畢節地區植煙土壤有效態微量元素含量評價

劉國順，臘貴曉，李祖良，翟 欣，魏躍偉，代昌明

（1.國家煙草栽培生理生化研究基地，河南農業大學煙草學院，鄭州 450002；2.貴州省煙草公司畢節地區公司，貴州 畢節 551700）

土壤中微量元素如銅（Cu）、鋅（Zn）、鐵（Fe）、錳（Mn）、硼（B）和鉬（Mo）等是作物營養物質的重要組成部分[1]，其在促進作物生長代謝、產量提高及品質改善方面具有十分重要的作用[2]。土壤中任何一種微量元素過量或缺乏都會影響其上種植作物的生長，并且在一定程度上影響人和動物的健康。然而長期以高產為目的的農業生產只注重大量元素氮（N）、磷（P）、鉀（K）等化學肥料的投入，導致土壤中微量元素養分失衡嚴重[3-4]。植煙土壤、水稻土、紅壤均被報道出存在微量元素失衡的現象[5-8]。微量元素失衡已經成為制約農業生產的重要因素[9]。分析土壤中微量元素含量及對其評估，有助于了解土壤中微量元素豐缺狀況，為合理施肥及改善品質提供依據。筆者以畢節地區植煙土壤為研究對象，研究了植煙土壤中微量元素的含量，并進行了分級評價，旨在為畢節煙區煙草生產的合理施肥及提高煙葉品質提供事實及理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

畢節地區位于貴州省西北部，地處東經103°36'～106°43'、北緯 26°21'～27°46'，屬低緯高海拔山區，地勢西高東低，大部分地區屬亞熱帶濕潤氣候，境內海拔 457～2300 m。烤煙年種植面積4.67～5.33萬hm2，產量9000～10000萬kg。

1.2 土壤樣品采集

采樣在畢節煙區的織金、黔西、納雍、金沙、赫章、大方、畢節市和威寧縣等8個烤煙種植縣（市）進行，取樣時期在烤煙收獲后進行。樣品采集深度為0～20 cm，每個地塊取8～10個樣點土壤，混勻后，風干、磨碎、過篩后待測定。根據煙區地形地貌、成土條件、種植面積，共在畢節地區8個縣（市）共采集了298個土樣樣品。

1.3 測定方法

土壤中有效態微量元素（Cu、Zn、Fe、Mn）用 DTPA 溶液浸提，ICP-OES法測定[10]；有效 B用沸水浸提，ICP-OES法測定[11]；有效鉬用pH 3.3的草酸-草酸銨提取，硫氰酸銨比色法測定[12]；pH用1:5土水比提取pH計測定，有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定[13]。

1.4 土壤有效態微量元素評價標準

參考已有的國內外研究結果[14-15]，制定了畢節地區植煙土壤微量元素分級標準及臨界值（表1）。

1.5 數據分析

采用DPS軟件進行相關性統計分析[16]。

表1 有效態微量元素分級標準及臨界值 mg/kgTable1 The classification levels and critical values of available micronutrients

2 結 果

2.1 有效態微量元素含量狀況

表2結果顯示，畢節地區植煙土壤中有效態微量元素含量變異系數在50.87%～85.16%，離散度比較大。其中有效錳的變幅最大，含量 9.03～288.08 mg/kg，最大值是最小值的31.90倍，而有效硼的變幅最小，含量在0.01～1.87 mg/kg。根據表1的分級標準及臨界值，有效銅和有效鋅中盡管分別以高、極高和中、高等級為主，但仍分別有2.01%和5.69%的樣品低于臨界值（表3）；有效鐵和有效錳的含量均高于臨界值，且以高、極高等級為主；土壤中有效硼和有效鉬比較缺乏，低于臨界值的土壤樣本分別占57.19%和42.81%。可見，畢節地區植煙土壤中有效態鐵、錳、銅和鋅含量豐富，有超過1/2的土壤缺硼，超過2/5的缺鉬。

2.2 有效態微量元素分布

根據海拔及烤煙質量，將畢節煙區分為東部，西部和東部3個煙區。東部煙區主要包括金沙、黔西和織金，中部煙區主要包括大方、畢節和納雍，西部主要包括威寧和赫章。由表4可知，畢節各區植煙土壤平均含量變異系數為43.01%～86.57%，其中除有效銅含量在畢節東部和畢節中部變異系數小于50%外，其他微量元素在畢節的3個煙區變異系數均大于50%。畢節各植煙煙區土壤有效銅、鋅、鐵和錳含量豐富。有效銅、鐵和錳主要屬高或者極高的水平，但由于離散度較大，在畢節中部和西部仍有一部分土壤中有效銅的含量處于低或極低的水平；而土壤中有效鋅的含量在畢節東部和中部以中和高水平為主，在畢節西部以中、高和極高3個水平為主。畢節3個煙區植煙土壤中有效硼和鉬含量均缺乏，且土壤中有效鉬的缺乏程度比有效硼嚴重；從畢節東部到西部植煙土壤中有效硼和鉬的缺乏程度呈明顯的規律性，即缺乏嚴重程度：畢節西部＞畢節中部＞畢節東部，畢節西部土壤中有近 3/4的土壤缺鉬、將近1/2的土壤缺硼。

表2 畢節地區植煙土壤微量元素養分含量Table2 The content of available micronutrients in the tobacco-grown soil of Bijie

表3 畢節地區植煙土壤有效態微量元素含量 %Table3 The evaluation of available micronutrients in tobacco-grown soil of Bijie

表4 畢節地區各片區植煙土壤有效態微量元素含量統計Table4 The available micronutrient contents of tobacco-grown soil in different Bijie aeras

