内蒙古河套地区玉米种植区土壤元素有效态特征研究

李世宝

摘要：通过采集河套地区玉米种植区根系土样品，分析了主要营养元素的有效态含量。分析结果表明， S、Ca有效态占全量的比例大于10%，它们是最易被作物吸收的元素；Mo、Cu、Mn、N、Pb、K等元素的有效态占全量的百分比在5%与10%之间，是易被作物吸收的元素；B、Zn、Fe、Mg、Na、P等元素有效态所占比例较低，是不易被植物吸收的元素。

关键词：玉米；根系土；有效态；研究

引言

研究和确定土壤中元素的有效态含量多少比全量更有意义。因为土壤中象Pb，As，Cd，Hg等毒性元素只有那部分有效态含量才能被植物吸收（比如Cd主要以离子态与配合态的水溶性镉存在，才被植物吸收），从而对生命构成危害，而土壤中的营养元素N、P、K等植物能吸收的也是有效态含量，而不是完全取决于其元素总量。

理论上土壤中元素有效态含量与全量间应存在一定的数学关系，可以通过对研究区少量样品的有效态含量来推断全区大范围内土壤的有效态含量。本次研究通过对主要元素的全量与有效态含量的数学分析进行河套地区重要元素的有效态含量分析，研究河套地区土壤中重要元素的有效态含量分布特征。

1. 研究区概况

研究区玉米产区主要分布于河套平原区，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，主要包括前套平原区和后套平原区。涉及呼和浩特市、包头市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市四市的23个旗（县、区）。

研究区土地资源丰富。土层深厚平坦，土壤较肥沃，适合种植业发展。光热资源丰富，西部区雨量较少，无灌溉即无农业。但有黄河、大黑河灌溉之利，从而成为自治区重要的商品粮基地。北有阴山山脉为天然屏障，南有黄河通过，发展农业有得天独厚的条件。经济作物比重较大，畜牧业发展较快，已形成粮、奶、肉、蛋、糖、渔综合发展的格局。农业套种广泛，科技兴农、兴牧气氛较好，增产潜力大。

2. 材料与方法

2.1样品采集

本次研究选择河套地区玉米种植区根系土94件样品进行元素有效态分析，这些样品选自不同土壤类型，研究不同土壤类型中N、K、Ca、Mg、Na、S、Fe、Cu、Pb、B、MN、Mo、P、Zn等元素全量及有效态含量之间相关关系。

2.2测定方法

土壤缓效钾、有效磷、碱解氮、有效硼、有效钼、有效铜、有效锰、有效铁、有效硫、有效锌、有效镁、有效铅、有效钙及有效钠等分析方法采用 LY/T 1210-1275系列《森林土壤分析方法》测定。

3结果与分析

3.1 玉米种植区主要营养元素有效态含量特征

（1）有效态B。有效态B与全量B之间的相关性一般，相关系数为0.3181。不同的土壤类型中，只有潮土中B的全量与有效态有一定的相关性。在其余土壤类型中它们基本无相关性。在河套地区，有效态B的高含量区（>4μg/g）主要分布的土壤类型是潮土、灌淤土。背景区（1μg/g～4μg/g）主要分布在盐土、潮土和灌淤土，低含量区（<1μg/g）分布的主要土壤类型是栗褐土。

（2）有效态Cu。有效态Cu与全量之间具有强正相关关系，相关系数为0.5021。潮土和栗褐土中Cu的全量与其有效态呈强正相关关系，灌淤土和盐土中它们基本无相关关系。

有效态Cu的高含量区（>2μg/g）主要分布在前套大青山山前冲积扇和乌拉山山前冲积扇大部分地区。后套也有大部分地区为有效态Cu的高含量区。有效态Cu主要的高含量区与有效态Pb的高含量区的分布范围一致。有效态Cu的高含量区分布的土壤类型是潮土、灌淤土、盐土。

在整个后套黄河冲积平原区总体上是以灌淤土为主的地区，有效态Cu呈高含量到背景分布。在前套平原区的大黑河流域、大青山山前冲积扇的地区有效态Cu也呈高含量到背景（1μg/g～2μg/g）分布。

有效态Cu的低含量区（<1μg/g）主要分布在黄河南岸、托克托县到和林县之间，有效态Cu的低值区分布的土壤类型为栗褐土和风沙土。

在河套地区主要富集有效态Cu的土壤是部分潮土和灌淤土。贫化的土壤主要是风沙土和栗褐土。从土壤的营养程度，河套平原区中比较富集有效态Cu，是适合农作物种植的地区。对于高含量区，是适合发展优质农产品的地区。

（3）有效态Zn。有效态Zn与全量之间相关关系较弱。潮土和栗褐土中Zn的全量与其有效态有一定的相关关系，灌淤土和盐土中它们基本无相关关系。

有效态Zn的高含量区（>1.2μg/g）主要分布在前套大青山山前冲积扇和大黑河流域，在前套的乌拉山山前冲积扇部分地区也呈高含量分布。后套地区也有大部分地区为有效态Zn的高含量区，主要是在西部地区和东部乌梁素海以西一带，这与Cu、Fe、Mn等元素的特征一样。在高含量区的土壤类型是潮土、灌淤土、盐土。

