內(nèi)蒙古河套地區(qū)玉米種植區(qū)土壤元素有效態(tài)特征研究

李世寶

摘要：通過采集河套地區(qū)玉米種植區(qū)根系土樣品，分析了主要營養(yǎng)元素的有效態(tài)含量。分析結(jié)果表明， S、Ca有效態(tài)占全量的比例大于10%，它們是最易被作物吸收的元素；Mo、Cu、Mn、N、Pb、K等元素的有效態(tài)占全量的百分比在5%與10%之間，是易被作物吸收的元素；B、Zn、Fe、Mg、Na、P等元素有效態(tài)所占比例較低，是不易被植物吸收的元素。

關(guān)鍵詞：玉米；根系土；有效態(tài)；研究

引言

研究和確定土壤中元素的有效態(tài)含量多少比全量更有意義。因?yàn)橥寥乐邢驪b，As，Cd，Hg等毒性元素只有那部分有效態(tài)含量才能被植物吸收（比如Cd主要以離子態(tài)與配合態(tài)的水溶性鎘存在，才被植物吸收），從而對生命構(gòu)成危害，而土壤中的營養(yǎng)元素N、P、K等植物能吸收的也是有效態(tài)含量，而不是完全取決于其元素總量。

理論上土壤中元素有效態(tài)含量與全量間應(yīng)存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，可以通過對研究區(qū)少量樣品的有效態(tài)含量來推斷全區(qū)大范圍內(nèi)土壤的有效態(tài)含量。本次研究通過對主要元素的全量與有效態(tài)含量的數(shù)學(xué)分析進(jìn)行河套地區(qū)重要元素的有效態(tài)含量分析，研究河套地區(qū)土壤中重要元素的有效態(tài)含量分布特征。

1. 研究區(qū)概況

研究區(qū)玉米產(chǎn)區(qū)主要分布于河套平原區(qū)，東起蠻汗山西麓，西止于狼山山脈，烏蘭布和沙漠以東，南臨庫布齊沙漠、鄂爾多斯高原，北靠陰山山脈，主要包括前套平原區(qū)和后套平原區(qū)。涉及呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市四市的23個旗（縣、區(qū)）。

研究區(qū)土地資源豐富。土層深厚平坦，土壤較肥沃，適合種植業(yè)發(fā)展。光熱資源豐富，西部區(qū)雨量較少，無灌溉即無農(nóng)業(yè)。但有黃河、大黑河灌溉之利，從而成為自治區(qū)重要的商品糧基地。北有陰山山脈為天然屏障，南有黃河通過，發(fā)展農(nóng)業(yè)有得天獨(dú)厚的條件。經(jīng)濟(jì)作物比重較大，畜牧業(yè)發(fā)展較快，已形成糧、奶、肉、蛋、糖、漁綜合發(fā)展的格局。農(nóng)業(yè)套種廣泛，科技興農(nóng)、興牧氣氛較好，增產(chǎn)潛力大。

2. 材料與方法

2.1樣品采集

本次研究選擇河套地區(qū)玉米種植區(qū)根系土94件樣品進(jìn)行元素有效態(tài)分析，這些樣品選自不同土壤類型，研究不同土壤類型中N、K、Ca、Mg、Na、S、Fe、Cu、Pb、B、MN、Mo、P、Zn等元素全量及有效態(tài)含量之間相關(guān)關(guān)系。

2.2測定方法

土壤緩效鉀、有效磷、堿解氮、有效硼、有效鉬、有效銅、有效錳、有效鐵、有效硫、有效鋅、有效鎂、有效鉛、有效鈣及有效鈉等分析方法采用 LY/T 1210-1275系列《森林土壤分析方法》測定。

