計小江,陳 義,吳春艷,李超英,李 艷,唐 旭

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所,浙江杭州 310021）

浙江稻田土壤有效態(tài)中微量元素養(yǎng)分狀況分析

計小江,陳 義,吳春艷,李超英,李 艷,唐 旭

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所,浙江杭州 310021）

通過對2009年采集的浙江省260個稻田土壤中微量元素養(yǎng)分含量分析,結(jié)合第2次土壤普查時土壤養(yǎng)分資料,探討水稻土中微量養(yǎng)分的狀況和變化規(guī)律。結(jié)果表明,稻田土壤有效鈣和硫含量豐富,平均分別可達(dá)1924.4和49.0mg·kg-1,而60%的土壤缺鎂,甚至還有1.54%的稻田有效鎂含量低于50mg·kg-1。土壤有效態(tài)鐵、錳、銅和鋅平均含量較高。與1984年的相比,經(jīng)過連續(xù)耕種25年以后,土壤有效銅含量提高了7.05%,有效鋅甚至提高了2倍多,但是有效鐵和錳卻分別降低了24.0%和20.4%。

水稻土；中微量元素；浙江

水稻土是浙江省主要的土壤類型之一。由于浙江省人口密度大,人均耕地少,復(fù)種指數(shù)高,坡耕地水土流失較嚴(yán)重,土壤養(yǎng)分消耗大。在水稻營養(yǎng)研究方面,過去的工作大多集中在氮、磷和鉀上［1-3］。盡管與大量元素相比,中微量元素在植物體內(nèi)的含量比較低,但是作物需求卻較為嚴(yán)格,缺乏或過量都會嚴(yán)重影響作物生長,進(jìn)而降低產(chǎn)量、影響品質(zhì)。因此了解土壤中微量元素養(yǎng)分狀況,探討25年來各中微量元素養(yǎng)分變化特征,并依此進(jìn)行科學(xué)合理的施肥,對于提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)以及保證環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與制備

2009年9-10月在水稻收獲以后,根據(jù)地形地貌、土壤類型和耕作制度,在浙江全省共采集稻田土壤樣品260個,其中浙北杭嘉湖平原73個,浙中西部金衢盆地97個,浙東寧紹平原45個,浙南溫臺沿海平原29個,浙西南丘陵山區(qū)16個。利用不銹鋼土鉆取耕層0～20cm土樣。每個采樣點(diǎn)為15鉆土樣的混合樣,風(fēng)干后分別過2mm和0.149mm篩子備用。

1.2 土壤測試方法

土壤養(yǎng)分含量都按土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法測定［4］。其中土壤有效鈣和鎂用乙酸銨交換-原子吸收分光光度法；有效鐵、錳、銅和鋅采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法；有效硫用磷酸鹽-乙酸浸提-硫酸鋇比濁法。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件整理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有效鈣

圖1表明,浙江稻田土壤有效鈣含量極豐富,從數(shù)值上看土壤普遍不缺鈣,最低值也有602.1 mg·kg-1,高的可達(dá)10094.2mg·kg-1,平均1924.4mg·kg-1。其中稻田有效鈣含量在適宜范圍（500～700mg·kg-1）的僅1.54%,含量豐富（700～1000mg·kg-1）的有8.46%,而90%的稻田有效鈣含量極豐富（超過1000mg·kg-1）。

圖1 浙江稻田土壤有效鈣分布頻率變化

2.2 土壤有效鎂

圖2顯示,浙江稻田土壤有效鎂含量不足。土壤有效鎂含量在100～200mg·kg-1（適宜）的稻田僅占19.2%,而低于100mg·kg-1（缺乏）的卻高達(dá)60%,甚至還有1.54%的稻田有效鎂含量低于50mg·kg-1（極缺乏）。

圖2 浙江稻田土壤有效鎂分布頻率變化

2.3 土壤有效硫

圖3顯示,土壤有效硫含量平均為49.0mg· kg-1,含量豐富,但稻田間差異較大。有38.5%的稻田土壤有效硫含量超過50.0mg·kg-1（極豐富）,含量在16.1～30.0mg·kg-1（適宜）的稻田占25.8%,但也有11.4%的稻田土壤有效硫低于16.0mg·kg-1（缺乏）,其中還有1.92%的稻田土壤有效硫低于12.0mg·kg-1（極缺乏）。

