古浪灌区土壤耕层有效锌、锰、铜、铁含量分析与评价

2011-04-25张春梅

草业科学 2011年6期

张春梅

(甘肃省古浪县农业技术推广中心，甘肃古浪 733100)

植物生长离不开土壤，土壤提供植物生长所需的大部分营养元素。在植物赖以生存的多种元素中，不仅有氮、磷、钾等大量元素，还有多种微量元素，如锌、锰、铜、铁、硼、钼和氯等[1-3]。虽然植物对微量元素的需要量很少，但它们对植物生长发育的作用与大量元素同等重要；微量元素在植物体中多为酶、辅酶的组成成分和活化剂，它们的作用有很强的专一性，一旦缺乏，植物便不能正常生长，当某种微量元素缺乏时，作物生长发育会受到明显的影响，产量降低，品质下降。同时，植物生长发育所必需的微量元素，往往在土壤中含量很少，有效性低。因此，微量元素有时成为作物产量和品质的限制因子[3-6]，在缺少微量元素的土壤或对微量元素敏感的作物上施用微肥一般效果甚佳。

近年来，随着农作物产量和复种指数的提高及高产品种推广，注重氮、磷、钾三要素平衡施肥，使氮、磷、钾等大量元素肥料施量增多，而忽视中、微量元素的补充，从而导致农田养分比例失调，使微量元素缺乏越来越明显[6-9]。随着作物产量的不断提高和化肥的大量施用，作物迫切需求微量元素肥料的正确施用。因此，作物微量元素营养引起国内外科学工作者的高度重视，特别是近20年来，植物微量元素营养研究方面取得较大进展[10-12]。

古浪县地处河西走廊东端，南依祁连山支脉，是以种植业为主的典型农业县。县内主要有井灌区、河灌区和引黄灌区3个主要作物种植生态区，作物有小麦(Triticumaestivum)、大麦(Hordeumvulgare)、玉米(Zeamays)和马铃薯(Solanumtuberosum)等[13]。为了解古浪县土壤中微量元素分布状况，对县内井灌区、河灌区和引黄灌区3个主要生态区耕地土壤中有效态微量元素锌、锰、铜、铁含量进行详细调查分析，依据相关标准对其微量元素满足作物生长需要状况进行评价，为该县农作物生产合理布局，作物大田生产科学施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1研究区概况古浪县北靠腾格里沙漠，地处37°09′～37°54′ N，102°38′～103°54′ E，海拔1 550～3 469 m，境内年均日照时数为2 629 h，年均降水量361.3 mm，年均蒸发量1 783.8 mm，总耕地面积7.5万hm2，常年播种面积6.8万hm2。根据古浪县的气候、灌溉条件、立地条件等可把耕地分为三大区域：中部为井灌区，耕地面积0.92万hm2，以井水灌溉为主，主要土壤类型为灌淤土和风沙土；北部为引黄灌溉区，耕地面积1.87万hm2，以黄河水、井水灌溉为主，主要土壤类型为灰钙土、灌淤土和风沙土；南部为河灌区，耕地面积1.73万hm2，以库水、井水灌溉为主，主要土壤类型为灰钙土和灌淤土。由于地势南高北低，地形高差悬殊，气候具有明显地带性差异。日照充足，太阳辐射强，光能资源丰富，具有较强的光合生产力，降水稀少且分布不均，气候比较干燥。境内土壤耕作粗放，用养不协调，土壤养分和有机质含量较低，化肥施用不科学，大量元素与微量元素肥料比例失调，作物表现出缺素症。

1.2土壤样品采集于2009年9-10月，对古浪县井灌区、河灌区和引黄灌区12个乡35个村98个组土壤耕层(0～20 cm)样品进行采集。采样前，详细了解采样地土壤类型、肥力等级和地形等因素，参考县级土壤图，选择具代表性地块为采样单元，平均每个采样单元为6.7～13.3 hm2。采样时，按“随机”、“等量”和“多点混合”原则进行，“S”形布点；并用GPS定位，记录经纬度；每个采样单元采集15点混合后，用四分法取土1 kg左右，放入样袋编号标签后备用。3个灌区共采集土样326个，其中，井灌区48个，河灌区101个，引黄灌区177个。为防止土样污染，土样采集、粉碎均用木制工具和塑料制品。所采集土壤样品待风干后，剔除未分解植物残体，研磨过20目尼龙筛，保存在塑料瓶中备用。

