平江縣耕地土壤有效態(tài)微量元素養(yǎng)分及施肥策略

李安鄉(xiāng) 陳歷儒 江帆 易勁翔 胡宇倩 唐磊 龍一夫

摘??? 要：為探明湖南省平江縣耕地土壤微量元素的豐缺水平及分布狀況，在平江縣設(shè)置406個(gè)采樣點(diǎn)，測(cè)定耕層（0～20 cm）土壤有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效硼、有效鉬含量，為當(dāng)?shù)貙?shí)行測(cè)土配方施肥提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，全縣土壤中有效鐵、有效銅、有效鋅含量豐富且分布較均勻，較豐富以上水平的樣本均占比95%以上，全縣不缺乏耕地占比99%以上;有效錳、有效鉬含量整體豐富，較豐富以上水平的樣本占比分別為66.75%，79.50%，但分布不均，缺乏耕地面積占比4.60%，19.90%;有效硼整體缺乏，樣本缺乏和極缺乏水平占比為76.35%，缺乏耕地面積占比為81.80%。因此，當(dāng)?shù)貞?yīng)適當(dāng)減少含鐵、銅、鋅的肥料及農(nóng)用化學(xué)物品的施用，增加硼肥施用，合理施用錳、鉬肥。

關(guān)鍵詞：土壤; 有效微量元素; 平江縣; 豐缺水平; 施肥

中圖分類號(hào)：S158.2???????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????????? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.02.015

Soil Available Trace Element Nutrients and Fertilization Strategies of Tillable Field in Pingjiang County

LI? Anxiang1，2， CHEN Liru1，2， JIANG Fan1，2， YI Jinxiang1， HU Yuqian1，TANG Lei1， LONG Yifu1

（1. Yueyang Agricultural Comprehensive Inspection and Testing Center，Yueyang， Hunan 414000，China; 2. Yueyang Crop Quality and Safety Engineering Technology Research Center ，Yueyang， Hunan 414000，China）

Abstract： In order to investigate the abundance and deficiency levels and distribution of trace elements in cultivated soil in Pingjiang County， Hunan Province， 406 sampling sites were set in Pingjiang County to determine the contents of available iron， available manganese， available copper， available zinc， available boron and available molybdenum in the tilth （0-20 cm）， so as to provide scientific basis for the implementation of soil testing and formulated fertilization. Results showed that the contents of available iron， available copper and available zinc in the soil of the county were abundant and evenly distributed， relatively rich above samples were accounted for more than 95%， the county was not a lack of arable land accounted for more than 99%; the contents of available manganese and available molybdenum were abundant on the whole， relatively rich above samples accounted for 66.75%， 79.50% respectively， but uneven distribution， the lack of tilth accounted for 4.60%， 19.90%; the available boron was deficient on the whole， and the proportion of deficient and extremely deficient samples was 76.35， and the lack of tilth accounted for 81.80%. Therefore， the application of fertilizers and agricultural chemicals containing iron， copper and zinc should be appropriately reduced， and the application of boron fertilizer should be increased， and the application of manganese and molybdenum fertilizer should be rational.

Key words： soil; available microelement; Pingjiang County; the abundance and deficiency level; fertilization

耕地肥力事關(guān)作物生長(zhǎng)發(fā)育，中國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)、人口大國(guó)，了解區(qū)域土壤肥力特征十分必要，科學(xué)合理的評(píng)價(jià)耕地肥力是指導(dǎo)施肥、改良土壤、提高作物生長(zhǎng)潛力的重要基礎(chǔ)。平江縣作為岳陽(yáng)市的農(nóng)業(yè)大縣，是國(guó)家水稻綠色食品原料生產(chǎn)基地縣、國(guó)家商品糧重點(diǎn)縣、國(guó)家優(yōu)良工程項(xiàng)目縣，同時(shí)也是湖南省茶葉生產(chǎn)、油菜生產(chǎn)大縣。截至2019年，全縣水稻種植面積5.87萬(wàn)hm2，油菜種植面積1.32萬(wàn)hm2，茶園種植面積0.45萬(wàn)hm2[1]。如何在基本農(nóng)田種植面積上獲得更加優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的作物，是目前農(nóng)業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題，因此調(diào)查了解平江縣耕地肥力現(xiàn)狀對(duì)發(fā)展本地區(qū)農(nóng)業(yè)具有重要意義。植物中有16種必需營(yíng)養(yǎng)元素，其中有7種是微量元素。微量元素在植物體內(nèi)含量雖少，但它們的作用與大量元素同等重要，而且適宜于植物生長(zhǎng)的微量元素含量范圍很窄，在植物種植過程中，如果微量元素不足或過量均會(huì)影響其生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)[2-4]。植物中所有的微量元素均來(lái)自土壤礦物質(zhì)[5]，且土壤中有效態(tài)微量元素的含量是衡量其肥力水平的重要指標(biāo)之一[6]。耕地土壤中有效態(tài)微量元素的分布水平，可影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量及安全發(fā)展[7]。及時(shí)了解其耕地土壤地力動(dòng)態(tài)，對(duì)土壤中有效態(tài)微量元素含量的豐缺狀況及分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以期為提高肥料利用率，在當(dāng)?shù)貙?shí)行測(cè)土配方施肥，提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)[8-10]，達(dá)到農(nóng)產(chǎn)品高效安全生產(chǎn)的目的。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域概況

