31年長期施肥對潮土中微量元素演變及小麥微量元素吸收的影響

關(guān)鍵詞： 長期定位試驗(yàn)； 施肥模式； 潮土； 小麥； 微量元素

微量元素是生物體內(nèi)酶、維生素與生長激素等物質(zhì)的重要組分，其在土壤中的豐缺直接決定著作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，最終影響人體健康[1?2]。微量元素也是參與土壤碳、氮、磷等養(yǎng)分轉(zhuǎn)化中生物驅(qū)動(dòng)過程的關(guān)鍵調(diào)控因子[3?5]。維持土壤微量元素平衡對于土壤肥力與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義[5?7]。

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤微量元素的含量及其有效性受成土母質(zhì)、耕作方式、施肥、大氣沉降等因素的影響[8?10]。施肥既可以通過肥料自身攜帶對土壤中的微量元素進(jìn)行補(bǔ)充[ 1 1 ? 1 3 ]；也能通過調(diào)控土壤pH值、陽離子交換量以及土壤有機(jī)質(zhì)的降解速率等，來影響微量元素在土壤中的累積及其有效性[11， 14?16]。與化肥相比，施用有機(jī)肥對土壤微量元素的影響更為明顯[17]。Zhou 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，長期施用化肥只提高了土壤有效態(tài)銅、鋅含量，而長期施用有機(jī)肥則是顯著提高了土壤全量與有效態(tài)銅、鋅含量。此外，土壤中微量元素對施肥模式的響應(yīng)也因土壤類型、肥料種類的不同而存在差異[18?20]。

植物對微量元素的吸收與土壤中微量元素有效性密切相關(guān)，且對不同施肥模式的響應(yīng)不同[14]。在適宜范圍內(nèi)增加施氮量可提高小麥籽粒中鋅的含量[21]。施用磷肥一方面通過自身攜帶增加土壤中鋅含量[11]；另一方面土壤有效磷的增加會(huì)提高鋅的有效性，從而提高作物對鋅的吸收[15]。朱先進(jìn)等[22]在草甸棕壤上的研究發(fā)現(xiàn)，與不施肥相比，長期施肥可顯著提高鐵、錳、鋅、銅在玉米植株中的積累及其在籽粒中的分配，其中氮磷鉀化肥與有機(jī)肥配施效果最為顯著。Zhang 等[23]也發(fā)現(xiàn)化肥與有機(jī)肥配施可提高小麥籽粒鋅、銅含量。然而，有研究指出長期施用有機(jī)肥或化肥并未顯著影響春大麥籽粒中錳、鋅、銅含量[24]。

潮土是華北平原的主要耕作土壤，其有機(jī)質(zhì)與氮、磷等營養(yǎng)元素含量低，制約著作物生產(chǎn)力的提高[25]。關(guān)于培肥潮土地力，前人研究更多是側(cè)重于施肥與耕作等措施對土壤氮、磷營養(yǎng)元素與作物產(chǎn)量的影響[26?28]，而對于不同培肥措施對土壤和作物中微量元素的影響關(guān)注尚少。本研究基于一個(gè)始于1990年的長期定位試驗(yàn)，來探究長期不同施肥模式對潮土中微量元素的演變以及小麥對微量元素吸收的影響，以期為實(shí)現(xiàn)華北平原潮土區(qū)農(nóng)田地力提升與作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

長期定位施肥試驗(yàn)布置于“國家潮土土壤肥力與肥料效益長期監(jiān)測站”內(nèi)，1990 年開始試驗(yàn)。其原址位于河南省鄭州市，2009 年5 月采用原狀土搬遷的方式移至正北約23 km 處（河南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)基地，113°40′E，34°47′N）。該地區(qū)氣候類型為半干旱半濕潤的暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均降水量為640 mm，其中70% 集中于6—9 月。供試土壤為砂壤質(zhì)潮土，成土母質(zhì)為黃河沖積物。種植模式為冬小麥?夏玉米一年兩熟制。

