Effects of compound fertilizers at different NPK ratios on the leaf nutrients and soil properties in oil-tea Camellia plantations in the tropical regions

试验地位于海南省澄迈县福山镇的偲林农场（19°89′N，109°93′E），海拔70 m，气候为湿润的亚热带季风气候，阳光充足，年平均温度为24.8 ℃，年平均降水量为2000 m。油茶林试验地土壤为酸性砖红壤为主。试验地土壤有机质含量为1.5%，碱解氮含量为70–80 mg/kg，速效磷含量为2–2.5 mg/kg，速效钾含量50–60 mg/kg。

试验材料选择为长势基本一致且无明显病害的六年生油茶树，品种为‘侯臣3号’，行间距平均为2 m × 3 m，树高平均为3～4 m。以施用常规复合肥（中化山东肥业有限公司生产的中化复合肥，N∶P∶K=15∶15∶15）（CK1）和不施肥（CK2）为对照，根据文献设计4个配比处理。配比A∶N∶P∶K = 0.33∶0.59∶1.33^[22]；配比B∶N∶P∶K = 3.96∶1.48∶10.11^[23]；配比C∶N∶P∶K = 1∶2∶2^[24]；配比D∶N∶P∶K = 10∶6∶8^[25]。每种施肥处理分为3个重复小区，每个小区有20株长势一致、无明显病虫害的油茶树，每种施肥处理一共有60株树。施用量为每株1 kg。施肥时间为2024年6月。采用条状平行沟施肥，所有施肥处理为南北两条平行沟，于树冠滴水线靠外10 cm处开沟施肥，沟深为30 cm左右，长为50 cm以上，肥料混合土壤均匀覆盖，表面盖上土，各处理插上地牌标记，地牌插在施肥坑边缘上，以便采样避开施肥坑，区组以及处理间均设有隔离株。施肥前后各处理的管理措施一致。

叶片采样于施肥后5个月（2024年11下旬）进行。每个小区随机抽取10株树为一个重复，在每株树的东南西北各个方向上随机采集枝条上第3、4片当年生成熟无病害叶片，混合装入无菌塑料袋，采3个重复带回实验室用去离子水清洗擦干水分，放于烘箱105 ℃烘烤30 min杀青后，再将温度调整到75 ℃烘干至恒重，计算叶片含水量后用粉碎机粉碎过筛，装入贴好标签的无菌封口袋备用，采用王会利等^[13]方法测定叶片营养元素含量等相关指标。

分别于施肥前和施肥5个月后（2024年11下旬）测定试验地油茶林的土壤相关理化性质。采用环刀法采取0～20 cm、20～40 cm土样，每层重复3次，采取至少十个采样点的土样，每层土壤混合后，将部分样品及时装入铝盒带回去测定土壤含水量，其余部分用四分法取1 kg标记好装入无菌采样袋子，带回实验室进行自然风干处理，过1 mm和0.25 mm尼龙筛，装入小无菌袋标记好后测定。采用朱丛飞等^[15]、彭江涛等^[26]、庞圣江等^[27]方法测定土壤理化性质，采用陈莹等^[28]方法测定土壤酶活性。

