新疆巴楚縣域農田土壤微量元素含量分布特征

摘要：采集了巴楚縣域農田土壤樣品300份，并對其進行有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅含量測定，以明確土壤中微量元素的含量，探索土壤微量元素結構特征以及成因，為巴楚縣耕地土壤微量元素管理提供理論參考。結果表明，巴楚縣域農田土壤有效鐵含量為4.51～20.00 mg/kg，平均為12.37 mg/kg，其中含鐵量豐富的占67.4%，中等的占32.6%；有效錳含量為1.01～9.97 mg/kg，平均為5.26 mg/kg，其中含錳量中等的占56.0%、缺乏的占44.0%；有效銅含量為1.00～6.00 mg/kg，平均為3.39 mg/kg，其中含銅量極豐富的占77.3%、豐富的占19.0%、中等的占3.7%；有效鋅含量為0.50 ～2.00 mg/kg，平均為1.19 mg/kg，其中含鋅量豐富的占57.6%、中等的占35.6%、缺乏的占6.8%。巴楚縣域農田土壤中的微量元素含量為有效鐵>有效錳>有效銅>有效鋅。綜合考察各農田區域土壤微量元素含量，恰爾巴格鄉的綜合評價得分最高，表現較好。建議在作物栽培過程中，應充分考慮不同鄉鎮的土壤微量元素含量，適當補充微量元素，以達提質增效之目的。

關鍵詞：土壤養分；微量元素；養分分級；代謝

中圖分類號：S158.2 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）07-0660-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.07.015

Distribution Characteristics of Trace Element Contents in

Farmlands of Bachu County， Xinjiang

MAIMAITIJIANG Yiming 1， 2， ZHANG Cong 1， 2， LI Tianle 1， 2， ZHAI Yunlong 1， 2

（1. College of Agriculture， Tarim University， Alar Xinjiang 843300， China; 2. Southern Xinjiang Oasis Agricultural Resources

and Environment Research Centre， Tarim University， Alar Xinjiang 843300， China）

Abstract： A total of 300 farmland soil samples were collected from Bachu County， and their contents of available iron， manganese， copper， and zinc were determined to clarify the trace element contents in the soil. This study aimed to explore the structural characteristics and origins of soil microelements， providing theoretical references for microelement management in the farmland soils of Bachu County. The results showed that the available iron content ranged from 4.51 to 20.00 mg/kg， with an average of 12.37 mg/kg， 67.4% of the soils being rich in iron and 32.6% having moderate levels. The available manganese content ranged from 1.01 to 9.97 mg/kg， with an average of 5.26 mg/kg， 56.0% of the soils having moderate levels and 44.0% being deficient. The available copper content ranged from 1.00 to 6.00 mg/kg， with an average of 3.39 mg/kg， 77.3% of the soils being extremely rich， 19.0% rich， and 3.7% having moderate levels. The available zinc content ranged from 0.50 to 2.00 mg/kg， with an average of 1.19 mg/kg， 57.6% of the soils being rich， 35.6% moderate， and 6.8% deficient. The trace element contents in Bachu County's farmland soils were in the order of available iron > available manganese > available copper > available zinc. Among the various farmland regions， Qiaerbage Township had the highest comprehensive evaluation score and performed the best. It is recommended that crop cultivation processes should consider the soil trace element contents of different townships and appropriately supplement trace elements to achieve quality and efficiency improvements.

