宋發(fā)軍，柯友勝，德格，周蘭，張宏慶，張鵬

(中南民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，生物技術(shù)國(guó)家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/武陵山區(qū)特色資源植物種質(zhì)保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430074)

土壤的酸堿性、有機(jī)質(zhì)含量以及肥力豐缺等因素均會(huì)影響作物的生長(zhǎng)、收成以及品質(zhì)[1, 2]. 氮、磷、鉀是作物生長(zhǎng)所需的大量元素， 硼、鐵、鋅等微量元素對(duì)作物生長(zhǎng)具有重要的調(diào)節(jié)作用，也是人體微量元素的主要來(lái)源.但某些微量元素屬于重金屬，作物中含量過(guò)高會(huì)危害人體健康[3,4]. 隨著工業(yè)化以及化肥的大量使用，土壤重金屬污染已成為影響食品安全的主要問(wèn)題之一. 通過(guò)檢測(cè)農(nóng)田土壤的有機(jī)質(zhì)、大量元素、微量元素的肥力情況并進(jìn)行有效培肥，既能達(dá)到農(nóng)田肥沃、作物高產(chǎn)，又能有效控制農(nóng)業(yè)污染，是維持和提高土壤肥力水平的有效措施[5].

巴東縣位于湖北省西南部，屬鄂西南武陵山區(qū)，是全國(guó)著名的高山蔬菜種植地. 高山蔬菜是指在一定海拔高度 (500～1800 m)的山區(qū)種植的蔬菜, 可以實(shí)現(xiàn)蔬菜的反季節(jié)生產(chǎn). 經(jīng)多年發(fā)展, 高山蔬菜已成為全國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分, 對(duì)于緩解南方地區(qū)夏季蔬菜供應(yīng)起著關(guān)鍵作用，并已成為南方地區(qū)蔬菜周年供應(yīng)中不可缺少的部分. 本研究以巴東縣野三關(guān)鎮(zhèn)5個(gè)村的代表性高山蔬菜種植地為對(duì)象，采集馬鈴薯、油菜、辣椒、番茄等種植地土樣，調(diào)查土壤pH 值和有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷、總鉀、速效鉀等肥力指標(biāo)，以及鈣、鎂、硼、硒等微量元素指標(biāo)，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)土壤肥力狀況，為指導(dǎo)當(dāng)?shù)夭宿r(nóng)合理施肥、因地制宜發(fā)展特色高山蔬菜產(chǎn)業(yè)提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)概況及土樣采集

野三關(guān)鎮(zhèn)地處巫峽南岸，位于東經(jīng)110°10′至110°04′，北緯30°32′至30°43′之間，平均海拔1050 m左右，年平均氣溫11.7 ℃，年平均降雨量1270 mm，年平均無(wú)霜期234 d. 適宜玉米、油菜、番茄、馬鈴薯、魔芋、油菜、茶葉、銀杏等多種農(nóng)作物和林果種植. 本研究調(diào)查對(duì)象為野三關(guān)鎮(zhèn)的代表性高山蔬菜種植地，選取面積較大的大河壩、楊家店、穿心巖、招鳳臺(tái)、白巖子5個(gè)村進(jìn)行取樣，每塊種植地采用S形布點(diǎn)[6]并隨機(jī)采集地表以下5～20 cm土樣,共采集不同蔬菜種植類(lèi)型土樣60個(gè).

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

(1) 酸堿度測(cè)定采用pH儀檢測(cè)土壤的ddH2O浸出液.(2)有機(jī)質(zhì)測(cè)定根據(jù)國(guó)家土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)(編號(hào)：NYT1121.6-2006，第6部分)采用滴定法進(jìn)行檢測(cè). (3)全氮測(cè)定按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤全氮檢測(cè)方法(編號(hào)：NY/T 53-198)采用半微量凱氏法進(jìn)行檢測(cè).(4)全磷測(cè)定按照國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法(編號(hào)：HJ 632-2011) 采用堿熔-鉬銻抗分光光度法進(jìn)行. (5)全鉀測(cè)定根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB9836-1988)檢測(cè)方法，速效鉀測(cè)定根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 889-2004)方法，檢測(cè)儀器為原子吸收分光光度儀(AA320N，上海精密). (6)全量鈣、鎂的測(cè)定采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 296-1995)檢測(cè)方法，檢測(cè)儀器為原子吸收分光光度儀. 硼的檢測(cè)根據(jù)國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)“土壤有效硼的測(cè)定(NY/T 1121.8-2006)”. (7) 硒的檢測(cè)根據(jù)國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)“土壤和沉積物 汞、砷、硒、鉍、銻的測(cè)定(HJ 680-2013)”方法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)儀器為原子熒光光度儀(F97，上海精密).

