自治区生态农业土壤环境质量与作物研讨

2 0 0 4 年 2 6 卷 3 期 V o 1 2 6 N o 3 西曩农业科技 西 藏 自 治 区 生 态 农 业 土 壤 环 境 质 量 与 作 物 优 质 高 产 关 系 的 研 究 Th e Ti b e t i n t e r b o r o u g h e c o s y s t e m a g r i c u l t u r e s o i l e n v i r o n me n t q u a n t i t y i s h i g h wi t h f a r m c r o p s u p e r i o r q u a l i t y t o p r o d u c e t h e r e s e a r c h 曾昭华 Z e n g s h a o h u a ( 江西省环境地质研究所 江西南昌 3 3 0 0 1 2 ) 摘 要论述了西藏自治区土壤质量和农作物优质高产与土壤环境中化学元素 N、 P 、 ，S ， F e ， Mr l ， CU ， Z n ， B， Mo ， V， S r ， T ， Mg ， L a ， C e ， P r ， Nd ， S m， E U ， Y， Gd ， Tb ， By ， Ho ， Er ， T m、 Y b 、 L u 、 C a 、 C o 、 N i 、 F 、 T 1 、 S i 、 N a 、 C r 、 P b 、 C d 、 Hg 、 S e 、 B a 、 T e 、 T a 及有机质、 酸碱度、 含水 量、 含盐量有密切的关系和西藏自治区农作物优质高产的前景。 关键词 西藏自治区生态农业 土壤环境质量作物优质高产研究 1 西藏自治区土壤元素含量和质量 根据作者和国内外的研究现状， 对作物生长发育和增产起显著作用的元素有 N、 P 、 K、 S ， F e ， Mr l ， Cu ， Z n ， B ， Mo ， V， S r ， T ， Mg ， L a ， C e ， Pr ， Nd ， S m， Eu ， Y， Gd ， Tb ， Dy ， Ho ， E r ， T m， Y b 、 L u ； 对作物生长发育和增产有一定作用的元素有 G a 、 C o 、 Ni 、 F 、 TI 、 S i 、 N a , 对作物生长 发育和增产起有害作用的元素有 C r 、 P b 、 C d 、 Hg 、 S e 、 B a 、 T e 、 T a 1 。 1 1 土壤元素含量 西藏自治区的土壤中， 对作物生长发育和增产起有益作用的元素含量， 除 K、 F e 、 Mn 、 Z n 、 B 、 S r 、 L a 、 C e 、 N d 、 S m、 G d 、 N i 、 F 、 TI 、 N a外， 其它 1 7个元素中， 有 1 6 个元素含量的平均 值， 均低于中国土壤元素含量的平均值； 除 K 、 Z n 、 B 、 Mg 、 C e 、 S m、 G d 、 H o 、 E r 、 C o 、 F 、 T I 、 N a 外， 其它 1 9 个元素含量的平均值， 均低于世界土壤元素含量的平均值。而对作物生长发育 和增产起有害作用的元素含量， 除C r 、 P b 、 C d 、 T e 、 T a 外， 其它 3 个元素含量的平均值， 均低 于中国土壤元素含量的平均值； C r 、 P b 、 C d 、 H g 、 S e 、 B a 、 T a 元素含量的平均值， 均低于世界 土壤元素含量的平均值见表t 。 