3結(jié)果與分析

3.1 玉米種植區(qū)主要營養(yǎng)元素有效態(tài)含量特征

（1）有效態(tài)B。有效態(tài)B與全量B之間的相關(guān)性一般，相關(guān)系數(shù)為0.3181。不同的土壤類型中，只有潮土中B的全量與有效態(tài)有一定的相關(guān)性。在其余土壤類型中它們基本無相關(guān)性。在河套地區(qū)，有效態(tài)B的高含量區(qū)（>4μg/g）主要分布的土壤類型是潮土、灌淤土。背景區(qū)（1μg/g～4μg/g）主要分布在鹽土、潮土和灌淤土，低含量區(qū)（<1μg/g）分布的主要土壤類型是栗褐土。

（2）有效態(tài)Cu。有效態(tài)Cu與全量之間具有強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.5021。潮土和栗褐土中Cu的全量與其有效態(tài)呈強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，灌淤土和鹽土中它們基本無相關(guān)關(guān)系。

有效態(tài)Cu的高含量區(qū)（>2μg/g）主要分布在前套大青山山前沖積扇和烏拉山山前沖積扇大部分地區(qū)。后套也有大部分地區(qū)為有效態(tài)Cu的高含量區(qū)。有效態(tài)Cu主要的高含量區(qū)與有效態(tài)Pb的高含量區(qū)的分布范圍一致。有效態(tài)Cu的高含量區(qū)分布的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土。

在整個后套黃河沖積平原區(qū)總體上是以灌淤土為主的地區(qū)，有效態(tài)Cu呈高含量到背景分布。在前套平原區(qū)的大黑河流域、大青山山前沖積扇的地區(qū)有效態(tài)Cu也呈高含量到背景（1μg/g～2μg/g）分布。

有效態(tài)Cu的低含量區(qū)（<1μg/g）主要分布在黃河南岸、托克托縣到和林縣之間，有效態(tài)Cu的低值區(qū)分布的土壤類型為栗褐土和風(fēng)沙土。

在河套地區(qū)主要富集有效態(tài)Cu的土壤是部分潮土和灌淤土。貧化的土壤主要是風(fēng)沙土和栗褐土。從土壤的營養(yǎng)程度，河套平原區(qū)中比較富集有效態(tài)Cu，是適合農(nóng)作物種植的地區(qū)。對于高含量區(qū)，是適合發(fā)展優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的地區(qū)。

（3）有效態(tài)Zn。有效態(tài)Zn與全量之間相關(guān)關(guān)系較弱。潮土和栗褐土中Zn的全量與其有效態(tài)有一定的相關(guān)關(guān)系，灌淤土和鹽土中它們基本無相關(guān)關(guān)系。

有效態(tài)Zn的高含量區(qū)（>1.2μg/g）主要分布在前套大青山山前沖積扇和大黑河流域，在前套的烏拉山山前沖積扇部分地區(qū)也呈高含量分布。后套地區(qū)也有大部分地區(qū)為有效態(tài)Zn的高含量區(qū)，主要是在西部地區(qū)和東部烏梁素海以西一帶，這與Cu、Fe、Mn等元素的特征一樣。在高含量區(qū)的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土。

有效態(tài)Zn的背景區(qū)（0.5μg/g～1.2μg/g）主要分布在后套平原、前套大黑河流域一帶。在背景區(qū)的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土草甸土。

有效態(tài)Zn的低含量區(qū)（<0.5μg/g）主要是黃河南岸的風(fēng)沙土，托縣到和林一帶的以風(fēng)沙土、黃土為主的地區(qū)以及后套平原風(fēng)沙土分布的地區(qū)。土壤類型主要是風(fēng)沙土、棕鈣土、栗鈣土、栗褐土。在黃河南岸區(qū)風(fēng)沙土分布的地區(qū)，有效態(tài)Zn的含量分布起伏不大，含量變化較小，形成穩(wěn)定的低值區(qū)。

前套大青山山前沖積扇和大黑河流域一帶以及后套平原東部地區(qū)是富含有效態(tài)Zn的地區(qū)，對農(nóng)作物生長有利。在城市區(qū)是有效態(tài)Zn的最高含量分布區(qū)，反映了人類活動造成全量Zn的富集也形成有效態(tài)Zn的富集。

