古浪灌區土壤耕層有效鋅、錳、銅、鐵含量分析與評價

張春梅

(甘肅省古浪縣農業技術推廣中心，甘肅 古浪 733100)

植物生長離不開土壤，土壤提供植物生長所需的大部分營養元素。在植物賴以生存的多種元素中，不僅有氮、磷、鉀等大量元素，還有多種微量元素，如鋅、錳、銅、鐵、硼、鉬和氯等[1-3]。雖然植物對微量元素的需要量很少，但它們對植物生長發育的作用與大量元素同等重要；微量元素在植物體中多為酶、輔酶的組成成分和活化劑，它們的作用有很強的專一性，一旦缺乏，植物便不能正常生長，當某種微量元素缺乏時，作物生長發育會受到明顯的影響，產量降低，品質下降。同時，植物生長發育所必需的微量元素，往往在土壤中含量很少，有效性低。因此，微量元素有時成為作物產量和品質的限制因子[3-6]，在缺少微量元素的土壤或對微量元素敏感的作物上施用微肥一般效果甚佳。

近年來，隨著農作物產量和復種指數的提高及高產品種推廣，注重氮、磷、鉀三要素平衡施肥，使氮、磷、鉀等大量元素肥料施量增多，而忽視中、微量元素的補充，從而導致農田養分比例失調，使微量元素缺乏越來越明顯[6-9]。隨著作物產量的不斷提高和化肥的大量施用，作物迫切需求微量元素肥料的正確施用。因此，作物微量元素營養引起國內外科學工作者的高度重視，特別是近20年來，植物微量元素營養研究方面取得較大進展[10-12]。

古浪縣地處河西走廊東端，南依祁連山支脈，是以種植業為主的典型農業縣。縣內主要有井灌區、河灌區和引黃灌區3個主要作物種植生態區，作物有小麥(Triticumaestivum)、大麥(Hordeumvulgare)、玉米(Zeamays)和馬鈴薯(Solanumtuberosum)等[13]。為了解古浪縣土壤中微量元素分布狀況，對縣內井灌區、河灌區和引黃灌區3個主要生態區耕地土壤中有效態微量元素鋅、錳、銅、鐵含量進行詳細調查分析，依據相關標準對其微量元素滿足作物生長需要狀況進行評價，為該縣農作物生產合理布局，作物大田生產科學施肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1研究區概況 古浪縣北靠騰格里沙漠，地處37°09′～37°54′ N，102°38′～103°54′ E，海拔1 550～3 469 m，境內年均日照時數為2 629 h，年均降水量361.3 mm，年均蒸發量1 783.8 mm，總耕地面積7.5萬hm2，常年播種面積6.8萬hm2。根據古浪縣的氣候、灌溉條件、立地條件等可把耕地分為三大區域：中部為井灌區，耕地面積0.92萬hm2，以井水灌溉為主，主要土壤類型為灌淤土和風沙土；北部為引黃灌溉區，耕地面積1.87萬hm2，以黃河水、井水灌溉為主，主要土壤類型為灰鈣土、灌淤土和風沙土；南部為河灌區，耕地面積1.73萬hm2，以庫水、井水灌溉為主，主要土壤類型為灰鈣土和灌淤土。由于地勢南高北低，地形高差懸殊，氣候具有明顯地帶性差異。日照充足，太陽輻射強，光能資源豐富，具有較強的光合生產力，降水稀少且分布不均，氣候比較干燥。境內土壤耕作粗放，用養不協調，土壤養分和有機質含量較低，化肥施用不科學，大量元素與微量元素肥料比例失調，作物表現出缺素癥。

1.2土壤樣品采集 于2009年9-10月，對古浪縣井灌區、河灌區和引黃灌區12個鄉35個村98個組土壤耕層(0～20 cm)樣品進行采集。采樣前，詳細了解采樣地土壤類型、肥力等級和地形等因素，參考縣級土壤圖，選擇具代表性地塊為采樣單元，平均每個采樣單元為6.7～13.3 hm2。采樣時，按“隨機”、“等量”和“多點混合”原則進行，“S”形布點；并用GPS定位，記錄經緯度；每個采樣單元采集15點混合后，用四分法取土1 kg左右，放入樣袋編號標簽后備用。3個灌區共采集土樣326個，其中，井灌區48個，河灌區101個，引黃灌區177個。為防止土樣污染，土樣采集、粉碎均用木制工具和塑料制品。所采集土壤樣品待風干后，剔除未分解植物殘體，研磨過20目尼龍篩，保存在塑料瓶中備用。