维普资讯 西藏农业科技 2 6 卷 表 西藏自治区土壤元素含量统计表( 1 0 ) Ta b l e l Th e s t a t i s t i c a l d a t a o f e l e me n t s c o n t e n t s i n s o i l o f Xi Z a n g ( 1 0 一 ) 一 西藏自治区 中国土壤 世界土壤 序 兀 地壳丰度 号 素 含量范围 平均值 含量范围 平均值 含量范围 平均值 1 K 7 8 0 0 3 4 4 0 0 2 0 4 0 0 3 0 0 4 8 7 0 0 1 8 6 0 0 8 0 3 7 0 0 0 1 4 0 0 0 1 7 0 0 0 2 Fe 8 8 O O一 5 8 1 0 0 3 0 2 0 0 1 2 O O一 1 2 5 0 0 0 2 9 4 0 0 2 0 0 0 5 5 0 0 0 0 4 0 0 0 0 5 8 0 0 0 3 Mn 1 5 4 2 8 3 0 5 6 5 1 5 8 8 8 4 8 2 2 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 3 0 0 4 Cu 6 4 1 8 2 7 1 9 6 0 3 3 2 7 2 2 O O 2 2 5 O 3 0 6 3 5 Z n 2 9 5 3 4 0 7 7 1 1 2 6 0 5 9 3 6 7 7 1 9 0 0 9 9 4 6 B 7 0 2 4 6 5 61 4 1 7 6 8 3 8 7 2 2 7 0 2 0 1 3 7 Mo 0 5 2 7 1 1 O 1 O一 7 5 1 1 2 O 1 4 0 1 2 1 3 8 V 2 1 6 1 5 9 0 7 2 7 0 4 6 1 2 6 4 7 6 4 3 5 0 0 9 0 1 4 0 9 S r 6 O 一 1 1 2 0 1 3 5 65 9 5 7 1 21 42 0 0 0 2 5 0 4 8 0 1 0 Ti 1 3 0 0 1 0 5 0 0 3 2 0 0 5 0 0 8 2 2 0 0 3 8 0 0 1 5 O 一 2 5 0 0 0 5 0 0 0 6 4 0 0 1 1 M g 1 8 0 0 3 9 7 0 0 7 0 0 0 2 0 0 4 0 0 0 0 7 8 0 0 4 0 0 9 0 0 0 5 0 0 0 2 8 0 0 0 1 2 La 1 9 3 8 1 5 3 9 5 0 2 6 2 4 2 3 7 4 7 1 8 O 4 0 3 9 1 3 Ce 2 5 0 1 4 0 5 6 6 6 0 O 2 2 6 5 6 4 7 3 1 7 O 5 0 4 3 1 4 P r 1 8 3 1 4 7 0 6 1 5 0 1 0 4 0 5 6 6 7 3 1 2 7 5 7 1 5 Nd 1 O 3 5 O 2 2 5 7 0 O 5 1 0 0 2 5 1 4 6 3 3 5 2 6 1 6 S m 1 8 9 1 O 8 O 5 O 8 0 0 0 4 2 O 1 4 9 4 O 6 2 3 4 5 6 7 1 7 Eu 0 4 O一 1 6 8 O 9 4 0 O 1 5 1 5 O 9 8 O 1 3 2 1 1 2 1 8 Y 8 3 3 8 7 2 0 0 0 5 O一 1 3 O 21 8 1 0 2 5 O 4 0 2 4 1 9 Gd 1 8 O 一 1 O 3 O 4 4 O 0 1 9 1 6 8 4 3 8 O 1 5 O 4 6 7 2 0 Tb 0 1 8 一 1 4 5 O 5 8 0 0 0 5 3 1 0 0 5 8 O 1 一 1 6 0 7 1 1 2 1 Dy 1 4 4 7 5 1 3 7 1 0 0 7 1 4 4 3 9 3 2 1 2 5 4 1 2 2 Ho 0 1 5 1 6 7 0 8 