內蒙古河套地區玉米種植區土壤元素有效態特征研究

李世寶

摘要：通過采集河套地區玉米種植區根系土樣品，分析了主要營養元素的有效態含量。分析結果表明， S、Ca有效態占全量的比例大于10%，它們是最易被作物吸收的元素；Mo、Cu、Mn、N、Pb、K等元素的有效態占全量的百分比在5%與10%之間，是易被作物吸收的元素；B、Zn、Fe、Mg、Na、P等元素有效態所占比例較低，是不易被植物吸收的元素。

關鍵詞：玉米；根系土；有效態；研究

引言

研究和確定土壤中元素的有效態含量多少比全量更有意義。因為土壤中象Pb，As，Cd，Hg等毒性元素只有那部分有效態含量才能被植物吸收（比如Cd主要以離子態與配合態的水溶性鎘存在，才被植物吸收），從而對生命構成危害，而土壤中的營養元素N、P、K等植物能吸收的也是有效態含量，而不是完全取決于其元素總量。

理論上土壤中元素有效態含量與全量間應存在一定的數學關系，可以通過對研究區少量樣品的有效態含量來推斷全區大范圍內土壤的有效態含量。本次研究通過對主要元素的全量與有效態含量的數學分析進行河套地區重要元素的有效態含量分析，研究河套地區土壤中重要元素的有效態含量分布特征。

1. 研究區概況

研究區玉米產區主要分布于河套平原區，東起蠻汗山西麓，西止于狼山山脈，烏蘭布和沙漠以東，南臨庫布齊沙漠、鄂爾多斯高原，北靠陰山山脈，主要包括前套平原區和后套平原區。涉及呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市四市的23個旗（縣、區）。

研究區土地資源豐富。土層深厚平坦，土壤較肥沃，適合種植業發展。光熱資源豐富，西部區雨量較少，無灌溉即無農業。但有黃河、大黑河灌溉之利，從而成為自治區重要的商品糧基地。北有陰山山脈為天然屏障，南有黃河通過，發展農業有得天獨厚的條件。經濟作物比重較大，畜牧業發展較快，已形成糧、奶、肉、蛋、糖、漁綜合發展的格局。農業套種廣泛，科技興農、興牧氣氛較好，增產潛力大。

2. 材料與方法

2.1樣品采集

本次研究選擇河套地區玉米種植區根系土94件樣品進行元素有效態分析，這些樣品選自不同土壤類型，研究不同土壤類型中N、K、Ca、Mg、Na、S、Fe、Cu、Pb、B、MN、Mo、P、Zn等元素全量及有效態含量之間相關關系。

2.2測定方法

土壤緩效鉀、有效磷、堿解氮、有效硼、有效鉬、有效銅、有效錳、有效鐵、有效硫、有效鋅、有效鎂、有效鉛、有效鈣及有效鈉等分析方法采用 LY/T 1210-1275系列《森林土壤分析方法》測定。

3結果與分析

3.1 玉米種植區主要營養元素有效態含量特征

（1）有效態B。有效態B與全量B之間的相關性一般，相關系數為0.3181。不同的土壤類型中，只有潮土中B的全量與有效態有一定的相關性。在其余土壤類型中它們基本無相關性。在河套地區，有效態B的高含量區（>4μg/g）主要分布的土壤類型是潮土、灌淤土。背景區（1μg/g～4μg/g）主要分布在鹽土、潮土和灌淤土，低含量區（<1μg/g）分布的主要土壤類型是栗褐土。

（2）有效態Cu。有效態Cu與全量之間具有強正相關關系，相關系數為0.5021。潮土和栗褐土中Cu的全量與其有效態呈強正相關關系，灌淤土和鹽土中它們基本無相關關系。

有效態Cu的高含量區（>2μg/g）主要分布在前套大青山山前沖積扇和烏拉山山前沖積扇大部分地區。后套也有大部分地區為有效態Cu的高含量區。有效態Cu主要的高含量區與有效態Pb的高含量區的分布范圍一致。有效態Cu的高含量區分布的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土。

在整個后套黃河沖積平原區總體上是以灌淤土為主的地區，有效態Cu呈高含量到背景分布。在前套平原區的大黑河流域、大青山山前沖積扇的地區有效態Cu也呈高含量到背景（1μg/g～2μg/g）分布。

有效態Cu的低含量區（<1μg/g）主要分布在黃河南岸、托克托縣到和林縣之間，有效態Cu的低值區分布的土壤類型為栗褐土和風沙土。

在河套地區主要富集有效態Cu的土壤是部分潮土和灌淤土。貧化的土壤主要是風沙土和栗褐土。從土壤的營養程度，河套平原區中比較富集有效態Cu，是適合農作物種植的地區。對于高含量區，是適合發展優質農產品的地區。