Key words： Soil nutrient; Trace element; Nutrient grading; Metabolism

土壤微量元素是土壤質量的重要表征之一［1 ］，同時也是作物生長必需的營養元素，具有促進作物生長、改善作物品質、提高化肥利用率、減輕作物病蟲害等重要作用［2 - 4 ］。鐵元素作為土壤中重要的微量元素，影響植物的各項生長階段，參與植物呼吸作用、光合以及各項氮代謝過程，土壤中的鐵元素可以通過植物的根部進行吸收，然后轉運到植物所需的各個部位，維持植物正常生長發育，土壤中鐵的氧化還原反應對于土壤氧化還原環境也有著一定影響［5 - 8 ］。錳元素能夠促進其他養分的吸收和利用，特別是對鐵、鉀、鈣等具有促進作用，植物缺少錳元素會出現生長緩慢、葉片發黃等癥狀；錳還是植物體內重要的抗氧化劑，可以參與清除自由基以及保護細胞膜的作用，作為多種酶的輔助因子，可以達到促進酶活性的作用，從而間接參與植物中的許多代謝［9 - 11 ］。銅、鋅元素對于植物的病害具有抑制作用，可以抑制一些細菌、真菌及部分病毒所帶來的病害。近年來，隨著測土配方技術的推廣，不少學者對土壤微量元素進行了分析。安玉亭等［1 ］研究發現，貴州省普定縣喀斯特山地有效態微量元素的表聚效應明顯；董國濤等［12 ］運用GIS技術對天山北坡三工河流域沖積平原型綠洲土壤表層微量元素進行分析得知，土壤微量元素鐵、錳、銅、鋅具有強烈的空間自相關性，呈現出明顯的片狀和斑塊狀分布，且有效鐵、錳、銅、鋅含量均比較低；李澤巖等［13 ］通過對新疆區域內730個土壤樣品的分析發現，新疆土壤中鐵、銅含量較為豐富，錳含量處于中等水平，鋅含量較為匱乏；鄭德明等［14 ］研究發現，新疆土壤的鐵、錳、銅含量與第二次土壤普查相比均具有大幅下降，土壤鋅含量略有提高。我們分析了巴楚縣域10個鄉鎮耕層土壤有效態微量元素含量特征，以探索土壤微量元素結構特征以及成因，為巴楚縣耕地土壤微量元素管理提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

巴楚縣（東經77° 22′～79° 56′，北緯38° 47′～40° 17′）地處新疆西南部，隸屬喀什地區。屬溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫12.1 ℃，年日照數2 859～3 130 h，年均無霜期225 d，平均年降水量60 mm左右。

1.2 樣品采集與測定

2022年在巴楚縣10個鄉（鎮）進行布點采樣，每個采樣單元按“隨機、等量、多點混合”的原則，按“S”形設置打鉆點，每10.00～33.33 hm2為1個單元，每個單元采集12個點后混合，合計混合土樣300份采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法測定土壤有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅含量。

1.3 數據分析

采用Excel對數據進行統計分析。采用origin 2022軟件做微量元素含量情況圖，采用WPS軟件做出微量元素分級占比圖。

2 結果與分析

2.1 新疆農田土壤養分總體狀況

通過查詢第二次全國土壤普查新疆農田土壤有效態微量元素含量及第二次全國土壤普查土壤養分分級標準（表1）可知［15 - 16 ］，新疆農田土壤有效鐵含量為11.90 mg/kg，處于豐富級別；有效錳含量為7.13 mg/kg，處于中等級別；有效銅含量為1.81 mg/kg，處于極豐富級別；有效鋅含量為0.79 mg/kg，處于中等級別。

2.2 巴楚縣域農田土壤有效鐵含量

由圖1可知，巴楚縣域300份混合土樣的農田土壤有效鐵含量為4.51～20.00 mg/kg，平均為12.37 mg/kg，處于豐富級別，與全疆農田土壤有效鐵含量相比提高了3.95%。其中，瓊庫爾恰克鄉農田土壤平均有效鐵含量最高，為13.05 mg/kg；夏馬勒鄉、阿拉薩克馬熱勒鄉較低，分別較全疆農田土壤有效鐵含量低2.45%、12.22%。參照新疆農田土壤有效微量元素分級含量及土壤養分分級標準（表1），巴楚縣域農田土壤有效鐵含量主要處在豐富、中等的級別，其中豐富占比為67.4%、中等占比為32.6%（圖2）。

