博州耕地土壤有效態(tài)微量元素研究

王 珊， 劉 娜， 張玉霞

(新疆博州農(nóng)業(yè)技術推廣中心， 新疆 博樂 833400)

土壤中微量元素是作物必需的營養(yǎng)元素[1]，F(xiàn)e、Mn、Zn等微量元素通過參與植物體內(nèi)各種酶的組成或活性調(diào)節(jié)，從而參與包括光合作用在內(nèi)的各種生物活動[2]。土壤中微量元素在促進作物生長、改善作物品質(zhì)、提高化肥利用率、減輕作物病蟲害等方面有重要的作用[3-4]。比如，銅殺菌劑可有效預防霜霉病、白粉病、灰色霉菌和其他疾病[5]；鐵缺乏會降低果實糖和花青素含量，從而降低果實品質(zhì)和產(chǎn)量[5]；Sergej Ustak等[6]試驗表明，施用B、Fe、Mn等微量元素進行補償性施肥后可以提高盆栽植物的產(chǎn)量。調(diào)查耕地土壤中微量元素豐缺情況對制定精準施肥配方卡、保護土壤生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義。近幾年，我國對耕地質(zhì)量保護與提升工作高度重視，國內(nèi)學者對耕地土壤微量元素的含量特征、空間分布及其影響因素等方面進行了一些研究和探討[7-9]，比如，齊虹凌等[7]研究了安徽黟縣農(nóng)田耕層土壤有效鐵、錳、銅、鋅、硼、硫含量及其空間分布，于保港等[8]研究了河北曲周縣農(nóng)田耕層土壤有效鐵、錳、銅、鋅含量的空間變異特征及其主要影響因素。

博州開展耕地質(zhì)量保護與提升工作以來，對博州土壤大量元素、養(yǎng)分特征等方面也做了很多研究[10-11]，在耕地土壤中微量營養(yǎng)元素方面的研究一直缺乏。本研究，以博州為研究對象，對研究區(qū)的耕地土壤有效態(tài)微量元素含量特征進行分級評價，為了解博州地區(qū)耕地土壤微量元素分布及精準施肥配方方案的制定提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

采樣區(qū)位于博爾塔拉蒙古自治州，地處歐亞大陸腹地，轄2個縣級市、2個縣。東經(jīng)79°53′～83°53′，北緯44°02′～45°23′，總面積2.7×104km2，2019年，全州(不包括兵團)播種面積174.56 km2(其中博樂市56.37 km2、精河縣76.84 km2、溫泉縣41.35 km2)[12]，2020年，博州耕地質(zhì)量綜合監(jiān)測點數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，土壤各養(yǎng)分平均含量為有機質(zhì)(21.11±9.82)g/kg、全氮(1.142±0.52)g/kg、堿解氮(99.49±40.57)mg/kg、速效磷(29.41±21.61)mg/kg、速效鉀(273.04±186.67)mg/kg。

1.2 土壤樣品采集

為做好耕地質(zhì)量等級調(diào)查評價工作，博爾塔拉蒙古自治州建立覆蓋主要耕地土屬的耕地質(zhì)量綜合監(jiān)測點，監(jiān)測點覆蓋兩縣一市所有農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。本文對其中79個監(jiān)測點(其中博樂市31個、精河縣29個、溫泉縣19個)開展耕地土壤有效態(tài)微量元素含量情況調(diào)查。2018—2020年秋收后采集土壤樣品共計79個，方法參考《耕地質(zhì)量監(jiān)測技術規(guī)程》(NY/T 1119—2019)。

1.3 分析檢測方法

參照《耕地質(zhì)量監(jiān)測技術規(guī)程》(NY/T 1119-2019)中土壤中有效態(tài)Cu、Fe、Zn、Mn、Si、S、B和Mo 8種微量元素檢測方法進行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進行原始數(shù)據(jù)算數(shù)平均值、標準偏差等分析，采用SPSS 21.0軟件進行方差分析。

1.5 評價標準

微量元素豐缺評價標準參考《新疆維吾爾自治區(qū)耕地質(zhì)量監(jiān)測指標分級標準》進行(表1)。

表1 博州耕地土壤有效態(tài)微量元素含量豐缺分級

2 結(jié)果與分析

2.1 博州耕地土壤微量元素含量豐缺情況

由表1和表2可知，B、Mo和S含量平均值在高等水平，Si含量平均值在較高水平，Mn和Cu在中等水平，F(xiàn)e和Zn在較低水平。耕地土壤中Mo和S含量60%以上都在高等水平，B含量50%以上在高等和較高等水平，Mn和Si含量60%以上在中等和較高水平，Cu含量65%以上在中等和較低水平，F(xiàn)e和Zn含量55%以上處于較低水平?？傮w而言，耕地土壤有效態(tài)B、Mo和S含量在高等水平，Mn、Si和Cu元素含量處于適量水平，F(xiàn)e和Zn元素較為缺乏。