（3）有效態Zn。有效態Zn與全量之間相關關系較弱。潮土和栗褐土中Zn的全量與其有效態有一定的相關關系，灌淤土和鹽土中它們基本無相關關系。

有效態Zn的高含量區（>1.2μg/g）主要分布在前套大青山山前沖積扇和大黑河流域，在前套的烏拉山山前沖積扇部分地區也呈高含量分布。后套地區也有大部分地區為有效態Zn的高含量區，主要是在西部地區和東部烏梁素海以西一帶，這與Cu、Fe、Mn等元素的特征一樣。在高含量區的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土。

有效態Zn的背景區（0.5μg/g～1.2μg/g）主要分布在后套平原、前套大黑河流域一帶。在背景區的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土草甸土。

有效態Zn的低含量區（<0.5μg/g）主要是黃河南岸的風沙土，托縣到和林一帶的以風沙土、黃土為主的地區以及后套平原風沙土分布的地區。土壤類型主要是風沙土、棕鈣土、栗鈣土、栗褐土。在黃河南岸區風沙土分布的地區，有效態Zn的含量分布起伏不大，含量變化較小，形成穩定的低值區。

前套大青山山前沖積扇和大黑河流域一帶以及后套平原東部地區是富含有效態Zn的地區，對農作物生長有利。在城市區是有效態Zn的最高含量分布區，反映了人類活動造成全量Zn的富集也形成有效態Zn的富集。

（4）速效Ca。河套地區表層土壤中速效Ca的分布趨勢與全量Ca相同，速效Ca與全量之間具有相關關系。在栗褐土中速效Ca與全量的相關性最強，相關系數為0.9867，其次為潮土，在鹽土和灌淤土中基本無相關性。表層土壤中速效Ca的高含量區（大于15000μg/g）以上的地區主要分布在呼和浩特市、烏梁素海西側、后套平原等地區。速效Ca的背景區（6000μg/g～15000μg/g）主要分布在河套平原區，包括后套平原區與前套平原區，該區是河套地區的主要糧食種植區，也是以黃河沖積為主的地區。該區內CaO含量較為豐富，是河套地區高于全國平均含量的主要元素之一，是農作物良好生長的基礎。

速效Ca的較低含量區（低于6000μg/g）分布在黃河南岸風沙區。這些地區土壤中Ca全量也很低，速效Ca低含量區對農作物生長不利。

（5）速效Mg。速效Mg與全量之間具有正相關關系，在潮土和栗褐土中速效Mg含量與Mg全量呈強相關關系，在鹽土和灌淤土中它們基本無相關關系。在河套地區速效Mg呈高含量（大于1000μg/g）的分布區主要是在前套的沿大黑河兩岸，哈素海及其后套平原灌溉渠。在整個后套黃河沖積平原區總體上是以灌淤土為主的地區，呈高含量到背景分布，從西向東含量有所增高。在后套平原區的風沙土分布區，速效Mg含量也呈低含量分布。速效Mg的背景區（300μg/g～1000μg/g）主要分布在河套平原區。速效Mg的低含量區（<300μg/g）也是分布在黃河南岸、前套黃土區、風沙土分布區。在這些地區也是Mg全量的低值區。

（6）有效態S。有效態S與全量之間具弱相關關系，在潮土和栗褐土中有效態S含量與全量呈強相關關系，鹽土和灌淤土中相關性較弱。河套地區有效態S呈高含量（大于100μg/g）的分布區主要是在前套大青山山前沖積扇和哈素海，后套地區主要是在烏梁素海和鹽土分布區。黃河沖積平原區總體上是以灌淤土和鹽土為主的地區，呈高含量到背景分布。有效態S的背景區（10μg/g～100μg/g）主要分布在前套平原栗褐土和后套平原灌淤土分布區。

有效態S的低含量區（<10μg/g）也是分布在黃河南岸、前套黃土區和風沙區。在這些地區也是S全量的低值區。

在河套地區主要富集有效態S的土壤是部分潮土、鹽土和灌淤土。貧化的土壤主要是風沙土、黃土分布區。

（7）速效K。水溶性鉀一般也稱為速效鉀，水溶性是指以離子形態存在于土壤中的鉀，它的含量最小，變化也快，受到作物地上部吸收量、施肥、澆灌、降雨、土壤水分狀況等因素的影響，土壤施用鉀肥后可引起局部鉀離子濃度升高，在土壤不同部位鉀離子濃度差異很小。速效鉀最容易被作物吸收。速效K與全量K的含量基本無相關性，在河套地區分布的主要土壤類型中速效K和全量K基本無相關性或較弱相關性。

在河套地區速效性K呈高含量（大于300μg/g）的分布區主要是在前套哈素海及其退水渠，大青山山前沖積扇以及東部蠻漢山山前沖積扇。后套地區主要是在烏梁素海西部，狼山山前沖積扇，以及后套平原區內的局部地區。

在后套平原區以及前套平原大黑河流域一帶存在速效K的背景區（100μg/g～300μg/g）。速效K的低含量區（<100μg/g）也是分布在黃河南岸、前套黃土區和風沙區。

