用[1-7]。针对钾元素的特殊功能和地位，本文拟通过总结橡胶林钾素研究发展趋势，为今后橡胶林钾素研究提供合理的参考意见。 1橡胶林土壤钾元素含量变化研究进展土壤中的钾大多数存在于矿物中，矿物风化时释放出钾离子，这些钾离子通过交换而被吸附。据华南热带作物科学研究院研究，适合于橡胶树正常生长所需要的土壤有效钾含量(0～20cm土层)范围为40～60mg/kg，有机质含量的正常值范围为2.0%～2.5%[8]。在不同的成土母质、立地条件和抚育管理方式等影响下，橡胶林土壤钾含量也不同，此外，凋落物归还也会影响土壤中钾的含量。 1.1土壤母质及立地条件的影响研究 土壤中的钾含量受土壤母质影响较大。不同土壤母质发育而来的土壤中含钾量不同，全钾、缓效钾含量在花岗岩中最高，玄武岩中最低；速效钾含量在1～20、21～40cm土层均是页岩中最高，在41～60cm土层则是冲积物最高[9]。钟银宽等[10]研究表明，不同类型土壤供钾能力大小表现为花岗岩＞砂页岩＞玄武岩＞浅海沉积物，这与陆行正等的研究结果具有一致性。研究者们还根据不同母质发育的土壤肥力特征和养分供应状况，针对性地提出了合理化施肥的建议，对于指导橡胶生产施肥起了积极作用。张伟等[11]分析了儋州地区不同肥力的橡胶园土壤中的含钾量，并对其主要养分的垂直分布规律进行研究，结果表明，与适宜橡胶树生长的有效钾正常值(40～60mg/kg)相比，高、低肥力的胶园中表层土壤有效钾的含量正常，中等肥力土壤的有效钾含量则不足；全钾的垂直分布与土壤肥力的关系不明显，土壤中的钾素对橡胶树的生长和土壤肥力的影响较小。另外，罗微等[12]探讨了胶园中土壤肥料养分与根系分布的相关性，结果发现，施肥穴内钾含量分布从上到下逐渐减少，与橡胶树根系垂直分布总体趋势一致。此外，橡胶林不同立地条件如坡度、地形等也影响着胶园土壤、橡胶树的钾素含量。根据佘贵连、王百群[13-14]等研究，不同山地类型下，随着坡度的增加，钾素的淋失作用增强，且速效钾养分的流失强度与坡度呈指数函数关系；地形还会影响土层间全钾和速效钾含量变化。 1.2抚育管理方式的影响研究 橡胶林土壤钾含量变化也受种植年限、种植管理模式、割胶制度等抚育管理方式的影响。Aweto等研究发现，在植胶的前11年，矿质养分含量都呈下降趋势，且随着橡胶树龄的增加，仅表层10cm土层内的交换性钾含量下降。Abrahametal[15]指出，植胶10a后，土壤中有机碳和钾的含量分别下降了20%和10%。何向东等[16]对海南垦区胶园肥力演变的研究表明：植胶多年后，海南垦区各种土壤类型的胶园土壤肥力呈明显下降趋势。其中，速效钾方面，36a间速效钾含量的下降幅度为10%～55%。1954年，速效钾含量在正常值以上(＞60mg/kg)的占75%，到1990年，仅占45%。林希昊等[17]的研究也表明，橡胶林各土层速效钾含量与树龄有关，表现为16a＞5a＞9a。胶园间种和盖草培肥等管理模式也在一定程度上影响着土壤养分含量，其中，胶园的盖草培肥(即绿肥)措施能使树体积累更多的养分，有效钾含量增加。曾宪海等[18]研究指出，幼龄胶园间种新银合欢树3.5年后，有机质含量增加，而土壤有效钾含量和pH值均下降，但并未影响幼树的生长。橡胶树高产培肥综合技术的研究表明，胶园盖绿肥后，土壤有效养分成倍以致十几倍地增加，其中速效钾增加1倍；在常规施化肥的基础上增施绿肥，叶片钾的含量升高了0.05%，橡胶树的干物质合成量增加，干胶产量提高了3.8%[19]。Haag等的研究[20]也表明，对胶园进行绿肥覆盖，不仅能提高干物质的生产量，还能积累更多的养分。绿肥覆盖物38个月共生产干物质3185kg/hm2，48个月共积累养分总量164kg/hm2，比橡胶树分别高出398和107kg/hm2。在幼龄胶园种植豆科覆盖物同样能提高胶园土壤中钾的含量，增加量为85.5kg/hm2。