圖3 浙江稻田土壤有效硫分布頻率變化

2.4 土壤有效銅

圖4顯示,稻田土壤有效銅含量非常高,一般在0.43～14.6mg·kg-1,平均4.10mg·kg-1,比1984年增加7.05%［5］。其中90.8%的稻田土壤有效銅含量超過1.00mg·kg-1（豐富）,有78.8%的稻田土壤有效銅含量達(dá)到極豐富水平（超過1.80mg·kg-1）,只有不到10.0%的稻田有效銅含量在適宜范圍（0.21～1.00mg·kg-1）。土壤有效銅含量低于0.20mg·kg-1（缺乏）的稻田沒有,與第2次普查時（1984年）情況類似。

圖4 浙江稻田土壤有效銅分布頻率變化

2.5 土壤有效鋅

圖5顯示,稻田土壤有效鋅含量在0.655～14.6mg·kg-1,平均為3.87mg·kg-1,比1984年的提高了2倍多［5］。48.8%的稻田有效鋅含量在1.01～3.00mg·kg-1（豐富）,與1984年的情況相似；在適宜水平范圍（0.51～1.00mg·kg-1）的稻田只有5.77%,僅為第2次普查時的1/6；但是超過3.00mg·kg-1的稻田占45.4%,比第2次普查時增加了5倍多。

圖5 浙江稻田有效鋅分布頻率變化

2.6 土壤有效鐵

從圖6發(fā)現(xiàn),2009年浙江稻田土壤有效鐵含量非常高,有的稻田甚至高達(dá)203.3mg·kg-1,平均值達(dá)到123.6mg·kg-1,但比第2次普查時降低了24.0%［5］,其中98.5%的稻田土壤有效鐵超過20mg·kg-1（極豐富）。

2.7 土壤有效錳

圖7顯示,稻田土壤有效錳的含量在2.91～87.0mg·kg-1,平均34.4mg·kg-1,比第2次普查時降低了20.4%［5］。其中24.2%的稻田土壤有效錳含量在5.1～15.0mg·kg-1（豐富）,含量超過15.0mg·kg-1的稻田占70.8%,甚至還有47.7%的稻田有效錳含量超過30mg·kg-1。與1984年相比,盡管2009年稻田土壤有效錳含量在5.1～30.0mg·kg-1范圍內(nèi)所占比例提高了27.5%,但超過30mg·kg-1的比例下降了20.6%,這2年稻田土壤有效錳含量狀況總體趨向平衡。

圖6 浙江稻田有效鐵分布頻率變化

圖7 浙江稻田土壤有效錳分布頻率變化

3 小結(jié)與討論

水稻是浙江省主要的糧食作物之一,水稻的播種面積占全省糧食作物播種面積的65.5%［6］。在水稻土中鈣是容易遷移的元素之一,根據(jù)元素的遷移系數(shù),鈣元素的遷移性是高于鎂、鉀和鈉元素的［7］,尤其在酸性土壤中,稻田土壤剖面不同層次中鈣離子的濃度也是最高的［8］。在生產(chǎn)中鈣肥與磷肥的配合施用是不可避免的,為滿足水稻對磷素的需求,過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等肥料的大量施用,以及水稻對鈣素吸收的有限性,均導(dǎo)致過多的鈣元素累積在土壤中。鈣過多的累積不但造成鈣資源的大量浪費(fèi),而且還可能影響水稻對鉀元素的吸收［9］。

