湖州市土壤微量元素含量与有效性评价_董国政.docx

第 35 卷第 4 期2004 年 8 月土 壤 通 报Chinese Journal of Soil Science湖州市土壤微量元素含量与有效性评价董国政1 , 刘德辉1 , 姜月华2 , 陶于祥2(1 .南京农业大学 资源与环境科学学院, 南京 210095 ;2 .南京地质矿产研究所 , 南京 210014)V ol .35 , N o .4 A ug ., 2004摘 要 :本文研究了湖州地区水稻土 、红壤和潮土三种主要土 壤类型的 土壤微量元 素 Fe 、M n、Cu、Z n、B、和 M o 的 有效 态含量 , 并对各微量元素的有效态含量满足作物生长需要 的状况进 行评价 。 结果表 明 :湖 州市土 壤大面 积缺钼 , 部分 土壤 缺锰 、硼 , 而土壤有效态铜 、锌含量比较丰富 , 土壤有效铁含量则 极其丰 富 。 最后对 该市水 稻土 、红壤和 潮土三 种主要 土壤 类型的土壤微量元 素含量与成土母质 、pH 、土壤有机碳之间的关系进行分析研究 。关 键 词 :湖州市 ;土 壤微量元素含量分布 ;有效性评价中图分类号 :S153.61文献标 识码 :A文 章编号 :0564-3945(2004)04-0474-05湖州市地处浙 、皖 、苏 、沪三省一市交界处的长江 三角洲上 。全市地貌可大致分为东部水网平原和西部 丘陵山地两大类型 , 属北亚热带季风气候 , 天然植被属 亚热带常绿阔叶林 。湖州地区的土壤类型有水稻土 、 红壤 、潮土 、紫色土等 10 个土类 、15 个亚类 、48 个土属 和 123 个土种 。 水稻土是湖州市粮油生产的主要耕作 土壤 , 红壤分布的面积也较大 , 属潮土类的堆叠土是重 要的蚕桑生产基地 , 三者面积占到了湖州总土壤面积 的 81 .33 %, 在农业利用上占有重要位置 1 。植物生长所必需的铁 、锰 、铜 、锌 、硼 、钼等微量元 素主要靠土壤和施肥供给 2 。 近年来 , 随着农作物产 量的提高 , 复种指数的增加和高产品种的推广 , 氮 、磷 等大量元素肥料施用量的增多 , 引起农田养分比例失 调 , 微量元素的增产效果越来越明显 。 但微量元素肥 料的施用必须根据土壤类型和农作物 的种类分区进 行 3 。本文研究湖州市水稻土 、红壤和潮土三种主要 土壤类型的有效态微量元素含量 , 依据相关标准对各 微量元素满足作物生长需要的状况进行评价 , 为合理 施用微肥提供科学依据 。1材料与方法1 .1土壤样品的采集采集湖州市不同母质发育的水稻土 、 红壤和潮土 的耕层土壤 (0 20cm) 共 73 个 。 按照土壤母质来 源的不同 , 采集 泻湖淤积物母质发育的 水稻土样品 22 个 , 旱地土壤样品 15 个 ;石英砂岩母质发育的水稻土样品 12 个 , 旱地红壤样品 8 个 ;滨湖沉积物母质发育的水稻土样品 10 个 , 旱地潮土样品 6 个 。 为了防止污染 , 土样的采集 、 粉碎均使用木制工具和塑 料制品 。1 .2 分析测定方法将土样风干 , 剔除未分解的植物残体 , 磨细过 20 目尼龙筛备用 。 土壤有效铁 、铜 、锌用 D T PA 浸提 , 原 子吸收分光光度法测定 ;土壤交换态锰用 1 mol L -1 N H4OA c 浸提 , 原子吸收分光光度法测定 ;土壤有效钼 用 H2C2O42H2O -(N H4)2C2O 4H2O 浸提 N H4CN S比色法测定 ;土壤有效硼用沸水浸提 甲亚胺比色法测定 4, 5 。2 结果与讨论2 .1 湖州市土壤微量元素的有效态含量与分级评价2 .1 .1 湖州市土壤微量元素的有效态含量 土壤微 量元素的有效态含量分布是母质 、地形 、地貌 、气候以 及耕作施肥水平等各种因素综合作用的结果 , 有效态 微量元素含量在一定条件下说明土壤微量养分的供应 水平 。本地区土壤有效态微量元素含量见表 1 。湖州市土壤微量元素有效态含量变幅宽 , 离散度 大 , 变异系数分布在 43 .80 80 .76 %之间 。 这与土壤 母质来源多样 , 土壤理化性状各异和长期不同农业利 用方式有关 。根据刘铮 、朱其清给出的我国土壤微量元素的临 界值 3 , 湖州市所有土壤样品的有效铁含量均远远高 于临界值 。 尽管交换态锰的平均含量远高于临界值 , 但由 于 锰 元 素 的 分 布 很 不 均 匀 (变 异 系 数 高 达 80.76 %), 仍有 19.18 %样品的交换态锰含量低于临 界值 。