劉 洋，李廷亮,2,3*，栗 麗,2,3，張晉豐，陳 婷

山西省3種典型作物主產(chǎn)區(qū)土壤微量元素特征分析

劉 洋1，李廷亮1,2,3*，栗 麗1,2,3，張晉豐1，陳 婷1

（1.山西農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院，山西 太谷 030801；2.黃土高原特色作物優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801；3.山西農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境國家級實驗教學示范中心，山西 太谷 030801）

【目的】探明研究區(qū)耕層土壤微量元素量現(xiàn)狀及其影響因素。【方法】本試驗分別在山西省小麥、玉米和谷子種植區(qū)，各選擇作物種植面積最大的3個代表性縣域，在每個縣域選取100個采樣點，分析其耕層土壤微量元素（Fe、Mn、Zn、Se）量，及其與pH、有機質(zhì)、土壤類型和種植制度的關系?！窘Y(jié)果】研究區(qū)耕層土壤Fe、Mn、Zn和Se分別為30.42 g/kg、626.55 mg/kg、78.06 mg/kg和0.283 mg/kg。各種植區(qū)土壤微量元素量總體表現(xiàn)為：小麥種植區(qū)>玉米種植區(qū)>谷子種植區(qū)，盡管3個種植區(qū)土壤微量元素整體處于中等（或適量）及以上水平，但同時也存在不同程度的微量元素缺乏，研究區(qū)整體Fe缺乏比例最大，谷子種植區(qū)整體微量元素缺乏比例最大。不同土壤類型中，石質(zhì)土、潮土、粗骨土、褐土和紅黏土的微量元素量，顯著高于棕壤、黃綿土、栗褐土和風沙土（<0.05），其中石質(zhì)土微量元素量最高，棕壤和風沙土量最低。相關性分析結(jié)果表明，pH與4種微量元素均極顯著負相關，有機質(zhì)與4種微量元素均極顯著正相關。種植制度、土壤類型、pH和有機質(zhì)4種影響因素對土壤含Se量的綜合解釋率最高，為47.9%；含Mn量變化僅受土壤類型和有機質(zhì)影響，其綜合解釋率為8.1%?！窘Y(jié)論】盡管現(xiàn)階段山西省主要糧食作物種植區(qū)耕層土壤Fe、Mn、Zn和Se的4種微量元素總體處于中等（適量）及以上水平，但仍然需要注重對Fe的補充，以及提升谷子種植區(qū)整體養(yǎng)分量。土壤含Se量受環(huán)境變化影響最大，而Mn在土壤中的較為穩(wěn)定。

山西??；主要糧食作物；耕層土壤；微量元素；含量特征；影響因素

0 引言

【研究意義】土壤是作物生長的載體，土壤養(yǎng)分供應狀況直接影響著作物的生長過程。農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)不僅受到土壤大量和中量營養(yǎng)元素的影響，同時也受到微量營養(yǎng)元素供給的影響。因此農(nóng)作物生長與土壤微量元素的供給狀況密切相關，而微量元素的供給狀況由其含量、形態(tài)和分布規(guī)律等決定。所以明確區(qū)域范圍內(nèi)農(nóng)田土壤微量元素量和分布狀況，對于農(nóng)產(chǎn)品提質(zhì)增效，以及耕地土壤生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義[1]?！狙芯窟M展】土壤微量元素量因土壤母質(zhì)、地形和植被類型等自然因素差異而具有一定的區(qū)域性[2]，同時也受土地利用類型、施肥和耕作制度等人為因素的影響[3-4]。張騰蛟等[5]研究發(fā)現(xiàn)西昌市不同母質(zhì)形成的土壤微量元素量差異顯著，侏羅紀-白堊紀泥巖類風化物形成的土壤中含有較多的Zn（267.7 mg/kg）和Mn（1 702.7 mg/kg）；第四季沖洪積風化物形成的土壤中Zn和Mn量較低（75.2 mg/kg和511.0 mg/kg）。余慧敏等[6]研究發(fā)現(xiàn)高程和坡度可通過改變土壤水熱分布狀況影響土壤中的養(yǎng)分分布，其中高程對土壤Mn、Se量影響顯著，坡度對土壤Mn、Mo量影響顯著。王興靈等[7]研究不同植被類型對土壤微量元素的影響，發(fā)現(xiàn)表層土壤（0～15 cm）中Fe、Mn量表現(xiàn)為林地>草地>耕地，Zn量則表現(xiàn)為耕地＞草地＞林地。山西省地處黃土高原東部，土壤微量元素量相對較低，根據(jù)20世紀90年代山西省第二次土壤普查數(shù)據(jù)，山西省耕層土壤Fe量為30 g/kg，高于全國土壤背景值2.0%，但Mn、Zn和Se平均量分別為545、66.2、0.18 mg/kg，分別較全國土壤元素量背景值低6.5%、10.8%、37.9%[8-9]。【切入點】近年來，我國糧食產(chǎn)量水平穩(wěn)步提高，多數(shù)研究證明我國糧食增產(chǎn)很大程度上與氮、磷和鉀肥的大量投入有關，而對于糧食增產(chǎn)背后的土壤微量元素量變化特征缺乏系統(tǒng)分析。另外，在山西省轉(zhuǎn)型發(fā)展和“農(nóng)谷”建設戰(zhàn)略發(fā)展要求下，山西省人民政府提出“要立足山西省農(nóng)業(yè)特色資源和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，發(fā)展功能食品和功能農(nóng)業(yè)新產(chǎn)業(yè)拓展農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈”[10]，明確土壤微量元素量特征對推進山西省功能農(nóng)業(yè)發(fā)展尤為重要。【擬解決的關鍵問題】由于施肥種植及氣候條件變化對土壤養(yǎng)分演變的影響，第二次土壤普查養(yǎng)分數(shù)據(jù)已不能有效指導農(nóng)業(yè)施肥生產(chǎn)。因此，本研究在山西省小麥、玉米和谷子種植區(qū)，分別選取代表性縣域，系統(tǒng)分析區(qū)域內(nèi)耕層土壤微量元素（Fe、Mn、Zn和Se）量特征及其影響因素，以期為推進山西省功能農(nóng)業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