1.3 土壤肥力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T391-2000》(簡(jiǎn)稱(chēng)：“中農(nóng)行標(biāo)2000”)中關(guān)于菜地的相關(guān)肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，對(duì)研究區(qū)域土樣的氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行評(píng)價(jià).

表1 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)N Y/T391-2000中菜地土壤肥力分級(jí)參考指標(biāo)Tab.1 Vegetable plot fertility classification reference index in Agricultural Industry Standard N Y/T391-2000 of the People′s Republic of China

土壤中微量元素通用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)研究區(qū)域土樣中微量元素含量進(jìn)行評(píng)價(jià).

表2 部分微量元素含量分級(jí)Tab.2 Content classification of some medium and trace elements in soil

2 結(jié)果與分析

2.1 土樣的酸堿性分析

本研究從大河壩、楊家店、穿心巖、招鳳臺(tái)、白巖子5個(gè)村共采集土樣60個(gè)，土壤情況如表3.

表3 蔬菜類(lèi)型及土樣數(shù)量狀況Tab.3 Types of vegetables and quantity of soil samples

結(jié)果表明，土樣的pH值在4.43～6.33之間，平均值為5.43，其中酸性(pH 4.5～5.5)土樣占總樣品數(shù)的56.7%，微酸性(pH 5.5～6.5)土樣占43.3%，說(shuō)明該地區(qū)以酸性土壤為主，微酸性土壤居次. 大河壩、楊家店、穿心巖、招鳳臺(tái)、白巖子土樣的pH平均值分別為5.68、5.67、5.44、5.27、5.44，均為酸性或者微酸性土壤，其中招鳳臺(tái)村的菜地土樣的pH值相對(duì)最低. 說(shuō)明研究區(qū)域土壤本身為酸性，建議當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶施用有機(jī)肥以及堿石灰調(diào)整土壤酸堿性，讓土壤酸堿性狀況符合不同農(nóng)作物生長(zhǎng)需求.

2.2 土樣主要養(yǎng)分含量分析

根據(jù)“中農(nóng)行標(biāo)2000”土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查區(qū)域的土樣主要養(yǎng)分含量如表4. 有機(jī)質(zhì)、全氮、有效鉀的平均含量分別達(dá)到了30.2、1.99和219.4 mg/kg，其中含量達(dá)到Ⅰ級(jí)的土樣分別占總樣本數(shù)的43.30%、93.33 %和78.33 %；有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到Ⅱ級(jí)的土樣也占總樣本數(shù)的55.03%(表4). 本調(diào)查也測(cè)定了全鉀含量，在60個(gè)土樣中全鉀平均高達(dá)10649.4 mg/kg.同時(shí)，根據(jù)“中農(nóng)行標(biāo)2000”,所調(diào)查菜地土樣的全磷含量皆達(dá)到Ⅰ級(jí)，并顯著高于I級(jí)要求(含量均大于70 mg/kg)，處于超標(biāo)狀態(tài). 過(guò)多的氮、磷、鉀肥不僅增加了農(nóng)戶投入資金成本，而且會(huì)對(duì)土壤和環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響.調(diào)查樣地的人工施肥活動(dòng)已經(jīng)過(guò)量地提高了氮磷鉀含量，應(yīng)該停止相關(guān)肥料的施用.從營(yíng)養(yǎng)成分含量超標(biāo)可以看出，施肥有一定盲目性，有必要長(zhǎng)期進(jìn)行施肥方面的指導(dǎo).

