內(nèi)蒙古河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)玉米產(chǎn)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)特征

馬挨榮

(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020 )

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內(nèi)蒙古河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)玉米產(chǎn)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)特征

馬挨榮

(內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020 )

摘要[目的]研究河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)玉米產(chǎn)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)特征。[方法]通過采集河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)玉米根系土及玉米各部位樣品，分析了不同土壤類型根系土及玉米各部位的微量元素含量。[結(jié)果]灌淤土中大部分元素含量相對(duì)較高；大多數(shù)元素在玉米的莖葉中相對(duì)富集；F、Mn、Co元素在根中相對(duì)富集；N元素在子實(shí)中強(qiáng)烈富集，Zn、F在子實(shí)中相對(duì)較富集。[結(jié)論]建議河套地區(qū)玉米種植區(qū)在今后生產(chǎn)中應(yīng)該合理施肥，控制化肥中有害元素的施入。

關(guān)鍵詞玉米；根系土；地球化學(xué)特征；微量元量

重金屬元素在土壤中具有隱蔽性、長(zhǎng)期性、不易降解性和不可逆性的特點(diǎn)，被環(huán)境學(xué)界喻為“化學(xué)定時(shí)炸彈”[1-2]，因此，研究作物根系土壤重金屬元素含量及其變化對(duì)了解土壤-植物系統(tǒng)中重金屬的環(huán)境行為有重要意義[3]。研究表明，作物中的重金屬元素可通過食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人體健康造成威脅[4-7]。內(nèi)蒙古自治區(qū)玉米產(chǎn)區(qū)主要分布于中部河套平原區(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，涉及呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市4市23個(gè)旗(縣、區(qū))。筆者通過采集內(nèi)蒙古河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)玉米產(chǎn)區(qū)玉米根系土及玉米各部位樣品，分析了根系土和玉米各部位地球化學(xué)特征，以期為研究玉米產(chǎn)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)特征提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1樣品采集選取4～5處的玉米植株，采集玉米樣品155份，按不同部位(根、莖、葉、子粒)分開，混勻后用四分法縮分至所需的量(干樣約100 g)。將子粒脫粒后，混勻鋪平，用方格法和四分法縮分，取250 g樣品(顆粒大的子實(shí)可取500 g左右)。玉米采集相同點(diǎn)位，采集根系土樣品，重量大于1 kg。

1.2樣品分解 ①稱適量樣品于高壓罐中，加入一定量的硝酸浸泡4 h，再加入過氧化氫，于120 ℃分解4 h。采用原子熒光分光光度法測(cè)定As、Hg、Se、Ge、Sb等元素的含量。②550 ℃灰化，再以王水分解。采用原子吸收分光光度法、等離子光源全譜法測(cè)定Pb、Cd、Cu、Fe、Mn、K、Na、Ca、Mg、Zn等元素的含量。③ 550 ℃灰化，加入KOH，于馬福爐內(nèi)650 ℃熔融。采用極譜法、分光光度法、離子選擇電極法測(cè)定Si、Al、F、Mo等元素的含量。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法測(cè)定不同類型土壤(潮土、灌淤土、栗褐土和鹽土等)玉米根際土的As、Hg、Ni、Cu、Zn、Pb、F、B、Co、Cr、Fe、Cl、K、S、U、P等微量元素含量(X)，計(jì)算濃集系數(shù)(C)，C=玉米根系土微量元素含量/河套地區(qū)土壤背景值。測(cè)定玉米不同部位的微量元素含量以及不同土壤類型玉米不同部位的微量元素含量。

2結(jié)果與分析

2.1不同土壤類型玉米根系土的地球化學(xué)特征由表1可知，灌淤土中As、Hg、Ni、Cu、Zn、Pb、F、B、Co、Cr、Fe、Cl、K、S、U、P等微量元素含量相對(duì)較高，主要原因是：①由于黃河水的灌溉，帶入大量黏土物質(zhì)和泥沙；②黏土對(duì)微量元素有較強(qiáng)的吸附能力；③該地段人為耕作活動(dòng)較為頻繁，化肥、農(nóng)藥的施用也使這些元素的含量增加。鹽土中Ca、Mg等含量相對(duì)較高，這主要與鹽堿化有關(guān)。潮土中Hg、Mo、Na、Ce、La、N含量相對(duì)較高，這與該地段長(zhǎng)期施用磷酸氫胺等化肥有關(guān)。