2.3 巴楚縣域農田土壤有效錳含量

由圖3可知，巴楚縣域農田土壤有效錳含量為1.01～9.97 mg/kg，平均為5.26 mg/kg，處于中等級別，與全疆農田土壤有效錳含量相比降低了26.23%。其中，瓊庫爾恰克鄉農田土壤平均有效錳含量最高，為6.04 mg/kg；多來提巴格鄉最低，為4.22 mg/kg。參照分級標準來看，巴楚縣域農田土壤錳含量主要處于中等、缺的級別，其中中等占比為56.0%，缺占比為44.0%（圖4）。農田土壤有效錳含量較高的地區主要集中在瓊庫爾恰克鄉、恰爾巴格鄉、阿拉薩克馬熱勒鄉，均處于中等水平；農田土壤有效錳含量較低的地區主要集中在夏馬勒鄉、多來提巴格鄉、阿瓦提鎮，均處于缺乏水平。

2.4 巴楚縣域農田土壤有效銅含量

由圖5可知，巴楚縣域農田土壤有效銅含量為1.00～6.00 mg/kg，平均為3.39 mg/kg，處于極豐富級別，與全疆農田土壤有效銅含量相比提高了87.29%。其中，夏瑪勒鄉農田土壤平均有效銅含量最高，為3.90 mg/kg；英吾斯塘鄉最低，為2.64 mg/kg。參照分級標準，巴楚縣域農田土壤有效銅含量為主要處在極豐富、豐富、中等的級別，其中極豐富占比為77.3%、豐富占比為19.0%、中等占比為3.7%（圖6）。農田土壤有效銅含量較高的地區主要集中在夏馬勒鄉、阿納庫勒鄉、恰爾巴格鄉，農田土壤有效銅含量較低的地區主要集中在英吾斯塘鄉、多來提巴格鄉、阿拉格爾鄉。

2.5 巴楚縣域農田土壤有效鋅含量

由圖7可知，巴楚縣域農田土壤有效鋅含量為0.50～2.00 mg/kg，平均為1.19 mg/kg，處于豐富級別，與全疆農田土壤有效鋅含量相比提高了50.63%。其中，阿瓦提鎮農田土壤平均有效鋅含量最高，為1.31 mg/kg；恰爾巴格鄉農田土壤平均有效鋅含量最低，為1.12 mg/kg。參照分級標準，巴楚縣域農田土壤有效鋅含量主要處在豐富、中等、缺的級別，其中豐富占比為57.6%、中等占比為35.6%、缺占比為6.8%（圖8）。其中，農田土壤有效鋅含量較高的地區主要集中在阿瓦提鎮、阿納庫勒鄉、阿拉格爾鄉；農田土壤有效鋅含量較低的地區主要集中在恰爾巴格鄉、多來提巴格鄉、瓊庫爾恰克鄉。

2.6 巴楚縣域農田土壤有效態微量元素含量綜合評價

對巴楚縣域農田土壤有效鐵含量（X1）、有效錳含量（X2）、有效銅含量（X3）、有效鋅含量（X4）進行主成分分析，結果見表2。從表2表明，根據特征值大于1為標準提取出的2個主成分累計方差貢獻率為73.065%，能夠代表巴楚縣域農田土壤有效態微量元素的大部分信息。第1個主成分的貢獻率為41.812%，主要綜合了土壤有效錳、有效銅、有效鋅含量的信息；第2個主成分的貢獻率為31.253%，主要綜合了土壤有效鐵含量的信息。基于表中的特征向量和各指標的標準化值，構建出以下2個主成分的得分表達式。