本試驗(yàn)選取長期定位施肥試驗(yàn)中的5 個(gè)處理：不施肥（CK）、氮鉀化肥（NK）、氮磷鉀化肥（NPK）、氮磷鉀化肥+秸稈還田（NPKS）、氮磷鉀化肥+有機(jī)肥（NPKM）。每個(gè)處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積為43 m2，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。試驗(yàn)所用氮、磷、鉀化肥分別為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀。1990—1999 年施用的有機(jī)肥為馬糞，2000—2010 年為牛糞，2011—2021年為商品有機(jī)肥（原材料為牛糞）。肥料養(yǎng)分含量見表1。小麥季施N 165 kg/hm2，P2O5 82.5 kg/hm2，K2O 82.5 kg/hm2。NPKS、NPKM 與NPK 為等氮量處理，NPKS 處理1991—2001 年間施氮量的70% 來自于玉米秸稈還田，不足部分由同期其它試驗(yàn)區(qū)秸稈補(bǔ)足，2002—2021 年為玉米秸稈全量還田，不足氮量用尿素補(bǔ)足，NPKM 處理70% 的施氮量來自有機(jī)肥，30% 為尿素。玉米季所有處理均只施化肥，施用量分別為N 187.5 kg/hm2、P2O5 93.75 kg/hm2、K2O93.75 kg/hm2。小麥和玉米季氮肥均分兩次施用，60% 作為基肥在播種時(shí)施入土壤，40% 分別在小麥返青期和玉米大喇叭口期作為追肥施入。小麥?zhǔn)斋@后秸稈移除，留麥茬約15 cm，玉米收獲后除NPKS處理外，地上部植株全部移除。1990 年土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表2。

1.2 樣品采集與分析方法

分別于試驗(yàn)開始的第0 年 （1990）、10 年 （2000）、19 年 （2009）、29 年 （2019） 與31 年 （2021） 小麥?zhǔn)斋@后采集0—20 cm 耕層土壤樣品，風(fēng)干、過篩后用于測定土壤全量與有效態(tài)鐵、錳、鋅、銅含量。在冬小麥與夏玉米成熟期采集植株樣品，在65℃ 下烘干后粉碎、過0.25 mm 篩，用于測定植株中的鐵、錳、鋅、銅含量。在2021 年對長期不同施肥處理下的土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)進(jìn)行測定。

土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱容量法測定；全氮采用凱氏定氮法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；全磷采用H2SO4?HClO4 消解，鉬藍(lán)比色法測定；速效磷采用NaHCO3 溶液浸提，鉬藍(lán)比色法測定；全鉀采用HF?HClO4 消解，火焰光度計(jì)（FP640，上海佑科儀器儀表有限公司） 測定； 速效鉀采用CH3COONH4 浸提，火焰光度計(jì)測定；土壤陽離子交換量采用氯化銨?乙酸銨法測定；土壤pH 采用pH計(jì)（FE28，梅特勒?托利多（上海） 有限公司） 測定（水∶土=2.5∶1）。土壤與植株樣品經(jīng)HNO3?HClO4?HF消解后，用火焰石墨爐原子吸收光譜儀（ZEEnit700P，德國耶拿） 測定土壤與植株中的全量鐵、錳、鋅、銅含量；土樣經(jīng)DTPA 浸提后，用火焰石墨爐原子吸收光譜儀測定有效態(tài)鐵、錳、鋅、銅含量。以上測定方法均參考《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[29]。試驗(yàn)開始時(shí)土壤微量元素含量如表3 所示。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

相關(guān)計(jì)算公式[30]如下：

作物籽粒微量元素吸收量（g/hm2）=作物籽粒微量元素含量（mg/kg）×作物籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）/1000；

作物地上部微量元素吸收量（g/hm2）=作物籽粒微量元素含量（mg/kg）×作物籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）/1000+作物莖稈微量元素含量（mg/kg）×作物莖稈生物量（kg/hm2）/1000；

微量元素收獲指數(shù)（%）=作物籽粒微量元素吸收量（g/hm2）/作物地上部微量元素吸收量（g/hm2）×100。

微量元素施肥輸入量與輸出量[31?32]：

微量元素施肥輸入量（g/hm2）=化肥微量元素含量（mg/kg）×化肥施用量（kg/hm2）/1000+有機(jī)物料微量元素含量（mg/kg）×有機(jī)物料施用量（kg/hm2）/1000；

