熱帶果園不同地質(zhì)背景下土壤有效鐵、有效錳化學(xué)特征

倪德英，周文龍，劉 麗，黃輝皓

（海南省海洋地質(zhì)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 海口 570100）

土壤微量金屬元素是土壤肥力的重要組成部分。雖然土壤中微量金屬元素含量較低，但缺少任何一種微量金屬元素都會(huì)影響植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量下降，在一定程度上影響著人類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)和健康。

鐵、錳作為作物生長(zhǎng)所必需的元素，屬于營(yíng)養(yǎng)元素，是提高農(nóng)作物品質(zhì)和產(chǎn)量的重要因素之一，直接影響著作物的生長(zhǎng)趨勢(shì)[1-2]。鐵、錳都與植物的光合作用有著密切的聯(lián)系。

農(nóng)作物缺鐵會(huì)導(dǎo)致葉綠素不能形成，出現(xiàn)缺綠病；鐵還參與作物的呼吸作用，從而影響作物一切有關(guān)能量的活動(dòng)，如對(duì)養(yǎng)分的吸收等。錳對(duì)作物起著氧化還原作用，可以提高作物的光合作用強(qiáng)度，對(duì)酶的代謝和各種糖積累也有影響；作物缺錳會(huì)導(dǎo)致作物新葉的脈間褪綠黃化，嚴(yán)重時(shí)褪綠部分有黃褐色斑點(diǎn)，繼而壞死并可能穿孔。

近幾年研究發(fā)現(xiàn)，土壤中金屬元素的有效態(tài)含量和土壤的理化性質(zhì)之間有顯著的相關(guān)性[3-6]。土壤中微量元素的有效態(tài)含量是指以相對(duì)活動(dòng)狀態(tài)存在于土壤中，能夠被作物吸收利用的那部分。土壤中有效鐵、有效錳的含量與土壤本身的礦物類(lèi)型、母質(zhì)成因、土壤養(yǎng)分、氣候條件等多種因素有關(guān)。

準(zhǔn)確識(shí)別土壤中有效鐵、有效錳元素在不同地質(zhì)背景中的分布特征，為生物利用性問(wèn)題提供基礎(chǔ)依據(jù)，對(duì)于改善作物產(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。到目前為止，關(guān)于熱帶果園土壤中有效鐵、有效錳元素在不同地質(zhì)背景下的分布問(wèn)題未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)以海南熱帶典型果園為研究區(qū)，對(duì)土壤中有效鐵、有效錳含量進(jìn)行測(cè)定，分析不同地質(zhì)背景下兩種有效態(tài)元素的分布特征，以其測(cè)試分析結(jié)果為園區(qū)土壤的科學(xué)管理和施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品

采集果園毛根區(qū)土壤，采樣深度0～60 cm，根據(jù)園區(qū)實(shí)際情況一般由2～3 個(gè)子樣混合組成1 件樣品。果園地土壤樣品要去除根系、石塊、蟲(chóng)體等雜質(zhì)，保留重量大于500 g，風(fēng)干過(guò)80 目篩。

1.2 試劑

鹽酸、氨水均為優(yōu)級(jí)純，二乙三胺五乙酸（DTPA）、三乙醇胺（TEA）、氯化鈣（CaCl2·2H2O）均為高純?cè)噭?/p>

DTPA 浸提劑為（c（DTPA）=0.005 mol/L，c（CaCl2）=0.01mol/L，c（TEA）=0.1mol/L，pH 值為7.30）。稱(chēng)取1.967g二乙三胺五乙酸（DTPA），溶于14.92 g（約13.3 mL）三乙醇胺（TEA）和少量水中；將1.47 g 氯化鈣（CaCl2·2H2O）溶于水后，一并轉(zhuǎn)入1 L 容量瓶中，加水至約950 mL；在酸度計(jì)上用1∶1 鹽酸溶液（約8.5 mL）或1∶1 氨水，調(diào)節(jié)pH 值至7.3，用水定容，貯于塑料瓶中；使用前再次校準(zhǔn)pH 值。

1.3 設(shè)備

iCAP6300Duo（ThermoFisherScuentufuc），THZ-82A水浴恒溫振蕩器（常州榮華儀器有限公司），飛鴿牌系列離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）。

1.4 試樣制備

稱(chēng)取風(fēng)干試樣20.00 g 于250 mL三角瓶中，加入（25±2）℃的DTPA 浸提劑40 mL，蓋好瓶蓋，搖勻，在（25±2）℃的條件下，以（180±20）r/min 的頻率振蕩2 h，立即離心，取上清液測(cè)定。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.5 樣品分析

本試驗(yàn)采用ICP 法對(duì)樣品進(jìn)行分析測(cè)定，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法計(jì)算樣品中有效鐵、有效錳的含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制：用EDPA 浸提劑稀釋配制成鐵、錳濃度均為1 μg/mL、2 μg/mL、5 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL 的混合標(biāo)準(zhǔn)系列。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地質(zhì)背景下有效鐵、有效錳的含量

按《森林土壤交換性錳的測(cè)定》（LYT 1263—1999）和《森林土壤有效鐵的測(cè)定》（LYT 1262—1999），進(jìn)行有效鐵、有效錳土壤樣品的分析測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 土壤中有效鐵、有效錳的含量 單位：mg/kg