1 O O 4 3 O 4 O 8 3 0 42 0 6 1 4 2 3 Er O 8 5 4 3 4 2 1 7 0 1 3 9 3 7 2 4 2 O 6 6 2 2 7 2 4 Tm 0 1 O 一 1 4 0 0 3 3 0 0 4 1 4 0 O 3 5 0 3 一 1 2 O 6 O 2 5 2 5 Yb 0 8 0 4 1 2 2 1 3 0 O 2 7 6 8 2 3 2 0 0 4 1 2 3 2 7 2 6 Lu 0 1 2 0 6 3 O 3 1 0 0 0 2 一 1 9 O O 3 5 O 1 一 O 7 0 4 O 8 2 7 Ca 2 8 0 0 9 0 8 0 0 1 2 2 0 0 1 0 0 4 7 9 0 0 0 1 5 4 0 0 7 0 0 5 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 5 2 0 0 0 2 8 Co 1 7 4 7 5 1 O 7 0 0 1 9 3 9 1 1 2 O O 5 6 5 8 2 5 2 9 Ni 3 6 6 2 7 5 2 8 7 0 0 66 2 7 2 3 4 2 7 5 0 5 0 8 9 3 0 F 1 1 6 1 5 5 8 5 1 1 5 0 3 4 6 7 4 4 0 2 0 7 0 0 2 0 0 4 5 0 3 1 T1 0 2 5 0 1 5 0 0 0 6 5 6 8 0 0 3 6 2 3 8 0 5 8 4 0 1 0 8 O 2 0 4 8 3 2 Na 3 8 0 0 3 5 1 0 0 1 2 2 0 0 1 0 0 6 0 7 0 0 6 2 6 O 1 5 O 一 2 5 0 0 0 5 0 0 0 2 3 0 0 0 3 3 Cr 1 3 9 1 2 09 7 6 8 1 2 2 O一 1 2 0 9 5 3 9 5 1 5 0 0 7 0 1 1 O 3 4 P b 9 8 1 4 1 8 2 7 9 0 6 8 1 1 4 3 2 3 6 2 3 0 0 3 5 1 2 3 5 C d 0 0 0 6 0 5 8 3 0 0 7 7 5 0 0 0 1 1 3 4 0 0 7 4 O O 1 2 O 3 5 O 2 3 6 Hg 0 0 0 4 9 7 6 9 0 0 2 0 3 0 0 0 1 4 5 9 0 0 4 0 0 01 0 5 O O 6 0 0 8 9 3 7 S e 0 0 3 5 0 7 1 1 0 1 3 6 5 0 0 0 6 9 1 3 O 2 1 5 0 0 1 1 2 0 4 0 0 8 3 8 Ba 1 4 6 9 0 6 3 7 2 5 1 6 7 5 4 5 0 1 0 0 3 0 0 0 5 0 0 3 9 0 3 9 T e 0 0 0 4 0 8 1 0 0 0 3 7 3 0 0 0 4 1 O 2 0 0 2 7 f f 0 0 0 0 6 4 0 Ta 0 3 8 3 2 3 6 4 1 0 8 6 3 0 0 0 29 9 1 1 0 8 5 0 4 6 2 1 6 注： 元素含量引自 中国土壤元素背景值 世界土壤元素平均值为中值， 地壳丰度采用黎彤 1 9 7 6 年提出 的数据。 2 8 维普资讯 3期 西藏自治区生态农业土壤环境质量与作物优质高产关系的研究 1 2 土壤质量 依据表。 资料， 按下列公式 n n n Z 一Ai +B i +C i i 一 1 i 一 1 i 一 1 式中Z 一比较指数 A一对作物生长发育和增产起显著作用元素的比较值， 高者为 2 ， 低者为一2 ， 相等者为 0。 B 一对作物生长发育和增产有一定作用元素的比较值， 高者为 l ， 低者为一l ， 相等者为 0。 