襄垣縣韓村大棚土壤有效鈣、有效鋅含量分析與評價

劉 艷，姚延梼，許建卿

（山西農業大學林學院，山西太谷030801）

鈣和鋅是植物必需的營養元素，在植物的生理代謝上發揮著重要作用[1]。鈣在植物體內執行多種生理功能，可以作為信號物質調節細胞，也可為植物體內各種代謝活動正常進行提供保障；此外，鈣對植物賴以生長的土壤介質的改良也發揮著重要作用。鋅在植物體內主要是作為酶的金屬活化劑，同時對碳水化合物的形成也很重要，其在植物體內還參與生長素（吲哚乙酸）的合成[2]。當土壤中的鈣和鋅含量過低或過高時，植物會因鈣和鋅的缺乏或過剩生長發育受到脅迫甚至產生遺傳特征突變[3]。自從1839年鈣被確定為植物的必需營養元素以來，人們對其研究不斷深入。尤其是近20 a來，隨著細胞生物學與分子生物學的不斷發展，鈣成為植物營養生理研究中最受重視的元素之一[4]。劉蝴蝶等[5]通過對晉南南部蔬菜土壤鈣含量狀況進行分析，發現蔬菜土壤有效鈣隨著栽培年限和蔬菜產量的增加而逐漸降低。Chaudri等[6]通過長期田間定位試驗研究，發現土壤鋅含量的升高可導致豌豆產量顯著降低（P＜0.001），在pH值5.9～6.0的土壤中鋅含量為290 mg/kg時，豌豆的產量減少50%。楊紅飛等[7]研究表明，土壤中高含量鋅主要通過抑制根系的生長及其物質積累來抑制油菜幼苗生長。由此可見，蔬菜大棚不適宜的鈣、鋅含量會對蔬菜的生長造成諸多不利影響，直接威脅蔬菜作物的安全生產和耕地的可持續利用。

本研究調查了長治市襄垣縣韓村蔬菜大棚土壤有效鈣、有效鋅含量，在探討元素變化及其相關性的基礎上，對土壤營養狀況進行分析，為下一步蔬菜選擇與種植提供科學依據。

1 試驗區概況

試驗區位于山西省長治市襄垣縣北底鄉韓村，地理坐標為 112°42′～113°14′N，36°23′～36°44′E。調查區總耕地面積為101.5 hm2，土壤類型主要以褐土性土壤為主，海拔1 035～1 082 m，土壤pH值在8.45～9.36之間，呈堿性。該區屬溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年平均氣溫在8.6～10.5℃之間，四季分明，年日照時數2 400～2 600 h，一般年降水量在530～650 mm之間。對試驗區內已建成的20座大棚的土壤鈣、鋅營養狀況進行了調查、分析、比較，并依據相關標準對其金屬元素是否能滿足作物生長需要進行了評價。

2 研究對象與方法

2.1 土壤樣品采集

在試驗區20座大棚內，均勻地在每個大棚內選取3個具有代表性的樣點，并對樣點分層采集土樣（自地表起采集 0～10，10～40，40～60 cm土樣），采樣要大于1 kg，做記錄。對每層所采土樣充分攪勻后，用四分法留樣0.5 kg。為防止土樣污染，土樣采集、粉碎均用木質工具和塑料制品。將采集土樣烘干后，剔除未分解植物殘體，研磨、過篩，保存以備用。

2.2 土壤分析方法

土與蒸餾水1∶5充分攪勻，待其靜止后，用pH計測量土壤pH值。

有效金屬元素含量用原子吸收分光光度計進行測定。稱取研碎后的土樣2g，用HCl（V（濃HCl）∶V（H2O）＝1∶1）15 mL和濃HNO35 mL浸提土壤，振蕩30 min，濾紙過濾，容量瓶定容濾液至100 mL，用原子吸收分光光度計測定土壤有效鈣、有效鋅含量。

3 結果與分析

3.1 大棚內土壤有效鈣和有效鋅的相關性分析

對試驗地土壤有效鈣、有效鋅含量按標準（表1）進行分級。

表1 全國土壤金屬元素有效鈣、有效鋅含量分級標準mg/kg

由表2可知，大棚內土壤有效鈣和有效鋅含量存在一定的相關性。大棚內土壤有效鈣含量變幅為383.80～748.16 mg/kg，平均值為 526.83 mg/kg，在全國分級標準200～1 200 mg/kg范圍內，屬于缺乏狀態，含量偏低。土壤有效鋅含量變化幅度為5.72～9.32 mg/kg，平均值為7.41 mg/kg，大于全國分級標準3.0 mg/kg，屬于高含量水平。由表2還可知，試驗地內有效鈣的標準差（63.78）大于有效鋅（0.64），說明鈣含量數據較離散，而鋅含量數據較聚集；有效鈣含量變異系數（0.12）大于有效鋅變異系數（0.09）；有效鈣與有效鋅的相關系數為0.75**，其值大于0，表明有效鋅與有效鈣含量之間呈正相關，即大棚內土壤有效鈣含量越大，則鋅含量越大。然而，大棚內土壤有效鈣與有效鋅的t值為1.99**，大于t0.05（80）＝0.217 2和t0.01（80）＝0.283 0，表明有效鈣含量和有效鋅含量之間的關系顯著。