采用Excel 2010、SPSS Statistics 22.0以及Origin 2024进行数据处理和绘图制作。

施肥后，叶片中的氮元素，与不施肥（CK2）处理相比，A、B、C、D、CK1处理叶片中的氮元素含量显著提高，分别提高了31.1%、22.41%、40.7%、50.79%、36.41%，其中D处理叶片中的氮元素含量显著高于CK1处理，提高了10.54%（表1）。由表1可知，对于磷元素，A、B、C、D、CK1处理叶片中的磷元素含量显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了18.57%、20%、52.85%、47.14%、22.86%。与CK1处理相比，C、D处理叶片中的磷元素含量显著提高，分别提高了24.42%、19.77%，其中C处理显著高于其他所有处理。对于钾元素，与不施肥（CK2）处理相比，A、B、C、D、CK1处理叶片中的钾元素含量显著提高，分别提高了4.37%、9.43%、3.68%、3.22%、2.76%，其中B处理叶片中的钾元素含量显著高于CK1处理，提高了6.49%。对于钙元素，A、B、C、D、CK1处理叶片中的钙元素含量显著与高于不施肥（CK2）处理，分别提高了57.75%、48.64%、16.47%、26.16%、9.3%。与CK1处理相比，A、B、C、D处理叶片中的钙元素含量显著提高，分别提高了44.32%、35.99%、6.56%、15.42%，其中A处理显著高于其他所有处理。对于镁元素，A、B、C、D、CK1处理叶片中的镁元素含量显著不施肥（CK2）处理，分别提高了20%、17.5%、18.75%、16.25%、16.25%，其中A、B、C、D、CK1处理之间无显著差异性。总体上，与不施肥（CK2）处理相比，4种不同配比和常规复合肥（CK1）处理都可显著提升油茶叶片大中量元素含量。

施肥后，叶片中的铁元素，A、B、C、D处理叶片中的铁元素含量显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了49.31%、7.86%、7.88%、10.99%，共中只有A处理叶片中的铁元素含量显著高于CK1处理，提高了49.31%（表2）。由表2可知，对于锰元素，与不施肥（CK2）处理相比，A、B、C、D、CK1处理叶片中的锰元素含量显著提高，分别提高了42.86%、19.05%、38.09%、47.62%、19.05%。与CK1处理相比，A、C、D处理叶片中的锰元素含量显著提高，分别提高了20%、16%、24%，其中A、C、D处理之间无显著差异。对于锌元素，A、C处理叶片中的锌元素含量显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了30.31%、63.56%；与CK1处理相比，A、C处理叶片中的锌元素含量同样显著提高，分别提高了20.9%、52.07%。对于铜元素，与不施肥（CK2）处理相比，B、C处理叶片中的铜元素含量显著提高，分别提高了16.96%、137.6%，其中C处理叶片中的铜元素含量显著高于包括CK1在内的其它处理。总体上，与不施肥（CK2）处理相比，C处理相对于其他处理对显著提升油茶叶片微量元素含量更有优势。

施肥后，各配比施肥处理对油茶林地土壤含水率有不同的影响（图1A）。在0～20 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，D处理土壤含水率显著提高，与CK1处理相比，各处理土壤含水率之间无显著差异。在20～40 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，A、D、CK1处理土壤含水率显著提高，与CK1处理相比，各处理土壤含水率之间无显著差异。其中D处理在不同土层土壤含水率都显著提高。不同配比施肥处理同样对不同土层的土壤田间持水量有不同的影响（图1B）。在0～20 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，D处理土壤含水率显著提高，与CK1处理相比,各处理田间持水量之间无显著差异。其中D处理在不同土层田间持水量都显著提高。由图1C和图1D可知，不同处理两个土层的土壤容重和土壤孔隙度之无显著性差异。说明不同施肥处理对土壤容重和土壤孔隙度影响不大。

Figure 1.  Soil physical properties in different layers of oil-tea Camellia plantations under different fertilization treatments with compound fertilizers at different ratios of nitrogen phosphorus and potassium

