浙江稻田土壤有效態中微量元素養分狀況分析

計小江,陳 義,吳春艷,李超英,李 艷,唐 旭

（浙江省農業科學院環境資源與土壤肥料研究所,浙江杭州 310021）

浙江稻田土壤有效態中微量元素養分狀況分析

計小江,陳 義,吳春艷,李超英,李 艷,唐 旭

（浙江省農業科學院環境資源與土壤肥料研究所,浙江杭州 310021）

通過對2009年采集的浙江省260個稻田土壤中微量元素養分含量分析,結合第2次土壤普查時土壤養分資料,探討水稻土中微量養分的狀況和變化規律。結果表明,稻田土壤有效鈣和硫含量豐富,平均分別可達1924.4和49.0mg·kg-1,而60%的土壤缺鎂,甚至還有1.54%的稻田有效鎂含量低于50mg·kg-1。土壤有效態鐵、錳、銅和鋅平均含量較高。與1984年的相比,經過連續耕種25年以后,土壤有效銅含量提高了7.05%,有效鋅甚至提高了2倍多,但是有效鐵和錳卻分別降低了24.0%和20.4%。

水稻土；中微量元素；浙江

水稻土是浙江省主要的土壤類型之一。由于浙江省人口密度大,人均耕地少,復種指數高,坡耕地水土流失較嚴重,土壤養分消耗大。在水稻營養研究方面,過去的工作大多集中在氮、磷和鉀上［1-3］。盡管與大量元素相比,中微量元素在植物體內的含量比較低,但是作物需求卻較為嚴格,缺乏或過量都會嚴重影響作物生長,進而降低產量、影響品質。因此了解土壤中微量元素養分狀況,探討25年來各中微量元素養分變化特征,并依此進行科學合理的施肥,對于提高水稻產量和品質以及保證環境質量具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與制備

2009年9-10月在水稻收獲以后,根據地形地貌、土壤類型和耕作制度,在浙江全省共采集稻田土壤樣品260個,其中浙北杭嘉湖平原73個,浙中西部金衢盆地97個,浙東寧紹平原45個,浙南溫臺沿海平原29個,浙西南丘陵山區16個。利用不銹鋼土鉆取耕層0～20cm土樣。每個采樣點為15鉆土樣的混合樣,風干后分別過2mm和0.149mm篩子備用。

1.2 土壤測試方法

土壤養分含量都按土壤農化常規分析方法測定［4］。其中土壤有效鈣和鎂用乙酸銨交換-原子吸收分光光度法；有效鐵、錳、銅和鋅采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法；有效硫用磷酸鹽-乙酸浸提-硫酸鋇比濁法。

1.3 數據處理方法

試驗數據采用Excel軟件整理并作圖。

2 結果與分析

2.1 土壤有效鈣

圖1表明,浙江稻田土壤有效鈣含量極豐富,從數值上看土壤普遍不缺鈣,最低值也有602.1 mg·kg-1,高的可達10094.2mg·kg-1,平均1924.4mg·kg-1。其中稻田有效鈣含量在適宜范圍（500～700mg·kg-1）的僅1.54%,含量豐富（700～1000mg·kg-1）的有8.46%,而90%的稻田有效鈣含量極豐富（超過1000mg·kg-1）。

圖1 浙江稻田土壤有效鈣分布頻率變化

2.2 土壤有效鎂

圖2顯示,浙江稻田土壤有效鎂含量不足。土壤有效鎂含量在100～200mg·kg-1（適宜）的稻田僅占19.2%,而低于100mg·kg-1（缺乏）的卻高達60%,甚至還有1.54%的稻田有效鎂含量低于50mg·kg-1（極缺乏）。