山西省屬于暖溫帶、中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為10.6 ℃，降水量在400～650 mm，夏季降水量占全年的60%以上，土壤類型主要包括栗鈣土、栗褐土、褐土等。農(nóng)作物播種面積355.52萬hm2，主要農(nóng)作物有小麥、玉米和谷子等，其常年種植面積分別為174.77萬、56.03萬、19.78萬hm2。本研究根據(jù)《山西省統(tǒng)計年鑒》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及區(qū)域特色，選取小麥主產(chǎn)區(qū)的洪洞縣、襄汾縣、聞喜縣，玉米主產(chǎn)區(qū)的原平市、太谷縣、壽陽縣，以及谷子主產(chǎn)區(qū)的沁縣、臨縣、五寨縣作為研究區(qū)域。各研究區(qū)基本信息如表1所示。

表1 研究區(qū)基本信息

注 T1：石質(zhì)土；T2：潮土；T3：粗骨土；T4：褐土；T5：棕壤；T6：紅黏土；T7：黃綿土；T8：栗褐土；T9：風沙土。

1.2 樣品采集與處理

為避免季節(jié)性施肥對土壤養(yǎng)分量的影響，本研究土壤樣品均在作物收獲后采集，其中小麥區(qū)樣品在2019年7—9月完成，玉米區(qū)和谷子區(qū)樣品在2019年10—11月完成。分別在所選取的9個糧食作物主產(chǎn)縣市，根據(jù)土壤類型和種植區(qū)均勻布點100個，詳見圖1。每個采樣點根據(jù)所在地塊性質(zhì)大小特征，采用五點法或“S”形法采集耕層（0～20 cm）混合樣品土壤樣品，所有樣品均在種植相應作物的地塊上采集，樣品經(jīng)四分法處理后留取1 kg左右?guī)Щ貙嶒炇?，待風干后除去石礫和枯枝落葉，粉碎并通過1 mm和0.149 mm尼龍網(wǎng)篩，裝進自封袋做好標記備用。

圖1 研究區(qū)采樣點分布

土壤全Fe、Mn、Zn量采用HNO3-HF高溫消解—ICP-MS法測定[11-12]；土壤全Se量采用HNO3-HClO4高溫消解—HG-AFS法測定[13-14]；土壤pH采用電位法測定[15]；土壤有機質(zhì)量采用重鉻酸鉀外加熱法測定[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

使用ARCGIS 10.2制作研究區(qū)采樣點分布圖；使用Excel 2010對數(shù)據(jù)進行初步整理，制作pH、有機質(zhì)與微量元素量的相關性圖，并進行Pearson相關分析；使用SPSS 19對土壤pH、有機質(zhì)量、Fe、Mn、Zn量和Se量進行描述性統(tǒng)計分析，不同土壤類型微量元素的方差分析和齊性檢驗，及各影響因素對微量元素的多元逐步回歸分析；使用Canoco 5進行RDA分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植制度土壤微量元素現(xiàn)狀分析

