碭山縣黃河故道酥梨土壤中微量元素初步分析

孟棟材，郭　艷，陳　智，遲文飛，吳　奇，梅養(yǎng)英

（宿州學(xué)院　資源與土木工程學(xué)院，安徽　宿州　234000）

碭山縣黃河故道酥梨土壤中微量元素初步分析

孟棟材，郭艷，陳智，遲文飛，吳奇，梅養(yǎng)英

（宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽宿州234000）

以碭山果園場(chǎng)等主要地區(qū)的梨園為研究對(duì)象，利用Innov-X便攜式XRF分析儀和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對(duì)土壤中微量元素進(jìn)行了測(cè)定，并用PH測(cè)試儀測(cè)定了部分樣品的PH值.通過測(cè)試可知土壤中幾種微量元素的平均含量分別為：Fe 2.43611ppm，Zn0.00957ppm，Mn0.05413ppm，Cu 29.26810 ppm，Mo的含量較低，未能測(cè)出，Si 623.08865ppm.該地區(qū)的土壤呈弱堿性，PH值大部分都在7～8之間.參照微量元素在土壤中有效含量的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，碭山縣黃河故道地區(qū)酥梨種植土壤中微量元素鐵、鋅、錳含量非常稀缺，而銅元素含量異常過量；土壤中Pb，Ni，Cr的含量相對(duì)較高，Cr和Cd含量較低；PH值基本都在梨樹土壤的生長(zhǎng)許可范圍之內(nèi).

酥梨；土壤；微量元素

碭山酥梨簡(jiǎn)稱“碭山梨”，盛產(chǎn)于安徽宿州碭山縣，被譽(yù)為“優(yōu)梨之冠”.碭山梨營(yíng)養(yǎng)豐富，含有多種維生素及糖、礦物質(zhì)，并有一定的藥用價(jià)值，潤(rùn)肺止咳，去熱消炎及解酒等.除能鮮食外，還可以加工成梨酒、梨汁、梨膏、梨脯、梨罐頭等.但由于近年來，梨園的種植者急于高產(chǎn)量的收成，沒有對(duì)梨園進(jìn)行合理的施肥，造成土壤中部分微量元素失衡，樹勢(shì)變?nèi)?，?dǎo)致酥梨品質(zhì)嚴(yán)重下降.該試驗(yàn)以黃河故道地區(qū)梨園土壤為主要研究對(duì)象，測(cè)定了土壤中微量元素的含量，并與土壤中微量元素標(biāo)準(zhǔn)含量進(jìn)行對(duì)比.為指導(dǎo)梨園科學(xué)規(guī)劃、合理施肥，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)與豐產(chǎn)提供了理論研究依據(jù).

1　材料與方法

1.1樣品采集

在安徽碭山縣良梨鎮(zhèn)，果園場(chǎng)和官莊鎮(zhèn)等黃河故道地區(qū)作樣品采集，以這幾個(gè)鎮(zhèn)果園為主要采集單元，在果園用梅花形布點(diǎn)（即五點(diǎn)取樣法）對(duì)離地面5厘米和35厘米的土壤進(jìn)行取樣（如圖1所示）.共采集88個(gè)樣點(diǎn)，共計(jì)162個(gè)土壤樣品（如圖2所示），含不屬于黃河故道的對(duì)比土壤樣點(diǎn).

1.2測(cè)定方法

用Innov—X便攜式XRF分析儀測(cè)定出Cu，F(xiàn)e，Mn，Zn，Mo，Si等微量元素含量.將采集的土壤樣品利用烘箱烘干，再用研缽研磨，最后經(jīng)0.08毫米孔徑的篩子篩取.利用載玻片進(jìn)行壓實(shí)制成土壤薄片，將壓實(shí)好的薄片放在便攜式XRF分析儀上分析.

用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定［1］Pb，Cr，Cd，As，Co，Ni等微量元素的含量.稱取研磨好的土樣50mg于聚四氟乙烯內(nèi)膽中，加入硝酸1ml、氫氟酸0.5ml，搖勻，加蓋后放入不銹鋼套內(nèi)，擰緊不銹鋼蓋，于190℃的烘箱內(nèi)加熱20小時(shí)，取出內(nèi)膽，在140℃的電熱板上趕走酸至近干.再加硝酸和水各2ml，加蓋于不銹鋼套內(nèi)，在烘箱內(nèi)150℃加熱2小時(shí).冷卻后聚四氟乙烯內(nèi)膽，用硝酸（2+98）溶液定容至50ml，搖勻.用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣液后，再測(cè)前面制好的樣品.

圖1　土壤采樣深度示意

圖2　土壤樣品采集點(diǎn)分布示意

利用PH測(cè)試儀對(duì)部分樣點(diǎn)進(jìn)行PH值的測(cè)定.將土壤經(jīng)風(fēng)干過篩處理后，稱取20.0g土樣于50ml的燒杯內(nèi)，加入20ml的去離子水，蓋上表玻璃，并且持續(xù)攪拌懸浮液5分鐘.若含有吸水性的土壤或鹽類等其它復(fù)雜基質(zhì)，可額外加入更多試劑水，并記錄加入水量.靜置懸浮液大約1小時(shí)，使懸浮液的大部分固體沉淀，必要時(shí)利用過濾或離心取得水相層，再用PH儀電極測(cè)定其PH值.