由此可见，对胶园进行盖草等管理措施对土壤肥力的提高和胶树养分的积累也起到了巨大作用。此外，不同的割胶制度也影响着橡胶林土壤钾的含量变化。相比传统割制，刺激割制下的胶园土壤养分含量正在逐渐下降，其中，云南和海南植胶地的速效钾含量分别下降了38.5%和58%[21]，钾的加速流失，引起胶树整体养分下降，也影响橡胶树养分间正常比例关系。 1.3凋落物钾素归还研究 凋落物归还在不同程度上影响着胶园钾素的积累，此外，橡胶树根系枯死也会归还少量养分到土壤。胶林中凋落物的归还过程包括胶树枯落物的凋落、迁移、分解和释放。凋落物中的钾素迁移率较高，仅次于磷。Krishnakumar等[22]研究发现橡胶林下枯落物积累量小于天然林，这与任泳红等[23]的研究结果一致，说明在湿度较高的橡胶林下，微生物活动旺盛，凋落物分解快。Philip等[24]对胶林凋落物分解速率的研究表明，一年内枯落物可分解92%，钾、氮、镁元素的分解释放效率较快。胶园施肥水平和种植模式会影响枯落物钾含量。钾肥施用量增多时，枯落物中钾的含量也会增加。在30a树龄的间作胶园，一年中养分的归还量为363.26kg/hm2，其中K的含量比对照纯林胶园高出1.42倍[25]。孟庆岩等[26]研究得出，在胶—茶—鸡农林复合生态系统中，钾的循环率为59%。 2橡胶树钾元素作用及变化研究进展 2.1钾元素作用研究 钾在橡胶树内呈离子状态存在，含量居于第3位，次于磷素，橡胶树新陈代谢的各个过程都离不开钾，并且其需要量随树龄的增长而增多。在橡胶树生长发育过程中，钾的作用主要表现为：加强光合作用；促进多种酶的活化和对氮的吸收，有利于蛋白质的形成；并且能够提高橡胶树的抗病、抗风和耐寒能力；钾素含量过多时，会使橡胶幼树生长受到抑制。钾与镁元素之间存在颉颃作用，当比值失调时，会互相抑制对方的吸收，一般情况下，叶片中K/Mg比值以4.5为宜。陆行正等经过系统试验得出，生长健康、产量正常的橡胶树叶片中钾的正常含量指标是0.9%～1.0%[27]，并对元素之间的比值做出了评价指标，K/P的正常范围为4.3～4.7，K/Ca的正常范围为1.0～1.5。这与中国热带农业科学院橡胶所得出的橡胶树叶片含钾0.9～1.1mg/kg为适量指标的结果基本一致。#p#分页标题#e# 2.2钾素分配及含量变化研究 橡胶树体内钾素含量受各器官生理作用、树龄、割胶管理制度、施肥及其它因素的影响。橡胶树体内的钾素多集中在幼芽、嫩叶、根尖等生命最活跃部位，并随着橡胶树的生长而转移[2]。一般橡胶树叶片中钾含量为0.9%～1.4%(干重)。橡胶树各部分的含钾量分别为[8]：老化叶片0.9%～1.1%；绿色嫩枝0.68%；褐色枝条0.27%；茎干0.25%；根0.31%；胶乳0.35%～0.6%，叶片在展叶期为1.79%；稳定成熟老化期为1.16%；凋落前为0.42%。不同定植年限的胶树，其叶片含钾量和树体的钾素积累量也不相同。国内外研究表明，叶片中钾的含量与树龄和叶龄有一定的相关性[28]，随着树龄的增长，叶片中钾含量呈下降趋势[29-30]。然而，树龄增加，橡胶树则需要从胶园土壤中摄取更多的钾素养分，固定在胶树体内，以满足抽叶、开花、结果以及树体的增高和增粗。据测定，4龄和33龄树龄的胶树，所积累的钾素养分量分别为188和1233kg/hm2[31]。割胶制度也是影响橡胶树钾素水平的因素之一。研究表明，成龄橡胶树在常规割胶条件下，每生产100kg的干胶，需要消耗钾5.89kg；刺激割胶下增产30%消耗的钾比常规割制下增加71%，并且在连续刺激割胶后，叶片钾含量将下降5%～10%[32]。麦全法等调查研究表明，刺激割胶大面积推广之后，广东、海南和云南植胶区的橡胶树养分均有不同程度的下降，其中云南垦区橡胶树叶片钾含量90年代末迅速减少。以上研究都表明，刺激割胶制度对橡胶树钾素水平的影响高于传统割制。