新疆巴楚縣域農(nóng)田土壤微量元素含量分布特征

摘要：采集了巴楚縣域農(nóng)田土壤樣品300份，并對其進行有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅含量測定，以明確土壤中微量元素的含量，探索土壤微量元素結(jié)構(gòu)特征以及成因，為巴楚縣耕地土壤微量元素管理提供理論參考。結(jié)果表明，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鐵含量為4.51～20.00 mg/kg，平均為12.37 mg/kg，其中含鐵量豐富的占67.4%，中等的占32.6%；有效錳含量為1.01～9.97 mg/kg，平均為5.26 mg/kg，其中含錳量中等的占56.0%、缺乏的占44.0%；有效銅含量為1.00～6.00 mg/kg，平均為3.39 mg/kg，其中含銅量極豐富的占77.3%、豐富的占19.0%、中等的占3.7%；有效鋅含量為0.50 ～2.00 mg/kg，平均為1.19 mg/kg，其中含鋅量豐富的占57.6%、中等的占35.6%、缺乏的占6.8%。巴楚縣域農(nóng)田土壤中的微量元素含量為有效鐵>有效錳>有效銅>有效鋅。綜合考察各農(nóng)田區(qū)域土壤微量元素含量，恰爾巴格鄉(xiāng)的綜合評價得分最高，表現(xiàn)較好。建議在作物栽培過程中，應充分考慮不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤微量元素含量，適當補充微量元素，以達提質(zhì)增效之目的。

關(guān)鍵詞：土壤養(yǎng)分；微量元素；養(yǎng)分分級；代謝

中圖分類號：S158.2 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）07-0660-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.07.015

Distribution Characteristics of Trace Element Contents in

Farmlands of Bachu County， Xinjiang

MAIMAITIJIANG Yiming 1， 2， ZHANG Cong 1， 2， LI Tianle 1， 2， ZHAI Yunlong 1， 2

（1. College of Agriculture， Tarim University， Alar Xinjiang 843300， China; 2. Southern Xinjiang Oasis Agricultural Resources

and Environment Research Centre， Tarim University， Alar Xinjiang 843300， China）

Abstract： A total of 300 farmland soil samples were collected from Bachu County， and their contents of available iron， manganese， copper， and zinc were determined to clarify the trace element contents in the soil. This study aimed to explore the structural characteristics and origins of soil microelements， providing theoretical references for microelement management in the farmland soils of Bachu County. The results showed that the available iron content ranged from 4.51 to 20.00 mg/kg， with an average of 12.37 mg/kg， 67.4% of the soils being rich in iron and 32.6% having moderate levels. The available manganese content ranged from 1.01 to 9.97 mg/kg， with an average of 5.26 mg/kg， 56.0% of the soils having moderate levels and 44.0% being deficient. The available copper content ranged from 1.00 to 6.00 mg/kg， with an average of 3.39 mg/kg， 77.3% of the soils being extremely rich， 19.0% rich， and 3.7% having moderate levels. The available zinc content ranged from 0.50 to 2.00 mg/kg， with an average of 1.19 mg/kg， 57.6% of the soils being rich， 35.6% moderate， and 6.8% deficient. The trace element contents in Bachu County's farmland soils were in the order of available iron > available manganese > available copper > available zinc. Among the various farmland regions， Qiaerbage Township had the highest comprehensive evaluation score and performed the best. It is recommended that crop cultivation processes should consider the soil trace element contents of different townships and appropriately supplement trace elements to achieve quality and efficiency improvements.

