平江县耕地土壤有效态微量元素养分及施肥策略

李安乡 陈历儒 江帆 易劲翔 胡宇倩 唐磊 龙一夫

摘    要：為探明湖南省平江县耕地土壤微量元素的丰缺水平及分布状况，在平江县设置406个采样点，测定耕层（0～20 cm）土壤有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼、有效钼含量，为当地实行测土配方施肥提供科学依据。结果表明，全县土壤中有效铁、有效铜、有效锌含量丰富且分布较均匀，较丰富以上水平的样本均占比95%以上，全县不缺乏耕地占比99%以上;有效锰、有效钼含量整体丰富，较丰富以上水平的样本占比分别为66.75%，79.50%，但分布不均，缺乏耕地面积占比4.60%，19.90%;有效硼整体缺乏，样本缺乏和极缺乏水平占比为76.35%，缺乏耕地面积占比为81.80%。因此，当地应适当减少含铁、铜、锌的肥料及农用化学物品的施用，增加硼肥施用，合理施用锰、钼肥。

关键词：土壤; 有效微量元素; 平江县; 丰缺水平; 施肥

中图分类号：S158.2         文献标识码：A           DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.02.015

Soil Available Trace Element Nutrients and Fertilization Strategies of Tillable Field in Pingjiang County

LI  Anxiang1，2， CHEN Liru1，2， JIANG Fan1，2， YI Jinxiang1， HU Yuqian1，TANG Lei1， LONG Yifu1

（1. Yueyang Agricultural Comprehensive Inspection and Testing Center，Yueyang， Hunan 414000，China; 2. Yueyang Crop Quality and Safety Engineering Technology Research Center ，Yueyang， Hunan 414000，China）

Abstract： In order to investigate the abundance and deficiency levels and distribution of trace elements in cultivated soil in Pingjiang County， Hunan Province， 406 sampling sites were set in Pingjiang County to determine the contents of available iron， available manganese， available copper， available zinc， available boron and available molybdenum in the tilth （0-20 cm）， so as to provide scientific basis for the implementation of soil testing and formulated fertilization. Results showed that the contents of available iron， available copper and available zinc in the soil of the county were abundant and evenly distributed， relatively rich above samples were accounted for more than 95%， the county was not a lack of arable land accounted for more than 99%; the contents of available manganese and available molybdenum were abundant on the whole， relatively rich above samples accounted for 66.75%， 79.50% respectively， but uneven distribution， the lack of tilth accounted for 4.60%， 19.90%; the available boron was deficient on the whole， and the proportion of deficient and extremely deficient samples was 76.35， and the lack of tilth accounted for 81.80%. Therefore， the application of fertilizers and agricultural chemicals containing iron， copper and zinc should be appropriately reduced， and the application of boron fertilizer should be increased， and the application of manganese and molybdenum fertilizer should be rational.

Key words： soil; available microelement; Pingjiang County; the abundance and deficiency level; fertilization

耕地肥力事关作物生长发育，中国作为农业大国、人口大国，了解区域土壤肥力特征十分必要，科学合理的评价耕地肥力是指导施肥、改良土壤、提高作物生长潜力的重要基础。平江县作为岳阳市的农业大县，是国家水稻绿色食品原料生产基地县、国家商品粮重点县、国家优良工程项目县，同时也是湖南省茶叶生产、油菜生产大县。截至2019年，全县水稻种植面积5.87万hm2，油菜种植面积1.32万hm2，茶园种植面积0.45万hm2[1]。如何在基本农田种植面积上获得更加优质、高产的作物，是目前农业发展中亟待解决的问题，因此调查了解平江县耕地肥力现状对发展本地区农业具有重要意义。植物中有16种必需营养元素，其中有7种是微量元素。微量元素在植物体内含量虽少，但它们的作用与大量元素同等重要，而且适宜于植物生长的微量元素含量范围很窄，在植物种植过程中，如果微量元素不足或过量均会影响其生长发育、产量及品质[2-4]。植物中所有的微量元素均来自土壤矿物质[5]，且土壤中有效态微量元素的含量是衡量其肥力水平的重要指标之一[6]。耕地土壤中有效态微量元素的分布水平，可影响农产品质量及安全发展[7]。及时了解其耕地土壤地力动态，对土壤中有效态微量元素含量的丰缺状况及分布特征进行统计分析，以期为提高肥料利用率，在当地实行测土配方施肥，提升农产品产量与品质提供科学依据[8-10]，达到农产品高效安全生产的目的。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

