東北地區(qū)大豆土壤微量元素含量比較分析及與動態(tài)產(chǎn)量的相關(guān)性研究

于海茹，孫 宇，張 瑩，張立強，賀斌斌，王弼琨，樸仁哲，趙洪顏*

（1.延邊特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，吉林 延吉 133000；2.延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133000）

大豆作為我國重要糧食作物之一。隨著人們對大豆需求量的不斷升高，我國國內(nèi)大豆生產(chǎn)已逐漸出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。造成這種局面的根本原因是我國大豆種植面積減少和產(chǎn)量較低。研究表明合理的施肥是提高大豆產(chǎn)量的必要因素之一。在生產(chǎn)過程中，一線生產(chǎn)者更多的是關(guān)注大量元素肥料，較少關(guān)注于微量元素對產(chǎn)量的影響。前人的研究證實微量元素對大豆產(chǎn)量的構(gòu)成有一定的影響[1]。王宏忠[2]的研究中相關(guān)分析結(jié)果顯示，大豆產(chǎn)量與鋅、錳、鐵呈顯著正相關(guān)關(guān)系。韓麗梅等[3]研究表明鉬含量的虧缺會間接影響大豆產(chǎn)量。潘亞清[4]的文章中指出微量元素錳、鋅、銅對大豆產(chǎn)量有促進效果，而促進效果最好的是鉬元素。段素梅[5]通過研究得出結(jié)論，施鉬肥量越大，大豆產(chǎn)量越高。因此需要明確大豆土壤中微量元素與產(chǎn)量之間的相關(guān)性。

本研究通過東北地區(qū)齊齊哈爾、沈陽、敦化、通化、白城五個地區(qū)的土壤樣品，分析了15種微量元素的含量變化及差異，通過文獻法比較五個地區(qū)歷年大豆產(chǎn)量趨勢，探索了微量元素與產(chǎn)量的相關(guān)性，為東北地區(qū)科學(xué)種植大豆及大豆高產(chǎn)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試材料

五個不同地區(qū)大豆土壤樣品。

1.1.2 取樣地點

黑龍江省齊齊哈爾市（123°57'12"E，47°20'53"N）、遼寧省沈陽市（123°25'44"E，47°47'48"N）、吉林省延邊州敦化市（128°21'33"E，43°26'24"N）、吉林省通化市（125°45'33"E，41°40'45"N）、吉林省白城市（122°50'43"E，45°37'46"N）。

1.2 試驗方法

1.2.1 取樣方法

多點取樣法。

1.2.2 樣品處理

新鮮土壤樣本，置陰涼處經(jīng)自然風(fēng)干，除去其中的動植物殘體，砂粒及其他雜質(zhì)。按四分法，篩選供試樣品。粉碎樣品，75目篩分，用于測定指標測定。

1.3 測定方法

采用混合酸（HNO3-H2O2）消解土壤樣品，建立電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）同時測定土壤樣品中15種微量元素含量的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

軟件Microsoft Office Excel 2016用于產(chǎn)量的預(yù)測、數(shù)據(jù)的整理、計算及繪圖制表，軟件IBM SPSS Statistics 23用于數(shù)據(jù)的處理、分析以及制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地區(qū)大豆土壤微量元素的含量及變化

不同地區(qū)大豆土壤微量元素含量的平均值見表1。不同地區(qū)Fe元素的含量均有顯著差異，說明Fe元素受不同地區(qū)的影響較大。只有沈陽地區(qū)大豆土壤中檢測出了Mo元素，其含量為0.293 mg/kg，其他四個地區(qū)未檢測出。不同地區(qū)Sb元素的含量不存在顯著性差異，即不同地區(qū)的Sb元素含量差異不大。參考全國土壤微量元素背景值[6]，本研究測定的15種微量元素含量均未超出元素背景最大值。五個不同地區(qū)大部分微量元素含量均值由高到低排列為：沈陽、敦化、齊齊哈爾、通化、白城。