有效鐵在花崗巖和第四系松散沉積物中的均值含量較高，分別為91.7 mg/kg 和91.0 mg/kg；在基性火山巖和變質(zhì)巖中含量相對(duì)較低，分別為66.7 mg/kg 和50.5 mg/kg。

有效錳在基性火山巖、第四系松散沉積物和變質(zhì)巖中含量較高，分別為88.0 mg/kg、72.0 mg/kg和71.1 mg/kg；在花崗巖中相對(duì)較低，只有33.0 mg/kg。

2.2 園區(qū)土壤有效鐵、有效錳地球化學(xué)參數(shù)

用變異系數(shù)（CV）表示含量在空間分布上波動(dòng)的大小，計(jì)算公式為“CV=×100%”。由表2 可知，園區(qū)土壤中有效鐵和有效錳指標(biāo)變異系數(shù)（CV）差距較大。有效錳的變異系數(shù)較高，為98.1%，表明其含量在空間分布上變化較大，區(qū)域波動(dòng)性相對(duì)較高；而有效鐵變異系數(shù)則相對(duì)較小，為54.8%，表明其含量在空間分布上變化較小，區(qū)域波動(dòng)性相對(duì)較小。

表2 土壤有效鐵、有效錳地球化學(xué)參數(shù)

2.3 不同地質(zhì)背景園區(qū)有效鐵、有效錳地球化學(xué)參數(shù)

基性火山巖、花崗巖、第四系松散沉積物、變質(zhì)巖4 種不同地質(zhì)背景的變異系數(shù)見(jiàn)表3。

表3 不同地質(zhì)背景園區(qū)有效鐵、有效錳地球化學(xué)參數(shù)

基性火山巖區(qū)和變質(zhì)巖區(qū)土壤中，有效錳皆高于園區(qū)土壤均值，K2分別為1.39 和1.12；有效鐵皆低于園區(qū)土壤均值，K2分別為0.85 和0.64。變異系數(shù)（CV）方面，基性火山巖區(qū)和變質(zhì)巖區(qū)土壤中，有效錳都較高，分別為84.66%和110.74%，表明指標(biāo)含量在空間分布上波動(dòng)性大；有效鐵都相對(duì)較小，表明指標(biāo)含量在空間分布上波動(dòng)性小。

花崗巖區(qū)土壤中，有效鐵高于園區(qū)土壤均值，K2為1.17；有效錳低于園區(qū)土壤均值，K2為0.52。變異系數(shù)（CV）方面，有效錳、有效鐵都較低，分別為52.67%、55.43%，表明指標(biāo)含量在空間分布上波動(dòng)性小。

第四系松散沉積物區(qū)土壤中，有效鐵和有效錳含量高于園區(qū)土壤均值，K2分別為1.16 和1.14。變異系數(shù)（CV）方面，有效錳較高，為119.7%，表明指標(biāo)含量在空間分布上波動(dòng)性大；有效鐵相對(duì)較小，為45.9%，表明指標(biāo)含量在空間分布上波動(dòng)性小。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同地質(zhì)背景下土壤中有效鐵、有效錳的分析測(cè)試，分析研究了不同地質(zhì)背景下土壤有效鐵、有效錳的含量分布情況，為果園土壤平衡施肥提供了地球化學(xué)依據(jù)，也為科學(xué)施肥指明了方向。大量研究表明，土壤有效態(tài)元素的多少?lài)?yán)重影響著作物的生長(zhǎng)代謝和品質(zhì)等方面。

通過(guò)對(duì)不同地質(zhì)背景下土壤有效態(tài)元素的調(diào)查，科學(xué)施用肥料，可以充分發(fā)揮肥料功效，避免盲目施肥或過(guò)度施肥帶來(lái)的成本浪費(fèi)，從而保障農(nóng)業(yè)施肥投入的有效性。

3.2 結(jié)論

花崗巖區(qū)和第四系松散區(qū)的有效鐵均值較高，分別為91.7 mg/kg 和91.0 mg/kg；基性火山巖和變質(zhì)巖相對(duì)較低，分別為66.7 mg/kg和50.5 mg/kg。變異系數(shù)（CV）方面，基性火山巖區(qū)、變質(zhì)巖區(qū)、花崗巖區(qū)和第四系松散區(qū)有效鐵都相對(duì)較小，分別為52.62%、21.19%、55.43%和45.9%，表明指標(biāo)含量在空間分布上波動(dòng)性小，區(qū)域波動(dòng)性相對(duì)較小。

基性火山巖區(qū)的有效錳均值較高，為88.0 mg/kg；其次是第四系松散區(qū)和變質(zhì)巖區(qū)，分別為72.0 mg/kg和71.1 mg/kg；花崗巖區(qū)最低，為33.0 mg/kg。在變異系數(shù)（CV）方面，基性火山巖區(qū)、第四松散區(qū)和變質(zhì)巖區(qū)有效錳都相對(duì)較高，分別為84.66%、119.70%和110.74%，表明指標(biāo)含量在空間分布上波動(dòng)性大，區(qū)域波動(dòng)性相對(duì)較高；花崗巖區(qū)有效錳相對(duì)較低，只有52.67%，表明指標(biāo)含量在空間分布上波動(dòng)性小，區(qū)域波動(dòng)性相對(duì)較小。