岳阳市平江县位于湖南省东北部，处汩水、罗水上游。地理坐标为东经113°10'13"～114°9'6"、北纬28°25'33"～29°6'28"。境内气候属大陆季风气候区，东亚热带向北亚热带过渡气候带。年平均气温16.8 ℃，年平均降水量1 450.8 mm。

境内地貌以山地和丘陵为主，为南方红壤。土地总面积4 125 km2，折合41.25万hm2，平江县耕地保有量为5.35万hm2，约占该县土地总面积的13%。全县农田以水稻种植为主，粮油、茶叶为特色产业。自然资源丰富，地储黄金、石英、长石、云母、重晶石、石煤、矿泉水等50多种矿产。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤样品采集 （1）采样原则。平原地区13.33 hm2左右耕地取一个土样，丘岗地区5.33 hm2左右取一个土样。将一个村的耕地按上述面积划分为若干个取样单元，选取面积较大（0.13 hm2左右），耕地肥力有代表性，兼顾第二次土壤普查取样点位，选定取样点[11]。

（2）采样。在第二次土壤普查有剖面记载地块上取样200个土样，确定取样地块所在乡镇、村组的详细地址，制作取样明细表，根据取样村组和地块的明细表到实地取样。如该地块改作其他用途，则在旁边选一土种相同的地块取样代替。余下206个土样则均匀布点。参考实地的地块形状，按照“S”形、“梅花”形路线选取15～20个点取样，深度20 cm，混合均匀，装于专用布袋，同时做好内外标签，确定为一个土壤样品。用GPS定位在相应土样采集田块大致中心位置，取样点经纬度做好记录。全县共取406个土壤，图1为样点分布图。

1.2.2 土壤样品分析 土壤样品在实验室风干后，研磨过10目筛，并贴好对应标签。土壤中有效铁、有效锰、有效铜、有效锌测定采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法，有效钼测定采用草酸-草酸铵浸提-极谱法，有效硼测定采用沸水浸提-甲亚胺比色法测定[12]。

1.2.3 統计学特征方法 算术平均数可用来评价土壤样本的集中性，变异系数（CV）可表示土壤各肥力指标的离散程度，按照反映离散程度的变异系数对土壤养分变异性进行3个等级划分：变异系数<10%为弱变异性，变异系数在10%～100%之间为中等变异性，变异系数>100 %为强变异性。

2 结果与分析

2.1 耕层土壤有效态微量元素含量

根据全国第二次土壤普查土壤养分含量分级标准（表1），平江县耕层土壤6种微量元素含量高低表现为有效铁>有效锰>有效铜>有效锌>有效钼>有效硼。其中有效铁、有效锰、有效铜、有效钼含量均为丰富水平，明显超过丰富评级标准临界值，其全县平均值分别为66.14，37.09，2.98，0.61 mg·kg-1，比丰富标准临界值分别高230.70%，23.63%，65.56%，103.33%;有效锌为较丰富水平，平均含量为2.49 mg·kg-1;有效硼为缺乏水平，平均含量为0.38 mg·kg-1。

2.2 有效态微量元素丰缺水平及分布面积概况

所调查样本中（表2—表3），达到较丰富以上水平的样品数占总数的比例，有效铁为98.77%，有效锰为66.75%，有效铜为95.32%，有效锌为95.07%，有效硼为3.45%，有效钼为79.50%;达到中等水平的样品数占总数的比例，有效铁为0.98%，有效锰为29.56%，有效铜为4.68%，有效锌为4.93%，有效硼为20.20%，有效钼为3.00%;缺乏和极缺乏水平的样品数之和占总数的比例，有效硼为76.35%，有效钼为17.50%，有效铁为0.25%，有效锰为3.69%。

全县耕地土壤均不缺乏铜、锌，铁、锰的缺乏面积分别仅占全县土地面积的0.20%，4.60%;农业生产过程中并未重视硼肥的施用，不缺硼耕地仅占全县土地总面积的18.20%，集中在农业示范区，硼缺乏土地面积达81.80%;全县缺钼的耕地面积占全县的19.90%，不缺乏耕地面积占80.10%。

2.3 耕层土壤微量元素含量统计分析

由表4可知，平江县耕层土壤各微量元素变异系数在48.66%～124.16%之间。不同元素的变异系数各有不同，铜、锌、硼、锰的变异系数相对较小，分别为48.66%，70.68%，73.68%，94.39%，为中度变异;铁、钼的变异系数最大，分别为124.16%，121.31%，为强变异。

