土壤有效態(tài)微量元素的影響因素分析

王 珊于 帥劉 娜

（1.博州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 新疆博樂833400；2.博州疾病預(yù)防控制中心 新疆博樂833400）

土壤中微量元素分為自然來源和人為來源[1]。自然來源的微量元素，如Cu、Zn、Ni等可能是巖石、主要礦物和土壤的天然成分，人為來源的微量元素，來源于農(nóng)業(yè)投入品、家庭和工業(yè)廢物、污水和空氣排放抗等[1-2]。大量研究表明，土壤中微量營養(yǎng)元素具有空間變異性，是母質(zhì)、氣候、地形、土壤類型等自然環(huán)境因素和耕作制度、外源輸入（如肥料施用）和秸稈還田等人為因素長期共同作用的結(jié)果[3-5]。近年來，隨著農(nóng)民對農(nóng)作物高產(chǎn)高效的過度追求，氮、磷等大量營養(yǎng)元素肥料施用量的增多，引起農(nóng)田養(yǎng)分比例失調(diào)，而中、微量營養(yǎng)元素的增產(chǎn)效果越來越明顯[6]。因此，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)土壤中微量元素空間變異特征及其影響因素對改善作物產(chǎn)量與品質(zhì)、精準(zhǔn)配方施肥、保護(hù)土壤生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[5]。在我國對耕地質(zhì)量保護(hù)與提升工作高度重視的背景下，對于耕地土壤微量營養(yǎng)元素的研究越來越多，尹春艷等[7]探索了土壤類型與養(yǎng)分組成對鄂爾多斯高原農(nóng)田微量元素的影響，周澤[8]研究了土壤類型、質(zhì)地、養(yǎng)分組成對西安市耕層土壤中微量元素的影響，張小桐等[9]研究了土壤pH與養(yǎng)分組成對鄂爾多斯高原農(nóng)田微量元素的影響。

目前關(guān)于博州耕地土壤主要微量營養(yǎng)元素含量特征及其影響因素的研究十分缺乏，而農(nóng)作物缺鋅、鐵、鉬等微量元素的狀況也時(shí)有發(fā)生。因此，本研究通過對博州兩縣一市79個(gè)耕地質(zhì)量綜合監(jiān)測點(diǎn)耕層土壤中有效態(tài)微量元素含量特征進(jìn)行分析，初步探索土壤養(yǎng)分、鹽分、pH等因素對其含量的影響，為博州地區(qū)耕地土壤中微量元素的管理和合理施用提供可靠依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

采樣區(qū)位于博爾塔拉蒙古自治州，地處歐亞大陸腹地，轄2個(gè)縣級(jí)市、2個(gè)縣。位于北緯44°02′～45°23′、東經(jīng)79°53′～83°53′，總面積2.7萬km2。2019年，全州播種面積369.56萬畝（其中博樂市84.56萬畝、精河縣115.26萬畝、溫泉縣62.03萬畝）[10]。

1.2 土壤樣品采集

2018年博爾塔拉蒙古自治州建立覆蓋主要耕地土屬的耕地質(zhì)量綜合監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)覆蓋兩縣一市所有農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。本研究對其中79個(gè)監(jiān)測點(diǎn)開展耕地土壤有效態(tài)微量元素影響因素進(jìn)行調(diào)查。2018-2020年，在作物收獲后開始土樣采集，共采集樣品79個(gè)，土壤樣品采集參考《耕地質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》（NY/T 1119-2019）。

1.3 研究方法

方法參照《耕地質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》，分析工作在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行原始數(shù)據(jù)整理匯總、計(jì)算其變異系數(shù)等，采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行耕地土壤有效態(tài)微量元素描述性統(tǒng)計(jì)、相關(guān)分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地土壤養(yǎng)分、鹽分、pH含量特征

根據(jù)檢測結(jié)果，土壤pH平均為7.95±0.21，范圍在7.34～7.98；鹽分平均含量為4.02 g/kg，含量范圍0.40～17.50 g/kg；有機(jī)質(zhì)平均含量為22.38±8.57 g/kg，含量范圍5.44～47.70 g/kg；速效氮平均含量為（94.95±43.04）mg/kg，含量范圍31.20～255.90 mg/kg；速效磷平均含量為（26.77±27.56）mg/kg，含量范圍4.20～193.10 mg/kg；速效鉀平均含量為 （314.19±250.89）mg/kg，含量范圍59～1 892 mg/kg。

