左权县隘口村农业土壤有效态营养元素分布特征

徐福慧，姚延梼

（1.山西农业大学研究生学院，山西太谷030801；2.山西农业大学林学院，山西太谷030801）

1840年，李比希在养分归还学说中指出，植物以不同的方式从土壤中吸收矿质养分，使土壤养分逐渐减少，连续种植会使土壤贫瘠，为了保持土壤肥力，就必须把植物带走的矿质养分和氮素以施肥的方式归还给土壤[1-3]。1843年，李比希在《化学在农业和生理学上的应用》一书的第3版中提出了“最小养分律”。1913年开始有测定土壤pH值的研究。1920年前后，人们把因施用石灰引起土壤pH值的改变与施肥问题联系起来[4]。1922—1939年在营养液试验中，发现了一批新的植物必需营养元素，之后在生产实践中逐渐被证实[4-5]。由于植物对铁、锰、锌、铜、钼、硼的需求量很少，一般只占干质量的十万分之几到千分之几，故称其为微量营养元素[6]。1954年，确定了氯是植物的必需营养元素[7]。

近年来，土壤中各种微量元素的地球化学特征对经济作物、人体、环境的影响已逐渐被人们所知，并引起了广泛重视，但研究还处于初级阶段[8-9]。在土壤营养元素含量中等水平的地区，由于区域间环境条件的差异和农业产品的多样性，不同自然条件和农业结构区域，往往出现某些营养元素的不足，增施某些营养元素可以显著增产和改善产品品质。因此，在我国不少区域研制开发了硼、钼、锌、铜及稀土等微量元素肥料，为了合理利用该肥料，必须掌握区域土壤环境中元素的有效态含量，这样既可以达到作物增产的目的，又可以防止过量施肥造成土壤污染[10]。大多数农户对施用大量元素肥料已经积累了一些经验，但对于作物所需要的微量元素肥料很不熟悉，尤其对其在土壤中的含量及丰富程度缺乏了解。微量元素肥料的施用必须根据其相应的土壤含量和农作物种类来确定。

本试验对山西左权县隘口村主要农田土壤微量元素有效态含量进行了分析，旨在为当地农户科学施用微肥提供理论指导，同时对保障土壤环境质量、防治动植物缺素症和地方病具有重大意义。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

左权县隘口村地处桐峪镇西北部，耕地总面积为68.13 hm2，主要农作物有玉米、大豆、谷子、薯类等，矿产资源丰富。气候温和，水源充足，土地肥沃，交通便利，山大坡广，发展农、林、牧和第三产业均具有得天独厚的优势。

境内大部分地区海拔在1 200m左右，最高峰海拔为2 141m，最低谷海拔为650m。地处内陆，属温带大陆季节性气候。常年日照2 570 h，四季平均气温7.4℃，昼夜温差15～21℃，年无霜期150 d，年降雨量为540mm左右。

1.2 样品采集及处理

2013年8月共采集隘口村不同农田土壤类型且具有代表性的39个土壤耕层（0～20 cm）样品，采用S型路线采样法，所有样点用GPS定位。采回的土壤样品放置在实验室自然风干，去除杂质，按要求研磨，过筛待测。

1.3 测定项目及方法

土壤pH值采用水浸提电位测定法。称取20 g样品，用DTPA溶液按1∶2的土液比提取30mL，振荡1 h，静止30min，过滤，然后用原子吸收光谱法测定提取液中元素的含量。

土壤中有效态营养元素含量等级划分参照第二次全国土壤有效态营养元素分级指标进行（表1）。

表1 全国土壤有效营养元素分级指标 mg/kg

2 结果与分析

2.1 土壤pH值及有效营养元素养分含量分析

左权县隘口村境内成土母质有页岩、砂页岩等岩石风化物以及黄土质等近期沉淀物，土壤类型以褐土为主，主要有黑土、石灰性褐土、红黏土以及沙壤土4种（表2）。

表2 隘口村农业土壤pH值及有效营养元素养分含量分析 mg/kg

续表2 mg/kg

由表2数据可以得出，隘口村土壤的pH值在8.37～9.10之间，呈碱性或强碱性。从表3可以看出，左权县隘口村农业土壤中有效营养元素养分含量变异系数在18.632%～75.767%，离散程度较大。其中，有效钙的变幅最大，含量范围为305.210～592.089mg/kg，最小值占最大值的比例为51.55%；有效铁的变幅最小，含量范围为0.050～0.580mg/kg，最小值占最大值的比例为8.62%。

