Mehlich 3法測(cè)定新疆土壤速效磷和速效鉀的可行性研究

曹曉倩,呂新

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院資環(huán)系/新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,石河子832003)

Mehlich 3法測(cè)定新疆土壤速效磷和速效鉀的可行性研究

曹曉倩,呂新

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院資環(huán)系/新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,石河子832003)

為了評(píng)價(jià)Mehlich 3法(M3法)測(cè)定新疆土壤速效磷、鉀的可行性,取290份新疆不同質(zhì)地類型的堿性或偏堿性土壤,分別采用M3法和常規(guī)方法測(cè)土壤速效磷、鉀的含量并分析其相關(guān)性。通過(guò)盆栽棉花生物試驗(yàn),采用M3法測(cè)定土壤速效磷、鉀的含量并分析其與棉花苗期生長(zhǎng)的相關(guān)性。結(jié)果表明:在壤土、砂土和粘土中,2種方法測(cè)得的土壤速效磷的相關(guān)系數(shù)分別為0.9478、0.9237和0.9312,速效鉀的相關(guān)系數(shù)分別為0.8488、0.9442和0.9413,均呈顯著相關(guān);土壤速效磷與棉花苗期株高、干重和棉花植株磷含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.5647、0.5994和0.5355,相關(guān)性均不顯著,但土壤速效鉀與株高、干重和棉花植株鉀含量的相關(guān)性均達(dá)到了顯著水平,相關(guān)系數(shù)分別為0.8438、0.8585和0.7828。結(jié)論:M3法適于新疆堿性或偏堿性土壤中大量元素速效 P、K的測(cè)定,可在生產(chǎn)及科研中應(yīng)用推廣。

Mehlich 3方法;相關(guān)性;速效磷;速效鉀

為了快速獲取土壤養(yǎng)分、解決精確農(nóng)業(yè)中高密度和全面的農(nóng)田信息采集的需要,以及給農(nóng)民創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益,土壤養(yǎng)分速測(cè)正趨向成為“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的重點(diǎn)范疇。但是,隨著測(cè)土配方施肥的深入開(kāi)展,土壤養(yǎng)分測(cè)定的工作量越來(lái)越大,如何提高土壤養(yǎng)分測(cè)定速度和質(zhì)量,對(duì)提高測(cè)土配方施肥效率和效果意義重大。常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法測(cè)試精度高,但操作過(guò)程復(fù)雜,化學(xué)浸提劑一次只能提取一種元素,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,難以滿足快速和批量化的要求[1]。Mehlich 3法(M3法)于1982年由 Mehlich[2]提出,并在美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)被廣泛研究與應(yīng)用[3-8]。該方法與常規(guī)方法測(cè)定土壤養(yǎng)分相關(guān)性的研究報(bào)道較少,結(jié)果表明其測(cè)定值與對(duì)應(yīng)的常規(guī)測(cè)定方法有極好的相關(guān)性[9-10]。Sims[11]認(rèn)為M3試劑可作為全球各類土壤的通用浸提劑。M3法的浸提能力較強(qiáng),且適用范圍廣,包括酸性、中性、石灰性和堿性土壤[12-14]。

新疆地屬我國(guó)北方地區(qū),土壤復(fù)雜多變,目前對(duì)新疆土壤微量元素和微肥施用的研究已有較多報(bào)道[15],但對(duì)大量微量元素的快速測(cè)定法還未見(jiàn)報(bào)道。本研究旨在系統(tǒng)分析M3法在我國(guó)新疆地區(qū)應(yīng)用代替常規(guī)方法的可行性,研究M3法測(cè)定土壤養(yǎng)分的精確度,以期提高測(cè)土環(huán)節(jié)的工作效率,建立M3法測(cè)定土壤有效養(yǎng)分的方法技術(shù)規(guī)范;并應(yīng)用M3法初步分析土壤速效磷、鉀和棉花苗期的株高、干重和植株磷、鉀含量的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品

290份農(nóng)田土壤樣品取自新疆兵團(tuán)農(nóng)八師149團(tuán)的19個(gè)連隊(duì)和1個(gè)良種連隊(duì)。針對(duì)每個(gè)采樣區(qū),選擇每個(gè)連隊(duì)土壤質(zhì)地代表性強(qiáng)并具有不同肥力水平的土壤。土壤質(zhì)地主要為砂土、粘土和壤土,各類土壤高、中、低肥力水平各占1/3。土樣的采集深度均為0～20 cm,采集土樣2.0 kg左右。土樣經(jīng)自然風(fēng)干后,過(guò)2 mm尼龍篩,備用。