2　測(cè)定結(jié)果與分析

2.1便攜式XRF分析儀的數(shù)據(jù)和分析

通過與微量元素在土壤中有效含量的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［2-3］對(duì)比易知，土壤中微量元素［4］供給不足或者過量往往是植物不能達(dá)到最高產(chǎn)量的限制因素，有時(shí)會(huì)使大面積適于種植的土地不能成功地種植或產(chǎn)量很低.但是，有的微量元素過量的話，也有可能會(huì)對(duì)梨樹造成負(fù)面影響.

表1　土壤微量元素有效性統(tǒng)計(jì)（單位：ppm）

表2　微量元素在土壤中有效含量的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（單位：ppm）

由表1和表2對(duì)比可知，銅是梨樹生長(zhǎng)不可或缺的元素之一，就土壤而言，過量銅會(huì)抑制梨樹新梢的生長(zhǎng)，降低葉片中活性鐵的含量，使葉綠素含量極顯著下降，葉片中的過氧化氫酶活性也大幅度降低.向土壤中施加鈣和鐵，能降低葉片中銅的含量，有減緩過量銅對(duì)梨樹生長(zhǎng)和代謝毒害的作用.土壤中適量的銅有利于梨樹的生長(zhǎng)發(fā)育，提高抗病能力，增強(qiáng)抗寒，抗旱和抗熱的能力.

鐵的含量相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)而言較稀缺.事實(shí)上，鐵是植物必須的大量元素，土壤中該元素的多少及有無必然使植物發(fā)生相應(yīng)的生理變化，并影響其生長(zhǎng)發(fā)育且產(chǎn)生相應(yīng)的癥狀.土壤中缺鐵時(shí)，會(huì)使梨樹對(duì)鐵的需求造成影響，從而影響梨樹的生長(zhǎng).故在施肥的時(shí)候可以配合使用微肥，這樣可以將鐵的含量進(jìn)行則適當(dāng)?shù)脑黾?

錳元素的含量也是很稀缺.錳也是作物生長(zhǎng)的必需元素之一，它的主要作用：（1）它是許多呼吸酶的活化劑，能提高植株的呼吸強(qiáng)度，促進(jìn)碳水化合物的水解；（2）調(diào)節(jié)體內(nèi)氧化還原過程，保持對(duì)鐵元素吸收的比例平衡；（3）它在葉綠體內(nèi)具有結(jié)構(gòu)作用，同時(shí)對(duì)于氮素代謝有重要影響，參與硝酸還原過程，促進(jìn)氨的形成.土壤中的錳是以多種形態(tài)存在的，在有腐殖質(zhì)和水時(shí)，呈還原型為可給態(tài)；土壤為堿性時(shí)，錳成不溶解狀態(tài)，?？墒估鏄浔憩F(xiàn)缺錳；春秋季節(jié)，天氣干燥，梨樹易發(fā)生缺錳癥.

鋅的含量較標(biāo)準(zhǔn)而言非常稀缺.鋅是植物生長(zhǎng)的所必須元素之一，是多種酶的活化劑或組成成分.據(jù)調(diào)查可知，近年來，梨樹種植者急于產(chǎn)量的提高，對(duì)磷肥進(jìn)行大量的實(shí)施，從而限制了根系的發(fā)育，這可能是導(dǎo)致極度缺鋅的原因之一.缺鋅易使一些作物產(chǎn)生生理病害，就梨樹而言，如果缺鋅的話，會(huì)引起幼苗硬而小，引起簇葉，稱為小葉病.由此看來，在施肥的時(shí)候，不僅要減少磷肥的量，也可以對(duì)鋅肥進(jìn)行適當(dāng)合理的實(shí)施.

植物在土壤中所需鉬元素正常含量為0.3～1ppm，所以鉬元素的濃度很低，過量使用也無任何毒副作用.鉬元素一般都存在各種酶中，在植物中對(duì)鐵的吸收和運(yùn)輸起著不可替代的作用.從上面的表1、2中可以看到，該地區(qū)的鉬含量非常低.果樹缺鉬會(huì)使葉片失綠、枝條彎曲，甚至?xí)痦斏钥菟?，并逐漸向下發(fā)展，側(cè)芽增多，樹皮出現(xiàn)裂紋，并分泌出膠狀物，同時(shí)會(huì)造成果實(shí)小、果實(shí)變硬等影響.

不難看出硅的含量還是較高的.植物中硅素不僅能提高作物的抗病蟲能力，還具有提高作物產(chǎn)量增強(qiáng)植物抵抗水分和鹽分脅迫能力，增強(qiáng)作物抗倒伏能力以及減輕低價(jià)鐵、猛和鋁等過多而造成毒害的作用.并且過量的硅不會(huì)給植物帶來負(fù)面影響［5］.

2.2ICP測(cè)定的元素含量及結(jié)果分析

從表3中可以看出，Pb，Ni，Cr在土壤中的有效含量較高，而Cd的含量在土壤中的含量相對(duì)較低.

