張春梅

(甘肅省古浪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 古浪 733100)

植物生長(zhǎng)離不開土壤，土壤提供植物生長(zhǎng)所需的大部分營養(yǎng)元素。在植物賴以生存的多種元素中，不僅有氮、磷、鉀等大量元素，還有多種微量元素，如鋅、錳、銅、鐵、硼、鉬和氯等[1-3]。雖然植物對(duì)微量元素的需要量很少，但它們對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的作用與大量元素同等重要；微量元素在植物體中多為酶、輔酶的組成成分和活化劑，它們的作用有很強(qiáng)的專一性，一旦缺乏，植物便不能正常生長(zhǎng)，當(dāng)某種微量元素缺乏時(shí)，作物生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)受到明顯的影響，產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降。同時(shí)，植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量元素，往往在土壤中含量很少，有效性低。因此，微量元素有時(shí)成為作物產(chǎn)量和品質(zhì)的限制因子[3-6]，在缺少微量元素的土壤或?qū)ξ⒘吭孛舾械淖魑锷鲜┯梦⒎室话阈Ч跫选?/p>

近年來，隨著農(nóng)作物產(chǎn)量和復(fù)種指數(shù)的提高及高產(chǎn)品種推廣，注重氮、磷、鉀三要素平衡施肥，使氮、磷、鉀等大量元素肥料施量增多，而忽視中、微量元素的補(bǔ)充，從而導(dǎo)致農(nóng)田養(yǎng)分比例失調(diào)，使微量元素缺乏越來越明顯[6-9]。隨著作物產(chǎn)量的不斷提高和化肥的大量施用，作物迫切需求微量元素肥料的正確施用。因此，作物微量元素營養(yǎng)引起國內(nèi)外科學(xué)工作者的高度重視，特別是近20年來，植物微量元素營養(yǎng)研究方面取得較大進(jìn)展[10-12]。

古浪縣地處河西走廊東端，南依祁連山支脈，是以種植業(yè)為主的典型農(nóng)業(yè)縣?？h內(nèi)主要有井灌區(qū)、河灌區(qū)和引黃灌區(qū)3個(gè)主要作物種植生態(tài)區(qū)，作物有小麥(Triticumaestivum)、大麥(Hordeumvulgare)、玉米(Zeamays)和馬鈴薯(Solanumtuberosum)等[13]。為了解古浪縣土壤中微量元素分布狀況，對(duì)縣內(nèi)井灌區(qū)、河灌區(qū)和引黃灌區(qū)3個(gè)主要生態(tài)區(qū)耕地土壤中有效態(tài)微量元素鋅、錳、銅、鐵含量進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查分析，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其微量元素滿足作物生長(zhǎng)需要狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為該縣農(nóng)作物生產(chǎn)合理布局，作物大田生產(chǎn)科學(xué)施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況 古浪縣北靠騰格里沙漠，地處37°09′～37°54′ N，102°38′～103°54′ E，海拔1 550～3 469 m，境內(nèi)年均日照時(shí)數(shù)為2 629 h，年均降水量361.3 mm，年均蒸發(fā)量1 783.8 mm，總耕地面積7.5萬hm2，常年播種面積6.8萬hm2。根據(jù)古浪縣的氣候、灌溉條件、立地條件等可把耕地分為三大區(qū)域：中部為井灌區(qū)，耕地面積0.92萬hm2，以井水灌溉為主，主要土壤類型為灌淤土和風(fēng)沙土；北部為引黃灌溉區(qū)，耕地面積1.87萬hm2，以黃河水、井水灌溉為主，主要土壤類型為灰鈣土、灌淤土和風(fēng)沙土；南部為河灌區(qū)，耕地面積1.73萬hm2，以庫水、井水灌溉為主，主要土壤類型為灰鈣土和灌淤土。由于地勢(shì)南高北低，地形高差懸殊，氣候具有明顯地帶性差異。日照充足，太陽輻射強(qiáng)，光能資源豐富，具有較強(qiáng)的光合生產(chǎn)力，降水稀少且分布不均，氣候比較干燥。境內(nèi)土壤耕作粗放，用養(yǎng)不協(xié)調(diào)，土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量較低，化肥施用不科學(xué)，大量元素與微量元素肥料比例失調(diào)，作物表現(xiàn)出缺素癥。