表3 隘口村农业土壤有效营养元素养分含量分析

根据表1全国土壤有效营养元素分级指标，有效态锌和铜以极低和高等级分布；有效态锰、镁、钙以低和中等级分布；有效态铁100%处于极低等级（表4）。可见，晋中市隘口村农业土壤有38.462%的土壤严重缺少锌和铜，有38.462%的土壤缺少锰、镁和钙，所有土壤极度缺铁。

表4 隘口村农业土壤有效态营养元素养分含量各级分布情况

2.2 不同类型土壤中有效营养元素养分含量分析

根据左权县隘口村土壤特点，将土壤分为4种主要类型，包括石灰性褐土、黑土、沙壤土和红黏土。由表5可知，隘口村农业土壤中有效态营养元素养分平均含量变异系数在0.223%～67.589%之间，离散度比较大。其中，黑土类型中有效态铁含量和红黏土中有效态铜含量的变异系数大于50%，其他有效营养元素含量的变异系数均小于50%。

由表6可知，隘口村石灰性褐土、黑土、沙壤土的有效态锌和铜含量丰富，均属高等级水平；有效态锰、镁和钙含量中等，均属中等级水平；有效态铁含量严重缺乏，均属极低等级水平。红黏土类土壤中，有效态锰、镁和钙含量较低，属低等级水平；有效态锌、铜含量严重缺乏，属极低等级水平。

表5 隘口村农业土壤有效营养元素养分含量分布情况

表6 隘口村农业土壤有效态营养元素养分含量各级分布情况

3 结论

隘口村农业土壤的pH值在8.37～9.10之间，呈碱性或强碱性。隘口村石灰性褐土、黑土、沙壤土3种类型农业土壤中，有效态镁和钙含量较丰富，有效态锰、铜、锌含量中等，有效态铁含量严重缺乏。建议土壤改良以增施有机肥为主；适量增施铁肥来提高土壤有效微量元素的含量；同时，可添加脱硫石膏、硫酸亚铁来改良土壤碱性。隘口村红黏土土壤类型中，有效态锰、镁和钙含量较低；有效态锌、铜和铁含量严重缺乏。建议进行土地深翻，提高土壤的蓄水能力；适地适树，果药间作；增施有机肥、磷肥，实行果药间作，杂粮种植，养用结合，培肥地力，改善土壤的理化性质。同时，适量增施微肥来提高土壤微量元素铁、铜、锌、锰、镁、钙的有效含量，可添加脱硫石膏、硫酸亚铁来改良土壤碱性。

［1］ 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科学技术出版社，1978：62-182.

［2］ 余存祖，彭琳，刘耀宏，等.山西省土壤微量元素含量分布与微肥效应[J].土壤通报，1987（4）：163-165.

［3］ 赵明毅，王明星.吕梁地区耕作土壤微量元素含量分布及其有效性[J].山西农业科学，1988（2）：10-11.

［4］ 史崇文.山西土壤环境背景值 [M].北京：科学出版社，1992：320-329.

［5］ 洪松.湖北省黄棕壤若干微量元素环境地球化学特征 [J].土壤通报，2001（2）：89-95.

［6］ 李志军，李平儒，史银光，等.长期施肥对关中塿土微量元素有效性的影响[J].植物营养与肥料学报，2010，16（6）：1456-1463.

［7］ 李晓宁，高明，慈恩.重庆市植烟土壤中有效态微量元素含量评价[J].中国生态农业学报，2007，15（3）：25-28.

［8］ 罗华元，吴涛，常寿荣，等.红云集团原料基地植烟土壤中量和微量元素状况研究[J].中国烟草科学，2009，30（6）：30-33.

［9］ 朱静，黄标.农田土壤有效态微量元素的时空变化及其影响因素研究[J].南京大学学报：自然科学版，2007，43（1）：1-12.

［10］ 程红艳.临汾市农业土壤中有效态微量元素含量分析与评价[J].山西农业大学学报：自然科学版，2010，30（5）：432-435.