博州耕地土壤有效態微量元素研究

王 珊， 劉 娜， 張玉霞

(新疆博州農業技術推廣中心， 新疆 博樂 833400)

土壤中微量元素是作物必需的營養元素[1]，Fe、Mn、Zn等微量元素通過參與植物體內各種酶的組成或活性調節，從而參與包括光合作用在內的各種生物活動[2]。土壤中微量元素在促進作物生長、改善作物品質、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，從而降低果實品質和產量[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量。調查耕地土壤中微量元素豐缺情況對制定精準施肥配方卡、保護土壤生態環境具有重要的現實意義。近幾年，我國對耕地質量保護與提升工作高度重視，國內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。

博州開展耕地質量保護與提升工作以來，對博州土壤大量元素、養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，對研究區的耕地土壤有效態微量元素含量特征進行分級評價，為了解博州地區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。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

采樣區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，博州耕地質量綜合監測點數據統計顯示，土壤各養分平均含量為有機質(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

為做好耕地質量等級調查評價工作，博爾塔拉蒙古自治州建立覆蓋主要耕地土屬的耕地質量綜合監測點，監測點覆蓋兩縣一市所有農業鄉鎮。本文對其中79個監測點(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微量元素含量情況調查。2018—2020年秋收后采集土壤樣品共計79個，方法參考《耕地質量監測技術規程》(NY/T 1119—2019)。

1.3 分析檢測方法

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

1.4 數據處理

采用Excel軟件進行原始數據算數平均值、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《新疆維吾爾自治區耕地質量監測指標分級標準》進行(表1)。

表1 博州耕地土壤有效態微量元素含量豐缺分級

2 結果與分析

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，Fe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，Fe和Zn含量55%以上處于較低水平。總體而言，耕地土壤有效態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，Fe和Zn元素較為缺乏。

表2 博州耕地土壤有效態微量元素含量 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含量較豐富區主要在博樂市，含量缺乏區主要在精河縣，含量適中區在三個縣市均勻分布；Fe含量豐富地區很少，含量適中區主要在溫泉縣和博樂市，含量缺乏區主要在精河縣和博樂市；Zn含量適中和豐富區在三個縣市分散小范圍內分布，其他地區均表現為缺乏；Mn含量豐富區主要在博樂市和溫泉縣，含量適中區主要在精河縣和博樂市；B含量豐富區主要在博樂市和精河縣，含量缺乏區主要在溫泉縣；Mo含量豐富區主要在博樂市和精河縣，含量適中區很少，含量缺乏區在三個縣市均勻分布；Si含量較豐富區主要在博樂市和精河縣，含量適中區和缺乏區在三個縣市基本均勻分布；S含量在分散小范圍呈現缺乏或適中，其他地區含量表現為豐富。

圖1 不同縣市耕地土壤有效態微量元素分布

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

3 討 論

根據監測結果研究區耕地土壤有效態B、Mo和S的含量豐富，建議農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Mn、Si和Cu元素含量中等，建議農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Fe和Zn元素含量較為缺乏，在種植中必須增施含Fe和Zn元素的微量元素肥料，從而促進作物提質增產。

根據本地區種植特點，博樂市東部及精河縣為棉花主產區，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，農戶平時習慣施用含Fe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Fe、Zn和B的微量元素肥料的施用。

4 結 論

研究區耕地土壤有效態B、Mo和S的含量豐富，達到高等水平；有效態Mn、Si和Cu元素含量中等，處于適量水平；有效態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為博樂市現狀最好，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，在農業生產中應注意鋅、鐵、銅等微量元素的監測和應用，避免缺素癥狀的發生。