土壤有效铜 、有效锌的平均含量也显著高于临收稿日期 :2003-04-24基金基目 :国土资源部重点科技项目(199912300102)资助作者简介 :董国政(1976 -), 男 , 内蒙古通辽人 , 在读硕士生 , 研究方向为土壤肥力与管理 。通讯作者 :T el :025 -4395838 , E -mail :liudehui sohu .com4 期董国政等 :湖州 市土壤微量元素含量与有效性评价475界值 , 其中 低于 临界 值 的样 品分 别占 总样 品的 10 . 96 %和 5 .48 %。 土壤有效硼的平均含量略高于临界 值 , 低于临界值的样品占到总样品的 31 .51 %。 土壤有效钼的平均含量最低 , 仅 为 0 .13 mg kg -1 , 低于临 界值 0.15 mg kg -1 , 且土壤有效钼含量低于临界值的 样品数高达总样品数的 71 .23 %。表 1 湖州市土壤微量 元素有效态含量T able 1 T he contents of available Fe , M n , Cu , Z n , B and M o in soils of Huzhou City元素种类T race样品数N os .of平均值 标准差AverageS tandard变异系数V ariance临界值C ri tical values临界值以下样品Soil samples below criti cal valueselemen tsS oil samplesdeviation (mg kg -1)coeff icient s(%)(m g kg -1)(个)N os .占样品总数(%)Of total sam ples , %F e73166 .91 80 .3148 .124 .5M n7311 .02 8.9080 .763 .01419 .18Cu734 .11 1 .8043 .802 .0810 .96Z n733 .80 2 .5567 .111 .545 .48B730 .73 0 .4764 .380 .52331 .51M o730 .13 0 .1076 .920 .155271 .232 .1 .2 湖州市土壤微量元素的分级评价 根据土 壤微量养分供应能力和作物对微肥的效应 , 参照国内 外常用的分级标准 3, 6, 7 , 将湖州市土壤微量元素的有效态含量分为极缺(极低)、缺(低)、中等 、丰富(高)等4 个等级(表 2)。表 2 土壤微量元素有 效态含量分级与各级出现频率T able 2 Available contents of soil t race elements and percent age of every gradat ion养分含量分级各级含量出现频率元素种类T race样品数Nos .ofG radat ions(mg kg-1)Percent ages of gradations(%)elementssoil samples极低V ery low低Low中M iddle高High极低V ery low低L ow中M iddle高HighF e7310 .0100M n733 .06 .856 .855 .4880 .82Cu734 .04 .116 .8532 .8856 .16Z n733 .01 .374 .1145 .2149 .32B731 .013 .7017 .8150 .6817 .81M o730 .2060 .2710 .966 .8521 .92由表 2 可以看出 , 铁元素 100 %分布在丰富级 ;锰 元素主要分布在丰富级 , 出 现频率为 80 .82 %;铜 、锌 两元素丰富级的出现频率分别为 56 .16 %和 49 .32 %, 且两元素 中级的出现频 率也分别达到 了 32 .88 %和 45 .21 %;硼 元 素 则 主 要 分 布 在 中 级 , 出 现 频 率 为50.68 %;而钼元素有一半以上的样品有效态含量分布 在极缺级 , 出现频率高达 60 .27 %。 这表明湖州市铁 元素含量极其丰富 ;铜 、锌元素总体含量也比较丰富 ; 锰元素有 13 .7 %的样品分布在低或极低水平 ;而硼元 素缺乏或潜在缺乏面积较大 , 极低和低两级出现频率 达到 31 .51 %;钼元素则缺乏面积很大 , 极低和低两级 的出现频率高达 71 .23 %, 缺钼状况 十分严重 。 