此外，研究表明，钾肥的施用量和成龄胶园的产胶水平不同，橡胶树体内钾含量也有差异。吴敏等[33]对橡胶树幼苗施入钾肥后发现，其根、茎、叶各器官钾的含量和积累量随处理浓度的升高而升高，钾的利用效率则随处理浓度的提高而降低。张玉凤等[34]在海南东部垦区部分农场的研究发现，PR107和RRIM600两种品系的高、中、低产胶园叶片养分状况都存有明显差异，其中RRIM600品种高产胶园的全钾含量极显著地高于中、低产胶园。 3橡胶树产胶生理与钾素研究 3.1橡胶树产胶生理研究 在橡胶树割胶生产过程中，病害、死皮、割胶制度都会直接影响到橡胶生长与生产，而这些因素都直接或间接地与橡胶树的养分状况有关。橡胶树的钾素养分具有促进橡胶树树皮的再生，增加树皮乳管的数量，从而增加产胶组织的总量，提高胶乳产量的特殊作用。钾素营养良好时，能减轻胶乳的早凝，延长割胶后的排胶时间并提高胶乳的流速，从而增强橡胶树产胶、排胶能力，提高胶乳的稳定性和胶乳的钾含量水平等。多年的割胶生产也证实，钾元素对于橡胶树的生长、排胶量及排胶质量都会产生一定影响。M.K.S.A.Samaraweera等研究了养分元素对产胶生理的影响。结果表明，胶乳的糖源来自蔗糖，钾可激活蔗糖转化酶活性，从而增加胶乳产量。Shankar[35]通过研究发现钾与氮、磷的相互作用对开割率、平均株产和年均产量有显著影响。近年来，新的割胶制度和乙烯利刺激剂的应用，增加了胶乳中钾素养分的流失量[36]。施用化学刺激剂采胶时，随胶乳排出的矿物质增多，对钾的需要量也增加。目前不同割制下的高刀产、高株产，也造成了养分的大量流失，其中，钾和氮的损失量明显高于其他元素[37]。另据国内外研究表明，土壤和叶片养分不仅影响着胶乳养分的含量[38-39]，还与胶乳产量之间具有相关性，胶乳产量与0～20cm土壤和叶片中的养分含量密切相关，其中与叶片钾含量呈负相关[40-42]。 3.2胶果、胶乳钾素状况研究 橡胶林生态系统的钾素除被橡胶树生长固定外，大部分被生产割胶(胶乳)和采种(胶果)所带走，其余则主要表现为因淋溶作用和水土流失引起的钾素损失。另外，橡胶树更新等因素也会造成养分脱离橡胶林系统。我国橡胶树每年可结三批果实，第一、二批为秋果，第三批为冬果，其中秋果是育苗的主要种源，橡胶育种前期，适时地采收秋果是速生高产的重要条件之一。在橡胶林生态系统内，随着胶果不断被采集，橡胶林的养分也随之发生变化。研究证实，在橡胶33a的生产周期内，因采种移走的钾的损失量为51.0kg/hm2。与胶果相同，生产割胶所取得的胶乳也是橡胶林钾素养分输出的主要途径，胶乳中所含的钾不再回到胶园土壤中。以往的研究表明，排胶越多，带走的养分也越多。在胶乳收获物中，钾元素的输出量最高，大于枯枝落叶归还土壤的量。在含钾中等的土壤上，30a的橡胶树共需固定钾的量为1400kg/hm2，橡胶树一经更新，这些养分便随树体移走。据统计，年产干胶2569kg/hm2的胶园中，钾的年输出量为22.35kg/hm2。每生产1kg干胶会损失钾8.7g/hm2。漆智平等[43]对比了正常割胶与乙稀利刺激割胶下的养分输出量，其中，每年随胶乳移走的钾素养分分别为8.3和22.4kg/hm2。4橡胶林系统外源钾素研究进展4.1降雨的影响研究降水的分配格局影响着橡胶林系统内的养分平衡。在橡胶林冠层对降雨的再分配中，穿透水(Pt)约占77.13%，树干茎流(Ps)约占9.61%，截留量(Po)约占13.27%[44]。一方面，降雨可将附着在橡胶树树体表面的一部分养分淋洗进入土壤，被根系吸收利用，参与到养分的循环中，这些被淋洗而下的养分则主要来自大气沉降吸附和树体分泌物等。在橡胶33a的生产周期内，降雨中钾素养分的累计量可达396kg/hm2，而通过枯枝落叶分解向土壤归还的钾素养分量为300kg/hm2。另一方面，降雨过程中，雨水的冲刷还会引起淋溶损失和水土流失，使树体和土壤中的部分钾素养分移出系统之外。