（4）速效Ca。河套地區(qū)表層土壤中速效Ca的分布趨勢與全量Ca相同，速效Ca與全量之間具有相關(guān)關(guān)系。在栗褐土中速效Ca與全量的相關(guān)性最強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為0.9867，其次為潮土，在鹽土和灌淤土中基本無相關(guān)性。表層土壤中速效Ca的高含量區(qū)（大于15000μg/g）以上的地區(qū)主要分布在呼和浩特市、烏梁素海西側(cè)、后套平原等地區(qū)。速效Ca的背景區(qū)（6000μg/g～15000μg/g）主要分布在河套平原區(qū)，包括后套平原區(qū)與前套平原區(qū)，該區(qū)是河套地區(qū)的主要糧食種植區(qū)，也是以黃河沖積為主的地區(qū)。該區(qū)內(nèi)CaO含量較為豐富，是河套地區(qū)高于全國平均含量的主要元素之一，是農(nóng)作物良好生長的基礎(chǔ)。

速效Ca的較低含量區(qū)（低于6000μg/g）分布在黃河南岸風(fēng)沙區(qū)。這些地區(qū)土壤中Ca全量也很低，速效Ca低含量區(qū)對農(nóng)作物生長不利。

（5）速效Mg。速效Mg與全量之間具有正相關(guān)關(guān)系，在潮土和栗褐土中速效Mg含量與Mg全量呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，在鹽土和灌淤土中它們基本無相關(guān)關(guān)系。在河套地區(qū)速效Mg呈高含量（大于1000μg/g）的分布區(qū)主要是在前套的沿大黑河兩岸，哈素海及其后套平原灌溉渠。在整個后套黃河沖積平原區(qū)總體上是以灌淤土為主的地區(qū)，呈高含量到背景分布，從西向東含量有所增高。在后套平原區(qū)的風(fēng)沙土分布區(qū)，速效Mg含量也呈低含量分布。速效Mg的背景區(qū)（300μg/g～1000μg/g）主要分布在河套平原區(qū)。速效Mg的低含量區(qū)（<300μg/g）也是分布在黃河南岸、前套黃土區(qū)、風(fēng)沙土分布區(qū)。在這些地區(qū)也是Mg全量的低值區(qū)。

（6）有效態(tài)S。有效態(tài)S與全量之間具弱相關(guān)關(guān)系，在潮土和栗褐土中有效態(tài)S含量與全量呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，鹽土和灌淤土中相關(guān)性較弱。河套地區(qū)有效態(tài)S呈高含量（大于100μg/g）的分布區(qū)主要是在前套大青山山前沖積扇和哈素海，后套地區(qū)主要是在烏梁素海和鹽土分布區(qū)。黃河沖積平原區(qū)總體上是以灌淤土和鹽土為主的地區(qū)，呈高含量到背景分布。有效態(tài)S的背景區(qū)（10μg/g～100μg/g）主要分布在前套平原栗褐土和后套平原灌淤土分布區(qū)。

有效態(tài)S的低含量區(qū)（<10μg/g）也是分布在黃河南岸、前套黃土區(qū)和風(fēng)沙區(qū)。在這些地區(qū)也是S全量的低值區(qū)。

在河套地區(qū)主要富集有效態(tài)S的土壤是部分潮土、鹽土和灌淤土。貧化的土壤主要是風(fēng)沙土、黃土分布區(qū)。

（7）速效K。水溶性鉀一般也稱為速效鉀，水溶性是指以離子形態(tài)存在于土壤中的鉀，它的含量最小，變化也快，受到作物地上部吸收量、施肥、澆灌、降雨、土壤水分狀況等因素的影響，土壤施用鉀肥后可引起局部鉀離子濃度升高，在土壤不同部位鉀離子濃度差異很小。速效鉀最容易被作物吸收。速效K與全量K的含量基本無相關(guān)性，在河套地區(qū)分布的主要土壤類型中速效K和全量K基本無相關(guān)性或較弱相關(guān)性。