表4结合图2可知，全县土壤有效铁含量普遍较高，整体分布为南高北低、东高西低，南部区域土壤的有效铁含量最高，大于180.0 mg·kg-1，西北区域最低，小于30.0 mg·kg-1;有效锰整体表现为中部南北纵向含量高，东西延伸方向含量降低，且北部区域含量高于南部，最低含量区域面积所占比重小，中部含量最高大于90.0 mg·kg-1，最低含量小于5.0 mg·kg-1;有效铜含量最高与最低区域均出现在北部，中部东西横向的有效铜含量次高，最低与次低含量区域面积比重小，最高含量大于3.0 mg·kg-1，最低含量小于0.2 mg·kg-1;有效锌含量全县分布中间高，四周低，呈放射状分布，西南区域有效锌含量最低，小于0.5 mg·kg-1，中心区域最高，含量大于4.0 mg·kg-1;有效硼在全县含量普遍偏低，分布情况表现为中部高，四周低，东部高于西部，最低含量区域面积大于含量最高与次高面积之和，含量最高大于1.0 mg·kg-1、最低小于0.1 mg·kg-1;有效钼含量分布表现为中部高，四周延伸区域降低，西部和南部出现最低含量区域，含量最高大于0.5 mg·kg-1，最低小于0.1 mg·kg-1。

3 结论与讨论

3.1 平江县耕地有效态微量元素含量及安全施用

土壤微量元素含量的差異主要是由于局部地形、土壤类型、气候条件等因素造成土壤矿物的风化分解速率出现差异[13]。平江县内有铜、锌、铁等元素的内生矿，所以土壤有效铁、锰、铜、锌分布较广且含量高。通过对平江县有效态微量元素含量的统计分析，可知平江县供人类开发利用的土壤不缺乏有效铁、铜、锌，其全县平均含量均在较丰富水平以上，较丰富水平以上的样本比例均在95%以上。因此可减少含铁、铜、锌等元素肥料及杀虫剂、杀菌剂的投入，特别是处于丰富水平的区域更应控制使用，其使用会增加土壤铁、铜、锌含量，有效锌含量偏高对土壤环境质量又具有潜在危害。有效锰、钼的全县平均含量均为丰富水平，但变异系数大，调查样本中的有效锰、钼仍存在3.69%，17.50%的缺乏。有效硼的全县平均含量为缺乏水平，且调查样本中缺乏和极缺乏水平的样本数之和占总数的76.35%，其缺乏面积占该县总面积的81.80%，不缺硼区域可能是为农业示范区，位于县城附近，商用菜地较多，农民施肥相对科学。

不同土壤类型的铁、锰、铜、锌含量均是以水稻土最高，硼则是以黄棕壤最高[14]，在水稻田区、矿区，土壤有效态微量元素高于其他区域，蔬菜用地和荒地含量相对较低，有效铁、锰、钼的变异系数明显高于有效态铜、锌、硼。总而言之，有效铁、锰、钼在全县的分布情况更加复杂，含量分布高低不一，因此对于其肥料的施用则要因地制宜，低含量区域适当增施，高含量区域可不施，以达到对微量元素肥料的最大利用。人们在生产中往往只重视大量元素肥料的施用，忽视了微量元素对作物生长的重要性，根据平江县所调查样本，在有效态微量元素缺乏和极缺乏区域，应适量补施微量元素肥料。

以上6种微量元素分布情况差异是人为作用、地理环境、矿物分布、作物种植布局与南方气候等多种因素长期作用的结果。虽然6种微量元素在全县的分布情况迥异，但均存在一个共同点，即县城周边土壤微量元素含量较高，而远离县城区域土壤的微量元素含量普遍较低，可见人类活动影响土壤有效态微量元素的含量[15-16]。

3.2 硼素在农业生产中的重要性

有研究表明，在三熟制地区，土壤有效硼缺乏的比例仍高达13.6%～20.4%[17]。湖南省作为典型的三熟区域，土壤中普遍缺乏硼素[18]，缺硼一直是湖南省土壤养分提升需要解决的问题之一。平江县土壤有效硼含量普遍较低，且全县仅18.2%的耕地面积不缺乏有效硼，据平江县耕地种植统计可知，当地油菜种植面积1.67万hm2以上，占种植总面积的35%，而油菜是典型的喜硼作物，对硼素的需求较高，适当施用硼肥有利于提高油菜籽含油量，使油菜获得高产。因此，在平江县补施硼肥，不仅有利于扩大作物增产空间，针对需硼量较大的作物，明显提高其产量，还能通过打造油菜产业园，发展旅游业吸引游客，增加旅游收入。

