柑橘硫营养状况及硫富集对土壤微生物和养分淋失的影响

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柑橘是重要的经济作物,传统上一般被认为是“忌氯作物”,而长期大量施用硫酸钾型复合肥和硫酸镁等含硫肥料导致柑橘园土壤硫的不断累积,因而明确柑橘园土壤硫的供应状况及其对土壤环境与柑橘生长的影响具有重要意义。本研究测定了福建省平和县322个蜜柚园和永春县31个椪柑园的土壤和树体的硫素营养状况,并通过土壤培养试验和土柱淋洗试验,研究不同硫用量对土壤酶活性、微生物和养分淋失的影响;通过盆栽试验,探索高硫用量下氯替代硫的可行性,并分析潜在风险,旨在为柑橘合理施用含硫和含氯肥料提供科学依据。取得的主要研究结果如下:1、柑橘园土壤和树体的硫营养状况:(1)蜜柚园土壤有效硫含量的范围为14.59~113.20 mg·kg-1,平均值为56.27 mg·kg-1,86.65%的样品土壤有效硫含量超过高量(>30 mg·kg-1)水平;椪柑园土壤有效硫含量的范围为31.23~310.37 mg?kg-1,平均值为128.57 mg?kg-1,所有样品土壤有效硫含量均超过高量水平;土壤有效硫含量随土壤全硫含量、有机质含量、阳离子交换量和黏粒含量的增加而提高,随种植年限的延长呈升高的趋势,并且土壤剖面中有效硫平均含量呈0~20 cm<20~40 cm<40~60 cm的趋势,这说明平和县蜜柚园和永春县椪柑园均存在土壤硫富集的问题。(2)蜜柚叶片硫含量的范围为0.26~0.50%,平均含量为0.34%;椪柑叶片硫含量的范围为0.24~0.84%,平均含量为0.31%,所有蜜柚园和椪柑园的叶片硫含量均处于适量(0.2~0.4%)及以上水平,说明蜜柚和椪柑的硫素营养充足。2、不同硫用量对土壤酶活性和微生物结构的影响结果表明,随着土壤硫含量的提高,土壤脲酶活性先升高后降低,蛋白酶活性降低,酸性磷酸酶活性提高;高通量测序结果显示,高硫用量极显著降低土壤细菌群落总体丰度和多样性,其中拟杆菌门、厚壁菌门和螺旋体门的相对丰度增加,变形菌门等六种细菌门水平的相对丰度降低,且均达到极显著水平;真菌群落总体丰度极显著降低,其中青霉菌属的相对丰度极显著提高,木霉菌属和毛壳菌属的相对丰度显著降低,但对土壤真菌的多样性影响不显著。3、通过土柱淋洗试验研究不同硫用量对土壤养分淋失的影响,结果发现,与等氮量对照处理比较,提高土壤硫含量会促进SO42-、氮(NH4+-N、NO3--N)、磷(可溶性总磷DTP、可溶性正磷酸盐DRP、可溶性有机磷DOP)和阳离子(K+、Ca2+、Mg2+)的淋失量;且前三次淋洗的淋洗液中,硫的淋失量与氮、磷、钾、钙和镁的淋失量均呈极显著正相关。4、高硫用量下氯替代硫的试验结果表明,高硫用量下过量的氯替代硫会导致椪柑幼苗发生氯毒害;氯毒害极显著降低椪柑幼苗光合色素含量和PSⅡ反应中心功能,导致净光合作用速率降低;氯毒害下椪柑幼苗叶片O2·-产生速率、H2O2含量、MDA含量和相对电导率极显著提高,叶片膜脂过氧化加剧。综上所述,柑橘园土壤和树体硫素营养丰富,高硫用量显著影响土壤中与氮素相关的酶活性、微生物总体丰度和多样性,增加SO42-、氮、磷和盐基离子的淋失量,并且高硫用量下氯替代硫对椪柑幼苗存在毒害作用,其可行性还需进一步研究。
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