Key words： Soil nutrient; Trace element; Nutrient grading; Metabolism

土壤微量元素是土壤質(zhì)量的重要表征之一［1 ］，同時也是作物生長必需的營養(yǎng)元素，具有促進作物生長、改善作物品質(zhì)、提高化肥利用率、減輕作物病蟲害等重要作用［2 - 4 ］。鐵元素作為土壤中重要的微量元素，影響植物的各項生長階段，參與植物呼吸作用、光合以及各項氮代謝過程，土壤中的鐵元素可以通過植物的根部進行吸收，然后轉(zhuǎn)運到植物所需的各個部位，維持植物正常生長發(fā)育，土壤中鐵的氧化還原反應對于土壤氧化還原環(huán)境也有著一定影響［5 - 8 ］。錳元素能夠促進其他養(yǎng)分的吸收和利用，特別是對鐵、鉀、鈣等具有促進作用，植物缺少錳元素會出現(xiàn)生長緩慢、葉片發(fā)黃等癥狀；錳還是植物體內(nèi)重要的抗氧化劑，可以參與清除自由基以及保護細胞膜的作用，作為多種酶的輔助因子，可以達到促進酶活性的作用，從而間接參與植物中的許多代謝［9 - 11 ］。銅、鋅元素對于植物的病害具有抑制作用，可以抑制一些細菌、真菌及部分病毒所帶來的病害。近年來，隨著測土配方技術(shù)的推廣，不少學者對土壤微量元素進行了分析。安玉亭等［1 ］研究發(fā)現(xiàn)，貴州省普定縣喀斯特山地有效態(tài)微量元素的表聚效應明顯；董國濤等［12 ］運用GIS技術(shù)對天山北坡三工河流域沖積平原型綠洲土壤表層微量元素進行分析得知，土壤微量元素鐵、錳、銅、鋅具有強烈的空間自相關(guān)性，呈現(xiàn)出明顯的片狀和斑塊狀分布，且有效鐵、錳、銅、鋅含量均比較低；李澤巖等［13 ］通過對新疆區(qū)域內(nèi)730個土壤樣品的分析發(fā)現(xiàn)，新疆土壤中鐵、銅含量較為豐富，錳含量處于中等水平，鋅含量較為匱乏；鄭德明等［14 ］研究發(fā)現(xiàn)，新疆土壤的鐵、錳、銅含量與第二次土壤普查相比均具有大幅下降，土壤鋅含量略有提高。我們分析了巴楚縣域10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕層土壤有效態(tài)微量元素含量特征，以探索土壤微量元素結(jié)構(gòu)特征以及成因，為巴楚縣耕地土壤微量元素管理提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

巴楚縣（東經(jīng)77° 22′～79° 56′，北緯38° 47′～40° 17′）地處新疆西南部，隸屬喀什地區(qū)。屬溫帶大陸性干旱氣候，年平均氣溫12.1 ℃，年日照數(shù)2 859～3 130 h，年均無霜期225 d，平均年降水量60 mm左右。

1.2 樣品采集與測定

2022年在巴楚縣10個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）進行布點采樣，每個采樣單元按“隨機、等量、多點混合”的原則，按“S”形設置打鉆點，每10.00～33.33 hm2為1個單元，每個單元采集12個點后混合，合計混合土樣300份采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法測定土壤有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。采用origin 2022軟件做微量元素含量情況圖，采用WPS軟件做出微量元素分級占比圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆農(nóng)田土壤養(yǎng)分總體狀況

通過查詢第二次全國土壤普查新疆農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素含量及第二次全國土壤普查土壤養(yǎng)分分級標準（表1）可知［15 - 16 ］，新疆農(nóng)田土壤有效鐵含量為11.90 mg/kg，處于豐富級別；有效錳含量為7.13 mg/kg，處于中等級別；有效銅含量為1.81 mg/kg，處于極豐富級別；有效鋅含量為0.79 mg/kg，處于中等級別。

2.2 巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鐵含量

由圖1可知，巴楚縣域300份混合土樣的農(nóng)田土壤有效鐵含量為4.51～20.00 mg/kg，平均為12.37 mg/kg，處于豐富級別，與全疆農(nóng)田土壤有效鐵含量相比提高了3.95%。其中，瓊庫爾恰克鄉(xiāng)農(nóng)田土壤平均有效鐵含量最高，為13.05 mg/kg；夏馬勒鄉(xiāng)、阿拉薩克馬熱勒鄉(xiāng)較低，分別較全疆農(nóng)田土壤有效鐵含量低2.45%、12.22%。參照新疆農(nóng)田土壤有效微量元素分級含量及土壤養(yǎng)分分級標準（表1），巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鐵含量主要處在豐富、中等的級別，其中豐富占比為67.4%、中等占比為32.6%（圖2）。