圖2 浙江稻田土壤有效鎂分布頻率變化

2.3 土壤有效硫

圖3顯示,土壤有效硫含量平均為49.0mg· kg-1,含量豐富,但稻田間差異較大。有38.5%的稻田土壤有效硫含量超過50.0mg·kg-1（極豐富）,含量在16.1～30.0mg·kg-1（適宜）的稻田占25.8%,但也有11.4%的稻田土壤有效硫低于16.0mg·kg-1（缺乏）,其中還有1.92%的稻田土壤有效硫低于12.0mg·kg-1（極缺乏）。

圖3 浙江稻田土壤有效硫分布頻率變化

2.4 土壤有效銅

圖4顯示,稻田土壤有效銅含量非常高,一般在0.43～14.6mg·kg-1,平均4.10mg·kg-1,比1984年增加7.05%［5］。其中90.8%的稻田土壤有效銅含量超過1.00mg·kg-1（豐富）,有78.8%的稻田土壤有效銅含量達到極豐富水平（超過1.80mg·kg-1）,只有不到10.0%的稻田有效銅含量在適宜范圍（0.21～1.00mg·kg-1）。土壤有效銅含量低于0.20mg·kg-1（缺乏）的稻田沒有,與第2次普查時（1984年）情況類似。

圖4 浙江稻田土壤有效銅分布頻率變化

2.5 土壤有效鋅

圖5顯示,稻田土壤有效鋅含量在0.655～14.6mg·kg-1,平均為3.87mg·kg-1,比1984年的提高了2倍多［5］。48.8%的稻田有效鋅含量在1.01～3.00mg·kg-1（豐富）,與1984年的情況相似；在適宜水平范圍（0.51～1.00mg·kg-1）的稻田只有5.77%,僅為第2次普查時的1/6；但是超過3.00mg·kg-1的稻田占45.4%,比第2次普查時增加了5倍多。

圖5 浙江稻田有效鋅分布頻率變化

2.6 土壤有效鐵

從圖6發現,2009年浙江稻田土壤有效鐵含量非常高,有的稻田甚至高達203.3mg·kg-1,平均值達到123.6mg·kg-1,但比第2次普查時降低了24.0%［5］,其中98.5%的稻田土壤有效鐵超過20mg·kg-1（極豐富）。

2.7 土壤有效錳

圖7顯示,稻田土壤有效錳的含量在2.91～87.0mg·kg-1,平均34.4mg·kg-1,比第2次普查時降低了20.4%［5］。其中24.2%的稻田土壤有效錳含量在5.1～15.0mg·kg-1（豐富）,含量超過15.0mg·kg-1的稻田占70.8%,甚至還有47.7%的稻田有效錳含量超過30mg·kg-1。與1984年相比,盡管2009年稻田土壤有效錳含量在5.1～30.0mg·kg-1范圍內所占比例提高了27.5%,但超過30mg·kg-1的比例下降了20.6%,這2年稻田土壤有效錳含量狀況總體趨向平衡。

圖6 浙江稻田有效鐵分布頻率變化

圖7 浙江稻田土壤有效錳分布頻率變化

3 小結與討論

水稻是浙江省主要的糧食作物之一,水稻的播種面積占全省糧食作物播種面積的65.5%［6］。在水稻土中鈣是容易遷移的元素之一,根據元素的遷移系數,鈣元素的遷移性是高于鎂、鉀和鈉元素的［7］,尤其在酸性土壤中,稻田土壤剖面不同層次中鈣離子的濃度也是最高的［8］。在生產中鈣肥與磷肥的配合施用是不可避免的,為滿足水稻對磷素的需求,過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等肥料的大量施用,以及水稻對鈣素吸收的有限性,均導致過多的鈣元素累積在土壤中。鈣過多的累積不但造成鈣資源的大量浪費,而且還可能影響水稻對鉀元素的吸收［9］。

