内蒙古河套农业经济区玉米产区生态地球化学特征
2016-06-13马挨荣
马挨荣
(内蒙古自治区地质调查院，内蒙古呼和浩特 010020 )
内蒙古河套农业经济区玉米产区生态地球化学特征
马挨荣
(内蒙古自治区地质调查院，内蒙古呼和浩特 010020 )
摘要[目的]研究河套农业经济区玉米产区生态地球化学特征。[方法]通过采集河套农业经济区玉米根系土及玉米各部位样品，分析了不同土壤类型根系土及玉米各部位的微量元素含量。[结果]灌淤土中大部分元素含量相对较高；大多数元素在玉米的茎叶中相对富集；F、Mn、Co元素在根中相对富集；N元素在子实中强烈富集，Zn、F在子实中相对较富集。[结论]建议河套地区玉米种植区在今后生产中应该合理施肥，控制化肥中有害元素的施入。
关键词玉米；根系土；地球化学特征；微量元量
重金属元素在土壤中具有隐蔽性、长期性、不易降解性和不可逆性的特点，被环境学界喻为“化学定时炸弹”[1-2]，因此，研究作物根系土壤重金属元素含量及其变化对了解土壤-植物系统中重金属的环境行为有重要意义[3]。研究表明，作物中的重金属元素可通过食物链进入人体，对人体健康造成威胁[4-7]。内蒙古自治区玉米产区主要分布于中部河套平原区，东起蛮汗山西麓，西止于狼山山脉、乌兰布和沙漠以东，南临库布齐沙漠、鄂尔多斯高原，北靠阴山山脉，涉及呼和浩特市、包头市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市4市23个旗(县、区)。笔者通过采集内蒙古河套农业经济区玉米产区玉米根系土及玉米各部位样品，分析了根系土和玉米各部位地球化学特征，以期为研究玉米产区生态地球化学特征提供科学依据。
1材料与方法
1.1样品采集选取4～5处的玉米植株，采集玉米样品155份，按不同部位(根、茎、叶、子粒)分开，混匀后用四分法缩分至所需的量(干样约100 g)。将子粒脱粒后，混匀铺平，用方格法和四分法缩分，取250 g样品(颗粒大的子实可取500 g左右)。玉米采集相同点位，采集根系土样品，重量大于1 kg。
1.2样品分解 ①称适量样品于高压罐中，加入一定量的硝酸浸泡4 h，再加入过氧化氢，于120 ℃分解4 h。采用原子荧光分光光度法测定As、Hg、Se、Ge、Sb等元素的含量。②550 ℃灰化，再以王水分解。采用原子吸收分光光度法、等离子光源全谱法测定Pb、Cd、Cu、Fe、Mn、K、Na、Ca、Mg、Zn等元素的含量。③ 550 ℃灰化，加入KOH，于马福炉内650 ℃熔融。采用极谱法、分光光度法、离子选择电极法测定Si、Al、F、Mo等元素的含量。
1.3测定项目与方法测定不同类型土壤(潮土、灌淤土、栗褐土和盐土等)玉米根际土的As、Hg、Ni、Cu、Zn、Pb、F、B、Co、Cr、Fe、Cl、K、S、U、P等微量元素含量(X)，计算浓集系数(C)，C=玉米根系土微量元素含量/河套地区土壤背景值。测定玉米不同部位的微量元素含量以及不同土壤类型玉米不同部位的微量元素含量。
2结果与分析
2.1不同土壤类型玉米根系土的地球化学特征由表1可知，灌淤土中As、Hg、Ni、Cu、Zn、Pb、F、B、Co、Cr、Fe、Cl、K、S、U、P等微量元素含量相对较高，主要原因是：①由于黄河水的灌溉，带入大量黏土物质和泥沙；②黏土对微量元素有较强的吸附能力；③该地段人为耕作活动较为频繁，化肥、农药的施用也使这些元素的含量增加。盐土中Ca、Mg等含量相对较高，这主要与盐碱化有关。潮土中Hg、Mo、Na、Ce、La、N含量相对较高，这与该地段长期施用磷酸氢胺等化肥有关。
潮土的玉米根系土相对富集Hg、Mn、Mo、Mg、N，S相对贫化。灌淤土富集Mn、Mo、Cd、Mg、Ce、La、N、P等，S相对贫化。栗褐土中富集Mn、Mo、Mg、N、S、P，其余元素含量与河套地区土壤背景值相当。盐土富集Se、Mn、Mo、Ca、Mg、N、P，Na、S相对贫化，其他元素含量与河套背景值相当，无明显的富集贫化现象。
2.2玉米各部位微量元素的地球化学特征由表2可知，大多数元素0.8
表1 不同土壤类型玉米根系土微量元素含量[8]
表2 玉米根系土及玉米不同部位微量元素含量
由表3可知，根土中的微量元素含量最高，在子实中含量最低；Se、Hg、Mo、B、K、Pb、Cd、Mn、Cu、Cr、Zn等在玉米的茎叶中相对富集，只有Ni、F、As在根中相对富集；元素在子实中强烈富集，这与子实的营养成分以蛋白质为主相符。Zn在子实中相对较富集，Mn在子实中含量所占百分比相对高于其他元素，也是相对富集元素。
3结论与讨论