微量元素輸出量（g/hm2）=小麥籽粒微量元素吸收量（g/hm2）+小麥莖稈微量元素吸收量（g/hm2）×0.75+玉米籽粒微量元素吸收量（g/hm2）+玉米莖稈微量元素吸收量（g/hm2）。

式中，CK 處理微量元素施肥輸入量為0；NK、NPK處理微量元素施肥輸入量均來自于化肥；NPKS、NPKM 處理微量元素施肥輸入量為化肥與玉米秸稈或有機(jī)肥所攜帶的微量元素總和。NPKS 處理下微量元素輸出量不包含玉米秸稈中微量元素的含量。

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，使用Origin 2020軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖。根據(jù)最小顯著極差（LSD） 法，采用單因素方差分析檢驗(yàn)施肥方式對土壤與植株中微量元素含量的影響。數(shù)據(jù)分析采用SPSS 21.0 軟件包完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 長期不同施肥處理對土壤中全量鐵、錳、鋅、銅含量的影響

在31 年長期不同施肥處理下，土壤全量鐵、錳含量分別在24.54～26.39 g/kg 與458.0～503.3 mg/kg范圍內(nèi)波動(dòng)（圖1）。長期NPKS 與NPKM 處理下土壤全量鐵、錳有積累的趨勢，但各處理在試驗(yàn)前后均無顯著差異。各施肥處理下土壤全量鋅、銅含量隨施肥年限的增加呈逐漸增大的變化趨勢，其中NPKM 處理下增加幅度最大，分別為16% 與17%。經(jīng)過長期的施肥處理，土壤全量鐵、錳含量均表現(xiàn)為NPKM 與NPKS 處理下較高；NPKM 處理下土壤全量鋅、銅含量顯著（Plt;0.05） 高于其它施肥處理，其次是NPKS 處理，但NPKS 與NPK、NK、CK處理間未檢測出顯著差異。

作物吸收并在收獲時(shí)隨植株帶出農(nóng)田是土壤微量元素的主要輸出途徑，而施肥是土壤微量元素輸入的主要來源之一。由于缺乏干濕沉降的數(shù)據(jù)，本研究土壤中微量元素的收支平衡由作物收獲時(shí)的攜出量與施肥帶入量計(jì)算而來。由表4 可知，NPK 與NPKM 處理下鐵、銅元素的輸出量最高，其次是NPKS 處理；錳、鋅元素則是NPKM 處理的輸出量最高，其次是NPK 與NPKS 處理；CK 與NK 處理下，土壤鐵、錳、鋅、銅的輸出量始終低于其它處理。與CK 和NK 處理相比，NPK 處理微量元素的施肥輸入量明顯增多，但肥料帶入土壤中的鐵、錳、鋅、銅元素僅占各元素輸出量的22.1%～37.6%、1.9%～2.0%、20.5%～33.1% 與1.6%～2.3%，導(dǎo)致NPK 處理下土壤微量元素的虧損量始終處于較高水平。有機(jī)物料的種類與施用量顯著影響土壤微量元素的盈虧。當(dāng)秸稈替代70% 氮肥時(shí)（2000 年），施肥輸入的鐵、銅元素高于輸出量，使得NPKS 處理下土壤鐵、銅元素出現(xiàn)了盈余；錳、鋅元素的虧損量也低于NPK 處理。當(dāng)秸稈全量還田時(shí)（2009 與2019年），NPKS 處理下施肥輸入的微量元素與NPK 相當(dāng)，各微量元素均處于虧損狀態(tài)，其中鐵元素虧損量低于NPK、NK 與CK 處理；錳、鋅、銅元素的虧損量與NPK 處理相當(dāng)或略低于NPK 處理。NPKM處理下各微量元素的施肥輸入量遠(yuǎn)大于輸出量，使得NPKM 處理下土壤鐵、錳、鋅、銅元素始終處于盈余狀態(tài)，且施用馬糞時(shí)（2000 年） 土壤各微量元素的盈余量要高于施用牛糞（2009 年） 與商品有機(jī)肥（2019 年）。由表3 與表4 數(shù)據(jù)估算可知：在31 年的試驗(yàn)周期內(nèi)，NPKM 處理下由施肥帶入土壤中的鐵、錳、鋅、銅總盈余量分別約是試驗(yàn)開始時(shí)0—20cm 耕層土壤總儲(chǔ)量的8 . 2 %、8 . 9 %、1 3 . 3% 與14.2%；而CK、NK、NPK 與NPKS 處理下，土壤鐵、錳、鋅、銅的虧損量分別約是0—20 cm 耕層土壤總儲(chǔ)量的0～0.2%、0.4%～0.8%、4.3%～8.9% 與0.3%～4.1%。