岳陽(yáng)市平江縣位于湖南省東北部，處汩水、羅水上游。地理坐標(biāo)為東經(jīng)113°10'13"～114°9'6"、北緯28°25'33"～29°6'28"。境內(nèi)氣候?qū)俅箨懠撅L(fēng)氣候區(qū)，東亞熱帶向北亞熱帶過渡氣候帶。年平均氣溫16.8 ℃，年平均降水量1 450.8 mm。

境內(nèi)地貌以山地和丘陵為主，為南方紅壤。土地總面積4 125 km2，折合41.25萬(wàn)hm2，平江縣耕地保有量為5.35萬(wàn)hm2，約占該縣土地總面積的13%。全縣農(nóng)田以水稻種植為主，糧油、茶葉為特色產(chǎn)業(yè)。自然資源豐富，地儲(chǔ)黃金、石英、長(zhǎng)石、云母、重晶石、石煤、礦泉水等50多種礦產(chǎn)。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤樣品采集 （1）采樣原則。平原地區(qū)13.33 hm2左右耕地取一個(gè)土樣，丘崗地區(qū)5.33 hm2左右取一個(gè)土樣。將一個(gè)村的耕地按上述面積劃分為若干個(gè)取樣單元，選取面積較大（0.13 hm2左右），耕地肥力有代表性，兼顧第二次土壤普查取樣點(diǎn)位，選定取樣點(diǎn)[11]。

（2）采樣。在第二次土壤普查有剖面記載地塊上取樣200個(gè)土樣，確定取樣地塊所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組的詳細(xì)地址，制作取樣明細(xì)表，根據(jù)取樣村組和地塊的明細(xì)表到實(shí)地取樣。如該地塊改作其他用途，則在旁邊選一土種相同的地塊取樣代替。余下206個(gè)土樣則均勻布點(diǎn)。參考實(shí)地的地塊形狀，按照“S”形、“梅花”形路線選取15～20個(gè)點(diǎn)取樣，深度20 cm，混合均勻，裝于專用布袋，同時(shí)做好內(nèi)外標(biāo)簽，確定為一個(gè)土壤樣品。用GPS定位在相應(yīng)土樣采集田塊大致中心位置，取樣點(diǎn)經(jīng)緯度做好記錄。全縣共取406個(gè)土壤，圖1為樣點(diǎn)分布圖。

1.2.2 土壤樣品分析 土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后，研磨過10目篩，并貼好對(duì)應(yīng)標(biāo)簽。土壤中有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅測(cè)定采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法，有效鉬測(cè)定采用草酸-草酸銨浸提-極譜法，有效硼測(cè)定采用沸水浸提-甲亞胺比色法測(cè)定[12]。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)特征方法 算術(shù)平均數(shù)可用來(lái)評(píng)價(jià)土壤樣本的集中性，變異系數(shù)（CV）可表示土壤各肥力指標(biāo)的離散程度，按照反映離散程度的變異系數(shù)對(duì)土壤養(yǎng)分變異性進(jìn)行3個(gè)等級(jí)劃分：變異系數(shù)<10%為弱變異性，變異系數(shù)在10%～100%之間為中等變異性，變異系數(shù)>100 %為強(qiáng)變異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕層土壤有效態(tài)微量元素含量

根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1），平江縣耕層土壤6種微量元素含量高低表現(xiàn)為有效鐵>有效錳>有效銅>有效鋅>有效鉬>有效硼。其中有效鐵、有效錳、有效銅、有效鉬含量均為豐富水平，明顯超過豐富評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)臨界值，其全縣平均值分別為66.14，37.09，2.98，0.61 mg·kg-1，比豐富標(biāo)準(zhǔn)臨界值分別高230.70%，23.63%，65.56%，103.33%;有效鋅為較豐富水平，平均含量為2.49 mg·kg-1;有效硼為缺乏水平，平均含量為0.38 mg·kg-1。