3.3 测土配方施肥的的应用推广

探索测土配方施肥的长效机制，掌握土壤有效微量元素的动态变化，不断更新对土壤的认识评价非常必要[19-20]。同时需定期监测和调查汇总耕地土壤微量元素的养分含量和动态情况，根据历年土壤资料收集整理，逐步建立健全土壤养分大数据库。针对不同地域、土壤类型和作物种类，有针对性进行定期植株营养诊断，开展分析比较，查找出限制作物生长的因素，并进行微肥肥效试验示范，逐步完善和校正施肥方案，以获得作物高产和优质[21]。

3.4 结论

平江县耕地有效态铁、铜、锌不缺乏;部分地区缺乏有效锰、钼，缺乏比例低;有效硼含量低，缺乏比例高。因此在平江县耕地测土配方施肥中，因地制宜适量补充锰、钼肥，重点增施硼肥，这不仅是避免最小养分限制的重要施肥策略，也是挖掘平江县种植业生产潜力的重点方向。

参考文献：

[1] 岳阳市统计局. 岳阳市统计年鉴—2020[M]. 岳阳： 农业和气象， 2020.

[2] 郝晓洁， 刘树超， 吴君兰， 等. 闵行区耕地土壤有效态微量元素含量分布调查研究[J]. 上海农业科技， 2019（3）： 17-21.

[3] 张丹， 张进忠， 汤民， 等. 山地果园土壤肥力调查与评价——以重庆市金果园为例[J]. 中国农学通报， 2011， 27（31）： 290-295.

[4] 齐虹凌， 元野， 刘世丰， 等. 安徽省黟县农田耕层土壤中微量元素含量研究[J]. 土壤， 2017， 49（6）： 1280-1284.

[5] 李娟， 周立军. 间作五指毛桃土壤和根主要中微量元素含量及其相关性[J]. 土壤， 2020， 52（3）： 645-649.

[6] 刘建明， 亓昭英， 刘善科， 等. 中微量元素与植物营养和人体健康的关系[J]. 化肥工业， 2016， 43（3）： 85-90.

[7] 谭曌， 吴文琴， 张炜奇， 等. 农产品及产地环境中微量元素检测研究进展[J]. 中国油料作物学报， 2020， 42（3）： 334-340.

[8] 孟霖， 宋文静， 王程栋， 等. 贵州中部山区植烟土壤微量元素分布特征[J]. 中国烟草科学， 2015， 36（3）： 57-62.

[9] 董国涛， 张爱娟， 罗格平， 等. 三工河流域绿洲土壤微量元素有效含量特征分析[J]. 土壤， 2009， 41（5）： 726-732.

[10] WANG K R， LI S K， CAO L P， et al. A preliminary study on dynamics and models of N， P， K absorption for high-yield cotton[J]. Agricultural Sciences in China， 2003， 2（7）： 752-759.

[11] 张福锁. 测土配方施肥技术[M]. 北京： 中国农业大学出版社， 2011.

[12] 杜森， 高祥照， 全国农业技术推广服务中心. 土壤分析技术规范[M]. 2版. 北京： 中国农业出版社， 2006.

[13] 赵串串， 王媛， 高瑞梅. 青海省黄土丘陵区主要林分土壤微量元素丰缺状况研究[J]. 干旱区资源与环境， 2017， 31（3）： 130-135.

[14] 张智， 任意， 鲁剑巍， 等. 长江中游农田土壤微量养分空间分布特征[J]. 土壤学报， 2016， 53（6）： 1489-1496.

[15] 王淑英， 于同泉， 王建立， 等. 北京市平谷区土壤有效微量元素含量的空间变异特性初步研究[J]. 中国农业科学， 2008， 41（1）： 129-137.

[16] 李旭辉， 张金水， 冯振国. 锰锌肥对锰锌俱缺石灰性土壤上小麦的效应[J]. 西北农林科技大学学报（自然科学版）， 2001， 29（z1）： 19-22.

[17] 丛日环， 张智， 郑磊， 等. 基于GIS的长江中游油菜种植区土壤养分及pH状况[J]. 土壤学报， 2016， 53（5）： 1213-1224.

[18] 徐华丽， 鲁剑巍， 李小坤， 等. 湖南省油菜施肥状况调查[J]. 湖南农业科学， 2011（17）： 55-59.

[19] 杨皓， 胡继伟， 黃先飞， 等. 喀斯特地区金刺梨种植基地土壤肥力研究[J]. 水土保持研究， 2015， 22（3）： 50-55.

[20] 刘永红， 倪中应， 谢国雄， 等. 浙西北丘陵区农田土壤微量元素空间变异特征及影响因子[J]. 植物营养与肥料学报， 2016， 22（6）： 1710-1718.

[21] 刘金秀， 程爱武. 宁乡县耕地土壤微量元素有效含量现状及应对措施[J]. 湖南农业科学， 2007（2）： 70-71， 84.