关于 微量元素肥料对不同地区 、不同农作物的增产效应研 究甚多 2 , 8 , 9 , 10 , 一般来说 , 对小麦 、大麦施用铜肥 , 对豆科牧草 、甜菜 、番茄 、菠菜等施用钼肥 , 对小麦 、玉米 、 花生等增施锰肥 , 对油菜 、棉花等施用硼肥 , 都有增产 效果 。因此 , 增施微肥是改善土壤缺素状况 、改良土壤 肥力及增产增收的有效途径 。2 .2 湖州市土壤微量元素有效态含量与成土母质的 关系土壤微量元素主要来自于土壤矿物的风化作用 , 由于不同成土母质发育的土壤其土壤矿物化学成分差 异很大 , 因而会在很大程度上影响土壤微量元素的有 效性 10 , 11 。 另一方面 , 相同母质发育的水稻土和旱地 土壤由于土壤利用方式的不同 、作物吸收消耗土壤微 量元素的数量不同以及耕作 、施肥等人为影响因素的 差异等原因 , 也使土壤微量元素的有效态含量产生较 大分异(表 3)。476土 壤 通 报35 卷表 3 不同母质发育的 土壤的微量元素有效态含量 T able 3 T he available cont ent s of t race elements of soils developed f rom dif ferent parent mat erials水稻土旱地母质 P arent materialPaddy soil (mg kg -1)U pland f ield(mg kg -1)泻湖淤积物Lagoon silt石英砂岩Q uart zy sandst one滨湖沉积物L ake sediment泻湖淤积物L agoon silt石英砂岩Q uart zy sandst one滨湖沉积物L ake sediment(22)(12)(10)(15)(8)(6)237 .36 48 .49185 .37 58 .30163 .17 49 .24152 .01 50 .3639 .7222 .2184 .79 77 .6916 .29 8 .9016 .49 8 .018 .19 5 .468 .63 7 .841 .641 .203 .95 3 .354 .91 1 .525 .24 1 .754 .01 1 .034 .08 1 .592 .131 .341 .84 0 .693 .77 1 .643 .71 1 .563 .01 1 .063 .14 2 .847 .024 .712 .74 1 .030 .81 0 .340 .57 0 .350 .74 0 .300 .54 0 .281 .310 .910 .39 0 .210 .12 0 .100 .13 0 .100 .15 0 .110 .10 0 .090 .160 .120 .14 0 .10F e M n Cu Z n BM o注 :表内数据均为 X(平均值)Se(标准差), 括号内为样品数 , 以下同 .由表 3 可知 , 土壤有效铜的平均含量水稻土显著高于 旱 地 土 壤 , 水 稻 土 有 效 铜 平 均 含 量 均 在 4 .0-1砂岩母质发育的旱地土壤(1 .64mg kg -1)更是显著低 于临界值 。洞庭湖稻田试验 8 显示 , 对缺锰土壤甚至mg kg以上 , 并以石英砂岩母质发育的水稻土最高锰含量较高的土壤施用锰肥 , 均能起到比较明显的增(5.24mg kg -1);除泻湖淤积物 母质发育的旱地土壤 有效铜平均含量高于 4 .0mg kg -1外 , 其余母质发育的 旱地土壤均在 4 .0mg kg -1以下 , 且滨湖沉积物母质发 育的旱地土壤更是低于临界值 。这说明土壤有效铜含 量与土壤母质来源有密切关系 , 旱地土壤比水田土壤 更易发生缺铜现象 。 这与朱立新等 11 前十年的研究 结果基本一致 。土壤有效锌的情况为水稻土或旱地土壤都以滨湖 沉积物母质发育的土壤平均含量最低 。 在水稻土中以 泻湖 淤积 物母 质 发育 的 土壤 有 效锌 平 均含 量 最高 (3.77mg kg -1), 而在旱地土壤 中则以石英砂岩母质 发育的土壤有效锌平均含量最高(7 .02mg kg -1)。 这 与石英砂岩母质发育的水稻土多为脱潜潴育型 , 地下 水位高 , 土壤排水不畅有关 , 土壤长期渍水还原可能降 低土壤有效锌含量 。土壤有效钼在不同母质发育的水稻土和旱地土壤 间平均含量相差不大 , 且大多低于临界值 。 在水稻土 和旱地土壤中 , 均以泻湖淤积物母质发育的土壤有效 钼平均含量最低 。不同母质发育的水稻土有效钼平均 含量都低于临界值 。土壤粘粒矿物多 , 土壤胶体对钼 酸根的吸附作用强 , 则有效钼含量也较多 。 