C 一对作物生长发育和增产起有害作用元素的比较值， 高者为一2 ， 低者为 2 ， 相等者为 0 。 n 一元素个数。 计算结果， 西藏自治区土壤元素含量与全国土壤元素含量的比较指数为一1 O ， 与世界土 壤元素含量的比较指数为0 。这表明， 西藏自治区土壤中的有益元素含量， 多数低于全国和 接近世界土壤。因此， 在生态农业开发中， 可能会发生某些元素的缺乏， 需要注重和及时补 充 以确保农作物的生长发育和优质高产。 2 生态农业与土壤环境质量的关系 农作物和经济作物的产量及品质与很多因素有关， 一般除品种、 耕作方式、 管理技术和 气候条件外， 还与土壤环境状态和质量关系密切， 尤其是与土壤化学元素的含量及其有效态 的含量关系极为密切L 2 。 2 1 生态农业与土壤元素关系 2 1 1 对生态农业的有益元素 N、 P、 K、 S 、 F e 、 Mn 、 Cu 、 Z n 、 B、 Mo 、 V、 S r 、 Ti 、 Mg 、 L a 、 C e 、 P r 、 Nd 、 S m、 E u 、 Y、 GD、 Tb 、 D y 、 H o 、 E r 、 T m、 Y b 、 L u 、 C a 、 C o 、 N i 、 F 、 T I 、 S i 、 N a 等元素对作物的生长发育和优质高产起有 益作用。 N 是农作物生长发育和增产的重要元素。所以增加氮肥投入是发展农业生产的主要 途径之一， 目前高产水稻的全氮量高达0 2 以上。 P 是农作物增产的重要元素。据江西省农业大学的资料， 早稻一季 6 0 0 0 k g h m 以上 的高产田， 其全 P量一般在 0 1 0 一0 2 O ， 平均 0 1 4 ， 而产量较低的水稻一般全 P2 0 0 g g时， 对小麦生长表现出抑制作用。 F是作物生长发育的必需元素， 一般土壤中的 F含量为 0 3 0 5 g g时， 有利于作物 的生长发育， 如果土壤的F含量达 5 o 0 1 0 0 0 g g时， 则产生 F中毒， 导致作物死亡。 T l 元素的含量低时， 可刺激酵母的生长， 但土壤中T l 的含量过高则会引起植物中毒。 S i 也是农作物生长发育和增产不可缺少的元素。周国华等的研究结果表明， 浙江省抗 嘉湖地区， 西塘高产油菜和水稻土壤中的S i 元素有效量较低； 高产麻地土壤中的S i 较低； 长势好的桑地中的 S i 元素有效量较长势差的桑园高。这表明它们的生长发育和增产与 S i 元素的含量呈现出一种正相关关系。 N a 离子的性质和浓度将会影响土壤中有机物的生命， 低 N a有利于作物的生长发育， 过量对作物的生长发育有抑制作用。 2 1 2 对生态农业的有害元素 调研结果表明， C r 、 P b 、 C d 、 H g 、 S e 、 B a 、 T e 、 T a等元素对作物的生长发育起有毒害作用。 据日本的资料， 在水稻的水培试验中加入 c r ， c r 从 5 g g 便开始发生毒害， 1 0 u g g 以上， 可见明显危害， 浓度进一步增高会使秧苗枯死， 而 c r + 增高至5 0 g g ， 作物才发生枯 死 。 美国的营养液试验表明， P b在植物上的毒害与 p H值有关， 在低浓度时， p H值越高， P b 越毒。 C d对作物的毒害作用大， 含有 C d的废水排入农田能使秧苗枯死。即使成活， 作物吸 收、 积累 C d在粮食内， 人吃了会中毒。据日本的研究结果表明， 一般情况下， 土壤中的C d 含量为 0 5 1 0 g g时， 大米中的 C d 含量为 0 0 5 0 1 g g 。 