2.2 耕地土壤有效態(tài)微量元素含量特征

根據(jù)檢測結(jié)果，土壤有效Cu平均含量為（1.23±0.67）mg/kg，含量范圍0.30～5.20 mg/kg；有效Fe平均含量為（9.39±5.12）mg/kg，含量范圍2.20～39.50 mg/kg；有效Zn平均含量為（0.90±0.54）mg/kg，含量范圍0.10～2.80 mg/kg；有效Mn平均含量為（9.40±6.91）mg/kg，含量范圍2.60～60.60 mg/kg；有 效B平均含量為（2.86±3.50）mg/kg，含量范圍0～23.10 mg/kg；有效Mo平均含量為（0.54±0.93）mg/kg，含量范圍0.01～5.92 mg/kg。Cu、Fe、Zn、Mn、B的平均值分別是新疆土壤背景值[11]的1.04倍、0.79倍、1.14倍、1.32倍和0.97倍，說明博州耕地土壤微量元素基本未受到人為因素影響。

變異系數(shù)是反映數(shù)據(jù)離散程度的絕對值，本研究土壤中有效態(tài)銅、鐵、鋅、錳、硼、鉬的變異系數(shù)分別為54.38%、54.55%、59.41%、73.47%、122.22%和172.89%。一般對變異程度的劃分標(biāo)準(zhǔn)：變異系數(shù)≥100%為強(qiáng)變異，10%～100%為中等變異，≤10%為弱變異[9]。Cu、Fe、Zn、Mn為中等變異，B、Mo為強(qiáng)變異，說明土壤中微量元素含量分布不均勻。6種微量元素變異強(qiáng)度表現(xiàn)為Cu＜Fe＜Zn＜Mn＜B＜Mo。

2.3 土壤養(yǎng)分、鹽分、pH與土壤微量元素的相關(guān)性

根據(jù)土壤養(yǎng)分、鹽分及pH與土壤有效態(tài)微量元素含量的相關(guān)性分析（表1），pH與Mn呈顯著的正相關(guān)性，與Fe、Zn、Cu、B、Mo相關(guān)性不強(qiáng)，與余慧敏等[12]的研究結(jié)果一致，說明pH只對Mn含量有影響；土壤鹽分與B、Mo呈極顯著正相關(guān)性，與Fe、Mn呈顯著負(fù)相關(guān)性，與Cu、Zn負(fù)相關(guān)性不強(qiáng)。說明土壤鹽分對微量元素影響比較大。

表1 土壤養(yǎng)分、鹽分和pH與土壤微量元素的相關(guān)性

有機(jī)質(zhì)與Cu、Fe、Zn、B、Mo均呈顯著或者極顯著正相關(guān)性，與Mn正相關(guān)性不強(qiáng)；速效氮與Zn、B、Mo呈極顯著正相關(guān)性，與Cu、Fe、Mn相關(guān)性不強(qiáng)；速效磷與Zn、B呈顯著正相關(guān)性，與Cu、Fe、Mn、Mo相關(guān)性不強(qiáng)；速效鉀與Zn呈極顯著正相關(guān)性，與Cu、Fe、Mn、B、Mo相關(guān)性不強(qiáng)。說明土壤養(yǎng)分含量越高的地區(qū)，土壤微量元素也越高，與張小桐等[9]的研究結(jié)果一致。

2.4 土壤微量元素間的相關(guān)性

由表2可知，土壤中有效態(tài)微量元素Cu、Zn、Fe兩兩之間存在著極顯著正相關(guān)關(guān)系，與董鵬等[13]的研究結(jié)果一致，表明這3種元素在耕地土壤生態(tài)環(huán)境中存在著共生關(guān)系；Fe和Mn存在顯著正相關(guān)關(guān)系，與喻陽華等[14]的研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)镸n為親鐵元素；B和Mo存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，可能因?yàn)锽、Mo都易被有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)固定，都會(huì)隨著腐殖質(zhì)的分布而分布。

表2 土壤微量元素間的相關(guān)性

3 結(jié)論

（1）博州耕地土壤微量元素Cu、Fe、Zn、Mn、B、Mo的平均含量分別是新疆土壤背景值的0.79～1.32倍，變異系數(shù)在54.38%～172.89%之間，處于中等和強(qiáng)變異水平。土壤理化性質(zhì)對土壤中的微量元素含量具有不同程度的影響，土壤養(yǎng)分、鹽分對土壤微量元素影響較大，土壤pH只對Mn含量影響顯著。

（2）耕地土壤養(yǎng)分（有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀）與土壤微量元素含量呈正相關(guān)性，即土壤養(yǎng)分含量越高，土壤微量元素也越高；耕地土壤鹽分與土壤B、Mo呈極顯著正相關(guān)性，與Fe、Mn呈顯著負(fù)相關(guān)性；耕地pH與土壤中Mn顯著正相關(guān)。

（3）土壤中有效態(tài)微量元素Cu、Zn、Fe兩兩之間存在著極顯著正相關(guān)關(guān)系，F(xiàn)e和Mn存在顯著正相關(guān)關(guān)系，B和Mo存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。