表4 巴東野三關(guān)鎮(zhèn)菜地土壤主要養(yǎng)分狀況Tab.4 The main nutrient status in vegetable plot of Yesanguan town in Badong county

2.3 土樣中微量元素含量分析

調(diào)查區(qū)域的土樣中微量元素含量如表5.從表5可以看出，本研究調(diào)查的菜地土樣的鈣含量非常豐富，范圍為976.4～9103.2 mg/kg，平均含量為3289.2 mg/kg. 根據(jù)土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，鈣含量達(dá)到>1000 mg/kg為I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本調(diào)查土樣中達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的土樣占總樣本數(shù)的98.33%，達(dá)到Ⅱ級(jí)(700～1000 mg/kg)的占總樣本數(shù)的1.67%. 菜地鈣含量十分豐富.

表5 菜地土壤中微量元素狀況Tab.5 Content of medium and trace elements in vegetable plot

土樣的鎂、硼的平均含量分別為6168.1 mg/kg、17.4 mg/kg，所有土樣的鎂均超過(guò)了Ⅰ級(jí)，硼含量均超過(guò)了Ⅴ級(jí)，且均處于嚴(yán)重超標(biāo)狀態(tài). 鈣、鎂離子有助于提高植物的生長(zhǎng)發(fā)育以及抗逆性等，但鈣、鎂離子過(guò)高會(huì)導(dǎo)致植物缺水以及改變土壤酸堿性[8,9]. 硼能促進(jìn)作物根系發(fā)育、花粉萌發(fā)，以及提高結(jié)實(shí)率等，但過(guò)量硼對(duì)作物有毒害作用[10,11]. 調(diào)查區(qū)菜地土樣的鈣、鎂、硼含量均為豐富或超標(biāo)，因此要嚴(yán)格控制相關(guān)肥料的施用，既可降低生產(chǎn)成本，也對(duì)提升蔬菜品質(zhì)有幫助.

2.4 土樣硒含量分析

硒是人體必需的微量元素，主要通過(guò)食物攝入. 硒含量≥0.4 mg/kg的土壤為富硒土壤，我國(guó)72%地區(qū)為缺硒或低硒地區(qū). 本研究調(diào)查的60個(gè)不同菜地土樣的硒含量均超過(guò)了0.4 mg/kg，硒含量范圍為0.862 ～2.964 mg/kg，平均值為1.90 mg/kg，是典型的富硒土壤.不同村的硒含量的變化可能與不同村的海拔高度、植被覆蓋率、水資源等因素有關(guān).

3 結(jié)語(yǔ)

武陵山區(qū)恩施州巴東縣野三關(guān)鎮(zhèn)5村的代表性高山蔬菜種植地以酸性土壤為主. 有機(jī)質(zhì)、全氮、有效鉀及全磷的平均含量分別達(dá)到了30.2、1.99 、219.4、455.45 mg/kg. 鈣含量豐富，鈣含量達(dá)到I級(jí)的土樣占98.33%. 鎂、硼含量超標(biāo)，鎂平均含量達(dá)到6168.13 mg/kg，所有土樣的鎂含量均超過(guò)I級(jí)(I級(jí)：> 300 mg/kg)；硼平均含量達(dá)到17.4 mg/kg，所有樣本的硼含量均超過(guò)了Ⅴ級(jí)(Ⅴ級(jí)：> 2.0 mg/kg). 有機(jī)質(zhì)含量適中，全氮、有效鉀、全磷、鈣、鎂、硼以及硒的含量十分豐富，雖然豐富的有機(jī)質(zhì)、氮、磷等可以提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，但是如前所述過(guò)量則會(huì)帶來(lái)各種不利影響[10-12].

研究區(qū)域蔬菜種植地的全氮、總磷、全鉀和有效鉀含量在不同種植土壤之間含量不一樣，這說(shuō)明各蔬菜種植農(nóng)戶的施肥時(shí)間及施肥量比較隨性，并且該地區(qū)山巒重疊，各個(gè)菜地分布不一，蔬菜農(nóng)戶均為散戶，無(wú)任何統(tǒng)一的種植規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，這些導(dǎo)致了肥料極大的浪費(fèi)及土壤板結(jié).所以建議，跟蹤檢測(cè)土壤的肥力變化，減少超標(biāo)化肥的施用，科學(xué)合理地進(jìn)行菜地培肥工作.值得關(guān)注的是調(diào)查區(qū)菜地均屬富硒土壤，在全國(guó)大部分地區(qū)為缺硒區(qū)的條件下顯得非常有特色優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)富硒特色產(chǎn)品可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，有利于發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)扶貧.