隨著水稻品種的改良,單位面積產量的不斷提高,以及作物復種指數的提高,氮、磷肥用量持續增加,有機肥料投入和秸稈還田數量逐步減少,每年有大量的鎂營養從土壤中提取而得不到相應的補充,從而使稻田中的鎂營養消耗不斷擴大,最終導致土壤原有的營養元素失去了平衡。鎂離子具有較大的水合半徑,土壤膠體對其的吸附強度不如其他陽離子,鎂離子在土壤中非常容易被淋洗,加上鉀離子與鎂有拮抗作用［10］,從而導致土壤鎂的植物有效性比較低。近年來浙江省許多地區特別是紅壤地區的土壤缺鎂面積日益增加。鎂營養將成為限制浙江省水稻進一步增產和農業可持續發展的主要因素之一。適度的鎂濃度有利于水稻植株生長和發育,促進養分吸收和轉運,增加干物質的積累,提高根系活力和傷流液流速以及傷流液中游離總氨基酸的含量。但低鎂和高鎂濃度可能在一定程度上抑制根系活力［10］。目前在浙江省農業生產中鉀肥的施用比鎂肥施用更為普遍,然而鉀肥的施用增加了作物對鎂營養的需求,大量施用鉀肥會誘導作物發生缺鎂癥狀。所以,在大田生產上應繼續提倡合理施用鉀肥的同時重視鎂營養的補給以避免發生鎂的缺乏。

作物體內硫的含量和磷差不多。有些植物硫的含量甚至高于磷,因此,硫被認為是繼氮、磷、鉀的第4種作物必需營養元素［11］。由于土壤硫的有效化程度比磷高,且施肥、沉降作用和灌溉等方式補充的數量也相當可觀,所以稻田土壤硫素豐富,在維持當前水稻產量水平的情況下,浙江絕大部分稻田不需要施用硫肥。但是由于硫酸根為陰離子,土壤對其吸附相對較弱,容易被其他離子代換而進入土壤溶液,而且近些年來隨著水稻品種不斷更新,產量不斷提高,低硫肥料施用量的增加,有機肥料投入和秸稈還田數量逐步減少,對工業排放的硫的控制并且禁止使用含硫高的燃料,含硫殺蟲劑和除草劑的使用的減少［12］,均使得土壤硫的貯量下降,造成11.4%的稻田土壤硫素缺乏,甚至還有1.92%的稻田極度缺硫。可以預見今后土壤有效硫供應不足將越來越成為浙江省農業生產中的制約因素。

2009年浙江稻田土壤有效銅、鐵和錳的頻率分布與第2次土壤普查時情況相似,土壤有效態銅、鐵和錳素含量豐富,絕大部分稻田不需要施用銅、鐵和錳肥。但土壤有效鐵和錳平均含量卻比1984年的分別降低了24.0%和20.4%。可見由于對微量元素肥料的忽視,有機肥料投入和秸稈還田數量逐步減少,水稻高產品種的應用,均造成稻田土壤鐵錳元素虧缺,并將會越來越嚴重,應引起足夠的重視。

第2次土壤普查時,其中約5%的稻田土壤有效鋅含量不足,甚至有不到1.0%的稻田嚴重缺鋅。一般的pH值超過6.5的濱海鹽土、鈣質潮土、鈣質紫色土、綠玄武巖幼年發育的水田,潛育型水稻土,長期施石灰的水稻土,都是易缺鋅的稻田。但隨著無機肥料施用量的增加,土壤逐漸酸化,2009年浙江稻田土壤pH值平均為5.42。土壤酸化使土壤中鋅素的活性大大加強,有效鋅含量明顯提高。有研究表明,pH從6.2降至5.6,土壤有效鋅含量能增加15倍［13］。

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（責任編輯：張才德）

S159

A

0528-9017（2014）02-0252-04

文獻著錄格式：計小江,陳義,吳春艷,等.浙江稻田土壤有效態中微量元素養分狀況分析［J］.浙江農業科學,2014（2）：252-255.

2013-12-09

浙江省自然科學基金項目（LY12C15005）；錢江人才計劃（QJD1202016）

計小江（1962-）,女,浙江杭州人,實驗師,主要從事環境監測與治理研究工作。E-mail：jxj8809@hotmail.com。

唐旭,副研究員。E-mail：tangxuyn@126.com。