2.2 長期不同施肥處理對土壤中有效態(tài)鐵、錳、鋅、銅含量的影響

從圖2 可以看出，在31 年的試驗(yàn)周期內(nèi)，土壤有效鐵含量在不同施肥方式下均呈逐漸升高的變化趨勢，NPKM、NPKS 和NPK 處理下的土壤有效鐵含量分別增加了224%、137% 和113%，顯著高于CK 和NK 處理，其中NPK 處理土壤有效鐵含量分別比CK 和NK 處理提高52% 和49%。NPKM、NPKS 與NPK 處理下土壤有效錳含量顯著提高，CK 與NK 處理下土壤有效錳含量較試驗(yàn)開始時(shí)僅分別提高了4% 與3%，差異不顯著，NPK 處理土壤有效錳含量分別比CK 和NK 處理提高39% 和11%。CK、NK、NPK 處理下的土壤有效鋅含量呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，到試驗(yàn)進(jìn)行至第31 年時(shí)，土壤有效鋅含量較試驗(yàn)開始前均有不同程度的降低；而NPKM 與NPKS 處理下的土壤有效鋅含量則是先升高，然后分別在1.42～1.98 與0.83～1.16 mg/kg間波動(dòng)。經(jīng)過長期施肥處理， N P KM 與N P K S處理下的土壤有效態(tài)鐵、錳、鋅含量均顯著高于其它處理，分別比CK 與NK 處理高70%～116%、42%～84%、108%～240%。NPK 處理下土壤有效態(tài)鐵、錳含量分別是CK 與NK 平均值的1.5、1.2 倍。各施肥處理下土壤有效銅含量在年際間變化較大，總的來看，經(jīng)過31 年的試驗(yàn)，各處理下土壤有效銅含量均有不同程度的提高，不同處理間除NPK 處理下土壤有效銅含量顯著低于NPKM 處理外，其它各處理間差異不顯著。

如表5 所示，經(jīng)過31 年的不同施肥處理，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量表現(xiàn)為NPKM、NPKSgt;NPKgt;NK、CK；堿解氮含量在NPKM 和NPKS 處理下最高，其次是NK 和NPK 處理，CK 處理下最低。與CK 和NK 相比，NPK、NPKS 和NPKM 處理下全磷和速效磷含量均顯著提高，其中NPKM 顯著高于其它處理。施肥對土壤全鉀含量無顯著影響；速效鉀含量在NK 處理下最高，其次是NPKM 和NPKS 處理，CK 處理下最低。土壤陽離子交換量呈NPKMgt;NPKS、NPKgt;CK、NK 的變化趨勢，其中NPK、NPKS 和NPKM 處理分別是CK 和NK 處理平均值的1.17、1.20 和1.32 倍。土壤pH 值NPK、NPKS與NPKM 處理顯著低于CK 與NK 處理。

通過相關(guān)性分析可以發(fā)現(xiàn)，施肥可通過影響土壤理化性質(zhì)進(jìn)而影響土壤微量元素的積累及其有效性：土壤全量與有效態(tài)鐵、錳、鋅、銅（有效銅除外） 與土壤有機(jī)質(zhì)、陽離子交換量以及全量和有效態(tài)氮、磷含量顯著正相關(guān)，與土壤pH 值負(fù)相關(guān)，但受土壤鉀素養(yǎng)分影響較小（圖3）。