在河套地區(qū)速效性K呈高含量（大于300μg/g）的分布區(qū)主要是在前套哈素海及其退水渠，大青山山前沖積扇以及東部蠻漢山山前沖積扇。后套地區(qū)主要是在烏梁素海西部，狼山山前沖積扇，以及后套平原區(qū)內(nèi)的局部地區(qū)。

在后套平原區(qū)以及前套平原大黑河流域一帶存在速效K的背景區(qū)（100μg/g～300μg/g）。速效K的低含量區(qū)（<100μg/g）也是分布在黃河南岸、前套黃土區(qū)和風(fēng)沙區(qū)。

在河套地區(qū)主要富集速效K的土壤是部分潮土和灌淤土。貧化的土壤主要是風(fēng)沙土、黃土分布區(qū)。

從速效K的區(qū)域分布特征看，K主要是來源于陰山山脈，與陰山山脈中大面積分布的鉀長花崗巖有關(guān)。

（8）氨態(tài)氮。氨態(tài)氮與全量的含量具有正相關(guān)關(guān)系，在栗褐土中它們相關(guān)性最強(qiáng)，其次為潮土和鹽土，在灌淤土中相關(guān)性較弱。

氨態(tài)氮的高含量區(qū)（大于90μg/g）主要分布在烏梁素海、大青山山前沖積扇、大黑河流域以及哈素海退水渠。在后套平原的局部地區(qū)也有高含量分布。

氨態(tài)氮含量低值區(qū)（<40μg/g）主要是在黃河南岸和前套平原的黃土區(qū)。余下的大面積地區(qū)為氨態(tài)氮的背景區(qū)（40μg/g～90μg/g）。

從氨態(tài)氮的分布趨勢可以看出，由于后套平原農(nóng)業(yè)退水帶入烏梁素海，使烏梁素海沉積物中富集大量的氮，也形成烏梁素海沉積物中氨態(tài)氮的富集。在大青山山前沖積扇與大黑河流域以及哈素海退水渠為高含量區(qū)，與該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)較為發(fā)達(dá)化肥施用量高有關(guān)，由于土地大量使用化肥，形成該地區(qū)氮的富集，也形成氨態(tài)氮的高含量區(qū)。

（9）有效態(tài)P。有效態(tài)P與全量之間具有較強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系。在河套地區(qū)各主要土壤類型中有效態(tài)P與全量之間均呈正相關(guān)關(guān)系。有效態(tài)P的高含量區(qū)（大于30μg/g）的主要分布城鎮(zhèn)區(qū)、烏拉山到大青山山前沖積扇。

有效態(tài)P的背景區(qū)（8μg/g～30μg/g）主要分布在前套大黑河流域，后套平原的西部、中東部地區(qū)。

有效態(tài)P的低含量區(qū)（<8μg/g）主要分布在黃河南岸、烏梁素海北部、風(fēng)沙土分布區(qū)。在這些地區(qū)也是P全量的低值區(qū)。

在河套地區(qū)主要富集有效態(tài)P的土壤是部分潮土和部分灌淤土。貧化的土壤主要是風(fēng)沙土、栗褐土。

（10）有效態(tài)Fe。有效態(tài)Fe與全量Fe之間相關(guān)性較差。在潮土和灌淤土中有效態(tài)Fe與全量具有弱正相關(guān)關(guān)系，在栗褐土和鹽土中基本無相關(guān)關(guān)系。