有效态Zn的背景区（0.5μg/g～1.2μg/g）主要分布在后套平原、前套大黑河流域一带。在背景区的土壤类型是潮土、灌淤土、盐土草甸土。

有效态Zn的低含量区（<0.5μg/g）主要是黄河南岸的风沙土，托县到和林一带的以风沙土、黄土为主的地区以及后套平原风沙土分布的地区。土壤类型主要是风沙土、棕钙土、栗钙土、栗褐土。在黄河南岸区风沙土分布的地区，有效态Zn的含量分布起伏不大，含量变化较小，形成稳定的低值区。

前套大青山山前冲积扇和大黑河流域一带以及后套平原东部地区是富含有效态Zn的地区，对农作物生长有利。在城市区是有效态Zn的最高含量分布区，反映了人类活动造成全量Zn的富集也形成有效态Zn的富集。

（4）速效Ca。河套地区表层土壤中速效Ca的分布趋势与全量Ca相同，速效Ca与全量之间具有相关关系。在栗褐土中速效Ca与全量的相关性最强，相关系数为0.9867，其次为潮土，在盐土和灌淤土中基本无相关性。表层土壤中速效Ca的高含量区（大于15000μg/g）以上的地区主要分布在呼和浩特市、乌梁素海西侧、后套平原等地区。速效Ca的背景区（6000μg/g～15000μg/g）主要分布在河套平原区，包括后套平原区与前套平原区，该区是河套地区的主要粮食种植区，也是以黄河冲积为主的地区。该区内CaO含量较为丰富，是河套地区高于全国平均含量的主要元素之一，是农作物良好生长的基础。

速效Ca的较低含量区（低于6000μg/g）分布在黄河南岸风沙区。这些地区土壤中Ca全量也很低，速效Ca低含量区对农作物生长不利。

（5）速效Mg。速效Mg与全量之间具有正相关关系，在潮土和栗褐土中速效Mg含量与Mg全量呈强相关关系，在盐土和灌淤土中它们基本无相关关系。在河套地区速效Mg呈高含量（大于1000μg/g）的分布区主要是在前套的沿大黑河两岸，哈素海及其后套平原灌溉渠。在整个后套黄河冲积平原区总体上是以灌淤土为主的地区，呈高含量到背景分布，从西向东含量有所增高。在后套平原区的风沙土分布区，速效Mg含量也呈低含量分布。速效Mg的背景区（300μg/g～1000μg/g）主要分布在河套平原区。速效Mg的低含量区（<300μg/g）也是分布在黄河南岸、前套黄土区、风沙土分布区。在这些地区也是Mg全量的低值区。

（6）有效态S。有效态S与全量之间具弱相关关系，在潮土和栗褐土中有效态S含量与全量呈强相关关系，盐土和灌淤土中相关性较弱。河套地区有效态S呈高含量（大于100μg/g）的分布区主要是在前套大青山山前冲积扇和哈素海，后套地区主要是在乌梁素海和盐土分布区。黄河冲积平原区总体上是以灌淤土和盐土为主的地区，呈高含量到背景分布。有效态S的背景区（10μg/g～100μg/g）主要分布在前套平原栗褐土和后套平原灌淤土分布区。

有效态S的低含量区（<10μg/g）也是分布在黄河南岸、前套黄土区和风沙区。在这些地区也是S全量的低值区。

在河套地区主要富集有效态S的土壤是部分潮土、盐土和灌淤土。贫化的土壤主要是风沙土、黄土分布区。

（7）速效K。水溶性钾一般也称为速效钾，水溶性是指以离子形态存在于土壤中的钾，它的含量最小，变化也快，受到作物地上部吸收量、施肥、浇灌、降雨、土壤水分状况等因素的影响，土壤施用钾肥后可引起局部钾离子浓度升高，在土壤不同部位钾离子浓度差异很小。速效钾最容易被作物吸收。速效K与全量K的含量基本无相关性，在河套地区分布的主要土壤类型中速效K和全量K基本无相关性或较弱相关性。

在河套地区速效性K呈高含量（大于300μg/g）的分布区主要是在前套哈素海及其退水渠，大青山山前冲积扇以及东部蛮汉山山前冲积扇。后套地区主要是在乌梁素海西部，狼山山前冲积扇，以及后套平原区内的局部地区。

在后套平原区以及前套平原大黑河流域一带存在速效K的背景区（100μg/g～300μg/g）。速效K的低含量区（<100μg/g）也是分布在黄河南岸、前套黄土区和风沙区。