如表2所示，研究區(qū)耕層土壤Fe、Mn、Zn量和Se量分別為30.42 g/kg、626.55 mg/kg、78.06 mg/kg和0.283 mg/kg。其中小麥種植區(qū)Fe、Mn、Zn量和Se量分別為32.57 g/kg、651.58 mg/kg、85.27 mg/kg和0.413 mg/kg；玉米種植區(qū)次之，分別為30.69g/kg、613.36 mg/kg、81.40 mg/kg和0.310 mg/kg；谷子種植區(qū)最低，分別為27.87 g/kg、613.76 mg/kg、67.09 mg/kg和0.180 mg/kg，小麥種植區(qū)的Fe、Zn量和Se量顯著高于谷子種植區(qū)（<0.05）。依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范DZ/T0295—2016》中，全國第二次土壤普查養(yǎng)分含量分級標準[16]，對采樣點微量元素量進行等級劃分（表3）。結(jié)果表明，研究區(qū)4種微量元素缺乏（或較缺乏）比例：Fe（35.65%）>Zn（15.39%）>Se（11.09%）>Mn（3.866%），3個種植區(qū)微量元素缺乏比例：谷子>玉米>小麥。其中小麥種植區(qū)僅Fe缺乏（或較缺乏）比例較高（14.49%），其他元素缺乏比例均小于5%；與小麥種植區(qū)類似，玉米種植區(qū)Fe缺乏（或較缺乏）比例最高（28.83%），其他元素缺乏比例均小于10%；谷子種植區(qū)微量元素較缺乏和較缺乏比例總體較高（Mn除外），F(xiàn)e、Zn和Se分別為：64.36%、36.82%和26.88%。

變異系數(shù)反映土壤特性空間變異程度，變異系數(shù)≤10%為弱變異，介于10%～100%為中等變異，>100%為強變異[17]。由表2可知，各種植區(qū)4種元素變異強度表現(xiàn)為Se>Zn>Fe>Mn，僅小麥種植區(qū)Mn屬于弱變異，其他各種植區(qū)微量元素均屬于中等變異。

表2 土壤微量元素的描述性統(tǒng)計

注 Fe量單位為“g/kg”，Mn、Zn和Se單位為“mg/kg”，均值后小寫字母表示同一種元素在不同種植區(qū)的顯著性差異（<0.05）。

表3 土壤微量元素量分級[11]

2.2 土壤類型對土壤微量元素量的影響分析

將研究區(qū)域土壤類型按土類劃分，可知各土類之間微量元素Fe、Mn、Zn量和Se量具有一定差異性（表4）。其中石質(zhì)土、潮土、粗骨土、褐土和紅黏土的微量元素量，顯著高于棕壤、黃綿土、栗褐土和風沙土（<0.05）。結(jié)果表明，不同土壤類型含F(xiàn)e、Mn量和含Zn量以石質(zhì)土最高，分別為33.03、661.12 mg/kg和90.24 mg/kg，潮土含Se量最高，為0.365 mg/kg。風沙土Fe、Zn和Se量最低，分別為24.45、54.34 mg/kg和0.119 mg/kg，棕壤含Mn量最低，為518.00 mg/kg。

表4 不同土類微量元素量及變異系數(shù)

含量表示平均值±標準差，同列不同字母表示不同土類微量元素量差異顯著(<0.05)。T1：石質(zhì)土；T2：潮土；T3：粗骨土；T4：褐土；T5：棕壤；T6：紅黏土；T7：黃綿土；T8：栗褐土；T9：風沙土。

2.3 土壤pH、有機質(zhì)及其與微量元素間的相關性分析

研究區(qū)土壤pH在7.45～9.00之間，有機質(zhì)量在4.10～64.28 g/kg之間。由圖2可知，土壤微量元素量與pH均極顯著負相關（<0.001），與有機質(zhì)均極顯著正相關。其中土壤Mn量與pH和有機質(zhì)的相關性最弱，相關系數(shù)分別為-0.219和0.214；土壤Se量與pH和有機質(zhì)的相關性最強，相關系數(shù)分別為：-0.507和0.570。土壤Fe量與pH和有機質(zhì)的相關系數(shù)分別為：-0.452和0.353，土壤Zn量與pH和有機質(zhì)的相關系數(shù)分別為：-0.448和0.429。

圖2 pH、有機質(zhì)與土壤微量元素的相關性

2.4 環(huán)境因素對微量元素的影響分析

以土壤類型、種植制度、pH和有機質(zhì)為自變量，F(xiàn)e、Mn、Zn和Se為響應變量進行RDA分析。結(jié)果如表5所示，第一軸和第二軸的特征值分別為0.182 1和0.008 0，表明環(huán)境因素對微量元素量變化在第一軸和第二軸上的解釋量分別為18.21%和0.80%，其中第一軸的貢獻率為95.79%，說明微量元素量的變化主要受第一軸影響。