而水稻土 中大 量存 在的 Fe2 + 和 S2- 离子 则会 降 低钼 的 有效 性 9 。过去的研究 2 , 7 也表明湖州市大面积土壤处于 钼素缺乏或轻度缺乏状况 。土壤交换态锰的平均含量为水稻土显著高于旱地 土壤 , 水 稻土交换 态锰平均 含量均远 远高于临 界值 (3.0mg kg -1), 并以石英砂岩母质发育的土壤平均含 量最高(16 .49mg kg -1)。而滨 湖沉积物母质和石英 砂岩母质发育的旱地土壤交换态锰均较低 , 尤以石英产效果 。 这说明 , 虽然南方水稻土锰含量普遍较高 , 但 对不同作物的有效性及其临界值的确定还需做更多的 研究 。土壤有效硼的平均含量就各种母质发育的水稻土来说 都 比较 低 , 以 石 英砂 岩 母 质 发 育的 土 壤 最 低 (0.57mg kg -1), 已接近于临界值 。 在旱地土壤中 , 滨 湖沉 积 物 母 质发 育 的 土 壤 有 效 硼平 均 含 量 (0 .39 mg kg -1)略低于临界值 , 而泻湖沉积物母质发育的土 壤有效硼平均含量(0 .54mg kg -1)略高于 临界值 , 石 英砂 岩 母质 发 育 的 土壤 有 效 硼 平 均含 量 (1 .31mg kg -1)则显著高于水稻土 。 虽然酸性土壤中硼的有效 性较高 , 但 由于淋洗 损失 , 水 溶态硼 一般都很 低 10 。 由此看来 , 湖州市土壤缺硼或潜在缺硼面积很大 。2 .3湖州市土壤微量元素有效态含量与土壤 pH 的 关系-1土壤微 量 元 素 的 有效 性 受 土 壤 pH 的 影 响 很 大 10, 12 。土壤水溶态锰 、活性锰含量随着土壤 pH 值 的增大而降低 , 大多数缺锰症状都出现在中性偏碱或 碱性土壤中 。 由表 4 可知 , 锰的有效性和土壤 pH 之 间呈极显著的 负相关关 系(r =-0 .441 , n =73)。 当 pH 6 .0 时 , 交换态锰的平均含量则 低于 10 .0mg kg -1 , 特别是当 pH 7 .0 时 , 交换态锰的 平均含量仅为 5 .04mg kg -1 。 土壤有效钼含量一般是 随土壤 pH 的增大而增加 , 特别是当 pH 5 .7 时有效 钼含 量 和 pH 之间 呈 极 显 著 的 正 相 关 关 系(r =0 . 338 , n =61), 而当 pH 5 .5 时 , 土壤有效铜平均 含量与 4 个土壤 pH 值范围的均值之间呈极显著的负carbo n10.094.93(6)5.10(6) 1.96(6) 3.04(6) 0.27(6)0.098(6)10.0 20.0161.86(21)11.39(21) 3.85(21)3.51(21) 0.55(21)0.116(21)20.0 25.0178.21(18)11.75(18) 4.21(18)3.50(18) 0.74(18)0.133(18)25.0 30.0192.47(16)13.41(16) 4.35(16)4.41(16) 0.92(16)0.141(16)(g kg -1)FeMnC uZnBMo相关关系(r =-0 .983 , n =4), 土壤有效锌平均含 量和 4 个土壤 pH 值范围的均值之间也存在极显著的 负相关 关系(r =-0 .931 , n =4);不过 , 当 pH 在 4.5 5 .5 范围内时 , 土壤有效铜 、土壤有效锌的平均 含量则随土壤 pH 的增大而提高 。2 .4湖州市土壤微量元素有效态含量与土壤有机碳 的关系土壤有效铜含量与土壤有机碳含量的关系甚为密 切 10, 12 , 当土壤有机碳含量 10 .0g kg -1时 , 土壤有效铜的平均含量则显著高于 临界值 。 本研究所调查的三种土壤类型共 73 个样品 的统计分析结果表明 , 土壤有效铜含量和土壤有机碳 含量之间有显著正相 关关系(r =0 .481 , n =73)。 由此看来 , 旱地改作水田 , 有利于土壤有机质的累积和 增加 , 可以改善旱地土壤的缺铜状况 。 土壤有效硼含 量与土壤有机碳含量之间也存在极显著的正相关关系 (r =0 .402 , n =73), 湖州市土壤多为酸性土壤 , 在 酸性土壤中有机碳对硼的可给性影响很大 12 , 土壤有 机碳通过对硼的吸附影响硼的供给 , 因此 , 富含有机碳 的土壤中水溶态硼的含量较高 10 。从表 5 可知 , 土壤有效铁含量和土壤有机碳含量 之间呈显著的正相关关系(r =0 .253 , n =73)。