2.2 有效態(tài)微量元素豐缺水平及分布面積概況

所調(diào)查樣本中（表2—表3），達(dá)到較豐富以上水平的樣品數(shù)占總數(shù)的比例，有效鐵為98.77%，有效錳為66.75%，有效銅為95.32%，有效鋅為95.07%，有效硼為3.45%，有效鉬為79.50%;達(dá)到中等水平的樣品數(shù)占總數(shù)的比例，有效鐵為0.98%，有效錳為29.56%，有效銅為4.68%，有效鋅為4.93%，有效硼為20.20%，有效鉬為3.00%;缺乏和極缺乏水平的樣品數(shù)之和占總數(shù)的比例，有效硼為76.35%，有效鉬為17.50%，有效鐵為0.25%，有效錳為3.69%。

全縣耕地土壤均不缺乏銅、鋅，鐵、錳的缺乏面積分別僅占全縣土地面積的0.20%，4.60%;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中并未重視硼肥的施用，不缺硼耕地僅占全縣土地總面積的18.20%，集中在農(nóng)業(yè)示范區(qū)，硼缺乏土地面積達(dá)81.80%;全縣缺鉬的耕地面積占全縣的19.90%，不缺乏耕地面積占80.10%。

2.3 耕層土壤微量元素含量統(tǒng)計(jì)分析

由表4可知，平江縣耕層土壤各微量元素變異系數(shù)在48.66%～124.16%之間。不同元素的變異系數(shù)各有不同，銅、鋅、硼、錳的變異系數(shù)相對(duì)較小，分別為48.66%，70.68%，73.68%，94.39%，為中度變異;鐵、鉬的變異系數(shù)最大，分別為124.16%，121.31%，為強(qiáng)變異。

表4結(jié)合圖2可知，全縣土壤有效鐵含量普遍較高，整體分布為南高北低、東高西低，南部區(qū)域土壤的有效鐵含量最高，大于180.0 mg·kg-1，西北區(qū)域最低，小于30.0 mg·kg-1;有效錳整體表現(xiàn)為中部南北縱向含量高，東西延伸方向含量降低，且北部區(qū)域含量高于南部，最低含量區(qū)域面積所占比重小，中部含量最高大于90.0 mg·kg-1，最低含量小于5.0 mg·kg-1;有效銅含量最高與最低區(qū)域均出現(xiàn)在北部，中部東西橫向的有效銅含量次高，最低與次低含量區(qū)域面積比重小，最高含量大于3.0 mg·kg-1，最低含量小于0.2 mg·kg-1;有效鋅含量全縣分布中間高，四周低，呈放射狀分布，西南區(qū)域有效鋅含量最低，小于0.5 mg·kg-1，中心區(qū)域最高，含量大于4.0 mg·kg-1;有效硼在全縣含量普遍偏低，分布情況表現(xiàn)為中部高，四周低，東部高于西部，最低含量區(qū)域面積大于含量最高與次高面積之和，含量最高大于1.0 mg·kg-1、最低小于0.1 mg·kg-1;有效鉬含量分布表現(xiàn)為中部高，四周延伸區(qū)域降低，西部和南部出現(xiàn)最低含量區(qū)域，含量最高大于0.5 mg·kg-1，最低小于0.1 mg·kg-1。

3 結(jié)論與討論

3.1 平江縣耕地有效態(tài)微量元素含量及安全施用

土壤微量元素含量的差異主要是由于局部地形、土壤類型、氣候條件等因素造成土壤礦物的風(fēng)化分解速率出現(xiàn)差異[13]。平江縣內(nèi)有銅、鋅、鐵等元素的內(nèi)生礦，所以土壤有效鐵、錳、銅、鋅分布較廣且含量高。通過對(duì)平江縣有效態(tài)微量元素含量的統(tǒng)計(jì)分析，可知平江縣供人類開發(fā)利用的土壤不缺乏有效鐵、銅、鋅，其全縣平均含量均在較豐富水平以上，較豐富水平以上的樣本比例均在95%以上。因此可減少含鐵、銅、鋅等元素肥料及殺蟲劑、殺菌劑的投入，特別是處于豐富水平的區(qū)域更應(yīng)控制使用，其使用會(huì)增加土壤鐵、銅、鋅含量，有效鋅含量偏高對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量又具有潛在危害。有效錳、鉬的全縣平均含量均為豐富水平，但變異系數(shù)大，調(diào)查樣本中的有效錳、鉬仍存在3.69%，17.50%的缺乏。有效硼的全縣平均含量為缺乏水平，且調(diào)查樣本中缺乏和極缺乏水平的樣本數(shù)之和占總數(shù)的76.35%，其缺乏面積占該縣總面積的81.80%，不缺硼區(qū)域可能是為農(nóng)業(yè)示范區(qū)，位于縣城附近，商用菜地較多，農(nóng)民施肥相對(duì)科學(xué)。