据测定，在年均降雨量1549mm，淋溶雨量845mm的海南岛，每年胶园因淋溶损失的钾的量为63.0kg/hm2。此外，橡胶林钾素的损失还来自于水土流失，中国热带农业科学院曾测得在一个雨季中，裸露地流失的钾的量为1.22kg/hm2，而种植覆盖作物的仅为其1/6[45]。目前，我国植胶区内胶园土壤肥力普遍下降，其中以速效钾养分的下降速度最快，胶园土壤钾素养分的供给与消耗严重失衡。据研究，在未考虑土壤淋溶和土壤养分自然释放的情况下，海南岛橡胶林生态系统内的钾元素每年赤字24.21kg/hm2[46]。成龄胶树钾的年消耗量约为91.95kg/hm2，土壤钾素的年补给量为92.10kg/hm2，相当于消耗量的100.2%。造成钾素失衡的主要原因有，土壤淋溶和水土流失造成了各类土壤在植胶后钾含量都有不同程度的下降，同时，现行的刺激割胶制度更是加速了养分的流失，而且流失养分的成份与常规割制，其中随胶乳带走的磷和钾的比例高[47]。赵春梅等[48]研究结果表明：橡胶树的树龄越大，土壤中养分收支失衡现象越严重；橡胶林生态系统中氮、磷、钾的总贮存量为319.248t/(hm2•a)，其中钾的贮量最大，空间分布为土壤层＞胶树层＞凋落物层；而土壤中年平均亏损量和输出、输入量的大小顺序均为氮＞钾＞磷。#p#分页标题#e# 4.2钾肥的应用研究 橡胶人工林生态系统进行着森林型物质、能量循环和转移，是一个“开放系统”，水分和养分在土壤—橡胶树—土壤之间运转，又在人为的干预下通过施肥、耕作等措施将更多的物质转入系统内，从而保持土壤养分的相对平衡。在土壤中可供橡胶树吸取利用的速效性钾的养分逐渐减少的情况下，往往要通过施肥来满足其生长和产胶的需要。 4.2.1人工施钾的必要性及有效性研究 林钊沐等[3]研究海南橡胶树钾素营养状况表明，橡胶树所需的钾素来源于土壤的份额越来越少，表现为，胶园土壤中速效钾含量与橡胶树叶片钾含量的相关程度越来越小，而对原来缺钾的海南北部地区施用钾肥后，橡胶树叶片的含钾量已基本正常，原来富钾的东部和南部地区忽视施用钾肥，相当一部分胶园已出现钾素亏缺。这说明，橡胶树所需的钾对人工施肥的依赖性越来越大。然而，当土壤中交换性钾含量高时，施肥并不能提高橡胶幼树叶片中的钾含量[49]。钾肥的施用量过多过少，都会对橡胶树生长、光合作用、干物质积累、胶乳养分量以及其他营养元素的丰缺造成不同程度的影响。因此，橡胶树生产管理过程中，必须正确合理地施用钾肥。植物对养分的利用效率及利用策略研究开启了养分循环的生理生态学研究之门，在养分生态平衡和生理平衡研究中起着重要的纽带作用。橡胶生产中，在平衡施肥的同时，还要采取各种措施以提高肥料的利用效率，对胶园土壤钾的有效性研究结果表明，施用钾肥对钾素有效性的影响仅表现在表层，向下逐渐减少，大量施用钾肥并不能影响土壤中有效钾的整体状况[50]。这说明，钾肥的有效性与钾素在土壤中的迁移有关。此外，施肥过程中钾素与其他元素之间的交互效应也影响着钾肥的利用效率。在砖黄壤上施磷肥，叶片中磷的含量增加，而叶片中钾的含量降低，这与Lopes等人[51]的结论一致；增加钾肥施用量后，叶片中钾含量增加，但镁含量却下降[52]。橡胶树施钙肥会增加各组织中钙浓度，抑制镁的吸收，而对钾的影响不显著[53]。目前有关橡胶树钾肥利用效率及利用策略的研究还比较少，因此，针对橡胶树钾肥利用率的研究仍是钾素营养研究的重要方向。 4.2.2钾的营养诊断施肥 衡量橡胶林生态系统的物质营养水平、生态服务功能以及生产力的基本指标主要包括橡胶树、土壤、胶乳等各组分的养分元素含量及其变化特征。研究者们对系统内各组分的大量研究，不仅为胶园生产力的提高提供了理论基础，还使我们对橡胶林生态系统中钾素的循环特点有了清楚的认识，在橡胶林生态系统中，来源于土壤、降水、枯枝落叶归还和人工施肥等过程的钾素，随着生产割胶、采种及其它钾素损失过程输出系统之外，目前橡胶林生态系统表现出的钾素失衡现象仍较为严重。