表5 各影響因素與微量元素量的RDA分析

在RDA排序圖中（圖3），箭頭之間夾角小于90°表示兩變量之間正相關，大于90°則表示負相關；三角形在箭頭所在線上的投影點到箭頭的距離，表示兩變量之間關系的緊密程度，距離越小關系越緊密。從圖3中可以看出，土壤微量元素之間正相關，有機質(zhì)與微量元素正相關，pH與微量元素負相關。在不同土壤類型中，石質(zhì)土微量元素量最高，棕壤和風沙土量最低；在3個種植區(qū)中，小麥種植區(qū)微量元素量最高，谷子種植區(qū)微量元素量最低。

為比較各影響因素對不同土壤微量元素量的影響程度，以種植制度、土壤類型、pH和有機質(zhì)為自變量，分別以土壤Fe、Mn、Zn量和Se量為因變量進行多元逐步回歸分析，定量研究各影響因素對這4種微量元素量變化的解釋度，結(jié)果如表6所示。各影響因素對土壤Fe量變化的解釋率表現(xiàn)為pH>土壤類型>有機質(zhì)>種植制度，4種影響因素對Fe量變化的綜合解釋率為32.9%。各影響因素對土壤Mn量變化的解釋率表現(xiàn)為有機質(zhì)>土壤類型，綜合解釋率為8.1%，pH和種植區(qū)對土壤Mn量的影響不顯著。各影響因素對土壤Zn量變化的解釋率表現(xiàn)為pH>有機質(zhì)>土壤類型>種植制度，綜合解釋率為34.1%。各影響因素對土壤Se量變化的解釋率表現(xiàn)為有機質(zhì)>種植制度>pH>土壤類型，綜合解釋率為47.9%?？傮w來看，4種微量元素量變化受不同環(huán)境因素的響應程度表現(xiàn)為：Se>Zn>Fe>Mn。

圖3 各影響因素與微量元素量的RDA排序

表6 土壤微量元素含量與影響因素的多元逐步回歸分析

注 ?2表示環(huán)境因子對微量元素量變化的解釋度；adj2為綜合決定系數(shù)，表示環(huán)境因子對微量元素量變化的綜合解釋度。

3 討論

山西省屬黃土高原生態(tài)脆弱區(qū)，土壤養(yǎng)分總體偏低[18]。全國第二次土壤普查結(jié)果顯示，山西省耕地土壤Fe和Mn的平均量分別為20.00 g/kg和503.3 mg/kg，處于缺乏和中等水平[19]。本研究土壤Fe和Mn的平均量分別為30.42 g/kg和626.55 mg/kg，較全國第二次土壤普查數(shù)據(jù)分別高52.00%和24.49%；Se平均量為0.283 mg/kg，較華北地區(qū)（0.180 mg/kg）高57.22%[20]。研究區(qū)土壤微量元素量的提高，可能與肥料投入和測土配方施肥技術推廣有關。本研究對每個采樣點農(nóng)戶的施肥情況進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域內(nèi)施用的化肥以復合肥為主，有機肥以腐熟的雞糞、豬糞和牛糞為主，這幾種肥料的投入能一定程度上提高土壤微量元素量[21-25]。另外，本研究發(fā)現(xiàn)小麥種植區(qū)土壤Zn量水平較高（85.27 mg/kg），谷子種植區(qū)土壤Fe量較缺乏（27.87 mg/kg）。因此在施肥過程中需結(jié)合測土配方施肥技術，根據(jù)土壤狀況適量施用有機肥或化肥，確定合理的養(yǎng)分元素施用比例和施用量，在控制Mn和Zn投入的同時，注重Fe等其他微量元素投入，從而保證土壤微量元素養(yǎng)分協(xié)調(diào)供應，確保作物正常生長[26]。土壤微量元素量受自然因素和人為因素的共同影響[27-30]，且土壤對母質(zhì)的微量元素具有繼承性，土壤母質(zhì)的差異會直接影響土壤微量元素背景值，同時造成土壤微量元素量的空間異質(zhì)性。本研究區(qū)土壤微量元素量表現(xiàn)為：小麥種植區(qū)>玉米種植區(qū)>谷子種植區(qū)，其由南向北的地理分布，與山西省土壤微量元素背景值由南向北逐漸降低的分布規(guī)律相同[8]，因此研究結(jié)果與前人一致。

研究區(qū)土壤微量元素變異程度總體表現(xiàn)為：Se>Zn>Fe>Mn。其原因一方面是由于土壤微量元素量主要表現(xiàn)為Mn>Fe>Zn>Se，土壤中的Se量較低，相對較小的變化值在統(tǒng)計學上會產(chǎn)生較大的變異性；而土壤中的Fe、Mn量原本就較高，即使其量發(fā)生變化，所占的比重也較小。另一方面土壤中不同微量元素的活性不同，土壤Se的活性較高，容易受環(huán)境因素影響而使其量發(fā)生變化，例如有機Se是土壤Se的主要存在形式，Se參與部分有機化合物的形成，有機質(zhì)的增加會直接導致有機Se量的增加[31]，而本研究也發(fā)現(xiàn)土壤有機質(zhì)對Se量變化的影響較大，能夠解釋其量變化的30.7%。影響土壤Se量變化的因素較多，土壤Se的空間變異程度較大，因此Se也被視為反映人類活動對土壤環(huán)境影響敏感程度的地球化學因子[32]；而Fe和Mn變異程度較低，主要是因為在堿性土壤上，F(xiàn)e、Mn只要以穩(wěn)定的氧化物存在于礦物中，難以受到環(huán)境因素的影響。