1.3測定指標和方法 用pH值7.3的0.005 mol/L DTPA混合提取劑(0.1 mol/L氯化鈣+0.01 mol/L DTPA)[13-15]的緩沖溶液作為浸提劑，螯合浸提出土壤中的有效鋅、錳、銅、鐵。振蕩2 h，過濾，濾液用原子吸收分光光度法測定土壤有效鋅、錳、銅、鐵含量。

此外，對不同灌區土壤有效鋅、錳、銅、鐵含量按表1標準進行分級。統計不同灌區各級土壤有效鋅、錳、銅、鐵含量的分布面積，并計算各級面積占總耕地面積的比例。

表1 土壤微量元素有效鋅、錳、銅、鐵含量分級標準 mg/kg

2 結果

2.1土壤有效鋅含量與分布 井灌區有效鋅含量為0.04～1.58 mg/kg，平均為0.29 mg/kg，遠低于植物需鋅的臨界值(1.5 mg/kg)，屬低含量水平；其中，黃花灘鄉黃花灘村金莊組含量最低，僅為0.04 mg/kg，永豐灘鄉岸門村地灣組含量最高，為1.58 mg/kg(表2)。河灌區有效鋅含量為0.09～1.47 mg/kg，平均為0.42 mg/kg，低于植物需鋅的臨界值，屬低含量水平；其中，土門鎮永東村城門組最低,為0.09 mg/kg，泗水鎮鐵門村王下組最高,為1.47 mg/kg。引黃灌區有效鋅含量為1.25～3.64 mg/kg，平均為2.32 mg/kg，高于植物需鋅的臨界值，屬中高含量水平；其中，海子灘鎮民權城村三組最低,為1.25 mg/kg，大靖鎮龍崗村四組最高,為3.64 mg/kg。

土壤有效鋅含量分布為:井灌區、河灌區和引黃灌區耕層土壤中有效鋅含量<0.5 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的81.6%、67.1%和41.7%；含量為0.5～1.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的14.1%、20.8%和34.4%；含量為1.0～3.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的4.3%、12.1%和20.3%；含量>3.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的0、0和1.6% (表3)。可見，3個灌區土壤有效鋅含量分布差異極大，且都需增施鋅肥。

表2 不同灌區土壤耕層有效鋅、錳、銅、鐵含量 mg/kg

表3 不同級別土壤有效鋅含量分布面積及其比例

2.2土壤有效錳含量與分布 井灌區、河灌區和引黃灌區有效錳含量分別為5.64～10.12、6.46～14.68和7.22～15.17 mg/kg，平均含量分別為9.21、11.87和13.92 mg/kg(表2)，屬高含量水平。其中，井灌區、河灌區、引黃灌區耕層土壤有效錳含量為5.0～15.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的87.0%、79.8%和68.3%；含量為15.0～30.0 mg/kg的耕地分別占總耕地的13.0%、20.2%和31.7%(表4)。表明3個灌區土壤有效錳含量處于高水平狀態，均高于作物需錳臨界值(5.0 mg/kg)。因此，3個灌區土壤目前不需要施錳肥。2.3土壤有效銅含量與分布 井灌區有效銅含量為0.42～1.12 mg/kg，平均為0.82 mg/kg;河灌區為0.90～2.00 mg/kg，平均為1.34 mg/kg;引黃灌區為0.81～2.47 mg/kg，平均為1.57 mg/kg(表2)。3個灌區土壤有效銅含量均高于作物需銅的臨界值(0.2 mg/kg)，屬高含量水平。其中，井灌區耕層土壤有效銅含量為1.0～1.8和0.2～1.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的22.8%和77.2%；河灌區和引黃灌區耕層土壤有效銅含量>1.8、1.0～1.8和0.2～1.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的21.4%、50.9%、27.7%和17.6%、48.8%、33.6%(表5)。表明3個灌區耕地土壤有效銅含量豐富，目前種植作物不需施銅肥。