在河套地區主要富集速效K的土壤是部分潮土和灌淤土。貧化的土壤主要是風沙土、黃土分布區。

從速效K的區域分布特征看，K主要是來源于陰山山脈，與陰山山脈中大面積分布的鉀長花崗巖有關。

（8）氨態氮。氨態氮與全量的含量具有正相關關系，在栗褐土中它們相關性最強，其次為潮土和鹽土，在灌淤土中相關性較弱。

氨態氮的高含量區（大于90μg/g）主要分布在烏梁素海、大青山山前沖積扇、大黑河流域以及哈素海退水渠。在后套平原的局部地區也有高含量分布。

氨態氮含量低值區（<40μg/g）主要是在黃河南岸和前套平原的黃土區。余下的大面積地區為氨態氮的背景區（40μg/g～90μg/g）。

從氨態氮的分布趨勢可以看出，由于后套平原農業退水帶入烏梁素海，使烏梁素海沉積物中富集大量的氮，也形成烏梁素海沉積物中氨態氮的富集。在大青山山前沖積扇與大黑河流域以及哈素海退水渠為高含量區，與該區農業生產較為發達化肥施用量高有關，由于土地大量使用化肥，形成該地區氮的富集，也形成氨態氮的高含量區。

（9）有效態P。有效態P與全量之間具有較強正相關關系。在河套地區各主要土壤類型中有效態P與全量之間均呈正相關關系。有效態P的高含量區（大于30μg/g）的主要分布城鎮區、烏拉山到大青山山前沖積扇。

有效態P的背景區（8μg/g～30μg/g）主要分布在前套大黑河流域，后套平原的西部、中東部地區。

有效態P的低含量區（<8μg/g）主要分布在黃河南岸、烏梁素海北部、風沙土分布區。在這些地區也是P全量的低值區。

在河套地區主要富集有效態P的土壤是部分潮土和部分灌淤土。貧化的土壤主要是風沙土、栗褐土。

（10）有效態Fe。有效態Fe與全量Fe之間相關性較差。在潮土和灌淤土中有效態Fe與全量具有弱正相關關系，在栗褐土和鹽土中基本無相關關系。

有效態Fe的高含量區（>25μg/g）主要分布在前套大青山山前沖積扇和大黑河流域，后套地區也有大部分地區為有效態Fe的高含量區，主要是在西部地區和東部烏梁素海以西一帶，與Cu的特征一樣，是后套平原東部地區以細粒級為主的土壤顆粒對絕大多數元素的吸附作用形成河套地區東部平原區高含量的特征。在高含量區的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土以及草甸土。有效態Fe的背景區（15μg/g～25μg/g）主要是在后套平原區、前套黃土區。在背景區的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土和草甸土。

有效態Fe的低含量區（<15μg/g）主要是黃河南岸，托縣到和林一帶以風沙土為主的地區。土壤類型主要是風沙土、棕鈣土、栗鈣土。

從有效態Fe的分布趨勢，前套大青山山前沖積扇和大黑河流域一帶是富含有效態Fe的地區，對農作物生長十分有利。

黃河南岸地區有效態Fe貧化，對農作物生長不利。

（11）有效態Mo。全區有效態Mo與全量Mo之間基本無相關性。在河套地區分布的主要土壤類型中，有效態Mo與全量Mo之間也基本無相關性，只有在鹽土中它們有較弱的相關性。

有效態Mo在河套地區總體分布趨勢平穩，相對高含量區（>0.15μg/g）分布在前套大青山——烏拉山山前沖積扇和大黑河流域。有效態Mo的高含量區的土壤類型是潮土、栗褐土和草甸土。

有效態Mo的背景區（0.07μg/g～0.15μg/g）主要是在后套平原區、前套黃土區以及黃河南岸一帶。在背景區的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土、栗褐土以及少數風沙土。

有效態Mo的低含量區（<0.07μg/g）主要是黃河南岸的風沙土和和林格爾一帶的黃土區。土壤類型主要是風沙土、棕鈣土、栗鈣土。

從有效態Mo的分布趨勢，后套平原區以及前套大青山山前沖積扇和大黑河流域一帶是有效態Mo的高含量區，對農作物生長有利。

3.2 各元素有效態占全量含量對比

將河套地區玉米根系土各元素中的有效態和全量的含量進行對比（見表1），從各元素有效態占全量的百分比中數據，可得出以下結論：S、Ca有效態所占比例大于10%，它們是最易被作物吸收的元素；Mo、Cu、Mn、N、Pb、K等元素的有效態占全量的百分比在5%與10%之間，是易被作物吸收的元素；B、Zn、Fe、Mg、Na、P等元素有效態所占比例較低，是不易被植物吸收的元素。

4.結論與建議

河套地區玉米種植區的土壤中需補充易被作物吸收的元素，對于有效態含量較低的元素需進行微肥改良，使其成為易被作物吸收的成分。河套地區多數土壤富Ca，但在Ca不充足的情況下需補Ca。河套地區S主要在城市以及烏梁素海周圍富集，在其他地區土壤中較貧乏，需補充。Mo、Cu、Mn、N、K等元素含量都較貧乏，需要補充。特別是河套地區總K量雖高，但其有效態K低，這種現象現狀制約著河套地區作物的正常生長，因此需要補充有效態K。