土壤微量元素量很大程度上與土壤類型有關。石質(zhì)土理化性質(zhì)受區(qū)域環(huán)境的影響較大，且元素遷移現(xiàn)象不明顯。研究區(qū)石質(zhì)土微量元素量高于其他土壤類型，可能是因為當?shù)匚⒘吭乇尘爸盗枯^高，且當?shù)亟邓枯^低，減少了微量元素的流失；棕壤Fe、Mn量相對較低（分別為2.64%和518.00 mg/kg），因為棕壤在形成過程中，表層土壤會發(fā)生強烈的淋溶作用，使Fe-Mn氧化物向下遷移，導致表層土壤Fe、Mn量較低；風沙土微量元素量均顯著低于其他土壤類型，主要因為風積物母質(zhì)本身微量元素量較低，形成的風沙土砂粒量高，又極易發(fā)生養(yǎng)分流失，因此風沙土微量元素量較低[33]。

山西省從北向南降水量和溫度不斷升高，土壤母質(zhì)的風化作用不斷增強，并更大程度釋放出微量元素，所以降水量與土壤微量元素量正相關；另一方面，隨降水量的增加使得土壤中的鹽基離子不斷向下淋洗，造成土壤pH值降低，F(xiàn)e-Al氧化物聚集[34]。因此，本研究中pH值與微量元素量呈極顯著負相關關系，土壤pH值對Fe量變化的解釋度最大（21.3%）。此外，本研究表明微量元素之間呈正相關關系，其中土壤Fe、Mn和Zn之間的相關性較好（圖3）。可能由于Fe和Mn在表生作用下，會形成帶負電荷的氧化物膠體，氧化物膠體在遷移富集過程中，對Zn產(chǎn)生了吸附作用[35]，這與臧振峰等[36]研究結(jié)果一致。

本研究中，土壤有機質(zhì)和pH對土壤微量元素量變化的解釋率總體上高于作物類型，表明山西省微量元素量差異主要來自成土過程，而種植制度對土壤微量元素量影響相對較小。土壤全量微量元素量豐缺主要取決于礦物元素背景值，以及外源投入和養(yǎng)分庫的流失。種植制度則主要通過不同作物根系代謝影響微量元素形態(tài)特征及其生物有效性，而對土壤全量微量元素沒有驅(qū)動作用。

4 結(jié)論

在研究區(qū)域內(nèi)，微量元素均存在不同程度的缺乏，其中Fe缺乏比例最高，且以谷子種植區(qū)微量元素量最低，谷子種植區(qū)微量元素缺乏比例總體最高，而小麥種植區(qū)微量元素量較為豐富。不同土壤類型中，以石質(zhì)土微量元素量最高，栗褐土和風沙土微量最低。土壤pH與4種微量元素量極顯著負相關，對土壤Fe量變化影響最大，有機質(zhì)與4種微量元素量呈極顯著正相關，對土壤Se量變化影響最大。同時，環(huán)境變化對土壤Mn量影響最小，對土壤含Se量影響最大。

[1] 鐘秀倩, 鐘俊輝. 微量元素與人體健康[J]. 現(xiàn)代預防醫(yī)學, 2007, 34(1): 61-63.

ZHONG Xiuqian, ZHONG Junhui. Trace elements and human health[J]. Modern Preventive Medicine, 2007, 34(1): 61-63.

[2] 孟霖, 宋文靜, 王程棟, 等. 貴州中部山區(qū)植煙土壤微量元素分布特征[J]. 中國煙草科學, 2015, 36(3): 57-62.

MENG Lin, SONG Wenjing, WANG Chengdong, et al. The distribution of microelement contents of tobacco-growing fields in the central region of Guizhou Province[J]. Chinese Tobacco Science, 2015, 36(3): 57-62.

[3] 顧思博, 周金龍, 曾妍妍, 等. 新疆民豐縣農(nóng)田土壤微量營養(yǎng)元素含量及分布[J]. 干旱區(qū)研究, 2020, 37(1): 142-149.

GU Sibo, ZHOU Jinlong, ZENG Yanyan, et al. Content and distribution of trace elements in farmland soil in Minfeng County, Xinjiang[J]. Arid Zone Research, 2020, 37(1): 142-149.