2.3 巴楚縣域農(nóng)田土壤有效錳含量

由圖3可知，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效錳含量為1.01～9.97 mg/kg，平均為5.26 mg/kg，處于中等級別，與全疆農(nóng)田土壤有效錳含量相比降低了26.23%。其中，瓊庫爾恰克鄉(xiāng)農(nóng)田土壤平均有效錳含量最高，為6.04 mg/kg；多來提巴格鄉(xiāng)最低，為4.22 mg/kg。參照分級標準來看，巴楚縣域農(nóng)田土壤錳含量主要處于中等、缺的級別，其中中等占比為56.0%，缺占比為44.0%（圖4）。農(nóng)田土壤有效錳含量較高的地區(qū)主要集中在瓊庫爾恰克鄉(xiāng)、恰爾巴格鄉(xiāng)、阿拉薩克馬熱勒鄉(xiāng)，均處于中等水平；農(nóng)田土壤有效錳含量較低的地區(qū)主要集中在夏馬勒鄉(xiāng)、多來提巴格鄉(xiāng)、阿瓦提鎮(zhèn)，均處于缺乏水平。

2.4 巴楚縣域農(nóng)田土壤有效銅含量

由圖5可知，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效銅含量為1.00～6.00 mg/kg，平均為3.39 mg/kg，處于極豐富級別，與全疆農(nóng)田土壤有效銅含量相比提高了87.29%。其中，夏瑪勒鄉(xiāng)農(nóng)田土壤平均有效銅含量最高，為3.90 mg/kg；英吾斯塘鄉(xiāng)最低，為2.64 mg/kg。參照分級標準，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效銅含量為主要處在極豐富、豐富、中等的級別，其中極豐富占比為77.3%、豐富占比為19.0%、中等占比為3.7%（圖6）。農(nóng)田土壤有效銅含量較高的地區(qū)主要集中在夏馬勒鄉(xiāng)、阿納庫勒鄉(xiāng)、恰爾巴格鄉(xiāng)，農(nóng)田土壤有效銅含量較低的地區(qū)主要集中在英吾斯塘鄉(xiāng)、多來提巴格鄉(xiāng)、阿拉格爾鄉(xiāng)。

2.5 巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鋅含量

由圖7可知，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鋅含量為0.50～2.00 mg/kg，平均為1.19 mg/kg，處于豐富級別，與全疆農(nóng)田土壤有效鋅含量相比提高了50.63%。其中，阿瓦提鎮(zhèn)農(nóng)田土壤平均有效鋅含量最高，為1.31 mg/kg；恰爾巴格鄉(xiāng)農(nóng)田土壤平均有效鋅含量最低，為1.12 mg/kg。參照分級標準，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鋅含量主要處在豐富、中等、缺的級別，其中豐富占比為57.6%、中等占比為35.6%、缺占比為6.8%（圖8）。其中，農(nóng)田土壤有效鋅含量較高的地區(qū)主要集中在阿瓦提鎮(zhèn)、阿納庫勒鄉(xiāng)、阿拉格爾鄉(xiāng)；農(nóng)田土壤有效鋅含量較低的地區(qū)主要集中在恰爾巴格鄉(xiāng)、多來提巴格鄉(xiāng)、瓊庫爾恰克鄉(xiāng)。

2.6 巴楚縣域農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素含量綜合評價

對巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鐵含量（X1）、有效錳含量（X2）、有效銅含量（X3）、有效鋅含量（X4）進行主成分分析，結(jié)果見表2。從表2表明，根據(jù)特征值大于1為標準提取出的2個主成分累計方差貢獻率為73.065%，能夠代表巴楚縣域農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素的大部分信息。第1個主成分的貢獻率為41.812%，主要綜合了土壤有效錳、有效銅、有效鋅含量的信息；第2個主成分的貢獻率為31.253%，主要綜合了土壤有效鐵含量的信息。基于表中的特征向量和各指標的標準化值，構(gòu)建出以下2個主成分的得分表達式。

F1=-0.537X1+0.495X2+0.677X3+0.088X4；

F2=0.461X1+0.456X2+0.129X3-0.75X4。

將主成分方差貢獻率作為權(quán)數(shù)，建立巴楚縣域農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素的綜合評價方程：F= 0.41 812F1+0.31 253F2，以此計算出巴楚縣域農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素的綜合得分（表3）。由表3可知，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素的綜合評價表現(xiàn)為恰爾巴格鄉(xiāng)＞瓊庫爾恰克鄉(xiāng)＞阿拉薩克馬熱勒鄉(xiāng)＞阿納庫勒鄉(xiāng)＞夏馬勒鄉(xiāng)＞色力布亞鎮(zhèn)＞阿拉格爾鄉(xiāng)＞英吾斯塘鄉(xiāng)＞多來提巴格鄉(xiāng)＞阿瓦提鎮(zhèn)?？梢?，恰爾巴格鄉(xiāng)農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素含量在巴楚縣域內(nèi)整體表現(xiàn)最好。