2.3 長期不同施肥處理對冬小麥微量元素吸收的影響

小麥產(chǎn)量在NPKS 處理下最高，在兩個(gè)取樣年份略高于NPKM 處理但兩者間無顯著差異，其次是NPK 處理；CK 與NK 處理下小麥產(chǎn)量均不足其它施肥處理的1/6 （表6）。從表6 也可以看出，2021 年的小麥產(chǎn)量低于2019 年，與之相對應(yīng)的是2021 年不同施肥處理下小麥地上部鐵、銅元素吸收量，以及CK 和NK 處理下錳、鋅元素的地上部吸收量低于2019 年。在不同施肥處理間，小麥地上部鐵、錳元素的吸收量在NPKM 處理下最高，其次是NPKS 和NPK 處理，CK 和NK 處理下鐵、錳的吸收量均不及其它施肥處理的1/3。NPKS 與NPKM 處理下小麥地上部鋅的吸收量大小相當(dāng)，分別是CK、NK 和NPK處理下的3.3、1.8 與1.1 倍。CK 與NK 處理下小麥地上部銅的吸收量差異不顯著，且顯著低于其它施肥處理。鐵、錳、鋅、銅元素的收獲指數(shù)均在NPKS處理下最高，比NPKM 和NPK 處理的平均值高8%～23%，比CK 與NK 處理平均值高35%～88%。小麥籽粒中鐵、錳、鋅、銅的含量在NPK、NPKS和NPKM 處理間無顯著差異，小麥籽粒鐵、鋅含量分別是推薦量下限的71%～74%、60%～63%，且顯著低于CK 和NK 處理。

由圖4 可知，土壤中全量與有效態(tài)鐵、錳含量與小麥籽粒和地上部鐵、錳元素的吸收量，以及鐵、錳元素的收獲指數(shù)均顯著正相關(guān)；小麥籽粒和地上部鋅元素的吸收量與鋅元素的收獲指數(shù)也和土壤有效鋅含量呈顯著正相關(guān)；小麥籽粒和地上部銅元素的吸收量與土壤全量銅含量顯著正相關(guān)。籽粒中鐵、錳、鋅、銅含量與籽粒產(chǎn)量均顯著負(fù)相關(guān)。

3 討 論

3.1 長期不同施肥處理影響潮土微量元素的積累與有效性

土壤中的微量元素是作物生長所不可或缺的，其在土壤中的積累受土壤母質(zhì)等土壤本質(zhì)屬性、施肥等人為因素與作物吸收的共同影響[8?9]。在未受污染的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，施肥通常被認(rèn)為是土壤微量元素最主要的來源[11， 16， 18]。經(jīng)過31 年的不同施肥處理，土壤全量鋅、銅含量均有不同程度的提高（圖1），這與前人的研究[11， 18]結(jié)果一致。而土壤全量鐵、錳含量除在長期NPKM 與NPKS 處理下有積累的趨勢外，各處理在試驗(yàn)前后無明顯變化。在31 年的試驗(yàn)周期內(nèi)，NPKM 處理下土壤鐵、錳、鋅、銅均有不同程度的盈余（表4），其它處理下各微量元素（除NPKS 處理下土壤鐵元素施肥輸入約等于輸出） 均有不同程度的虧損，因此NPKM 處理下土壤全量鐵、錳、鋅、銅均呈現(xiàn)出逐漸積累的變化趨勢，并顯著高于其它各施肥處理（圖1）。土壤全量鐵、錳含量的本底值較高（圖1 ），且長期C K、N K、N PK 與NPKS 處理下，土壤鐵和錳的虧損量均不足0—20cm 耕層土壤總儲(chǔ)量的1% （表3，表4），因此耕層土壤全量鐵、錳含量在試驗(yàn)前后未出現(xiàn)顯著變化（圖1）。李本銀等[12]與宇萬太等[31]的研究也得出了類似的結(jié)論。CK、NK、NPK 與NPKS 處理下土壤鋅、銅虧損量分別約為0—20 cm 耕層土壤總儲(chǔ)量的4.3%～8.9% 與0.3%～4.1% （表3，表4），但各處理下耕層土壤全量鋅、銅含量均有不同程度的提高（圖1）。其原因可歸結(jié)為：1） 由于條件限制，本研究中土壤中微量元素的輸入目前只考慮了施肥單一因素，已有研究表明大氣干濕沉降、灌水、使用殺蟲劑等也是土壤中微量元素（尤其是鋅元素） 的重要補(bǔ)充來源[9， 31?32]；2） 作物對深層土壤中微量元素的吸收也降低了對耕層土壤微量元素的影響[32?33]。另外，盡管NPK 與NPKS 處理下作物吸收帶出的土壤微量元素高于NK 處理（表4），但NPK 和NPKS 處理下土壤全量鐵、鋅、銅含量與NK 處理均無顯著差異（圖1）。這可能是因?yàn)镹PK 與NPKS 處理下作物的生物量較高，其較為發(fā)達(dá)的根系可以吸收深層土壤中的微量元素供作物利用，伴隨著根系的凋落與分解，微量元素在耕層土壤得以積累[33]。