[4] 郭軍玲, 吳士文, 金輝, 等. 農(nóng)田土壤微量元素含量的空間變異特征和影響因素[J]. 水土保持學報, 2010, 24(1): 145-149, 158.

GUO Junling, WU Shiwen, JIN Hui, et al. Spatial variability and controlling factors of microelements contents in farmland soils[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2010, 24(1): 145-149, 158.

[5] 張騰蛟, 劉洪, 歐陽淵, 等. 中高山區(qū)土壤成土母質(zhì)理化特征及主控因素初探：以西昌市為例[J]. 沉積與特提斯地質(zhì), 2020, 40(1): 106-114.

ZHANG Tengjiao, LIU Hong, OUYANG Yuan, et al. A preliminary discussion on the physical and chemical characteristics and main controlling factors of soil and parent material in the middle and high mountain area: Take Xichang as an example[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2020, 40(1): 106-114.

[6] 余慧敏, 朱青, 傅聰穎, 等. 江西鄱陽湖平原區(qū)農(nóng)田土壤微量元素空間分異特征及其影響因素[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2020, 26(1): 172-184.

YU Huimin, ZHU Qing, FU Congying, et al. Spatial variability characteristics and impacting factors of soil trace elements in Poyang Lake plain, Jiangxi of China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2020, 26(1): 172-184.

[7] 王興靈, 張怡穎, 谷豐, 等. 華北土石山區(qū)土地利用類型對土壤有效態(tài)微量元素的影響[J]. 草業(yè)科學, 2020, 37(7): 1 272-1 280.

WANG Xingling, ZHANG Yiying, GU Feng, et al. Effects of land use type on soil available trace elements in the rocky mountain area of North China[J]. Pratacultural Science, 2020, 37(7): 1 272-1 280.

[8] 康瑞昌, 鄭家烷, 胡省平, 等. 山西省土壤微量元素含量及應用區(qū)劃[J]. 土壤肥料, 1992(3): 8-11.

KANG Ruichang, ZHENG Jiawan, HU Shengping, et al. Content of soil trace elements and its application division in Shanxi Province[J]. Soils and Fertilizers, 1992(3): 8-11.

[9] 史崇文, 趙玲芝, 郭新波, 等. 山西省土壤元素背景值的分布規(guī)律及其影響因素[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護, 1996, 15(1): 24-28.

SHI Chongwen, ZHAO Lingzhi, GUO Xinbo, et al. Distribution regularities and influencing factors of soil elerment background values in Shanxi Province[J]. Agro-Environmental Protection, 1996, 15(1): 24-28.

[10] 山西省人民政府辦公廳. 山西省人民政府辦公廳關于加快推進山西農(nóng)谷建設的指導意見[J]. 山西省人民政府公報, 2017(12): 6-9.

[11] 劉亮, 周麗萍, 李中璽. ICP-OES測定土壤、巖石及水系沉積物中的19種微量元素[J]. 光譜實驗室, 2013, 30(5): 2 184-2 187.

LIU Liang, ZHOU Liping, LI Zhongxi. Determination of 19 trace elements in soil, rock and sediment by ICP-OES[J]. Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory, 2013, 30(5): 2 184-2 187.

[12] 張霖琳, 許人驥, 吳國平, 等. 微波消解ICP-MS法測定宣威和富源土壤中的微量元素[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2010, 26(2): 6-10.

ZHANG Linlin, XU Renji, WU Guoping, et al. Determination of trace elements in soils in Xuanwei and Fuyuan by microwave digestion-ICP-MS[J]. Environmental Monitoring in China, 2010, 26(2): 6-10.

[13] 余文麗, 王振生, 王小強. 氫化物發(fā)生-原子熒光法測田螺中硒、汞[J].當代化工, 2020, 49(1): 204-207.

YU Wenli, WANG Zhensheng, WANG Xiaoqiang. Determination of selenium and mercury in river snail by hydride generation-atomic fluorescence spectrometry[J]. Contemporary Chemical Industry, 2020, 49(1): 204-207.

[14] 劉坤, 王偉德. 原子熒光同時測定土壤中的汞、硒方法的探究[J]. 環(huán)境與發(fā)展, 2017, 29(3): 198, 200.

LIU Kun, WANG Weide. Study on simultaneous determination of mercury and selenium in soil by atomic fluorescence spectrometry[J]. Environment and Development, 2017, 29(3): 198, 200.

[15] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 3版. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

BAO Shidan. Soil and Agricultural Chemistry Analysis[M]. Beijing: Chinese Agriculture Press, 2000.

[16] 中華人民共和國國土資源部. 中國礦產(chǎn)資源報告-2016[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2016.

[17] 王紹強, 朱松麗, 周成虎. 中國土壤土層厚度的空間變異性特征[J]. 地理研究, 2001, 20(2): 161-169.