由表3可知，施肥后，0～20 cm土层的pH普遍高于20～40 cm土层，在0～20 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，A、B、C、D、CK1处理土壤pH显著提高，与CK1处理相比，A、C、D处理土壤pH显著提高。有机质含量方面，在0～20 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，B、C、D、CK1处理的土壤有机质含量显著提高，分别提高了14.13%、11.29%、12.11%、15.4%、7.6%；其中B、D与CK1处理显著高于其它处理，三者之间无显著差异。在20～40 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，D、CK1处理土壤有机质含量显著提高，分别提高了12.66%、21.33%，D处理与CK1之间无显著差异。在碱解氮方面，在0～20 cm土层，A、B、C、D、CK1处理土壤碱解氮显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了22.3%、35.9%、17.71%、52.67%、26.48%，其中只有D处理土壤碱解氮显著高于CK1处理，提高了20.7%。在20～40 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，A、C、D、CK1处理土壤碱解氮显著提高，分别提高了40.33%、42.67%、86.05%、46.79%，同样只有D处理土壤碱解氮显著高于CK1处理，提高了26.73%。在速效磷方面，在0～20 cm土层，A、B、C、D、CK1处理土壤速效磷显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了69.04%、56.67%、317.14%、179.04%、68.09%；C、D处理土壤速效磷显著高于CK1处理，分别提高了148.15%、66%，其中C显著高于D处理。在20～40 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，A、B、C、D、CK1处理土壤速效磷显著提高，分别提高了100.52%、109.25%、295.78%、115.78%、104.21%，其中只有C处理土壤速效磷显著高于CK1处理，提高了98.91%。在速效钾方面，在0～20 cm土层，A、B、C、D、CK1处理土壤速效钾显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了48.78%、71.95%、92.68%、59.75%、31.7%，其中B、C、D处理土壤速效钾显著高于CK1处理，分别提高了30.55%、46.29%、21.29%，C处理显著高于其它处理。在20～40 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，A、C、D、CK1处理土壤速效钾显著提高，分别提高了40.62%、84.37%、89.06%、116.17%、45.31%，其中B、C、D处理土壤速效钾显著高于CK1处理，分别提高了26.88%、30.1%、58.66%，D处理显著高于其它处理。总体来说，与不施肥（CK2）处理相比，4种不同配比和常规复合肥（CK1）处理总体上都可提升油茶林地不同土层的pH和土壤养分含量，其中C，D处理对于提高土壤养分含量较其他处理更有优势。

由表4可得，施肥后，在过氧化氢酶方面，在0～20 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，A、C、D处理过氧化氢酶活性显著提高，分别提高了33.33%、50%、33.33%，其中只有C处理过氧化氢酶活性显著高于CK1处理，提高了20%。在20～40 cm土层，B、C、D、CK1处理过氧化氢酶活性显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了26.88%、30.10%、58.66%、25%，也只有C处理过氧化氢酶活性显著高于CK1处理，提高了13.33%。在酸性磷酸酶方面，在0～20 cm土层，与不施肥（CK2）处理相比，A、C、CK1处理酸性磷酸酶活性显著提高，分别提高了96.02%、105.29%、68.87%，除D处理酸性磷酸酶活性显著低于CK1处理，其余处理与CK1处理无显著差异。在脲酶方面，在0～20 cm土层，B、C处理脲酶活性显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了66.67%、100.29%，同样B、C处理过脲酶活性显著高于CK1处理，分别提高了53.84%、84.61%。在20～40 cm土层，同样是B、C处理脲酶活性显著提高于不施肥（CK2）处理和CK1处理。在蔗糖酶方面，在0～20 cm土层，A、C处理蔗糖酶活性显著高于不施肥（CK2）处理，分别提高了11.22%、12.24%，但A、C处理与CK1处理相比无显著差异。在20～40 cm土层，A、C处理蔗糖酶活性显著高于不施肥（CK2）处理和CK1处理。由上可知，与不施肥（CK2）处理相比，各处理均可显著提高不同土层的过氧化氢酶、酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶酶活性。

氮、磷、钾是植物生长必不可少的营养元素。前人的研究表明，氮肥可以促进油茶树高、冠幅、地径等营养生长指标增长，钾肥有利于提高油茶果实的含油率、出籽率等品质指标，磷肥可促进油茶花芽分化和根系的伸长生长和活力^[29]。合理的肥料比例在促进油茶树体快速生长的同时，也能达到显著增产效果；氮、磷、钾之间具有一定的配合效应，且远高于各自单因素的累加效应^[30]。

叶片是植物养分含量的贮藏器官之一，其营养含量可以在一定程度上反映树体的营养水平，并对作物生长发育有重要影响^[31]。本研究结果表明，不同氮磷钾配比施肥对热区油茶叶片营养和土壤性状具有较大的促进作用。其中D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）对油茶叶片氮元素含量促进效果最大，分别比不施肥（CK2）对照和施用常规复合肥（CK1）对照提高了50.79%和10.54%。C处理（N∶P∶K = 1∶2∶2）对提高叶片磷元素含量效果最大，分别比不施肥（CK2）对照和施用常规复合肥（CK1）对照提高了52.85%和24.42%。B处理（N∶P∶K = 3.96∶1.48∶10.11）可显著提高叶片钾元素的含量，分别比不施肥（CK2）对照和施用常规复合肥（CK1）对照提高了9.43%和6.49%。氮、磷、钾之间存在复杂的交互作用，适当的配比可能有利于提高植株对特定营养元素的吸收和利用^[13]。