2.2 微量元素與產(chǎn)量相關(guān)性分析

2.2.1 15種微量元素與產(chǎn)量相關(guān)性分析

通過SPSS23.0軟件對15種微量元素和通過文獻查閱法對五個地區(qū)近10年的產(chǎn)量進行皮爾遜相關(guān)性分析，結(jié)果見表 2。產(chǎn)量與 Ni、Cu、Zn、As呈較強的顯著正相關(guān)，與Cd呈較強的顯著負相關(guān)關(guān)系，與Sb、V呈負相關(guān)、其他元素呈正相關(guān)，但不顯著。15種微量元素與大豆產(chǎn)量相關(guān)程度從大到小為 As、Zn、Cu、Cd、Ni。由于產(chǎn)量為預(yù)測數(shù)值，故產(chǎn)量的置信區(qū)間與微量元素的相關(guān)性也作為參考。在產(chǎn)量（下限）與微量元素相關(guān)性分析中，產(chǎn)量（下限）與Co呈較強的顯著正相關(guān)，與Fe元素呈較強的極顯著正相關(guān)關(guān)系。產(chǎn)量和產(chǎn)量（上限）與Sb、V元素都呈較弱的負相關(guān)關(guān)系，但不顯著。三組產(chǎn)量數(shù)據(jù)與Cd元素均呈較強的顯著負相關(guān)關(guān)系。

表2 微量元素與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

2.2.2 8種微量元素的相關(guān)性分析

在15種微量元素中，選擇與產(chǎn)量具有顯著相關(guān)性的7種微量元素以及大豆必需的Mo元素進行皮爾遜相關(guān)分析，結(jié)果見表3。Fe與Ni、Cu呈較強的正相關(guān)。Co與Zn、As呈較強的正相關(guān)，與Ni、Cu呈較強的極顯著正相關(guān)，與Cd呈較強的極顯著負相關(guān)。Ni與Cu、Zn、As呈較強的極顯著正相關(guān)，與Cd呈較強的極顯著負相關(guān)。Zn與As呈較強的極顯著正相關(guān)，與Cd呈較強的極顯著負相關(guān)。As與Cd呈較強的極顯著負相關(guān)。由此表可知，Mo元素與其他7種元素沒有顯著相關(guān)關(guān)系。

表3 8種微量元素的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

本試驗中五個地區(qū)中只有沈陽地區(qū)檢測出Mo元素，其余四個地區(qū)中均未檢測出Mo元素。已有研究表明，大豆產(chǎn)量會隨著鉬肥用量的增加而增加[7]。說明Mo對大豆產(chǎn)量有一定影響。因此除沈陽地區(qū)外，其他四個地區(qū)應(yīng)適當補充大豆土壤中的Mo元素。這與田艷芬[8]的研究中針對吉林省五個大豆種植區(qū)建議施用Mo肥的結(jié)果相呼應(yīng)。

綜合不同地區(qū)15種微量元素的含量及顯著性比較分析表明，通化和白城的大豆土壤中大部分微量元素含量差異較小。不同地區(qū)15種微量元素的含量有不同顯著差異，五個地區(qū)的Fe元素含量均有顯著性差異，說明大豆土壤中Fe元素受地區(qū)的影響較大。造成不同地區(qū)土壤微量元素含量差異的原因可能受土壤屬性 （如母質(zhì)、母巖、土壤礦物和地形）或人為因素（如種植制度、耕作栽培措施等） 等方面的因素影響[9]。Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As元素含量與產(chǎn)量都呈較強的顯著正相關(guān)，產(chǎn)量（下限）與Fe元素含量呈較強的極顯著正相關(guān)。已有研究表明[10]，F(xiàn)e是提高大豆產(chǎn)量的重要元素。綜上所述，說明大部分微量元素有利于增加大豆產(chǎn)量。