2.3 有效態微量元素含量與pH的關系

土壤中有效態微量元素含量受土壤特性影響，如土壤 pH、金屬總量、離子交換量、有機質含量和土壤的礦化能力等[17-19]。室內模擬試驗表明，上述影響因素中土壤pH對土壤中有效態微量元素的影響最為顯著[20]。由表5可知，畢節地區植煙土壤中有效鐵和有效錳的含量與土壤pH呈極顯著負相關關系（rFe=-0.4216，rMn=-0.4616，n=298）；有效鋅含量與土壤pH呈顯著負相關關系（rZn=-0.1399，n=298）；而有效鉬的含量與土壤pH呈顯著正相關關系（r=0.1853，n=298）。有效銅和有效硼的含量也呈現出隨著 pH 的增加而降低的現象（rCu=-0.0145，rB=-0.0156，n=298），但是二者的負相關關系并不顯著。

表5 土壤中有效態微量元素含量與pH的關系Table5 The relationships between available micronutrient contents and pH in tobacco-grown soil

2.4 有效態微量元素含量與有機質含量的關系

研究表明，土壤有效硼、鋅 60%～80%來自土壤有機質的分解，而且有機質保護多種微量元素免遭固定和淋失[21]。由表6可知，土壤中有效鋅、有效鐵、有效錳和有效硼的含量都與有機質含量呈顯著正相關性，相關系數r分別為0.1252、0.2091、0.1772和0.2705（n=298），而有效銅和有效鉬含量也隨有機質含量的增加而增加，但是二者的正相關關系并不顯著，r分別為0.0917和0.1077（n=298）。

表6 土壤中有效態微量元素與有機質的關系Table6 The relationships between available micronutrient content and organic matter content in tobacco-grown soil

3 討 論

土壤中有效態微量元素除受土壤自身特性的影響外，還受耕作制度、施用肥料、環境污染等人為因素的影響[22]。由于長期重視土壤中大量及中量元素，而不重視微量元素的補給，或者單一施肥，使土壤中微量元素含量失衡，現已成為限制作物高產、高質的重要因素[23-24]。本研究結果表明，畢節地區土壤中Fe、Mn、Cu、Zn含量豐富或極豐富，這可能與畢節煙區土壤pH大多以酸性或酸性偏中為主、當地煙草種植大量施用自制農家肥以及采礦造成的負面影響有關，具體的原因還有待進一步研究。而有效硼和有效鉬的含量比較缺乏，有超過1/2的土壤缺硼，超過2/5的土壤缺鉬；且從畢節東部到西部，土壤中B和Mo的缺乏程度加重。鉬通過自身化合物的變價參與植物體內的氧化還原反應，對氮、磷和碳水化合物的轉化和代謝有密切的關系[25]；硼促進煙株體內碳水化合物的代謝和運輸，參與蛋白質和生物堿的合成[26]。大量研究表明[27-28]，在缺鉬、缺硼土壤上增施鉬肥和硼肥能顯著提高煙株的抗病性，提高煙葉的產值。因此，在以后的煙草種植過程中畢節煙區應該適當加大B和Mo肥的補給。可以通過施用硼砂和鉬酸銨做基肥或者后期作為葉面肥進行噴施[29-30]。

土壤中微量元素含量與土壤pH及有機質含量的關系研究的較多[3,5,8,17,19]。大多數研究認為[3,5,16]，隨著土壤中pH的升高，土壤中Fe、Mn、Cu、Zn和B的有效性會降低，但兩者的相關性的顯著程度卻因元素種類、土壤類型、成土母質的不同而有所差異。在酸性條件下，隨著 pH的升高，有效 Cu和Zn含量隨之減少，且元素Cu比Zn更易受到pH變化的影響，有效Cu的含量在pH超過5.5時其有效性就大大降低，而元素Zn則在pH超過6.2時有效性才大大降低[17]。土壤中鐵的溶解度受土壤 pH的影響很大，三價鐵的沉淀主要是由pH決定的[31]。當土壤pH＞7.5時，土壤pH每升高一個單位，土壤溶液中Fe的活性就將降低1000倍[32,34]。B在酸性條件下以離子態存在，在堿性條件下發生固定作用，有效性降低，而Mo與B則相反[5]。在對畢節地區植煙土壤中微量元素與pH關系研究發現，土壤中有效態Zn、Fe和Mn的含量與pH呈顯著負相關關系，而有效Mo的含量與pH呈顯著正相關關系，這和前人研究結果一致[5,17]。但是土壤中有效Cu含量與pH之間并沒呈現顯著的負相關關系，這可能與畢節地區植煙土壤中有一定面積的土壤偏堿性，在這部分土壤中有效銅的有效性大大降低，降低了兩者的負相關程度。土壤中有機質是微量元素的重要儲備庫。本研究中發現，畢節地區植煙土壤中有效Zn、Fe、Mn和B的含量與有機質含量呈顯著正相關關系，而有效銅和有效鉬的含量卻與有機質無顯著的相關關系，這與李曉寧等[5]的研究結果有差別，這可能與當地的氣候條件、成土母質、施肥措施以及試驗條件等有關。

微量元素是植物生長發育必需的元素，但并不是含量越多越好，若土壤中微量元素過多就會對土壤造成污染，影響農作物的生長及品質的形成[34]。如當土壤中銅含量嚴重超標時，植物會出現銅毒害，銅毒害抑制光合電子轉移，而且破壞光系統Ⅱ，導致作物光合作用及其產量下降[34]。同時如果植煙土壤中一些微量元素含量過高，也會造成煙葉中某些重金屬含量過高，影響煙葉的吸食品質[35]。因此，對土壤中含量豐富的微量元素Cu、Zn、Fe、Mn可以通過控制煙草生產中這些元素的攝入量或者通過在酸性較大的地方增施石灰的辦法來降低其有效態的含量，避免造成土壤的污染。

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