WANG Shaoqiang, ZHU Songli, ZHOU Chenghu. Characteristics of spatial variability of soil thickness in China[J]. Geographical Research, 2001, 20(2): 161-169.

[18] 高晨迪, 姚頑強, 李朋飛, 等. 黃土高原重力侵蝕研究進展[J]. 人民黃河, 2020, 42(6): 99-105.

GAO Chendi, YAO Wanqiang, LI Pengfei, et al. Research progress of gravity erosion of the loess plateau[J]. Yellow River, 2020, 42(6): 99-105.

[19] 劉耀宗, 張經(jīng)元. 山西土壤[M]. 北京: 科學出版社, 1992.

[20] TAN J A, ZHU W Y, WANG W Y, et al. Selenium in soil and endemic diseases in China[J]. The Science of the Total Environment, 2002, 284(1/2/3): 227-235.

[21] 湯建偉, 化全縣, 王保明, 等. 發(fā)揮中微量元素養(yǎng)分在化肥減施增效中的重要作用[J]. 磷肥與復肥, 2017, 32(3): 1-4.

TANG Jianwei, HUA Quanxian, WANG Baoming, et al. Secondary nutrients and micro-nutrients play an important role in reducing application and increasing efficiency of chemical fertilizer[J]. Phosphate & Compound Fertilizer, 2017, 32(3): 1-4.

[22] 中華人民共和國國家統(tǒng)計局. 國家數(shù)據(jù)[DB/OL]. http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2019/indexch.htm

[23] 王書轉(zhuǎn). 長期施肥條件下土壤微量元素化學特性及有效性研究[D]. 北京: 中國科學院研究生院(教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心), 2016.

WANG Shuzhuan. Availability and chemical characteristics of trace elements in soils under long-term fertilization[D]. Beijing: Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, 2016.

[24] 李本銀, 黃紹敏, 張玉亭, 等. 長期施用有機肥對土壤和糙米銅、鋅、鐵、錳和鎘積累的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2010, 16(1): 129-135.

LI Benyin, HUANG Shaomin, ZHANG Yuting, et al. Effect of long-term application of organic fertilizer on Cu, Zn, Fe, Mn and Cd in soil and brown rice[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2010, 16(1): 129-135.

[25] 寧川川, 王建武, 蔡昆爭. 有機肥對土壤肥力和土壤環(huán)境質(zhì)量的影響研究進展[J]. 生態(tài)環(huán)境學報, 2016, 25(1): 175-181.

NING Chuanchuan, WANG Jianwu, CAI Kunzheng. The effects of organic fertilizers on soil fertility and soil environmental quality: A review[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2016, 25(1): 175-181.

[26] TUME P, BECH J, TUME L, et al. Concentrations and distributions of Ba, Cr, Sr, V, Al, and Fe in Torrelles soil profiles (Catalonia, Spain)[J]. Journal of Geochemical Exploration, 2008, 96(2/3): 94-105.

[27] 焦婷. 青海省環(huán)湖地區(qū)土壤—牧草—畜體生態(tài)體系中微量元素季節(jié)變化及其盈缺分析[D]. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學, 2003.

JIAO Ting. Seasonal changes of trace elements and analysis of their sufficiency or lack in the soil-forage-animal ecosystem in stud farm around Qinghai Lake[D]. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2003.

[28] 劉永紅, 倪中應, 謝國雄, 等. 浙西北丘陵區(qū)農(nóng)田土壤微量元素空間變異特征及影響因子[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2016, 22(6): 1 710-1 718.

LIU Yonghong, NI Zhongying, XIE Guoxiong, et al. Spatial variability and impacting factors of trace elements in hilly region of cropland in northwestern Zhejiang Province[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2016, 22(6): 1 710-1 718.

[29] 魏孝榮, 邵明安. 黃土溝壑區(qū)小流域不同地形下土壤微量元素分布特征[J]. 環(huán)境科學, 2009, 30(9): 2 741-2 746.

WEI Xiaorong, SHAO Mingan. Distribution of micronutrients in soils as affected by landforms in a loessial gully watershed[J]. Environmental Science, 2009, 30(9): 2 741-2 746.

[30] 武婕, 李玉環(huán), 李增兵, 等. 南四湖區(qū)農(nóng)田土壤有機質(zhì)和微量元素空間分布特征及影響因素[J]. 生態(tài)學報, 2014, 34(6): 1 596-1 605.

WU Jie, LI Yuhuan, LI Zengbing, et al. Spatial distribution and influencing factors of farmland soil organic matter and trace elements in the Nansihu region[J]. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(6): 1 596-1 605.

[31] LI J, PENG Q, LIANG D L, et al. Effects of aging on the fraction distribution and bioavailability of selenium in three different soils[J]. Chemosphere, 2016, 144: 2 351-2 359.

