東北地區大豆土壤微量元素含量比較分析及與動態產量的相關性研究

于海茹，孫 宇，張 瑩，張立強，賀斌斌，王弼琨，樸仁哲，趙洪顏*

（1.延邊特色產業發展中心，吉林 延吉 133000；2.延邊大學 農學院，吉林 延吉 133000）

大豆作為我國重要糧食作物之一。隨著人們對大豆需求量的不斷升高，我國國內大豆生產已逐漸出現供不應求的現象。造成這種局面的根本原因是我國大豆種植面積減少和產量較低。研究表明合理的施肥是提高大豆產量的必要因素之一。在生產過程中，一線生產者更多的是關注大量元素肥料，較少關注于微量元素對產量的影響。前人的研究證實微量元素對大豆產量的構成有一定的影響[1]。王宏忠[2]的研究中相關分析結果顯示，大豆產量與鋅、錳、鐵呈顯著正相關關系。韓麗梅等[3]研究表明鉬含量的虧缺會間接影響大豆產量。潘亞清[4]的文章中指出微量元素錳、鋅、銅對大豆產量有促進效果，而促進效果最好的是鉬元素。段素梅[5]通過研究得出結論，施鉬肥量越大，大豆產量越高。因此需要明確大豆土壤中微量元素與產量之間的相關性。

本研究通過東北地區齊齊哈爾、沈陽、敦化、通化、白城五個地區的土壤樣品，分析了15種微量元素的含量變化及差異，通過文獻法比較五個地區歷年大豆產量趨勢，探索了微量元素與產量的相關性，為東北地區科學種植大豆及大豆高產提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試材料

五個不同地區大豆土壤樣品。

1.1.2 取樣地點

黑龍江省齊齊哈爾市（123°57'12"E，47°20'53"N）、遼寧省沈陽市（123°25'44"E，47°47'48"N）、吉林省延邊州敦化市（128°21'33"E，43°26'24"N）、吉林省通化市（125°45'33"E，41°40'45"N）、吉林省白城市（122°50'43"E，45°37'46"N）。

1.2 試驗方法

1.2.1 取樣方法

多點取樣法。

1.2.2 樣品處理

新鮮土壤樣本，置陰涼處經自然風干，除去其中的動植物殘體，砂粒及其他雜質。按四分法，篩選供試樣品。粉碎樣品，75目篩分，用于測定指標測定。

1.3 測定方法

采用混合酸（HNO3-H2O2）消解土壤樣品，建立電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）同時測定土壤樣品中15種微量元素含量的方法。

1.4 數據處理方法

軟件Microsoft Office Excel 2016用于產量的預測、數據的整理、計算及繪圖制表，軟件IBM SPSS Statistics 23用于數據的處理、分析以及制表。

2 結果與分析

2.1 不同地區大豆土壤微量元素的含量及變化

不同地區大豆土壤微量元素含量的平均值見表1。不同地區Fe元素的含量均有顯著差異，說明Fe元素受不同地區的影響較大。只有沈陽地區大豆土壤中檢測出了Mo元素，其含量為0.293 mg/kg，其他四個地區未檢測出。不同地區Sb元素的含量不存在顯著性差異，即不同地區的Sb元素含量差異不大。參考全國土壤微量元素背景值[6]，本研究測定的15種微量元素含量均未超出元素背景最大值。五個不同地區大部分微量元素含量均值由高到低排列為：沈陽、敦化、齊齊哈爾、通化、白城。

2.2 微量元素與產量相關性分析

2.2.1 15種微量元素與產量相關性分析

通過SPSS23.0軟件對15種微量元素和通過文獻查閱法對五個地區近10年的產量進行皮爾遜相關性分析，結果見表 2。產量與 Ni、Cu、Zn、As呈較強的顯著正相關，與Cd呈較強的顯著負相關關系，與Sb、V呈負相關、其他元素呈正相關，但不顯著。15種微量元素與大豆產量相關程度從大到小為 As、Zn、Cu、Cd、Ni。由于產量為預測數值，故產量的置信區間與微量元素的相關性也作為參考。在產量（下限）與微量元素相關性分析中，產量（下限）與Co呈較強的顯著正相關，與Fe元素呈較強的極顯著正相關關系。產量和產量（上限）與Sb、V元素都呈較弱的負相關關系，但不顯著。三組產量數據與Cd元素均呈較強的顯著負相關關系。

表2 微量元素與產量的相關性分析

2.2.2 8種微量元素的相關性分析

在15種微量元素中，選擇與產量具有顯著相關性的7種微量元素以及大豆必需的Mo元素進行皮爾遜相關分析，結果見表3。Fe與Ni、Cu呈較強的正相關。Co與Zn、As呈較強的正相關，與Ni、Cu呈較強的極顯著正相關，與Cd呈較強的極顯著負相關。Ni與Cu、Zn、As呈較強的極顯著正相關，與Cd呈較強的極顯著負相關。Zn與As呈較強的極顯著正相關，與Cd呈較強的極顯著負相關。As與Cd呈較強的極顯著負相關。由此表可知，Mo元素與其他7種元素沒有顯著相關關系。

表3 8種微量元素的相關性分析

3 討論與結論

本試驗中五個地區中只有沈陽地區檢測出Mo元素，其余四個地區中均未檢測出Mo元素。已有研究表明，大豆產量會隨著鉬肥用量的增加而增加[7]。說明Mo對大豆產量有一定影響。因此除沈陽地區外，其他四個地區應適當補充大豆土壤中的Mo元素。這與田艷芬[8]的研究中針對吉林省五個大豆種植區建議施用Mo肥的結果相呼應。

綜合不同地區15種微量元素的含量及顯著性比較分析表明，通化和白城的大豆土壤中大部分微量元素含量差異較小。不同地區15種微量元素的含量有不同顯著差異，五個地區的Fe元素含量均有顯著性差異，說明大豆土壤中Fe元素受地區的影響較大。造成不同地區土壤微量元素含量差異的原因可能受土壤屬性 （如母質、母巖、土壤礦物和地形）或人為因素（如種植制度、耕作栽培措施等） 等方面的因素影響[9]。Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As元素含量與產量都呈較強的顯著正相關，產量（下限）與Fe元素含量呈較強的極顯著正相關。已有研究表明[10]，Fe是提高大豆產量的重要元素。綜上所述，說明大部分微量元素有利于增加大豆產量。