表2 博州耕地土壤有效態(tài)微量元素含量 單位：mg/kg

三個縣市的Zn、Mn含量差異性不顯著，博樂市和精河縣Cu含量差異性顯著，精河縣和溫泉縣的Fe、Si含量差異性顯著，精河縣與其他兩個縣市B、Mo和S含量差異性顯著。三個縣市中，博樂市的Cu含量平均值最高，為1.48 mg/kg；溫泉縣的Fe含量平均值最高，為11.45 mg/kg；精河縣的B、Mo、Si和S含量平均值最高，分別為4.75 mg/kg、0.911 mg/kg、250.27 mg/kg和1 282.24 mg/kg。

2.2 各縣市耕地土壤中微量元素含量豐缺情況

根據(jù)表1分級標準，本文將微量元素1級和2級含量作為豐富水平，3級含量作為適量水平，4級和5級含量作為缺乏水平，對耕地土壤中8種微量元素分布情況進行分析。

由圖1可知，Cu含量較豐富區(qū)主要在博樂市，含量缺乏區(qū)主要在精河縣，含量適中區(qū)在三個縣市均勻分布；Fe含量豐富地區(qū)很少，含量適中區(qū)主要在溫泉縣和博樂市，含量缺乏區(qū)主要在精河縣和博樂市；Zn含量適中和豐富區(qū)在三個縣市分散小范圍內(nèi)分布，其他地區(qū)均表現(xiàn)為缺乏；Mn含量豐富區(qū)主要在博樂市和溫泉縣，含量適中區(qū)主要在精河縣和博樂市；B含量豐富區(qū)主要在博樂市和精河縣，含量缺乏區(qū)主要在溫泉縣；Mo含量豐富區(qū)主要在博樂市和精河縣，含量適中區(qū)很少，含量缺乏區(qū)在三個縣市均勻分布；Si含量較豐富區(qū)主要在博樂市和精河縣，含量適中區(qū)和缺乏區(qū)在三個縣市基本均勻分布；S含量在分散小范圍呈現(xiàn)缺乏或適中，其他地區(qū)含量表現(xiàn)為豐富。

圖1 不同縣市耕地土壤有效態(tài)微量元素分布

總體而言，博樂市微量元素整體表現(xiàn)為豐富區(qū)最多、適量區(qū)最少；精河縣整體表現(xiàn)為豐富和缺乏區(qū)基本相同，但適量區(qū)明顯較少；溫泉縣整體表現(xiàn)為三個級別分布比較均等，只有缺乏區(qū)稍多。

3 討 論

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果研究區(qū)耕地土壤有效態(tài)B、Mo和S的含量豐富，建議農(nóng)戶種植時可以選擇不施或少施含此類微量元素肥料；有效態(tài)Mn、Si和Cu元素含量中等，建議農(nóng)戶種植過程中可以適量施用含上述元素的微量元素肥料；有效態(tài)Fe和Zn元素含量較為缺乏，在種植中必須增施含F(xiàn)e和Zn元素的微量元素肥料，從而促進作物提質(zhì)增產(chǎn)。

根據(jù)本地區(qū)種植特點，博樂市東部及精河縣為棉花主產(chǎn)區(qū)，棉花種植面積在8.7萬hm2以上，因為棉花對B、Zn等微量元素比較敏感，農(nóng)戶在種植中基本習慣施用含B、Zn的微量元素肥料，但對于其他中微量元素施用較少，建議其增加Cu、Fe和Zn的微量元素肥料的施用；博樂市西部及溫泉縣主要栽培作物為玉米、小麥等，農(nóng)戶平時習慣施用含F(xiàn)e和Zn的微量元素肥料，土壤中含量仍然較缺乏。因此，建議其進一步增加含F(xiàn)e、Zn和B的微量元素肥料的施用。

4 結(jié) 論

研究區(qū)耕地土壤有效態(tài)B、Mo和S的含量豐富，達到高等水平；有效態(tài)Mn、Si和Cu元素含量中等，處于適量水平；有效態(tài)Fe和Zn元素含量較為缺乏，處于較低和低等水平。

3個縣市微量元素含量豐缺表現(xiàn)為博樂市現(xiàn)狀最好，精河縣次之，溫泉縣最差。3個縣市中，博樂市的Cu含量平均值最高；溫泉縣的Fe含量平均值最高；精河縣的B、Mo、Si和S含量平均值最高。

因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應注意鋅、鐵、銅等微量元素的監(jiān)測和應用，避免缺素癥狀的發(fā)生。