3 討論與結(jié)論

微量元素是土壤的重要組成部分，是表征土壤質(zhì)量的重要因子［17 ］，微量元素不僅影響作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量及農(nóng)作物品質(zhì)［18 - 20 ］，也在一定程度上影響到人類的健康［21 - 22 ］。本研究表明，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鐵、有效銅、有效鋅平均含量相較于全疆土壤背景值提高了3.95%～87.29%，有效錳平均含量相較于全疆土壤背景值降低了26.23%。巴楚縣域農(nóng)田土壤中的有效鐵含量為4.51～20.00 mg/kg，平均為12.37 mg/kg，其中含鐵量豐富的占比為67.4%、中等的占比為32.6%；有效錳含量為1.01～9.97 mg/kg，平均為5.26 mg/kg，其中含錳量中等的占比為56.0%、缺乏的占比為44.0%；有效銅含量為1.00～6.00 mg/kg，平均為3.39 mg/kg，其中含銅量極豐富的占比為77.3%、豐富的占比為19.0%、中等的占比為3.7%；有效鋅含量為0.50～2.00 mg/kg，平均為1.19 mg/kg，其中含鋅量豐富的占比為57.6%、中等的占比為35.6%、缺乏的占比為6.8%。巴楚縣域農(nóng)田土壤中的微量元素含量為有效鐵>有效錳>有效銅>有效鋅。恰爾巴格鄉(xiāng)的農(nóng)田土壤微量元素的綜合評價得分最高，表現(xiàn)較好。

巴楚縣域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤微量元素整體分布不均，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)參差不齊、差異過大。巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鐵含量較為豐富，但仍存在部分地塊有效鐵含量不足的情況，應注意適當補充鐵元素，避免作物缺鐵。巴楚縣域農(nóng)田土壤有效錳含量處于中等偏低水平，甚至在多來提巴格鄉(xiāng)、夏馬勒鄉(xiāng)、阿瓦提鎮(zhèn)、英吾斯塘鄉(xiāng)出現(xiàn)土壤有效錳缺乏的現(xiàn)象，且相較于全國第二次土壤普查，巴楚縣域農(nóng)田土壤有效錳含量降低顯著，說明在近20年來巴楚縣域農(nóng)田對錳元素的補充并未重視，今后田間追肥過程中應注重錳肥的補充。巴楚縣域農(nóng)田土壤有效銅含量處于極豐富水平，這與田間管理時噴施含銅制劑的化肥與農(nóng)藥高度相關(guān)，今后的田間管理中應盡量避免施用含銅制劑的化肥、農(nóng)藥，避免產(chǎn)生土壤重金屬污染。巴楚縣域農(nóng)田土壤有效鋅含量整體處于豐富水平，但與鐵元素一樣，仍有部分土壤出現(xiàn)缺鋅現(xiàn)象，應注意適當補充鋅元素，避免作物出現(xiàn)缺鋅。因此，在作物栽培過程中，應充分考慮不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)微量元素狀況，適當補充微量元素，以達到提質(zhì)增效的目的。

參考文獻：

［1］ 安玉亭，薛建輝，吳永波，等. 喀斯特山地不同類型人工林土壤微量元素含量與有效性特征［J］. 南京林業(yè)大學學報（自然科學版），2013，37（3）：65-70.

［2］ 張亞峰，王穎維，錢信禹，等. 丹江源地區(qū)土壤有效態(tài)微量元素空間變異特征及其影響因素［J/OL］. 生態(tài)學雜志，1-11（2023-06-27）［2024-05-07］. http： //kns.cnki.net/kcms/detail/21.1148.Q.20230626.1747.008.html.

［3］ 李志剛，王 燦，楊建峰，等. 連作對胡椒園土壤和植株中微量元素含量的影響及相關(guān)特征分析［J］. 熱帶作物學報，2017，38（12）：2215-2220.