1.2 盆栽生物實(shí)驗(yàn)

1.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn) 石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)站。

1.2.2 試驗(yàn)作物 常規(guī)棉花品種。

1.2.3 試驗(yàn)處理 采用農(nóng)八師149團(tuán)不同質(zhì)地和肥力的土壤,設(shè)3個(gè)處理,每個(gè)處理3次重復(fù)。每個(gè)處理裝土2 kg(盆的大小:直徑20 cm,高25 cm)。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 土壤pH值的測(cè)定 290個(gè)土壤樣品p H值的測(cè)定(土液比1∶5):電位法,2次重復(fù)。

1.3.2 常規(guī)方法 土壤速效磷的測(cè)定:用0.5 mol/L NaHCO3作為浸提劑,鉬銻抗比色法(Olsen法)測(cè)定;土壤速效鉀的測(cè)定:1 mol/L中性乙酸銨(NH4OAc)浸提-火焰分光光度法。

1.3.3 M3法 土壤速效磷、速效鉀用M3浸提劑浸提。用鉬銻抗比色法測(cè)定土壤速效磷;用火焰分光光度法測(cè)定土壤速效鉀。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值的測(cè)定結(jié)果

由表1可見(jiàn),在290個(gè)土樣中,其中3個(gè)土壤樣品p H值<7.5,最小為6.6,256個(gè)土壤樣品p H值為7.5～8.2,31個(gè)土樣樣品p H值>8.2,最大值為8.7,結(jié)果表明所取土樣為偏堿性及堿性土。

表1 土壤樣品的pH值(土液比1∶5)Tab.1 The pH values of the soil samples(soil∶liquid=1∶5)

2.2 土壤速效磷與速效鉀測(cè)定結(jié)果相關(guān)性分析

采用線性、對(duì)數(shù)、指數(shù)、二項(xiàng)式、乘冪5種方程擬合方式比較常規(guī)方法與M3方法測(cè)定本試驗(yàn)土壤有效養(yǎng)分[16]。y為M3方法測(cè)定值,x為常規(guī)方法測(cè)定值,取 r值最大的擬合方程,作為二者相關(guān)性結(jié)果。

2.2.1 土壤速效磷的測(cè)定結(jié)果比較

根據(jù)土壤pH值測(cè)定結(jié)果,新疆兵團(tuán)農(nóng)八師149團(tuán)土壤普遍呈堿性、偏堿性,偏酸性和中性土壤極少。因此將其一概作石灰性土壤處理,直接用石灰性土壤分析方法Olsen法進(jìn)行三類土壤速效磷的測(cè)定。

從圖1中可以看出,M3-鉬銻抗比色法與常規(guī)法(Olsen法)測(cè)定壤土土壤速效磷的結(jié)果之間存在極顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù) r=0.9478(P<0.01)。求得的回歸方程為 y=1.6183x+2.7226(x為常規(guī)法測(cè)定值,y為M3法測(cè)定值)。常規(guī)方法測(cè)定的速效磷變幅(n=17)為5.36～89.86 mg/kg,均值為37.63 mg/kg,M3法測(cè)定的速效磷變幅(n=17)為8.29～149.87 mg/kg,均值為 63.61 mg/kg,為常規(guī)方法測(cè)定的速效磷均值的1.69倍。

從圖2中可以看出,M3-鉬銻抗比色法與常規(guī)法(Olsen法)測(cè)定砂土土壤速效磷的結(jié)果之間存在極顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù) r=0.9237(P<0.01)。求得的回歸方程為 y=1.7327x-2.2877(x為常規(guī)法測(cè)定值,y為M3法測(cè)定值)。常規(guī)方法測(cè)定的速效磷變幅范圍(n=36)為3.43～157.33 mg/kg,均值為41.79 mg/kg;M3法測(cè)定的速效P變幅范圍(n=36)為 5.49～260.34 mg/kg,均值為 70.14 mg/kg,為常規(guī)方法測(cè)定的速效磷均值的1.68倍。

圖1 壤土速效磷測(cè)定方法相關(guān)性分析Fig.1 The relationship of doras available P between two tested methods