不同土壤類型的鐵、錳、銅、鋅含量均是以水稻土最高，硼則是以黃棕壤最高[14]，在水稻田區(qū)、礦區(qū)，土壤有效態(tài)微量元素高于其他區(qū)域，蔬菜用地和荒地含量相對(duì)較低，有效鐵、錳、鉬的變異系數(shù)明顯高于有效態(tài)銅、鋅、硼。總而言之，有效鐵、錳、鉬在全縣的分布情況更加復(fù)雜，含量分布高低不一，因此對(duì)于其肥料的施用則要因地制宜，低含量區(qū)域適當(dāng)增施，高含量區(qū)域可不施，以達(dá)到對(duì)微量元素肥料的最大利用。人們?cè)谏a(chǎn)中往往只重視大量元素肥料的施用，忽視了微量元素對(duì)作物生長(zhǎng)的重要性，根據(jù)平江縣所調(diào)查樣本，在有效態(tài)微量元素缺乏和極缺乏區(qū)域，應(yīng)適量補(bǔ)施微量元素肥料。

以上6種微量元素分布情況差異是人為作用、地理環(huán)境、礦物分布、作物種植布局與南方氣候等多種因素長(zhǎng)期作用的結(jié)果。雖然6種微量元素在全縣的分布情況迥異，但均存在一個(gè)共同點(diǎn)，即縣城周邊土壤微量元素含量較高，而遠(yuǎn)離縣城區(qū)域土壤的微量元素含量普遍較低，可見人類活動(dòng)影響土壤有效態(tài)微量元素的含量[15-16]。

3.2 硼素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要性

有研究表明，在三熟制地區(qū)，土壤有效硼缺乏的比例仍高達(dá)13.6%～20.4%[17]。湖南省作為典型的三熟區(qū)域，土壤中普遍缺乏硼素[18]，缺硼一直是湖南省土壤養(yǎng)分提升需要解決的問題之一。平江縣土壤有效硼含量普遍較低，且全縣僅18.2%的耕地面積不缺乏有效硼，據(jù)平江縣耕地種植統(tǒng)計(jì)可知，當(dāng)?shù)赜筒朔N植面積1.67萬(wàn)hm2以上，占種植總面積的35%，而油菜是典型的喜硼作物，對(duì)硼素的需求較高，適當(dāng)施用硼肥有利于提高油菜籽含油量，使油菜獲得高產(chǎn)。因此，在平江縣補(bǔ)施硼肥，不僅有利于擴(kuò)大作物增產(chǎn)空間，針對(duì)需硼量較大的作物，明顯提高其產(chǎn)量，還能通過打造油菜產(chǎn)業(yè)園，發(fā)展旅游業(yè)吸引游客，增加旅游收入。

3.3 測(cè)土配方施肥的的應(yīng)用推廣

探索測(cè)土配方施肥的長(zhǎng)效機(jī)制，掌握土壤有效微量元素的動(dòng)態(tài)變化，不斷更新對(duì)土壤的認(rèn)識(shí)評(píng)價(jià)非常必要[19-20]。同時(shí)需定期監(jiān)測(cè)和調(diào)查匯總耕地土壤微量元素的養(yǎng)分含量和動(dòng)態(tài)情況，根據(jù)歷年土壤資料收集整理，逐步建立健全土壤養(yǎng)分大數(shù)據(jù)庫(kù)。針對(duì)不同地域、土壤類型和作物種類，有針對(duì)性進(jìn)行定期植株?duì)I養(yǎng)診斷，開展分析比較，查找出限制作物生長(zhǎng)的因素，并進(jìn)行微肥肥效試驗(yàn)示范，逐步完善和校正施肥方案，以獲得作物高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)[21]。

3.4 結(jié)論

平江縣耕地有效態(tài)鐵、銅、鋅不缺乏;部分地區(qū)缺乏有效錳、鉬，缺乏比例低;有效硼含量低，缺乏比例高。因此在平江縣耕地測(cè)土配方施肥中，因地制宜適量補(bǔ)充錳、鉬肥，重點(diǎn)增施硼肥，這不僅是避免最小養(yǎng)分限制的重要施肥策略，也是挖掘平江縣種植業(yè)生產(chǎn)潛力的重點(diǎn)方向。

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