有效態(tài)Fe的高含量區(qū)（>25μg/g）主要分布在前套大青山山前沖積扇和大黑河流域，后套地區(qū)也有大部分地區(qū)為有效態(tài)Fe的高含量區(qū)，主要是在西部地區(qū)和東部烏梁素海以西一帶，與Cu的特征一樣，是后套平原東部地區(qū)以細(xì)粒級為主的土壤顆粒對絕大多數(shù)元素的吸附作用形成河套地區(qū)東部平原區(qū)高含量的特征。在高含量區(qū)的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土以及草甸土。有效態(tài)Fe的背景區(qū)（15μg/g～25μg/g）主要是在后套平原區(qū)、前套黃土區(qū)。在背景區(qū)的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土和草甸土。

有效態(tài)Fe的低含量區(qū)（<15μg/g）主要是黃河南岸，托縣到和林一帶以風(fēng)沙土為主的地區(qū)。土壤類型主要是風(fēng)沙土、棕鈣土、栗鈣土。

從有效態(tài)Fe的分布趨勢，前套大青山山前沖積扇和大黑河流域一帶是富含有效態(tài)Fe的地區(qū)，對農(nóng)作物生長十分有利。

黃河南岸地區(qū)有效態(tài)Fe貧化，對農(nóng)作物生長不利。

（11）有效態(tài)Mo。全區(qū)有效態(tài)Mo與全量Mo之間基本無相關(guān)性。在河套地區(qū)分布的主要土壤類型中，有效態(tài)Mo與全量Mo之間也基本無相關(guān)性，只有在鹽土中它們有較弱的相關(guān)性。

有效態(tài)Mo在河套地區(qū)總體分布趨勢平穩(wěn)，相對高含量區(qū)（>0.15μg/g）分布在前套大青山——烏拉山山前沖積扇和大黑河流域。有效態(tài)Mo的高含量區(qū)的土壤類型是潮土、栗褐土和草甸土。

有效態(tài)Mo的背景區(qū)（0.07μg/g～0.15μg/g）主要是在后套平原區(qū)、前套黃土區(qū)以及黃河南岸一帶。在背景區(qū)的土壤類型是潮土、灌淤土、鹽土、栗褐土以及少數(shù)風(fēng)沙土。

有效態(tài)Mo的低含量區(qū)（<0.07μg/g）主要是黃河南岸的風(fēng)沙土和和林格爾一帶的黃土區(qū)。土壤類型主要是風(fēng)沙土、棕鈣土、栗鈣土。

從有效態(tài)Mo的分布趨勢，后套平原區(qū)以及前套大青山山前沖積扇和大黑河流域一帶是有效態(tài)Mo的高含量區(qū)，對農(nóng)作物生長有利。

3.2 各元素有效態(tài)占全量含量對比

將河套地區(qū)玉米根系土各元素中的有效態(tài)和全量的含量進(jìn)行對比（見表1），從各元素有效態(tài)占全量的百分比中數(shù)據(jù)，可得出以下結(jié)論：S、Ca有效態(tài)所占比例大于10%，它們是最易被作物吸收的元素；Mo、Cu、Mn、N、Pb、K等元素的有效態(tài)占全量的百分比在5%與10%之間，是易被作物吸收的元素；B、Zn、Fe、Mg、Na、P等元素有效態(tài)所占比例較低，是不易被植物吸收的元素。

4.結(jié)論與建議

河套地區(qū)玉米種植區(qū)的土壤中需補(bǔ)充易被作物吸收的元素，對于有效態(tài)含量較低的元素需進(jìn)行微肥改良，使其成為易被作物吸收的成分。河套地區(qū)多數(shù)土壤富Ca，但在Ca不充足的情況下需補(bǔ)Ca。河套地區(qū)S主要在城市以及烏梁素海周圍富集，在其他地區(qū)土壤中較貧乏，需補(bǔ)充。Mo、Cu、Mn、N、K等元素含量都較貧乏，需要補(bǔ)充。特別是河套地區(qū)總K量雖高，但其有效態(tài)K低，這種現(xiàn)象現(xiàn)狀制約著河套地區(qū)作物的正常生長，因此需要補(bǔ)充有效態(tài)K。