1.2土壤樣品采集 于2009年9-10月，對(duì)古浪縣井灌區(qū)、河灌區(qū)和引黃灌區(qū)12個(gè)鄉(xiāng)35個(gè)村98個(gè)組土壤耕層(0～20 cm)樣品進(jìn)行采集。采樣前，詳細(xì)了解采樣地土壤類型、肥力等級(jí)和地形等因素，參考縣級(jí)土壤圖，選擇具代表性地塊為采樣單元，平均每個(gè)采樣單元為6.7～13.3 hm2。采樣時(shí)，按“隨機(jī)”、“等量”和“多點(diǎn)混合”原則進(jìn)行，“S”形布點(diǎn)；并用GPS定位，記錄經(jīng)緯度；每個(gè)采樣單元采集15點(diǎn)混合后，用四分法取土1 kg左右，放入樣袋編號(hào)標(biāo)簽后備用。3個(gè)灌區(qū)共采集土樣326個(gè)，其中，井灌區(qū)48個(gè)，河灌區(qū)101個(gè)，引黃灌區(qū)177個(gè)。為防止土樣污染，土樣采集、粉碎均用木制工具和塑料制品。所采集土壤樣品待風(fēng)干后，剔除未分解植物殘?bào)w，研磨過20目尼龍篩，保存在塑料瓶中備用。

1.3測(cè)定指標(biāo)和方法 用pH值7.3的0.005 mol/L DTPA混合提取劑(0.1 mol/L氯化鈣+0.01 mol/L DTPA)[13-15]的緩沖溶液作為浸提劑，螯合浸提出土壤中的有效鋅、錳、銅、鐵。振蕩2 h，過濾，濾液用原子吸收分光光度法測(cè)定土壤有效鋅、錳、銅、鐵含量。

此外，對(duì)不同灌區(qū)土壤有效鋅、錳、銅、鐵含量按表1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)。統(tǒng)計(jì)不同灌區(qū)各級(jí)土壤有效鋅、錳、銅、鐵含量的分布面積，并計(jì)算各級(jí)面積占總耕地面積的比例。

表1 土壤微量元素有效鋅、錳、銅、鐵含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) mg/kg

2 結(jié)果

2.1土壤有效鋅含量與分布 井灌區(qū)有效鋅含量為0.04～1.58 mg/kg，平均為0.29 mg/kg，遠(yuǎn)低于植物需鋅的臨界值(1.5 mg/kg)，屬低含量水平；其中，黃花灘鄉(xiāng)黃花灘村金莊組含量最低，僅為0.04 mg/kg，永豐灘鄉(xiāng)岸門村地灣組含量最高，為1.58 mg/kg(表2)。河灌區(qū)有效鋅含量為0.09～1.47 mg/kg，平均為0.42 mg/kg，低于植物需鋅的臨界值，屬低含量水平；其中，土門鎮(zhèn)永東村城門組最低,為0.09 mg/kg，泗水鎮(zhèn)鐵門村王下組最高,為1.47 mg/kg。引黃灌區(qū)有效鋅含量為1.25～3.64 mg/kg，平均為2.32 mg/kg，高于植物需鋅的臨界值，屬中高含量水平；其中，海子灘鎮(zhèn)民權(quán)城村三組最低,為1.25 mg/kg，大靖鎮(zhèn)龍崗村四組最高,為3.64 mg/kg。

土壤有效鋅含量分布為:井灌區(qū)、河灌區(qū)和引黃灌區(qū)耕層土壤中有效鋅含量<0.5 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的81.6%、67.1%和41.7%；含量為0.5～1.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的14.1%、20.8%和34.4%；含量為1.0～3.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的4.3%、12.1%和20.3%；含量>3.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的0、0和1.6% (表3)?？梢姡?個(gè)灌區(qū)土壤有效鋅含量分布差異極大，且都需增施鋅肥。