表2 大棚內土壤有效鈣、有效鋅含量的相關性分析

大棚多以種植蔬菜為主，而蔬菜對鈣的需求量很大，資料顯示，蔬菜作物的平均吸鈣量是小麥的5倍多[8]，并且隨著蔬菜產量、復種指數的逐年增高，土壤有效鈣日益缺乏，目前人們通過施肥來改善土壤金屬元素含量。魯如坤[9]研究表明，連年施用農家肥，有機質提高，土壤pH值下降，有效鈣流失嚴重，大量的重金屬元素添加到畜禽飼料中[10]，使禽畜糞便排泄物中含有大量的金屬元素[11]。因此，禽類糞便等被認為是土壤鋅的良好供給，其鋅含量為100～207 mg/kg，長期施用有機肥可使土壤鋅含量增加5%～30%[12]。人們現今多以施用過磷酸鈣、鈣鎂磷肥復合肥等含鈣無機肥來補充土壤鈣含量，但也會使土壤鋅含量升高[13]，呈現補充鈣含量的同時，鋅也增多，二者存在正相關，但其線性關系不顯著。現代農業技術的發展帶動了農業機械化的利用，隨之而來的就是排放含鋅的尾氣[14]，使機動車經過的地方鋅含量升高。

3.2 大棚內土壤不同土層對有效鈣、有效鋅含量的影響

由圖1可知，大棚內不同土層的土壤有效鈣、有效鋅含量存在差異。其中，大棚內不同土層0～10，10～40，40～60 cm的土壤平均有效鈣含量分別為 483.66，555.24，541.61 mg/kg，其中，10～40 cm的有效鈣含量最高，為555.24 mg/kg，0～10 cm有效鈣含量最低，僅為483.66 mg/kg，整體呈現先增大后降低的趨勢。不同土層土壤的有效鈣含量均高于作物需鈣臨界值（200 mg/kg），但仍屬于缺乏狀態（小于 1 200 mg/kg）。

大棚內不同土層土壤自上而下有效鋅含量分別為7.00，7.60，7.64 mg/kg，表現為隨著土層深度的增加，有效鋅含量也在逐漸增加，最大值出現在40～60 cm之間，為7.64 mg/kg，不同土層土壤有效鋅含量均在豐富值3.0 mg/kg以上。

圖1顯示，上中層（0～40 cm）的有效鈣、有效鋅含量變化幅度較大，而中下層（10～60 cm）的含量則偏平穩，底層含量大于上層，且隨著土層深度的增加，鈣、鋅含量整體呈現逐漸增加的趨勢。這可能是由于蔬菜根系到達深度一般為20 cm左右，導致其對上中層土壤金屬元素吸收較多，而底層元素難以被利用。試驗證明，鈣含量增多，鋅含量也會增多，但二者并沒有直接的線性關系。

3.3 土壤鈣、鋅含量對蔬菜種類的影響

蔬菜對鈣的需求量較大。蘿卜和甘藍對鈣吸收量分別是小麥的10倍和25倍，且25種蔬菜的平均含鈣量為禾谷類的13倍[15]。試驗區內鋅含量豐富而鈣含量較為缺乏，可以噴1%的過磷酸鈣或0.5%的氯化鈣混加6 000倍的愛多收或硝酸鈣來補充鈣的不足。所以，大棚內適宜種植對鈣含量需求適中、需鋅較多的蔬菜。適宜種植的蔬菜種類有：番茄。其對土壤鉀需求量最大，且果實膨大期吸收的鉀可以占到整個生育期需鉀總量的70%以上，適當地補充硼砂、硫酸鎂即可。茄子。每生產1 000 kg茄子需要吸收的鈣為1.2 kg，在種植茄子時，可以配置一定比例的底肥，再施以農家肥，以保證茄子生長所需。大棚內土壤偏堿性，同樣可以種植耐堿性的蔬菜（如油菜、菠菜、甜菜、黃瓜、南瓜等）。

4 結論

本研究表明，與全國土壤背景值相比，大棚內的土壤有效鋅含量明顯偏高，積累現象明顯，土壤有效鈣含量較為缺乏。大棚內土壤有效鈣含量增加，鋅含量也會增加，且二者之間存在正相關，但其關系并不顯著。

隨著土層厚度的增加，土壤有效鈣表現為先增加后降低，有效鋅含量呈現逐漸增加的趨勢，整體含量表現為逐漸增加，但鈣、鋅均表現為底層（40～60 cm）的含量大于上層（0～10 cm），且上中層變化幅度大于中下層。

蔬菜對鈣的需求量大，建議種植吸鈣量適宜、吸收鋅較多且耐堿性的蔬菜作物，如番茄、黃瓜、茄子、甜菜、油菜等。

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