潮土的玉米根系土相對(duì)富集Hg、Mn、Mo、Mg、N，S相對(duì)貧化。灌淤土富集Mn、Mo、Cd、Mg、Ce、La、N、P等，S相對(duì)貧化。栗褐土中富集Mn、Mo、Mg、N、S、P，其余元素含量與河套地區(qū)土壤背景值相當(dāng)。鹽土富集Se、Mn、Mo、Ca、Mg、N、P，Na、S相對(duì)貧化，其他元素含量與河套背景值相當(dāng)，無明顯的富集貧化現(xiàn)象。

2.2玉米各部位微量元素的地球化學(xué)特征由表2可知，大多數(shù)元素0.81.5的元素是N、Mo、Hg，這3種元素在根系土中發(fā)生富集與可能施肥有關(guān)。

表1　不同土壤類型玉米根系土微量元素含量[8]

表2　玉米根系土及玉米不同部位微量元素含量

由表3可知，根土中的微量元素含量最高，在子實(shí)中含量最低；Se、Hg、Mo、B、K、Pb、Cd、Mn、Cu、Cr、Zn等在玉米的莖葉中相對(duì)富集，只有Ni、F、As在根中相對(duì)富集；元素在子實(shí)中強(qiáng)烈富集，這與子實(shí)的營養(yǎng)成分以蛋白質(zhì)為主相符。Zn在子實(shí)中相對(duì)較富集，Mn在子實(shí)中含量所占百分比相對(duì)高于其他元素，也是相對(duì)富集元素。

3結(jié)論與討論

(1)該研究結(jié)果表明，灌淤土中玉米根系土中大部分元素含量相對(duì)較高；鹽土中Ca、Mg等元素含量相對(duì)較高；潮土中Hg、Mo、Ce、La、N、P元素含量相對(duì)較高。大多數(shù)元素在玉米的莖葉中相對(duì)富集；Mn、F、Co元素在根中相對(duì)富集；N元素在子實(shí)中強(qiáng)烈富集，Zn、F、F在子實(shí)中相對(duì)較富集。灌淤土中，玉米根系土中大部分元素含量相對(duì)較高，其中，F(xiàn)、Mn含量較高，因此，在河套地區(qū)要采用低F、Mn化肥。無論是從富集系數(shù)還是從在玉米各部位所占百分比分析，N都是玉米子實(shí)中豐富的元素，也是玉米生長(zhǎng)的必需元素。

表3　不同土壤類型玉米不同部位微量元素含量

(2)河套地區(qū)玉米種植中使用的化肥種類較多，在復(fù)合硫酸鉀中Hg、Cd等元素含量很高，長(zhǎng)期施用不利于玉米的生長(zhǎng)。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)化肥中有害元素進(jìn)行控制。

(3)該研究玉米取樣點(diǎn)主要分布于玉米集中生產(chǎn)區(qū)，取樣數(shù)量有限，建議今后開展類似研究時(shí)，針對(duì)不同地貌單元和不同氣候區(qū)，加大、加密取樣數(shù)量，使研究成果更具代表性和科學(xué)性。

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Eco-geochemical Characteristics of Corn Production Area in Inner Mongolia Hetao Agricultural Economic Zone

MA Ai-rong

(Geological Survey Institute of Inner Mongolia, Hohhot, Inner Mongolia 010020)

Abstract[Objective] To research the eco-geochemical characteristics of corn production area in Inner Mongolia Hetao Agricultural Economic Zone. [Method] Corn root soil and corn samples from each part were collected from the Inner Mongolia Hetao Agricultural Economic Zone. Trace element contents in root soils and different parts of corn were analyzed. [Result] Most element contents in cumulated irrigated soils were relatively high. Most elements were relatively enriched in the stems and leaves of corn. F, Mn and Co were relatively enriched in roots of corn; N was strongly enriched in grain; Zn and F were relatively enriched in grain. [Conclusion] Corn production area in Hetao should rationaly apply fertilizer in production, and control the application of harmful element in fertilizer in future.

Key wordsCorn; Root soil; Geochemical characteristics; Trace element

基金項(xiàng)目?jī)?nèi)蒙古河套農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查(200414200005)。

作者簡(jiǎn)介馬挨榮(1964- )，男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，高級(jí)工程師，從事水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)工程研究。

收稿日期2016-03-05

中圖分類號(hào)S 506

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)10-119-03