［4］ 穆桂珍，羅 杰，蔡立梅，等. 廣東揭西縣土壤微量元素與有機質(zhì)和pH的關(guān)系分析［J］. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2019，40（10）：208-215.

［5］ 高 飛，崔增團，賈蕊鴻，等. 甘肅省休耕試點區(qū)域主要技術(shù)模式及實施效果［J］. 中國農(nóng)學通報，2021，

37（20）：93-97.

［6］ 王雪梅，柴仲平，毛東雷. 不同質(zhì)地耕層土壤有效態(tài)微量元素含量特征［J］. 水土保持通報，2015，35（2）：189-192.

［7］ 潘方杰，王宏志，王璐瑤，等. 湖北省土壤微量元素縣域分異特征及其與健康相關(guān)性［J］. 華中師范大學學報（自然科學版），2019，53（1）：137-146.

［8］ 丁少男，薛 萐，劉國彬，等. 長期施肥對黃土丘陵區(qū)農(nóng)田土壤微量元素有效含量的影響［J］. 西北農(nóng)林科技大學學報（自然科學版），2017，45（1）：124-130.

［9］ 黃國勤，趙其國. 中國典型地區(qū)輪作休耕模式與發(fā)展策略［J］. 土壤學報，2018，55（2）：283-292.

［10］ 趙維俊，劉賢德，金 銘，等. 祁連山青海云杉林土壤有效微量元素含量特征［J］. 土壤通報，2015，

46（2）：386-391.

［11］ 李秋燕，張一鶴，魏明輝，等. 海倫市土壤主要微量元素空間分布特征［J］. 物探與化探，2022，46（5）：1114-1120.

［12］ 董國濤，羅格平，許文強，等. 三工河流域下游綠洲土壤微量元素有效含量空間變異特征［J］. 中國沙漠，2010，30（4）：862-869.

［13］ 李澤巖，謝玉英，田秀芬，等. 新疆土壤微量元素的含量與分布［J］. 土壤學報，1986（4）：330-334.

［14］ 鄭德明，姜益娟，朱朝陽，等. 新疆農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素含量現(xiàn)狀［J］. 塔里木農(nóng)墾大學學報，2003（2）：8-10.

［15］ 李象榕. 中國土壤普查技術(shù)［M］. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992.

［16］ 勞紅磊，黃瑩瑩. 安徽中北部耕地土壤肥力調(diào)查分析［J］. 安徽農(nóng)學通報，2024，30（5）：66-70.

［17］ 唐春閨，翟爭光，鐘越峰，等. 湖南煙稻輪作區(qū)微量元素分布和有效性評價及與容重的關(guān)系［J］. 中國煙草學報，2021，27（2）：27-34.

［18］ 迪里木拉提·玉蘇甫，木合塔爾·艾買提，玉蘇甫·買買提，等. 溫宿縣植棉土壤表層有效性微量元素空間分布特征［J］. 土壤通報，2018，49（5）：1115-1122.

［19］ 楊蕊菊，張久東，車宗賢，等. 隴東半干旱區(qū)果園間作綠肥對土壤肥力的影響研究［J］. 寒旱農(nóng)業(yè)科學，2023，2（12）：1116-1120.

［20］ 樊廷錄，李尚中，趙 剛，等. 西北旱地農(nóng)業(yè)研究進展及科技創(chuàng)新重點內(nèi)容［J］. 寒旱農(nóng)業(yè)科學，2022，

1（1）：26-31.

［21］ 徐 昕. 增溫條件下土壤不同粒級有機碳和全氮的分布及對微量元素鋅的吸附研究［D］. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2018.

［22］ 魏小慧，佀國涵，張友臣，等. 十堰植煙土壤有效態(tài)微量元素分布特征及評價［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2017，45（8）：128-131；134.

收稿日期：2023 - 11 - 21；修訂日期：2024 - 05 - 06

基金項目：兵團重大科技項目（NYHXGG，2023AA308）；塔里木大學校長基金創(chuàng)新團隊項目（TDZKCX202301）。

作者簡介：買買提江·依明（1979 — ），男，新疆阿圖什人，碩士，主要從事作物栽培與管理方面的相關(guān)研究工作。Email： 993101337@qq.com。

通信作者：翟云龍（1979 — ），男，河南扶溝人，教授，博士，主要從事作物栽培與管理方面的相關(guān)研究工作。Email：zylzky@163.com。