1.3测定指标和方法用pH值7.3的0.005 mol/L DTPA混合提取剂(0.1 mol/L氯化钙+0.01 mol/L DTPA)[13-15]的缓冲溶液作为浸提剂，螯合浸提出土壤中的有效锌、锰、铜、铁。振荡2 h，过滤，滤液用原子吸收分光光度法测定土壤有效锌、锰、铜、铁含量。

此外，对不同灌区土壤有效锌、锰、铜、铁含量按表1标准进行分级。统计不同灌区各级土壤有效锌、锰、铜、铁含量的分布面积，并计算各级面积占总耕地面积的比例。

表1 土壤微量元素有效锌、锰、铜、铁含量分级标准 mg/kg

2 结果

2.1土壤有效锌含量与分布井灌区有效锌含量为0.04～1.58 mg/kg，平均为0.29 mg/kg，远低于植物需锌的临界值(1.5 mg/kg)，属低含量水平；其中，黄花滩乡黄花滩村金庄组含量最低，仅为0.04 mg/kg，永丰滩乡岸门村地湾组含量最高，为1.58 mg/kg(表2)。河灌区有效锌含量为0.09～1.47 mg/kg，平均为0.42 mg/kg，低于植物需锌的临界值，属低含量水平；其中，土门镇永东村城门组最低,为0.09 mg/kg，泗水镇铁门村王下组最高,为1.47 mg/kg。引黄灌区有效锌含量为1.25～3.64 mg/kg，平均为2.32 mg/kg，高于植物需锌的临界值，属中高含量水平；其中，海子滩镇民权城村三组最低,为1.25 mg/kg，大靖镇龙岗村四组最高,为3.64 mg/kg。

土壤有效锌含量分布为:井灌区、河灌区和引黄灌区耕层土壤中有效锌含量<0.5 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的81.6%、67.1%和41.7%；含量为0.5～1.0 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的14.1%、20.8%和34.4%；含量为1.0～3.0 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的4.3%、12.1%和20.3%；含量>3.0 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的0、0和1.6% (表3)。可见，3个灌区土壤有效锌含量分布差异极大，且都需增施锌肥。

表2 不同灌区土壤耕层有效锌、锰、铜、铁含量 mg/kg

表3 不同级别土壤有效锌含量分布面积及其比例

2.2土壤有效锰含量与分布井灌区、河灌区和引黄灌区有效锰含量分别为5.64～10.12、6.46～14.68和7.22～15.17 mg/kg，平均含量分别为9.21、11.87和13.92 mg/kg(表2)，属高含量水平。其中，井灌区、河灌区、引黄灌区耕层土壤有效锰含量为5.0～15.0 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的87.0%、79.8%和68.3%；含量为15.0～30.0 mg/kg的耕地分别占总耕地的13.0%、20.2%和31.7%(表4)。表明3个灌区土壤有效锰含量处于高水平状态，均高于作物需锰临界值(5.0 mg/kg)。因此，3个灌区土壤目前不需要施锰肥。2.3土壤有效铜含量与分布井灌区有效铜含量为0.42～1.12 mg/kg，平均为0.82 mg/kg;河灌区为0.90～2.00 mg/kg，平均为1.34 mg/kg;引黄灌区为0.81～2.47 mg/kg，平均为1.57 mg/kg(表2)。3个灌区土壤有效铜含量均高于作物需铜的临界值(0.2 mg/kg)，属高含量水平。其中，井灌区耕层土壤有效铜含量为1.0～1.8和0.2～1.0 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的22.8%和77.2%；河灌区和引黄灌区耕层土壤有效铜含量>1.8、1.0～1.8和0.2～1.0 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的21.4%、50.9%、27.7%和17.6%、48.8%、33.6%(表5)。表明3个灌区耕地土壤有效铜含量丰富，目前种植作物不需施铜肥。