据试验资料表明， 用浓度 0 1 g g的 Hg C 1 对水稻进行水培， 未发现毒害作用， 而用含 0 5 g g的 Hg C 1 则有毒害表现， 用 2 5 5 g g的 Hg C 1 ， 生长稍受影响， 土壤中含 Hg量 达 3 0 g g时， 出现水稻危害； 而蔬菜作物在土壤含 Hg量达 1 0 g g时， 就对出苗发生危害。 它也是导致白血病 2 1 的元素。 研究结果表明， 当S e 的浓度超过4 g g时， 麦苗生长明显被抑制， 表现出S e 中毒， 说明 植物生长对 S e的需求是很微量的， 而且浓度范围比较窄。 B a 对植物有中等的毒性。并且是导致乳腺癌 2 的元素。 T e 对植物的中毒作用， 可能与s e 相似。 T a 在 O 1 mg的低浓度时， 就对柑桔植物显示出毒害。 化学元素与生态农业和作物的优质高产有着密切的关系。但是， 目 前对它们与生态农 业的研究还很不深入也不全面， 尚有许多的化学元素与生态农业的关系未开展调查研究。 为了充分利用有益的化学元素为农业服务和防治有害的化学元素对农业生产的影响， 我们 应全面而深入地研究它们对农业优质高产的关系， 以确保农业生产有更多的优质高产品种， 促进国民经济的发展和人类的健康长寿。 2 2 生态农业与土壤有机质 土壤的有机质含量与作物的优质高产有密切的关系， 一般土壤中的有机质含量高， 作物 的产量就高( 表 ) 3 2 维普资讯 3 期 西藏 自治区生态农业土壤环境质量与作物优质高产关系的研究 浙江 浙江 浙江 上海 湖 南 青泥 青泥 黄泥土 红壤母质 3 6 9 3 3 1 3 4 3 2 9 2 3 2 9 0 2 0 0 1 8 0 2 1 0 1 7 0 2 7 1 2 1 9 1 1 2 0 0 4 5 1 2 3 1 7 5 1 2 0 4 0 1 5 6 4 7 2 3 生态农业与土壤酸碱度 土壤的酸碱度与作物的优质高产也有密切关系。这是因为不同作物生长发育所适宜的 酸碱度是不同的( 表 ) 。同时， 酸碱度也直接影响元素的全量及其有效态的含量， 如甘肃省 的土壤普查结果表明， 土壤有效 Mo 、 B与 p H值呈正相关， 它们多以阴离子状态存在于土壤 中， Mn 、 F e 、 Z n 、 C u与 p H值呈负相关。在 p H值为 6 7 时， 植物的 F e 、 Mn供应不足， 而在 碱性土壤中， 因 F e ( OH) 、 Mn 发生沉淀反应而植物缺元素明显， 当 p H7时， C u 、 Z n有效 性极低。 表 作物生长适宜的 p H值 2 4 生态农业与土壤含水量 土壤的含水量与作物产量有关。土壤的含水量是影响元素迁移富集及其有效态的含 量。 在祁连山区河西走廊地带， 蒸发量是降水量的十几倍， 土壤常常处于干燥状态， 含水量 低， 硼酸盐在地表稳定富集， 元素迁移力极弱。对于变价元素 F e 、 Mn 、 Mo ， 如果土壤含水量 高， 孔隙充水， 通气差， 使土壤氧化势降低， F e 、 Mn 增多， 而低价态恰对作物有效。所以 在南方地区的土壤中有效态的 F e 、 Mn较高， 在此土壤中， 一般不缺 F e 、 Mn元素。反之， 在 干燥土壤中， 通透性好， 它们以稳定的氧化物存在， 而使有效态降低， 所以， 在北方地区较缺 33 维普资讯 西藏农业科技 2 6卷 乏有效的 F e 、 Mn ， 常常需要施用 F e 肥和Mn肥。 2 5 生态农业与土壤含盐量 不同的农作物、 经济作物的耐盐力是不同的， 一般的作物耐盐力较低( 表s ) 。 表 作物正常生长的含盐量( 1 O ) Ta b l e 5 T h e s a l t c o n t e n t o f c r o p n o r ma l g r o wt h ( 1 0 ) 3 西藏自治区农作物优质高产的前景 根据目前的研究结果， 土壤中对作物生长发育和优质高产起有益作用的元素达 3 6个。 