因此，为了提高钾肥的利用效率，更好的指导生产实践，国内外学者针对橡胶树营养水平和提高胶园土壤肥力作了大量研究。1941年后，国内外学者相继开始了橡胶树的叶片营养诊断研究，明确了叶片养分含量的变化规律，确定了橡胶树叶片的适宜采样时间和采样部位，采样通常在7～9月份进行，主要采集树冠中下部稳定老化的顶蓬叶作为橡胶树叶片营养诊断的对象[54]。目前普遍采用化学实验室分析叶片钾含量，以橡胶树叶片钾含量为主，土壤钾含量为辅，确定钾肥施用量。 生产实践证明，营养诊断施肥是橡胶树合理施肥的核心技术。安锋等[42]的研究表明，叶片钾的含量随着橡胶树营养诊断施肥的实施有所升高。中国热带农业科学院橡胶所大量的橡胶配方施肥试验表明，土壤速效钾含量在40～60mg/kg为适量指标，低于该值应施用钾肥，含钾较高的土壤施钾则会造成减产，缺钾的土壤施用钾肥增产8%～19.4%。合理施用钾肥可增加干胶产量，如海南华侨农场橡胶施钾后，干胶增产达10.6%；华南热带作物科学研究院在红华农场开展的钾肥试验也达到了干胶增产的效果，第一、二、三年的干胶产量分别增加8%、19.4%和19.5%[55]。红明农场按以下配方施肥，N：0.15kg/株(硫酸铵)，P：0.25kg/株(过磷酸钙)，K：0.15kg/株(氯化钾)，净增产幅达11.0%～11.64%。以上研究均指出，橡胶林的施肥管理中，应根据钾素的不足进行补充施肥，根据目标产量来确定钾肥的具体施用量。在此基础上，海南省农垦对垦区定植的橡胶作物开展了测土配方施肥工作，首先，根据我国橡胶树施肥实践确定了指导配方施肥的土壤养分正常指标，其中，速效钾(K2O)为80～100mg/kg，然后结合垦区内各片区农场土壤养分实际状况及成土母质，定义了高、中、低等3种肥力水平的土壤，建立了土壤养分丰缺指标，还分别得出了3种肥力水平下的推荐施肥量。其中，龙江片区的高、中、低3种土壤肥力水平下，钾肥(K2O)的普通和高产年施用量分别为0.051和0.059、0.100和0.109、0.128和0.137kg/株；红明片区的中、低土壤肥力水平下，钾肥(K2O)的普通和高产年施用量分别为0.216和0.217、0.285和0.286kg/株。 5结语 近年来，我国学者较为重视对橡胶林生态系统养分循环各组分的研究，研究内容多集中在养分元素的分配、积累、归还、流失以及养分平衡方面，钾素在这些方面的研究也屡有涉及，其中，以胶园土壤和橡胶树本身及其产物的钾素营养状况及变化研究、钾素营养对产胶生理的影响等方面较为多见，但所得出的结果缺乏系统性，不能将影响肥效的各种因素(土壤、气候、品系、树龄和胶园管理水平等)进行综合考虑。因此，目前对橡胶林生态系统养分循环的研究仍需持续深入地进行，在钾素养分循环方面，应在保证枯枝落叶等的完全归还于土壤的同时，针对其进行全面而系统的研究，并建立相应的钾素循环系统模拟预测模型，是今后研究的主要方向。橡胶林钾素营养研究虽已由基础研究发展到指导生产施肥的实际应用性研究，但是，在刺激割胶条件下，橡胶园土壤养分收支严重失衡，以常规割胶下的养分指标为标准进行阶段性营养诊断施肥，已不能准确反映热带地区橡胶林钾素养分元素在年度、季节或月份的动态需求。因此，今后应将刺激割胶技术与新品种的推广相结合，加强钾元素的系统循环功能研究，准确预测达到目标产量的施肥量以及橡胶林钾素养分贮存量，按平衡施肥量进行施肥，保证橡胶林生态系统持续高产稳产和系统内养分平衡，还可以结合测土配方施肥，对土壤中钾的含量动态变化和橡胶树叶片钾养分进行长期地跟踪诊断，以加强土壤钾的利用率跟踪，不断补充和完善钾元素养分丰缺指标和施肥标准，适时制定合理的施肥指导方法，从而实现养分循环理论研究与生产指导施肥的有机结合。#p#分页标题#e#