F1=-0.537X1+0.495X2+0.677X3+0.088X4；

F2=0.461X1+0.456X2+0.129X3-0.75X4。

將主成分方差貢獻率作為權數，建立巴楚縣域農田土壤有效態微量元素的綜合評價方程：F= 0.41 812F1+0.31 253F2，以此計算出巴楚縣域農田土壤有效態微量元素的綜合得分（表3）。由表3可知，巴楚縣域農田土壤有效態微量元素的綜合評價表現為恰爾巴格鄉＞瓊庫爾恰克鄉＞阿拉薩克馬熱勒鄉＞阿納庫勒鄉＞夏馬勒鄉＞色力布亞鎮＞阿拉格爾鄉＞英吾斯塘鄉＞多來提巴格鄉＞阿瓦提鎮。可見，恰爾巴格鄉農田土壤有效態微量元素含量在巴楚縣域內整體表現最好。

3 討論與結論

微量元素是土壤的重要組成部分，是表征土壤質量的重要因子［17 ］，微量元素不僅影響作物的生長發育、產量及農作物品質［18 - 20 ］，也在一定程度上影響到人類的健康［21 - 22 ］。本研究表明，巴楚縣域農田土壤有效鐵、有效銅、有效鋅平均含量相較于全疆土壤背景值提高了3.95%～87.29%，有效錳平均含量相較于全疆土壤背景值降低了26.23%。巴楚縣域農田土壤中的有效鐵含量為4.51～20.00 mg/kg，平均為12.37 mg/kg，其中含鐵量豐富的占比為67.4%、中等的占比為32.6%；有效錳含量為1.01～9.97 mg/kg，平均為5.26 mg/kg，其中含錳量中等的占比為56.0%、缺乏的占比為44.0%；有效銅含量為1.00～6.00 mg/kg，平均為3.39 mg/kg，其中含銅量極豐富的占比為77.3%、豐富的占比為19.0%、中等的占比為3.7%；有效鋅含量為0.50～2.00 mg/kg，平均為1.19 mg/kg，其中含鋅量豐富的占比為57.6%、中等的占比為35.6%、缺乏的占比為6.8%。巴楚縣域農田土壤中的微量元素含量為有效鐵>有效錳>有效銅>有效鋅。恰爾巴格鄉的農田土壤微量元素的綜合評價得分最高，表現較好。

巴楚縣域各鄉鎮農田土壤微量元素整體分布不均，在各鄉鎮參差不齊、差異過大。巴楚縣域農田土壤有效鐵含量較為豐富，但仍存在部分地塊有效鐵含量不足的情況，應注意適當補充鐵元素，避免作物缺鐵。巴楚縣域農田土壤有效錳含量處于中等偏低水平，甚至在多來提巴格鄉、夏馬勒鄉、阿瓦提鎮、英吾斯塘鄉出現土壤有效錳缺乏的現象，且相較于全國第二次土壤普查，巴楚縣域農田土壤有效錳含量降低顯著，說明在近20年來巴楚縣域農田對錳元素的補充并未重視，今后田間追肥過程中應注重錳肥的補充。巴楚縣域農田土壤有效銅含量處于極豐富水平，這與田間管理時噴施含銅制劑的化肥與農藥高度相關，今后的田間管理中應盡量避免施用含銅制劑的化肥、農藥，避免產生土壤重金屬污染。巴楚縣域農田土壤有效鋅含量整體處于豐富水平，但與鐵元素一樣，仍有部分土壤出現缺鋅現象，應注意適當補充鋅元素，避免作物出現缺鋅。因此，在作物栽培過程中，應充分考慮不同鄉鎮微量元素狀況，適當補充微量元素，以達到提質增效的目的。

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收稿日期：2023 - 11 - 21；修訂日期：2024 - 05 - 06

基金項目：兵團重大科技項目（NYHXGG，2023AA308）；塔里木大學校長基金創新團隊項目（TDZKCX202301）。

作者簡介：買買提江·依明（1979 — ），男，新疆阿圖什人，碩士，主要從事作物栽培與管理方面的相關研究工作。Email： 993101337@qq.com。

通信作者：翟云龍（1979 — ），男，河南扶溝人，教授，博士，主要從事作物栽培與管理方面的相關研究工作。Email：zylzky@163.com。