NPK、NPKS 與NPKM 處理下土壤有效態(tài)鐵、錳含量隨試驗(yàn)?zāi)晗薜脑黾映手饾u增大的趨勢（圖2），其影響機(jī)制可能為：長期NPK、NPKS 與NPKM處理一方面可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量（表2，表5），有機(jī)質(zhì)在周轉(zhuǎn)過程中可釋放出其中的微量元素[34]；另一方面也降低了土壤pH 值（表2，表5），促進(jìn)土壤中微量元素的溶解，從而提高了微量元素有效性[11， 35]。長期CK 和NK 處理下土壤有效鐵含量也有所提高（圖2），這可能是因?yàn)樽魑锔捣置谖飳ν寥乐杏行цF含量的提高也有一定的促進(jìn)作用[ 7 ， 3 6 ? 3 7 ]。長期NPKM 和NPKS 處理下土壤有效鋅含量增加；而在CK、NK 和NPK 處理下，土壤有效鋅含量呈現(xiàn)出下降的趨勢（圖2）。從圖2 可以看出，CK、NK 和NPK 處理下土壤有效鋅含量接近其缺乏的臨界值（0.5 mg/kg）[15]，在作物的持續(xù)吸收下土壤有效鋅含量降低。施肥模式顯著影響土壤有效鐵、錳、鋅含量（圖2）。長期不同施肥處理下土壤有效鐵、錳、鋅含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著正相關(guān)，與土壤pH 值顯著負(fù)相關(guān)（圖3）。如上述討論，與CK 和NK 相比，長期NPKM 與NPKS 處理下土壤有機(jī)質(zhì)含量提高，土壤pH 值顯著降低（表2，表5），且CEC 也明顯增大（表5），因而NPKM 與NPKS 處理下土壤有效鐵、錳、鋅含量均處于較高水平[11， 34?35， 38]。不同施肥處理間土壤有效銅含量差異較小（圖2），有研究指出土壤中較高的有機(jī)質(zhì)與速效磷含量會(huì)提高土壤對銅的吸附能力，降低銅的有效性[33， 39]，但在本試驗(yàn)中土壤有效銅與土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷含量間未檢測出明顯的相關(guān)關(guān)系，其影響機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。