植物氮、磷、钾等矿质营养主要来自土壤，而施肥能增加土壤养分含量，促进植物养分吸收和生长发育^[32]。在提高土壤有机质含量方面，本研究结果表明，D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）效果较好，在0～20 cm和20～40 cm土层与不施肥（CK2）对照相比分别提高了15.4%和12.66%，但与常规复合肥（CK1）对照之间无显著差异。在碱解氮方面，D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）在0～20 cm和20～40 cm土层的土壤碱解氮含量提高效果最好，显著高于与不施肥（CK2）对照和施用常规复合肥（CK1）对照，在0～20 cm土层分别提高了52.67%和20.7%，在20～40 cm土层分别提高了46.79%和26.73%。在速效磷方面，C处理（N∶P∶K = 1∶2∶2）和D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）在0～20 cm土层土壤速效磷含量显著高于不施肥（CK2）对照，分别提高了317.14%和179.04%，C处理（N∶P∶K = 1∶2∶2）和D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）同样显著高于施用常规复合肥（CK1）对照，分别提高了148.15%、66%；在20～40 cm土层，C处理（N∶P∶K = 1∶2∶2）和D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）分别比不施肥（CK2）对照提高了295.78%、115.78%，但只有C处理N∶P∶K = 1∶2∶2土壤速效磷显著高于施用常规复合肥（CK1）对照，提高了98.91%。C处理（N∶P∶K = 1∶2∶2）和D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）对土壤速效钾的含量促进效果最大，在0～20 cm土层显著高于不施肥（CK2）和施用常规复合肥（CK1）对照，分别提高了92.68%和46.29%，在20～40 cm土层则D处理显著高于不施肥（CK2）和施用常规复合肥（CK1）对照，分别提高了116.17%和58.66%。D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）对于改善土壤的含水量和田间持水量方面效果也最好。付登强等^[33]对海南油茶林土壤养分含量的调查结果表明，油茶林地肥力不高，其中速效钾严重缺乏。C处理（N∶P∶K = 1∶2∶2）、D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）氮磷钾配比可有效提高油茶林地土壤养分，特别是土壤钾的含量，因此可针对性地改善海南油茶林地土壤缺钾问题。前人研究表明，适当的比例氮、磷、钾施肥能提高油茶林地土壤中的氮、磷、钾等营养元素和有机质含量^[15]。不同氮、磷、钾比例施肥处理会显著影响土壤养分特征，既可能通过直接作用（如酸化作用），也可能通过间接作用（影响土壤酶活性或根际微生物群落的生长和营养反应等），从而改变土壤的物理和化学性质来实现^[34]。

土壤酶活性能够反映土壤生物学活性，是衡量土壤健康的重要指标^[35]。土壤酶对土壤有许多重要的作用，可提高土壤养分的转化和降解有害物质^[36]，特别是过氧化氢酶可以清除有害的活性氧（ROS），从而保护细胞免受氧化损伤，有助于土壤微生物或植物根系的生长^[37]。本研究结果表明，C处理（N∶P∶K = 1∶2∶2）氮磷钾配比在提高过氧化氢酶，酸性磷酸酶，脲酶，蔗糖酶酶活性方面表现最好。

总之，从提高叶片养分及土壤营养和生物活性方面，C处理（N∶P∶K = 1∶2∶2）和D处理（N∶P∶K = 10∶6∶8）氮磷钾配对热区油茶效果最好，这为筛选适合热区油茶的专用复合肥方面提供了依据，未来将深入研究这些氮磷钾配比对油茶产量的影响。

致谢：感谢海南大学热带农林学院林电教授和刘子凡教授给予的指导和帮助!