表4 不同级别土壤有效锰含量分布面积及其比例

2.4土壤有效铁含量与分布井灌区有效铁含量为2.88～8.08 mg/kg，平均为5.4 mg/kg，略高于作物需铁的临界值(4.5 mg/kg)，其中，黄花滩乡黄花滩村金庄组含量最低，为2.88 mg/kg，永丰滩乡新河村横沟组含量最高，为8.08 mg/kg(表2)；河灌区有效铁含量为2.42～13.19 mg/kg，平均为10.2 mg/kg，其中，土门镇新胜村朱西组含量最低，为2.42 mg/kg，古浪镇胡家湾村井庄组含量最高，为13.19 mg/kg；引黄灌区有效铁含量为2.61～14.22 mg/kg，平均为12.3 mg/kg，其中，直滩乡十支村胜方组含量最低，为2.61 mg/kg，大靖镇樊家滩村二组含量最高，为14.22 mg/kg。

井灌区、河灌区、引黄灌区有效铁含量<4.5 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的18.5%、6.4%和3.7%；含量为4.5～10.0和10.0～20.0 mg/kg的耕地面积分别占总耕地面积的68.5%、76.8%、70.6%和13.0%、16.8%、25.7%(表6)。可见，3个灌区有效铁含量低于作物需铁临界值(5.0 mg/kg)的耕地面积占总耕地面积的28.6%，代表面积0.35万hm2，这些耕地需适当增施铁肥(如叶面适当喷施硫酸亚铁等微肥)。

3 讨论与小结

本研究表明，井灌区、河灌区和引黄灌区分别有81.6%、67.1%和41.7%的耕地土壤有效锌含量低于作物需锌的临界值，缺锌状况比较严重；3个灌区土壤有效锰和有效铜含量分别为5.64～10.12、6.46～14.68、7.22～15.17 mg/kg和0.42～1.12、0.90～2.00、0.81～2.47 mg/kg，均高于作物需锰(5.0 mg/kg)和铜临界值(0.2 mg/kg)，属高含量水平。同时，井灌区、河灌区和引黄灌区土壤有效铁含量分别为2.88～8.08、2.42～13.19和2.61～14.22 mg/kg，平均为5.40、10.20和12.30 mg/kg，虽高于作物需铁临界值(4.5 mg/kg)，但井灌区、河灌区和引黄灌区仍分别有18.5%、6.4%和3.7%的耕地有效铁含量低于作物需铁临界值。因此，3个灌区中土壤耕层的有效锰和有效铜含量丰富，局部地方缺铁，土壤严重缺锌；故种植作物时，3个灌区都需增施锌肥，适当增施铁肥，无需施锰和铜肥。

表5 不同级别土壤有效铜含量分布面积及其比例

表6 不同级别土壤有效铁含量分布面积及其比例

通常，微肥效果和增产效果因作物种类和种植区域不同而异，对小麦、大麦增产施用铜肥，对玉米、豆科、甜菜(Betavulgaris)等增产施锌肥和钼肥，对油菜增产施硼肥[14-18]。同时，由于土壤微量元素供应不足，往往受土壤环境条件(如土壤pH值、土壤有机质、土壤氧化还原状况、土壤质地、土壤水分等)的影响[19-22]。研究表明，酸性条件下铁、锰、锌、铜等溶解度较大，故其有效性随土壤pH值下降而增加；土壤氧化还原状况对变价元素铁、锰有效性影响较大，还原条件好则有效态铁、锰的含量增多，有效性提高；有机肥料作为维持土壤微量元素肥力的一个重要养分补给源，含有多种微量元素，施用有机肥可改变土壤环境，增加微量元素的有效性。因此，在施肥上建议:1)因地制宜，合理布局农作物，对某种微量元素特别是敏感作物，尽量不种植在特别缺乏这种微量元素的土壤上。如玉米不种植在缺锌的土壤上，播种油菜选择含硼较高的田地里，缺锰土地上不种禾本科作物，还有豆科作物对钼、硼敏感等。2)在制定测土配方和专用肥配方时，针对作物、土种、区域不同而异，以保证养分平衡。3)开展微量元素监测与研究。由于各种微量元素从缺乏到过量临界范围很窄，缺乏或过量均对农作物生长不利，故在对历年土壤资料进行收集汇总，掌握土壤有效微量元素动态变化基础上，不断完善土壤施肥评价体系。

总之，为彻底解决土壤微量元素缺乏问题，在补充微量元素养分的同时，还应注意改善土壤环境条件，推广有机-无机肥混施，以提高土壤有机质含量，消除微量元素缺乏土壤，为根部吸收创造一个良好的环境，从而达到提高微量元素有效性的目的。可见，有机肥料与无机微肥配合施用，应是今后农业生产中土壤微量元素养分管理的重要措施。

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