(1)该研究结果表明，灌淤土中玉米根系土中大部分元素含量相对较高；盐土中Ca、Mg等元素含量相对较高；潮土中Hg、Mo、Ce、La、N、P元素含量相对较高。大多数元素在玉米的茎叶中相对富集；Mn、F、Co元素在根中相对富集；N元素在子实中强烈富集，Zn、F、F在子实中相对较富集。灌淤土中，玉米根系土中大部分元素含量相对较高，其中，F、Mn含量较高，因此，在河套地区要采用低F、Mn化肥。无论是从富集系数还是从在玉米各部位所占百分比分析，N都是玉米子实中丰富的元素，也是玉米生长的必需元素。
表3 不同土壤类型玉米不同部位微量元素含量
(2)河套地区玉米种植中使用的化肥种类较多，在复合硫酸钾中Hg、Cd等元素含量很高，长期施用不利于玉米的生长。因此，应当对化肥中有害元素进行控制。
(3)该研究玉米取样点主要分布于玉米集中生产区，取样数量有限，建议今后开展类似研究时，针对不同地貌单元和不同气候区，加大、加密取样数量，使研究成果更具代表性和科学性。
参考文献
[1] 杨忠芳，白铁.现代环境地球化学[M].北京：地质出版社，2001：22-28.
[2] 吴燕玉，王新，梁仁禄，等.重金属复合污染对土壤-植物系统的生态效应[J]．应用生态学报，1997，8(5)：545-552．
[3] 陈有鬣，黄艺，曹军，等.玉米根系土壤中不同重金属的形态变化规律[J]．土壤学报，2003(5)：367-373．
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[8] 张青，黄增芳，王喜宽，等.内蒙古河套农业经济区玉米产区农业生态环境地球化学评价报告[R].2009.
Eco-geochemical Characteristics of Corn Production Area in Inner Mongolia Hetao Agricultural Economic Zone
MA Ai-rong
(Geological Survey Institute of Inner Mongolia, Hohhot, Inner Mongolia 010020)
Abstract[Objective] To research the eco-geochemical characteristics of corn production area in Inner Mongolia Hetao Agricultural Economic Zone. [Method] Corn root soil and corn samples from each part were collected from the Inner Mongolia Hetao Agricultural Economic Zone. Trace element contents in root soils and different parts of corn were analyzed. [Result] Most element contents in cumulated irrigated soils were relatively high. Most elements were relatively enriched in the stems and leaves of corn. F, Mn and Co were relatively enriched in roots of corn; N was strongly enriched in grain; Zn and F were relatively enriched in grain. [Conclusion] Corn production area in Hetao should rationaly apply fertilizer in production, and control the application of harmful element in fertilizer in future.
Key wordsCorn; Root soil; Geochemical characteristics; Trace element
基金项目内蒙古河套农业经济区生态地球化学调查(200414200005)。
作者简介马挨荣(1964- )，男，内蒙古呼和浩特人，高级工程师，从事水文地质环境地质工程研究。
收稿日期2016-03-05
中图分类号S 506
文献标识码A
文章编号0517-6611(2016)10-119-03