[32] 戴慧敏, 宮傳東, 董北, 等. 東北平原土壤硒分布特征及影響因素[J]. 土壤學報, 2015, 52(6): 1 356-1 364.

DAI Huimin, GONG Chuandong, DONG Bei, et al. Distribution of soil selenium in the northeast China plain and its influencing factors[J]. Acta Pedologica Sinica, 2015, 52(6): 1 356-1 364.

[33] 張鳳榮. 土壤地理學[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2001.

ZHANG Fengrong. Soil Geography[M]. Beijing: Chinese Agriculture Press, 2001.

[34] 呂貽忠, 李保國. 土壤學[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2006.

LYU Yizhong, LI Baoguo. Soil Science[M]. Beijing: Chinese Agriculture Press, 2006.

[35] 王敏杰, 鄭樂平. 中國北方紅黏土中鐵錳膠膜對化學元素的影響[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2009, 29(6): 111-117.

WANG Minjie, ZHENG Leping. The impact of Fe-Mn coatings on chemical elements of the red clay in North China[J]. Marine Geology ＆ Quaternary Geology, 2009, 29(6): 111-117.

[36] 臧振峰. 黑河中下游區(qū)域綠洲農(nóng)田土壤中主要微量元素的空間分布特征及其環(huán)境影響研究[D]. 蘭州: 蘭州大學, 2013.

ZANG Zhenfeng. Study on spatial distribution characteristics and environmental influence of main trace elements in the middle and lower reaches of Heihe River’ oasis farmlands soil[D]. Lanzhou: Lanzhou University, 2013.

Trace Element Contents in Typical Soils in Shanxi Province

LIU Yang1, LI Tingliang1,2,3*, LI Li1,2,3, ZHANG Jinfeng1, CHEN Ting1

(1. College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 2. Ministerial and Provincial Co-innovation Centre for Endemic Crops Production with High-quality and Efficiency in Loess Plateau, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 3.National Demonstration Center for Agricultural Resources and Environment Experimental Teaching, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China)

【Objective】Trace elements in soil are essential for crop growth and food heath. Their bioavailability varies with various biotic and abiotic factors. This paper presents an analysis of trace elements in plough soil layer and its influencing factors in Shanxi province.【Method】Three representative counties with large cultivation areas of wheat, corn and millet were selected in the study. In each county, we took soil samples from 100 sites, and the contents of Fe, Mn, zinc and Se in each sample, as well as their relationship with pH, organic matter, soil type, and crop types, were analyzed and calculated.【Result】The average contents of Fe, Mn, Zn, and Se in all soil samples across the three counties were 30.42 g/kg, 626.55 mg/kg, 78.06 mg/kg, and 0.283 mg/kg, respectively. Contents of all elements varied spatially over the planting areas, with the highest content found in wheat-growing areas, followed by corn and millet fields. Trace elements in the three counties were mostly at medium or high levels, but some deficiencies were detected, particularly Fe in millet-growing areas. The contents of the four elements were significantly higher in,,,andsoils than in,,, and. The trace elements were negatively correlated to pH and positively related to organic matter, both at significant levels. Correlation among the four trace elements themselves was positive, and multiple stepwise regression analysis showed that the combined effect of planting area, soil type, pH and organic matter, on Se were the highest, with the comprehensive interpretation rate being 47.9%. The variation in Mn content was affected by soil type and organic matter, with its comprehensive interpretation rate being 8.1%.【Conclusion】The contents of Fe, Mn, Zn and Se in the plough soil layer are at moderate level or above in most areas in Shanxi province. However, Fe supplementation and nutrient improvement in millet-growing areas are required. Se content is affected by environmental changes, while Mn content is comparatively stable. Overall, the contents of the four trace elements are highest in wheat-growing areas, followed by corn and millet fields.

Shanxi Province; main grain crop planting area; surface soil; trace elements; content characteristic; influence factors

1672 - 3317（2023）03 - 0040 - 08

S158.3

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021594

劉洋, 李廷亮, 栗麗, 等. 山西省3種典型作物主產(chǎn)區(qū)土壤微量元素特征分析[J]. 灌溉排水學報, 2023, 42(3): 40-47.

LIU Yang, LI Tingliang, LI Li, et al. Trace Element Contents in Typical Soils in Shanxi Province[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(3): 40-47.

2021-12-31

黃土高原特色作物優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心基金項目（SBGJXTZX-25）；山西省重點研發(fā)計劃項目（201703D211001）

劉洋（1994-），男。碩士研究生，主要從事土壤-作物養(yǎng)分循環(huán)與調(diào)控。E-mail: liuyang5618@163.com

李廷亮（1982-），男。教授，博士，主要從事土壤-作物養(yǎng)分循環(huán)與調(diào)控研究。E-mail: litingliang021@126.com

責任編輯：趙宇龍