其中果園場(chǎng)和良梨的Pb，Cr，Cd，As在土壤中的有效含量相近且都較低，表明原巖經(jīng)風(fēng)化作用后，能提供一定含量的微量元素而被梨樹吸收，但有一部分需要通過施肥提供.土壤中Pb元素的富集可能會(huì)導(dǎo)致酥梨的細(xì)胞代謝，進(jìn)而產(chǎn)量降低；各樣品中Cr的含量都相差不大，都在65～82之間，Cr是植物生長(zhǎng)所必需的元素，缺乏Cr會(huì)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，但土壤中積累過多又會(huì)起到毒害作用；Cd含量較其他微量元素含量比較低，最小達(dá)到5.64，對(duì)酥梨的影響較小，且低濃度的Cd可以促進(jìn)酥梨根部的生長(zhǎng)；而土壤中Ni的含量在果園場(chǎng)最高可達(dá)1448，說明土壤中Ni的富集能力較強(qiáng)，過量的Ni會(huì)使梨樹的生長(zhǎng)發(fā)育受到影響.相比之下，崔莊的Ni元素含量相對(duì)其他幾個(gè)地方較低，表明該地區(qū)各個(gè)地方的土壤中的元素含量有較大差異，原因可能是化肥的過度施灑導(dǎo)致元素含量的過?；蛘呤钱?dāng)?shù)氐奈廴舅?土壤中微量元素的供給不足或者過量往往是酥梨不能達(dá)到最高產(chǎn)量的限制因子，有時(shí)會(huì)使大面積的適于種植的土地不能成功種植或者產(chǎn)量很低.所以在施肥要適量同時(shí)又要防止土壤的重金屬污染［6～7］，這樣才會(huì)使酥梨得到好的產(chǎn)量和質(zhì)量.

2.3PH值的分布及其影響

梨樹對(duì)土壤的適應(yīng)性較強(qiáng)，梨樹在土壤PH值5.4～8.5的范圍內(nèi)均可生長(zhǎng)，但以PH5.6～7.2的微酸性至中性土壤最為適宜.

表3　部分微量元素有效性含量（單位：mg/l）

表4　PH值的有效性結(jié)果

土壤的酸堿度不僅是影響土壤養(yǎng)分肥力的重要因素，還影響著土壤中微量元素的含量.例如在酸性條件下，鐵、猛、銅、鋅等微量元素因可溶而有效性提高；但是鉬酸不溶于酸而溶于堿，所以在酸性條件下土壤中易缺乏鉬.

從表4中不難看出該地區(qū)的土壤呈弱堿性，大部分都分布在PH7～8之間，只有個(gè)別地方的PH達(dá)到了9或者是低于7.雖然梨樹在這個(gè)范圍內(nèi)可以生長(zhǎng)，但是并不是最適宜的PH值區(qū)間.而且，該范圍的PH值，并不利于植物對(duì)微量元素的有效性吸收.在改砂治堿的方法［8］中，可以得知該地區(qū)種植果樹最為適宜，但是適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)酸堿度將會(huì)為果樹提供更適宜的生長(zhǎng)條件.

3　結(jié)論

黃河故道地區(qū)梨園土壤的部分微量元素中，鐵、鋅、錳含量低.尤其是鋅的含量非常稀缺.而銅和硅含量過量，且銅的含量相當(dāng)?shù)母?

土壤中Pb，Ni，Cr的含量相對(duì)較高，其中Ni最高，而Ni的富集會(huì)使酥梨的生長(zhǎng)發(fā)育受到影響.Cd和Cr較低，但含量不會(huì)影響梨樹的生長(zhǎng).

PH值基本都在梨樹土壤生長(zhǎng)許可范圍之內(nèi)，但是并不是最適宜的土壤PH值，且該范圍內(nèi)不利于植物對(duì)微量元素的有效性吸收.

〔1〕陳尤和.有關(guān)ICP測(cè)樣的一些條件實(shí)驗(yàn).科技信息，2010（9）.

〔2〕陜西省土壤普查辦公室.陜西土壤［M］.北京科學(xué)出版社，1992.

〔3〕田種存，高旭升.耕作土壤主要養(yǎng)分形態(tài)及風(fēng)缺指標(biāo)［J］.青海農(nóng)林科技，2005（2）.

〔4〕馬扶林，宋理明，王建民.土壤微量元素的研究概述.青海科技，2009（3）：32～36.

〔5〕管恩太，蔡德龍，等.硅營(yíng)養(yǎng)［J］.磷肥與復(fù)肥，2000，15（5）：64～66.

〔6〕崔德杰，張玉龍.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展［J］.土壤通報(bào)，2004（35）.

〔7〕夏立江，王宏康.土壤污染及其防治［M］.上海：華東理工大學(xué)出版社，2001.15～18.

〔8〕國(guó)立華，王康寅，惠艷君.安徽省碭山縣栽植果樹改砂治堿的方法.生物學(xué)雜志，1998（12）.

〔9〕盛奇，李玲，付巧玲，等.靈寶蘋果優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)土壤元素含量特征研究.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（15）：6684.

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