当有 机碳含量 30 .0g kg -1时 , 土壤有 效铁含量则随有机碳含量 的增加而降低 。 土壤有效 锌 、有效钼及交换态锰含量也具有类似的变化趋势 , 除 土壤有机碳含量 30 .0g kg -1外 , 其余四个土壤有机 碳含量范围与土壤有效锌平均含量之间呈显著的正相 关关系(r =0 .924 , n =4);类似于土壤有效锌和土壤 30.0 160.73(12) 9.04(12) 5.21(12)4.31(12) 0.99(12) 0.123(12)3结论研究结果表明 :湖州市超过 70 %的 土壤缺钼 , 缺 素状况 十 分严 重 , 有 近三 分 之一 的 土 壤缺 硼 , 也 有 14 %的土壤缺锰 , 并有 5 % 11 %的土壤缺铜和锌 , 而 土壤有效铁含量则极为丰富 。 土壤微量元素的有效性 和成土母质的关系十分密切 。 土壤有效铜 、土壤有效 锌含量大多高于临界值 , 且在水稻土和旱地土壤中均 以滨湖沉积物母质发育的土壤平均含量最低 ;土壤有 效钼含量则大多在临界值以下 , 水稻土及旱地土壤中 均以泻湖淤积物母质发育的土壤的有效钼平均含量最 低 ;就研究的三种母质发育的水稻土而言 , 土壤有效硼 平均含量以石英砂岩母质发育的土壤平均含量最低 , 而在旱地土壤中则以石英砂岩母质发育的土壤平均含 量最高 ;土壤交换态锰的平均含量是水稻土显著高于 同种母质发育的旱地土壤 , 以泻湖淤积物母质发育的 水稻土和旱地土壤的交换态锰平均含量均处于较高水 平 。土壤 pH 、有机碳对土壤微量元素的有效性有重要 影响 。 土壤有效铁 、交换态锰含量和土壤 pH 之间有 极显著的负相关关系 ;土壤有效铜 、有效锌含量在土壤 pH 为 5 .5 7 .5 时与 pH 之间也存在极显著的负相关 关系 ;土壤有效硼含量和土壤 pH 之间呈显著的正相 关关系 ;土壤有效钼则在土壤 pH 高于 5 .7 以上时与 pH 之间呈极显著的正相关关系 。 土壤有效铜 、有效硼 含量与土壤有机碳之间呈极显著的正相关关系 ;土壤 有效铁和土壤有机碳之间有显著的正相关关系 ;土壤 有效锌 、有效钼和交换态锰含量在土壤有机碳含量低478土 壤 通 报35 卷于 30 .0g kg -1 时随土壤有机碳的增大而增加 , 土壤有 机碳在 30 .0g kg -1以上时 则随土壤有机碳的增大而 降低 。参考文献 : 1 湖州市农业局 、湖州土壤 编 委会主编 .湖州土 壤 M .杭 州 :;浙江科学技术出版 , 1994 , 10 . 2黄增奎 , 徐素君 , 娄 烽 , 等 .浙江 省土壤有 效态 微量元 素含量 和 微肥施用 J .土壤肥料 , 1995 , 3 , 28 -32 . 3 刘 铮 , 朱其清 .我国 缺乏微量 元素的 土壤及 其区域 分布 J .土 壤学报 , 1982 , 19(3):209 -223 . 4 南京农业大学主编 . 土壤农化 分析 M .第 2 版 , 北京 ;农业 出 版社 , 1990 . 5 中国土壤学会主编 .土壤农业化 学分析方法 M .北京 ;中国 农业科技出版社 , 2000 , 4 . 6竺伟民 , 安徽省土壤有效性微量元素 分布研究 J .安徽农学院 学 报 , 1990 , 17(4):233 -249 . 7朱立新 , 周国华 , 任 天祥 , 等 .浙江 杭嘉湖平 原区土 壤中 营养元 素 丰缺状况的评价 J .物探与化探 , 1994(18)4 :251 -262 . 8关光复 , 曹希柏 , 东洞 庭湖平原 稻田土壤 微量元素 状况 与微肥 施 用效果研究 J .土壤肥料 , 1998(6):7 -10 . 9 范浩定 , 王锡金 , 朱秋潮 , 绍兴市土壤微量元素 状况及微肥的应 用 J .浙江农业科学 , 1999(3):132 -134 . 10刘 铮 .中国 土壤 微量 元素 M .南京 :江苏 科学 技术 出版 社 , 1996 , 12 . 11向万胜 , 李卫红 .湘北丘岗地区红壤和水稻土 微量元素的有效 性 研究 J .土壤通报 , 2001(32)1 :44 -46 . 12王 云 , 魏复盛 .土壤环境元素化学 M .北京 :中国 环境科学 出 版社 , 1995 , 10 .Contents of the soil Available Trace Elements and Their Availability Evaluation in Huzhou City of Zhejiang ProvinceDON G Guo -