武陵山区巴东县野三关镇高山 蔬菜种植地的土壤肥力分析

宋发军，柯友胜，德格，周兰，张宏庆，张鹏

(中南民族大学 生命科学学院，生物技术国家民委重点实验室/武陵山区特色资源植物种质保护与利用湖北省重点实验室，武汉430074)

土壤的酸碱性、有机质含量以及肥力丰缺等因素均会影响作物的生长、收成以及品质[1, 2]. 氮、磷、钾是作物生长所需的大量元素， 硼、铁、锌等微量元素对作物生长具有重要的调节作用，也是人体微量元素的主要来源.但某些微量元素属于重金属，作物中含量过高会危害人体健康[3,4]. 随着工业化以及化肥的大量使用，土壤重金属污染已成为影响食品安全的主要问题之一. 通过检测农田土壤的有机质、大量元素、微量元素的肥力情况并进行有效培肥，既能达到农田肥沃、作物高产，又能有效控制农业污染，是维持和提高土壤肥力水平的有效措施[5].

巴东县位于湖北省西南部，属鄂西南武陵山区，是全国著名的高山蔬菜种植地. 高山蔬菜是指在一定海拔高度 (500～1800 m)的山区种植的蔬菜, 可以实现蔬菜的反季节生产. 经多年发展, 高山蔬菜已成为全国蔬菜产业中的重要组成部分, 对于缓解南方地区夏季蔬菜供应起着关键作用，并已成为南方地区蔬菜周年供应中不可缺少的部分. 本研究以巴东县野三关镇5个村的代表性高山蔬菜种植地为对象，采集马铃薯、油菜、辣椒、番茄等种植地土样，调查土壤pH 值和有机质、总氮、总磷、总钾、速效钾等肥力指标，以及钙、镁、硼、硒等微量元素指标，依据相关标准评价土壤肥力状况，为指导当地菜农合理施肥、因地制宜发展特色高山蔬菜产业提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 调查区概况及土样采集

野三关镇地处巫峡南岸，位于东经110°10′至110°04′，北纬30°32′至30°43′之间，平均海拔1050 m左右，年平均气温11.7 ℃，年平均降雨量1270 mm，年平均无霜期234 d. 适宜玉米、油菜、番茄、马铃薯、魔芋、油菜、茶叶、银杏等多种农作物和林果种植. 本研究调查对象为野三关镇的代表性高山蔬菜种植地，选取面积较大的大河坝、杨家店、穿心岩、招凤台、白岩子5个村进行取样，每块种植地采用S形布点[6]并随机采集地表以下5～20 cm土样,共采集不同蔬菜种植类型土样60个.

1.2 测定指标及方法

(1) 酸碱度测定采用pH仪检测土壤的ddH2O浸出液.(2)有机质测定根据国家土壤有机质测定标准(编号：NYT1121.6-2006，第6部分)采用滴定法进行检测. (3)全氮测定按照国家标准土壤全氮检测方法(编号：NY/T 53-198)采用半微量凯氏法进行检测.(4)全磷测定按照国标检测方法(编号：HJ 632-2011) 采用碱熔-钼锑抗分光光度法进行. (5)全钾测定根据国家标准(GB9836-1988)检测方法，速效钾测定根据国家标准(NY/T 889-2004)方法，检测仪器为原子吸收分光光度仪(AA320N，上海精密). (6)全量钙、镁的测定采用国家标准(NY/T 296-1995)检测方法，检测仪器为原子吸收分光光度仪. 硼的检测根据国家检测标准“土壤有效硼的测定(NY/T 1121.8-2006)”. (7) 硒的检测根据国家检测标准“土壤和沉积物 汞、砷、硒、铋、锑的测定(HJ 680-2013)”方法进行检测，检测仪器为原子荧光光度仪(F97，上海精密).

1.3 土壤肥力评价标准

根据《中华人民共和国农业行业标准NY/T391-2000》(简称：“中农行标2000”)中关于菜地的相关肥力分级标准(表1)，对研究区域土样的氮、磷、钾及有机质含量进行评价.

表1 中华人民共和国农业行业标准N Y/T391-2000中菜地土壤肥力分级参考指标Tab.1 Vegetable plot fertility classification reference index in Agricultural Industry Standard N Y/T391-2000 of the People′s Republic of China

土壤中微量元素通用分级标准如表2，根据此标准对研究区域土样中微量元素含量进行评价.

表2 部分微量元素含量分级Tab.2 Content classification of some medium and trace elements in soil

2 结果与分析

2.1 土样的酸碱性分析

本研究从大河坝、杨家店、穿心岩、招凤台、白岩子5个村共采集土样60个，土壤情况如表3.