表2 不同灌區(qū)土壤耕層有效鋅、錳、銅、鐵含量 mg/kg

表3 不同級(jí)別土壤有效鋅含量分布面積及其比例

2.2土壤有效錳含量與分布 井灌區(qū)、河灌區(qū)和引黃灌區(qū)有效錳含量分別為5.64～10.12、6.46～14.68和7.22～15.17 mg/kg，平均含量分別為9.21、11.87和13.92 mg/kg(表2)，屬高含量水平。其中，井灌區(qū)、河灌區(qū)、引黃灌區(qū)耕層土壤有效錳含量為5.0～15.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的87.0%、79.8%和68.3%；含量為15.0～30.0 mg/kg的耕地分別占總耕地的13.0%、20.2%和31.7%(表4)。表明3個(gè)灌區(qū)土壤有效錳含量處于高水平狀態(tài)，均高于作物需錳臨界值(5.0 mg/kg)。因此，3個(gè)灌區(qū)土壤目前不需要施錳肥。2.3土壤有效銅含量與分布 井灌區(qū)有效銅含量為0.42～1.12 mg/kg，平均為0.82 mg/kg;河灌區(qū)為0.90～2.00 mg/kg，平均為1.34 mg/kg;引黃灌區(qū)為0.81～2.47 mg/kg，平均為1.57 mg/kg(表2)。3個(gè)灌區(qū)土壤有效銅含量均高于作物需銅的臨界值(0.2 mg/kg)，屬高含量水平。其中，井灌區(qū)耕層土壤有效銅含量為1.0～1.8和0.2～1.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的22.8%和77.2%；河灌區(qū)和引黃灌區(qū)耕層土壤有效銅含量>1.8、1.0～1.8和0.2～1.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的21.4%、50.9%、27.7%和17.6%、48.8%、33.6%(表5)。表明3個(gè)灌區(qū)耕地土壤有效銅含量豐富，目前種植作物不需施銅肥。

表4 不同級(jí)別土壤有效錳含量分布面積及其比例

2.4土壤有效鐵含量與分布 井灌區(qū)有效鐵含量為2.88～8.08 mg/kg，平均為5.4 mg/kg，略高于作物需鐵的臨界值(4.5 mg/kg)，其中，黃花灘鄉(xiāng)黃花灘村金莊組含量最低，為2.88 mg/kg，永豐灘鄉(xiāng)新河村橫溝組含量最高，為8.08 mg/kg(表2)；河灌區(qū)有效鐵含量為2.42～13.19 mg/kg，平均為10.2 mg/kg，其中，土門鎮(zhèn)新勝村朱西組含量最低，為2.42 mg/kg，古浪鎮(zhèn)胡家灣村井莊組含量最高，為13.19 mg/kg；引黃灌區(qū)有效鐵含量為2.61～14.22 mg/kg，平均為12.3 mg/kg，其中，直灘鄉(xiāng)十支村勝方組含量最低，為2.61 mg/kg，大靖鎮(zhèn)樊家灘村二組含量最高，為14.22 mg/kg。

井灌區(qū)、河灌區(qū)、引黃灌區(qū)有效鐵含量<4.5 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的18.5%、6.4%和3.7%；含量為4.5～10.0和10.0～20.0 mg/kg的耕地面積分別占總耕地面積的68.5%、76.8%、70.6%和13.0%、16.8%、25.7%(表6)。可見，3個(gè)灌區(qū)有效鐵含量低于作物需鐵臨界值(5.0 mg/kg)的耕地面積占總耕地面積的28.6%，代表面積0.35萬hm2，這些耕地需適當(dāng)增施鐵肥(如葉面適當(dāng)噴施硫酸亞鐵等微肥)。

3 討論與小結(jié)