隨著水稻品種的改良,單位面積產(chǎn)量的不斷提高,以及作物復(fù)種指數(shù)的提高,氮、磷肥用量持續(xù)增加,有機(jī)肥料投入和秸稈還田數(shù)量逐步減少,每年有大量的鎂營養(yǎng)從土壤中提取而得不到相應(yīng)的補(bǔ)充,從而使稻田中的鎂營養(yǎng)消耗不斷擴(kuò)大,最終導(dǎo)致土壤原有的營養(yǎng)元素失去了平衡。鎂離子具有較大的水合半徑,土壤膠體對其的吸附強(qiáng)度不如其他陽離子,鎂離子在土壤中非常容易被淋洗,加上鉀離子與鎂有拮抗作用［10］,從而導(dǎo)致土壤鎂的植物有效性比較低。近年來浙江省許多地區(qū)特別是紅壤地區(qū)的土壤缺鎂面積日益增加。鎂營養(yǎng)將成為限制浙江省水稻進(jìn)一步增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。適度的鎂濃度有利于水稻植株生長和發(fā)育,促進(jìn)養(yǎng)分吸收和轉(zhuǎn)運(yùn),增加干物質(zhì)的積累,提高根系活力和傷流液流速以及傷流液中游離總氨基酸的含量。但低鎂和高鎂濃度可能在一定程度上抑制根系活力［10］。目前在浙江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中鉀肥的施用比鎂肥施用更為普遍,然而鉀肥的施用增加了作物對鎂營養(yǎng)的需求,大量施用鉀肥會誘導(dǎo)作物發(fā)生缺鎂癥狀。所以,在大田生產(chǎn)上應(yīng)繼續(xù)提倡合理施用鉀肥的同時重視鎂營養(yǎng)的補(bǔ)給以避免發(fā)生鎂的缺乏。

作物體內(nèi)硫的含量和磷差不多。有些植物硫的含量甚至高于磷,因此,硫被認(rèn)為是繼氮、磷、鉀的第4種作物必需營養(yǎng)元素［11］。由于土壤硫的有效化程度比磷高,且施肥、沉降作用和灌溉等方式補(bǔ)充的數(shù)量也相當(dāng)可觀,所以稻田土壤硫素豐富,在維持當(dāng)前水稻產(chǎn)量水平的情況下,浙江絕大部分稻田不需要施用硫肥。但是由于硫酸根為陰離子,土壤對其吸附相對較弱,容易被其他離子代換而進(jìn)入土壤溶液,而且近些年來隨著水稻品種不斷更新,產(chǎn)量不斷提高,低硫肥料施用量的增加,有機(jī)肥料投入和秸稈還田數(shù)量逐步減少,對工業(yè)排放的硫的控制并且禁止使用含硫高的燃料,含硫殺蟲劑和除草劑的使用的減少［12］,均使得土壤硫的貯量下降,造成11.4%的稻田土壤硫素缺乏,甚至還有1.92%的稻田極度缺硫。可以預(yù)見今后土壤有效硫供應(yīng)不足將越來越成為浙江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的制約因素。

2009年浙江稻田土壤有效銅、鐵和錳的頻率分布與第2次土壤普查時情況相似,土壤有效態(tài)銅、鐵和錳素含量豐富,絕大部分稻田不需要施用銅、鐵和錳肥。但土壤有效鐵和錳平均含量卻比1984年的分別降低了24.0%和20.4%?？梢娪捎趯ξ⒘吭胤柿系暮鲆?有機(jī)肥料投入和秸稈還田數(shù)量逐步減少,水稻高產(chǎn)品種的應(yīng)用,均造成稻田土壤鐵錳元素虧缺,并將會越來越嚴(yán)重,應(yīng)引起足夠的重視。

第2次土壤普查時,其中約5%的稻田土壤有效鋅含量不足,甚至有不到1.0%的稻田嚴(yán)重缺鋅。一般的pH值超過6.5的濱海鹽土、鈣質(zhì)潮土、鈣質(zhì)紫色土、綠玄武巖幼年發(fā)育的水田,潛育型水稻土,長期施石灰的水稻土,都是易缺鋅的稻田。但隨著無機(jī)肥料施用量的增加,土壤逐漸酸化,2009年浙江稻田土壤pH值平均為5.42。土壤酸化使土壤中鋅素的活性大大加強(qiáng),有效鋅含量明顯提高。有研究表明,pH從6.2降至5.6,土壤有效鋅含量能增加15倍［13］。

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（責(zé)任編輯：張才德）

S159

A

0528-9017（2014）02-0252-04

文獻(xiàn)著錄格式：計小江,陳義,吳春艷,等.浙江稻田土壤有效態(tài)中微量元素養(yǎng)分狀況分析［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2014（2）：252-255.

2013-12-09

浙江省自然科學(xué)基金項目（LY12C15005）；錢江人才計劃（QJD1202016）

計小江（1962-）,女,浙江杭州人,實驗師,主要從事環(huán)境監(jiān)測與治理研究工作。E-mail：jxj8809@hotmail.com。

唐旭,副研究員。E-mail：tangxuyn@126.com。