在河套地区主要富集速效K的土壤是部分潮土和灌淤土。贫化的土壤主要是风沙土、黄土分布区。

从速效K的区域分布特征看，K主要是来源于阴山山脉，与阴山山脉中大面积分布的钾长花岗岩有关。

（8）氨态氮。氨态氮与全量的含量具有正相关关系，在栗褐土中它们相关性最强，其次为潮土和盐土，在灌淤土中相关性较弱。

氨态氮的高含量区（大于90μg/g）主要分布在乌梁素海、大青山山前冲积扇、大黑河流域以及哈素海退水渠。在后套平原的局部地区也有高含量分布。

氨态氮含量低值区（<40μg/g）主要是在黄河南岸和前套平原的黄土区。余下的大面积地区为氨态氮的背景区（40μg/g～90μg/g）。

从氨态氮的分布趋势可以看出，由于后套平原农业退水带入乌梁素海，使乌梁素海沉积物中富集大量的氮，也形成乌梁素海沉积物中氨态氮的富集。在大青山山前冲积扇与大黑河流域以及哈素海退水渠为高含量区，与该区农业生产较为发达化肥施用量高有关，由于土地大量使用化肥，形成该地区氮的富集，也形成氨态氮的高含量区。

（9）有效态P。有效态P与全量之间具有较强正相关关系。在河套地区各主要土壤类型中有效态P与全量之间均呈正相关关系。有效态P的高含量区（大于30μg/g）的主要分布城镇区、乌拉山到大青山山前冲积扇。

有效态P的背景区（8μg/g～30μg/g）主要分布在前套大黑河流域，后套平原的西部、中东部地区。

有效态P的低含量区（<8μg/g）主要分布在黄河南岸、乌梁素海北部、风沙土分布区。在这些地区也是P全量的低值区。

在河套地区主要富集有效态P的土壤是部分潮土和部分灌淤土。贫化的土壤主要是风沙土、栗褐土。

（10）有效态Fe。有效态Fe与全量Fe之间相关性较差。在潮土和灌淤土中有效态Fe与全量具有弱正相关关系，在栗褐土和盐土中基本无相关关系。

有效态Fe的高含量区（>25μg/g）主要分布在前套大青山山前冲积扇和大黑河流域，后套地区也有大部分地区为有效态Fe的高含量区，主要是在西部地区和东部乌梁素海以西一带，与Cu的特征一样，是后套平原东部地区以细粒级为主的土壤颗粒对绝大多数元素的吸附作用形成河套地区东部平原区高含量的特征。在高含量区的土壤类型是潮土、灌淤土、盐土以及草甸土。有效态Fe的背景区（15μg/g～25μg/g）主要是在后套平原区、前套黄土区。在背景区的土壤类型是潮土、灌淤土、盐土和草甸土。

有效态Fe的低含量区（<15μg/g）主要是黄河南岸，托县到和林一带以风沙土为主的地区。土壤类型主要是风沙土、棕钙土、栗钙土。

从有效态Fe的分布趋势，前套大青山山前冲积扇和大黑河流域一带是富含有效态Fe的地区，对农作物生长十分有利。

黄河南岸地区有效态Fe贫化，对农作物生长不利。

（11）有效态Mo。全区有效态Mo与全量Mo之间基本无相关性。在河套地区分布的主要土壤类型中，有效态Mo与全量Mo之间也基本无相关性，只有在盐土中它们有较弱的相关性。

有效态Mo在河套地区总体分布趋势平稳，相对高含量区（>0.15μg/g）分布在前套大青山——乌拉山山前冲积扇和大黑河流域。有效态Mo的高含量区的土壤类型是潮土、栗褐土和草甸土。

有效态Mo的背景区（0.07μg/g～0.15μg/g）主要是在后套平原区、前套黄土区以及黄河南岸一带。在背景区的土壤类型是潮土、灌淤土、盐土、栗褐土以及少数风沙土。

有效态Mo的低含量区（<0.07μg/g）主要是黄河南岸的风沙土和和林格尔一带的黄土区。土壤类型主要是风沙土、棕钙土、栗钙土。

从有效态Mo的分布趋势，后套平原区以及前套大青山山前冲积扇和大黑河流域一带是有效态Mo的高含量区，对农作物生长有利。

3.2 各元素有效态占全量含量对比

将河套地区玉米根系土各元素中的有效态和全量的含量进行对比（见表1），从各元素有效态占全量的百分比中数据，可得出以下结论：S、Ca有效态所占比例大于10%，它们是最易被作物吸收的元素；Mo、Cu、Mn、N、Pb、K等元素的有效态占全量的百分比在5%与10%之间，是易被作物吸收的元素；B、Zn、Fe、Mg、Na、P等元素有效态所占比例较低，是不易被植物吸收的元素。

4.结论与建议

河套地区玉米种植区的土壤中需补充易被作物吸收的元素，对于有效态含量较低的元素需进行微肥改良，使其成为易被作物吸收的成分。河套地区多数土壤富Ca，但在Ca不充足的情况下需补Ca。河套地区S主要在城市以及乌梁素海周围富集，在其他地区土壤中较贫乏，需补充。Mo、Cu、Mn、N、K等元素含量都较贫乏，需要补充。特别是河套地区总K量虽高，但其有效态K低，这种现象现状制约着河套地区作物的正常生长，因此需要补充有效态K。