本研究表明，井灌區(qū)、河灌區(qū)和引黃灌區(qū)分別有81.6%、67.1%和41.7%的耕地土壤有效鋅含量低于作物需鋅的臨界值，缺鋅狀況比較嚴(yán)重；3個(gè)灌區(qū)土壤有效錳和有效銅含量分別為5.64～10.12、6.46～14.68、7.22～15.17 mg/kg和0.42～1.12、0.90～2.00、0.81～2.47 mg/kg，均高于作物需錳(5.0 mg/kg)和銅臨界值(0.2 mg/kg)，屬高含量水平。同時(shí)，井灌區(qū)、河灌區(qū)和引黃灌區(qū)土壤有效鐵含量分別為2.88～8.08、2.42～13.19和2.61～14.22 mg/kg，平均為5.40、10.20和12.30 mg/kg，雖高于作物需鐵臨界值(4.5 mg/kg)，但井灌區(qū)、河灌區(qū)和引黃灌區(qū)仍分別有18.5%、6.4%和3.7%的耕地有效鐵含量低于作物需鐵臨界值。因此，3個(gè)灌區(qū)中土壤耕層的有效錳和有效銅含量豐富，局部地方缺鐵，土壤嚴(yán)重缺鋅；故種植作物時(shí)，3個(gè)灌區(qū)都需增施鋅肥，適當(dāng)增施鐵肥，無需施錳和銅肥。

表5 不同級(jí)別土壤有效銅含量分布面積及其比例

表6 不同級(jí)別土壤有效鐵含量分布面積及其比例

通常，微肥效果和增產(chǎn)效果因作物種類和種植區(qū)域不同而異，對(duì)小麥、大麥增產(chǎn)施用銅肥，對(duì)玉米、豆科、甜菜(Betavulgaris)等增產(chǎn)施鋅肥和鉬肥，對(duì)油菜增產(chǎn)施硼肥[14-18]。同時(shí)，由于土壤微量元素供應(yīng)不足，往往受土壤環(huán)境條件(如土壤pH值、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤氧化還原狀況、土壤質(zhì)地、土壤水分等)的影響[19-22]。研究表明，酸性條件下鐵、錳、鋅、銅等溶解度較大，故其有效性隨土壤pH值下降而增加；土壤氧化還原狀況對(duì)變價(jià)元素鐵、錳有效性影響較大，還原條件好則有效態(tài)鐵、錳的含量增多，有效性提高；有機(jī)肥料作為維持土壤微量元素肥力的一個(gè)重要養(yǎng)分補(bǔ)給源，含有多種微量元素，施用有機(jī)肥可改變土壤環(huán)境，增加微量元素的有效性。因此，在施肥上建議:1)因地制宜，合理布局農(nóng)作物，對(duì)某種微量元素特別是敏感作物，盡量不種植在特別缺乏這種微量元素的土壤上。如玉米不種植在缺鋅的土壤上，播種油菜選擇含硼較高的田地里，缺錳土地上不種禾本科作物，還有豆科作物對(duì)鉬、硼敏感等。2)在制定測(cè)土配方和專用肥配方時(shí)，針對(duì)作物、土種、區(qū)域不同而異，以保證養(yǎng)分平衡。3)開展微量元素監(jiān)測(cè)與研究。由于各種微量元素從缺乏到過量臨界范圍很窄，缺乏或過量均對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)不利，故在對(duì)歷年土壤資料進(jìn)行收集匯總，掌握土壤有效微量元素動(dòng)態(tài)變化基礎(chǔ)上，不斷完善土壤施肥評(píng)價(jià)體系。

總之，為徹底解決土壤微量元素缺乏問題，在補(bǔ)充微量元素養(yǎng)分的同時(shí)，還應(yīng)注意改善土壤環(huán)境條件，推廣有機(jī)-無機(jī)肥混施，以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，消除微量元素缺乏土壤，為根部吸收創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，從而達(dá)到提高微量元素有效性的目的?？梢?，有機(jī)肥料與無機(jī)微肥配合施用，應(yīng)是今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤微量元素養(yǎng)分管理的重要措施。

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