3.2 長期不同施肥處理影響小麥對微量元素的吸收

作物對微量元素的吸收受土壤中微量元素的有效性與土壤性質(zhì)的共同影響[14， 40]。在本試驗(yàn)中，長期NPKS 與NPKM 處理下，土壤全量鐵、錳、鋅、銅含量，以及有效態(tài)鐵、錳、鋅含量較其它施肥處理均有不同程度提高（圖1，圖2），為作物對相應(yīng)微量元素的吸收提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，使得NPKS 與NPKM 處理下小麥地上部與籽粒中鐵、錳、鋅、銅吸收量明顯提升（表6）。長期NPK 處理下小麥地上部微量元素的吸收量也顯著高于CK 與NK 處理（表6）。這是因?yàn)椋?） 磷肥中含有較多鐵、錳、鋅、銅（表1），NPK 處理下連續(xù)施用磷肥可對土壤中的相應(yīng)元素進(jìn)行一定的補(bǔ)充（表4）；2） 與CK 和NK 相比，長期NPK 處理下土壤pH 值降低，而CEC 增大（表5），有利于土壤微量元素有效性的提高[11， 38]，同時(shí)NPK 處理下較高的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮與速效磷含量（表5） 促進(jìn)了小麥的生長與生物量的提高，增大了小麥對微量元素的吸收（表6）[41]。長期NPK 處理下，土壤全量鐵、鋅、銅含量并無增加，而土壤有效態(tài)鋅、銅含量略有降低（圖1，圖2），這也從側(cè)面印證了長期NPK 處理促進(jìn)了小麥對微量元素的吸收。與CK 和NK 相比，NPK、NPKS 與NPKM處理下鐵、錳、鋅、銅元素的收獲指數(shù)也顯著提高（表6），表明其在一定程度上更有利于微量元素向籽粒中的分配[30]。但不同處理間小麥籽粒鐵、錳、鋅、銅含量卻呈現(xiàn)出與地上部和籽粒中微量元素吸收量相反的變化趨勢（表6），且與籽粒產(chǎn)量顯著負(fù)相關(guān)（圖4），這與Bar?óg 等[42]的研究結(jié)果不同。藺江韻等[30]研究指出，小麥籽粒鐵、錳含量與土壤有效態(tài)鐵、錳含量無顯著相關(guān)關(guān)系，籽粒產(chǎn)量與鐵含量顯著正相關(guān)，而與錳含量顯著負(fù)相關(guān)。Thapa 等[43]則指出籽粒產(chǎn)量與鐵含量顯著負(fù)相關(guān)，而對鋅元素含量無影響。這些研究結(jié)果的差異可歸結(jié)為試驗(yàn)點(diǎn)所處環(huán)境條件與土壤性質(zhì)的不同[44?45]。前人[21， 45?46]對我國小麥籽粒中微量元素含量的研究表明，增產(chǎn)對籽粒微量元素的稀釋效應(yīng)也是導(dǎo)致N P K、N P K S 與NPKM 處理下小麥籽粒中鐵、錳、鋅、銅含量較低的原因之一。此外，不同年際間小麥對微量元素的吸收與籽粒中微量元素含量也存在較大差異（表6），除受年際間產(chǎn)量的影響外，所用小麥品種的差異也可能是影響因素之一[21]。

小麥作為我國的主要糧食作物之一，其籽粒微量元素含量高低與人體健康密切相關(guān)[30]。參考中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)2017 年公布的人體微量元素?cái)z入標(biāo)準(zhǔn)與我國現(xiàn)行農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（NY 861—2004） 中規(guī)定的糧食中微量元素的上限，我國小麥籽粒鐵、錳、鋅、銅含量的推薦范圍分別為50～140，22～50，40～50，3～10 mg/kg[45]。本研究中，不同處理下，小麥籽粒錳、銅含量基本能滿足人體營養(yǎng)需求，而在小麥產(chǎn)量較高的NPK、NPKS、NPKM 處理下，小麥籽粒鐵、鋅含量分別是推薦量下限的71%～74%、60%～63%（表6）。因此，在華北平原潮土區(qū)，追求小麥高產(chǎn)的同時(shí)，也要考慮通過優(yōu)化施肥策略與選用適宜品種等措施來提高小麥籽粒中鐵、鋅含量，以消除鐵、鋅元素缺乏對人體健康的不利影響[21， 30， 47]。

4 結(jié)論

經(jīng)過31 年的長期定位施肥試驗(yàn)，土壤全量鐵、錳含量無顯著變化，土壤全量鋅、銅含量逐漸增大。長期秸稈還田、有機(jī)無機(jī)配施可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量，同時(shí)降低土壤pH 值，有利于土壤中鐵、錳、鋅、銅的積累與有效態(tài)鐵、錳、鋅含量的提高。土壤中全量與有效態(tài)微量元素含量的提高可促進(jìn)小麥對微量元素的吸收，也有利于其向籽粒中的分配。而增產(chǎn)對籽粒中微量元素的稀釋效應(yīng)導(dǎo)致NPK、NPK 化肥與秸稈或有機(jī)肥配施下小麥籽粒鐵、鋅含量顯著低于推薦量的下限。因此，在培肥潮土地力，提高作物產(chǎn)量的同時(shí)也要考慮通過優(yōu)化施肥策略來提高有效態(tài)微量元素的供給，篩選適宜品種來提高小麥對微量元素的吸收與在籽粒中的分配來提高小麥籽粒中鐵、鋅含量，以消除鐵、鋅元素缺乏對人體健康的不利影響。