表3 蔬菜类型及土样数量状况Tab.3 Types of vegetables and quantity of soil samples

结果表明，土样的pH值在4.43～6.33之间，平均值为5.43，其中酸性(pH 4.5～5.5)土样占总样品数的56.7%，微酸性(pH 5.5～6.5)土样占43.3%，说明该地区以酸性土壤为主，微酸性土壤居次. 大河坝、杨家店、穿心岩、招凤台、白岩子土样的pH平均值分别为5.68、5.67、5.44、5.27、5.44，均为酸性或者微酸性土壤，其中招凤台村的菜地土样的pH值相对最低. 说明研究区域土壤本身为酸性，建议当地农户施用有机肥以及碱石灰调整土壤酸碱性，让土壤酸碱性状况符合不同农作物生长需求.

2.2 土样主要养分含量分析

根据“中农行标2000”土壤肥力分级标准，调查区域的土样主要养分含量如表4. 有机质、全氮、有效钾的平均含量分别达到了30.2、1.99和219.4 mg/kg，其中含量达到Ⅰ级的土样分别占总样本数的43.30%、93.33 %和78.33 %；有机质含量达到Ⅱ级的土样也占总样本数的55.03%(表4). 本调查也测定了全钾含量，在60个土样中全钾平均高达10649.4 mg/kg.同时，根据“中农行标2000”,所调查菜地土样的全磷含量皆达到Ⅰ级，并显著高于I级要求(含量均大于70 mg/kg)，处于超标状态. 过多的氮、磷、钾肥不仅增加了农户投入资金成本，而且会对土壤和环境产生负面影响.调查样地的人工施肥活动已经过量地提高了氮磷钾含量，应该停止相关肥料的施用.从营养成分含量超标可以看出，施肥有一定盲目性，有必要长期进行施肥方面的指导.

表4 巴东野三关镇菜地土壤主要养分状况Tab.4 The main nutrient status in vegetable plot of Yesanguan town in Badong county

2.3 土样中微量元素含量分析

调查区域的土样中微量元素含量如表5.从表5可以看出，本研究调查的菜地土样的钙含量非常丰富，范围为976.4～9103.2 mg/kg，平均含量为3289.2 mg/kg. 根据土壤肥力分级标准，钙含量达到>1000 mg/kg为I级标准，本调查土样中达到I级标准的土样占总样本数的98.33%，达到Ⅱ级(700～1000 mg/kg)的占总样本数的1.67%. 菜地钙含量十分丰富.

表5 菜地土壤中微量元素状况Tab.5 Content of medium and trace elements in vegetable plot

土样的镁、硼的平均含量分别为6168.1 mg/kg、17.4 mg/kg，所有土样的镁均超过了Ⅰ级，硼含量均超过了Ⅴ级，且均处于严重超标状态. 钙、镁离子有助于提高植物的生长发育以及抗逆性等，但钙、镁离子过高会导致植物缺水以及改变土壤酸碱性[8,9]. 硼能促进作物根系发育、花粉萌发，以及提高结实率等，但过量硼对作物有毒害作用[10,11]. 调查区菜地土样的钙、镁、硼含量均为丰富或超标，因此要严格控制相关肥料的施用，既可降低生产成本，也对提升蔬菜品质有帮助.

2.4 土样硒含量分析

硒是人体必需的微量元素，主要通过食物摄入. 硒含量≥0.4 mg/kg的土壤为富硒土壤，我国72%地区为缺硒或低硒地区. 本研究调查的60个不同菜地土样的硒含量均超过了0.4 mg/kg，硒含量范围为0.862 ～2.964 mg/kg，平均值为1.90 mg/kg，是典型的富硒土壤.不同村的硒含量的变化可能与不同村的海拔高度、植被覆盖率、水资源等因素有关.

3 结语

武陵山区恩施州巴东县野三关镇5村的代表性高山蔬菜种植地以酸性土壤为主. 有机质、全氮、有效钾及全磷的平均含量分别达到了30.2、1.99 、219.4、455.45 mg/kg. 钙含量丰富，钙含量达到I级的土样占98.33%. 镁、硼含量超标，镁平均含量达到6168.13 mg/kg，所有土样的镁含量均超过I级(I级：> 300 mg/kg)；硼平均含量达到17.4 mg/kg，所有样本的硼含量均超过了Ⅴ级(Ⅴ级：> 2.0 mg/kg). 有机质含量适中，全氮、有效钾、全磷、钙、镁、硼以及硒的含量十分丰富，虽然丰富的有机质、氮、磷等可以提高作物产量和品质，但是如前所述过量则会带来各种不利影响[10-12].

研究区域蔬菜种植地的全氮、总磷、全钾和有效钾含量在不同种植土壤之间含量不一样，这说明各蔬菜种植农户的施肥时间及施肥量比较随性，并且该地区山峦重叠，各个菜地分布不一，蔬菜农户均为散户，无任何统一的种植规划和标准，这些导致了肥料极大的浪费及土壤板结.所以建议，跟踪检测土壤的肥力变化，减少超标化肥的施用，科学合理地进行菜地培肥工作.值得关注的是调查区菜地均属富硒土壤，在全国大部分地区为缺硒区的条件下显得非常有特色优势，开发富硒特色产品可以带来巨大的经济效益，有利于发展特色产业扶贫.