表4 不同級別土壤有效錳含量分布面積及其比例

2.4土壤有效鐵含量與分布 井灌區有效鐵含量為2.88～8.08 mg/kg，平均為5.4 mg/kg，略高于作物需鐵的臨界值(4.5 mg/kg)，其中，黃花灘鄉黃花灘村金莊組含量最低，為2.88 mg/kg，永豐灘鄉新河村橫溝組含量最高，為8.08 mg/kg(表2)；河灌區有效鐵含量為2.42～13.19 mg/kg，平均為10.2 mg/kg，其中，土門鎮新勝村朱西組含量最低，為2.42 mg/kg，古浪鎮胡家灣村井莊組含量最高，為13.19 mg/kg；引黃灌區有效鐵含量為2.61～14.22 mg/kg，平均為12.3 mg/kg，其中，直灘鄉十支村勝方組含量最低，為2.61 mg/kg，大靖鎮樊家灘村二組含量最高，為14.22 mg/kg。

井灌區、河灌區、引黃灌區有效鐵含量<4.5 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的18.5%、6.4%和3.7%；含量為4.5～10.0和10.0～20.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的68.5%、76.8%、70.6%和13.0%、16.8%、25.7%(表6)。可見，3個灌區有效鐵含量低于作物需鐵臨界值(5.0 mg/kg)的耕地面積占總耕地面積的28.6%，代表面積0.35萬hm2，這些耕地需適當增施鐵肥(如葉面適當噴施硫酸亞鐵等微肥)。

3 討論與小結

本研究表明，井灌區、河灌區和引黃灌區分別有81.6%、67.1%和41.7%的耕地土壤有效鋅含量低于作物需鋅的臨界值，缺鋅狀況比較嚴重；3個灌區土壤有效錳和有效銅含量分別為5.64～10.12、6.46～14.68、7.22～15.17 mg/kg和0.42～1.12、0.90～2.00、0.81～2.47 mg/kg，均高于作物需錳(5.0 mg/kg)和銅臨界值(0.2 mg/kg)，屬高含量水平。同時，井灌區、河灌區和引黃灌區土壤有效鐵含量分別為2.88～8.08、2.42～13.19和2.61～14.22 mg/kg，平均為5.40、10.20和12.30 mg/kg，雖高于作物需鐵臨界值(4.5 mg/kg)，但井灌區、河灌區和引黃灌區仍分別有18.5%、6.4%和3.7%的耕地有效鐵含量低于作物需鐵臨界值。因此，3個灌區中土壤耕層的有效錳和有效銅含量豐富，局部地方缺鐵，土壤嚴重缺鋅；故種植作物時，3個灌區都需增施鋅肥，適當增施鐵肥，無需施錳和銅肥。

表5 不同級別土壤有效銅含量分布面積及其比例

表6 不同級別土壤有效鐵含量分布面積及其比例

通常，微肥效果和增產效果因作物種類和種植區域不同而異，對小麥、大麥增產施用銅肥，對玉米、豆科、甜菜(Betavulgaris)等增產施鋅肥和鉬肥，對油菜增產施硼肥[14-18]。同時，由于土壤微量元素供應不足，往往受土壤環境條件(如土壤pH值、土壤有機質、土壤氧化還原狀況、土壤質地、土壤水分等)的影響[19-22]。研究表明，酸性條件下鐵、錳、鋅、銅等溶解度較大，故其有效性隨土壤pH值下降而增加；土壤氧化還原狀況對變價元素鐵、錳有效性影響較大，還原條件好則有效態鐵、錳的含量增多，有效性提高；有機肥料作為維持土壤微量元素肥力的一個重要養分補給源，含有多種微量元素，施用有機肥可改變土壤環境，增加微量元素的有效性。因此，在施肥上建議:1)因地制宜，合理布局農作物，對某種微量元素特別是敏感作物，盡量不種植在特別缺乏這種微量元素的土壤上。如玉米不種植在缺鋅的土壤上，播種油菜選擇含硼較高的田地里，缺錳土地上不種禾本科作物，還有豆科作物對鉬、硼敏感等。2)在制定測土配方和專用肥配方時，針對作物、土種、區域不同而異，以保證養分平衡。3)開展微量元素監測與研究。由于各種微量元素從缺乏到過量臨界范圍很窄，缺乏或過量均對農作物生長不利，故在對歷年土壤資料進行收集匯總，掌握土壤有效微量元素動態變化基礎上，不斷完善土壤施肥評價體系。

總之，為徹底解決土壤微量元素缺乏問題，在補充微量元素養分的同時，還應注意改善土壤環境條件，推廣有機-無機肥混施，以提高土壤有機質含量，消除微量元素缺乏土壤，為根部吸收創造一個良好的環境，從而達到提高微量元素有效性的目的。可見，有機肥料與無機微肥配合施用，應是今后農業生產中土壤微量元素養分管理的重要措施。

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