而对作物生长发育和优质高产起有害作用的元素仅 8个， 全低于世界土壤的平均值。 - 有益 元素是有害元素的 4 5 倍。所以有益元素较丰富。未污染的土壤中， 其有害元素的含量均 未达到对作物生长发育的危害。p H值 4 0 1 0 0 ， 平均值 7 6 。有机质含量 0 1 6 9 ，6 3 O 5 O ， 平均值 4 6 2 。为作物的优质高产奠定了基础。 在生态农业的开发中， 只要充分利用土壤中对作物的有益元素和注重缺乏元素的及时 补充以及防治土壤污染并根据土壤的酸碱度、 有机质含量， 因地制宜地种植各种农作物， 合 理施用各种肥料， 做好水土保持和抗旱防灾， 实现现代化的农业生产的科学管理， 就可达到 农、 林、 牧、 副、 渔的全面发展和优质、 高产、 高效的目的。 4 结语 西藏自治区土壤质量状况， 虽然存在一些问题， 但总体是比较好的。虽然存在一些有害 元素， 但未受到污染的土壤， 其含量一般不会对作物发生有害作用， 况且土壤中的有益元素 较丰富。只要防治土壤污染， 因地制宜地种植农作物， 做好水土保持， 实现现代化的科学管 理， 一定可以使农作物达到优质高产的目的。 3 4 维普资讯 3 期 西藏 自治区生态农业土壤环境质量与作物优质高产关系的研究 参考文献 1 曾昭华。农业生态的化学元素分类及其与作物优质高产的关系E J 。湖南地质， 2 O O l ， 2 0 ( 4 ) ： 2 7 7 2 8 3 2 曾昭华。农业生态与土壤中化学元素关系的研究E J 。中国生态农业学报， 2 0 0 0 ， 1 0 ( 1 ) ： 4 1 4 3 3 刘英俊、 曹励明、 李兆麟等。元素地球化学 M 。北京， 科学出版社， 1 9 8 4 ， 4 7 0 4 曾昭华。农业生态与土壤环境中铁元素的关系 J 。环境监测管理与技术， 2 0 0 1 ， 1 3 ( 4 ) ： 1 8 2 0 E 5 曾昭华、 曾学萍。中国胃癌与土壤环境中元素的相关性研究E J 。青海地质， 1 9 9 9 ， 8 ( 1 ) ： 6 7 7 2 E 6 曾昭华、 曾雪萍。中国肺癌与土壤环境中元素的相关性研究 J 。中华流行病学， 1 9 9 8 ， 1 9 ( 2 一A) ： 3 2 8 3 2 9 E 7 曾昭华。农业生态环境中的锰元素 J 。江苏环境科技， 2 0 0 0 ， 1 3 ( 2 ) ： 3 3 -3 5 E 8 曾昭华、 曾雪萍。鼻咽癌与土壤环境中化学元素的相关性研究 J 。土壤与环境， 2 0 0 0 ， 9 ( 1 ) ： l l 一1 4 E 9 曾昭华、 曾雪萍。中国肝癌与土壤环境中化学元素的相关性研究E J 。江苏环境科技， 2 0 0 1 ， 1 4 ( 3 ) ： 3 4 E l O 柴社立、 吴锡生、 陈凤珍等。黑龙江省区域地球化学资料在农业中的应用研究 J 。 农业现代化研究， 1 9 9 5 ， 1 6 ( 增刊) ： 4 9 1 1 曾昭华。农业生态与土壤环境中锌元素的关系E J 。吉林地质， 2 0 0 1 ， 2 0 ( 3 ) ： 5 8 6 3 1 2 曾昭华、 曾雪萍。地下水中锌的形成及其与人群健康的关系 J 。农业现代化研究， 1 9 9 5 ， 1 6 ( 增刊) ： l 8 一l 9 1 3 曾昭华。农业生态与土壤环境中硼元素的关系 J 。江苏环境科技， 2 0 0 2 ， 1 5 ( 4 ) ： 3 5 3 6 1 4 颜世铭、 吴敬炳、 徐德福。微量元素导论E M 。上海： 同济大学出版社， 1 9 9 2 ， 1 5 5 一 l 5 6 1 5 曾昭华。农业生态与