從圖3中可以看出,M3-鉬銻抗比色法與常規(guī)法(Olsen法)測(cè)定粘土土壤速效磷含量的結(jié)果之間存在極顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù) r=0.9312(P<0.01)(n=19),兩種方法之間可以通過(guò)二次方程互相換算,y=0.0018x2+1.4196x+5.6846(x為常規(guī)法測(cè)定值,y為M3法測(cè)定值)。常規(guī)法測(cè)得的速效磷的變幅為15.07～143.47 mg/kg,平均值為70.28 mg/kg;M3方法測(cè)定值為18.86～265.33 mg/kg,平均值為117.26 mg/kg,為常規(guī)方法測(cè)定的速效磷均值的1.67倍。

2.2.2 土壤速效鉀的測(cè)定結(jié)果比較

比較M3法浸提-原子吸收分光光度法與常規(guī)方法(1 mol/L中性乙酸銨浸提-火焰分光光度法)測(cè)定壤土,砂土和粘土速效鉀的結(jié)果見(jiàn)圖4～6。

從圖4中可以看出,M3法浸提與常規(guī)方法(用1 mol/L中性乙酸銨浸提)的結(jié)果之間存在極顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù) r=0.8488(P<0.01)。求得的回歸方程為 y=13.262x0.6166(x為常規(guī)法測(cè)定值,y為M3法測(cè)定值)。常規(guī)方法測(cè)定的速效 K變幅(n=30)為 94.52～209.09 mg/kg,均值為 150.13 mg/kg;M3法測(cè)定的速效鉀變幅(n=30)為207.14～435.71 mg/kg,均值為290.77 mg/kg,為常規(guī)方法測(cè)定的速效鉀均值的1.94倍。

圖3 粘土速效磷測(cè)定方法相關(guān)性分析Fig.3 The relationship of clay available P between two tested methods

圖4 壤土速效鉀測(cè)定方法相關(guān)性分析Fig.4 The relationship of doras available K between two tested methods

從圖5中可以看出,M3法浸提與常規(guī)方法(用1 mol/L中性乙酸銨浸提)的結(jié)果之間存在極顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù) r=0.9442(P<0.01)。求得的回歸方程為 y=8.9028x0.6831(x為常規(guī)法測(cè)定值,y為M3法測(cè)定值)。常規(guī)方法測(cè)定的速效 K變幅(n=19)為 70.40～181.96 mg/kg,均值為 134.16 mg/kg;M3法測(cè)定的速效 K變幅(n=19)為159.52～350.00 mg/kg,均值為251.19mg/kg,為常規(guī)方法測(cè)定的速效鉀均值1.87倍。

從圖6中可以看出,M3法浸提與常規(guī)方法(用1 mol/L中性乙酸銨浸提)的結(jié)果之間存在極顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù) r=0.9413(P<0.01)。求得的回歸方程為 y=5.0633x0.8057(x為常規(guī)法測(cè)定值,y為M3法測(cè)定值)。常規(guī)方法測(cè)定的速效 K變幅(n=20)為 68.39～338.74 mg/kg,均值為 177.35 mg/kg;M3法測(cè)定的速效鉀變幅(n=20)為150.00～511.90 mg/kg,均值為326.47 mg/kg,為常規(guī)方法測(cè)定的速效鉀均值1.84倍。

圖5 砂土速效鉀測(cè)定方法相關(guān)性分析Fig.5 The relationship of sandy soil available K between two tested methods

圖6 粘土速效鉀測(cè)定方法相關(guān)性分析Fig.6 The relationship of clay available K between two tested methods

2.3 M3法測(cè)定的土壤速效磷、鉀與棉花生長(zhǎng)的相關(guān)性

通過(guò)棉花盆栽試驗(yàn),探索M3法測(cè)定的土壤速效磷、鉀與棉花苗期株高、干重及棉花苗期植株磷、鉀含量的相關(guān)性。棉花苗期的生長(zhǎng)狀況及測(cè)定土壤、植株 P、K含量見(jiàn)表2。用DPS7.55軟件對(duì) M3法測(cè)得的土壤速效磷、鉀和棉花苗期的株高、干重和棉花植株磷、鉀含量進(jìn)行相關(guān)性分析(表3)。從表3可以看出,土壤速效磷與棉花苗期株高、干重和棉花植株磷含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.5647、0.5994和0.5355,但是相關(guān)性均不顯著。然而,土壤速效鉀與株高、干重和棉花植株鉀含量的相關(guān)性均達(dá)到了極顯著水平,且相關(guān)系數(shù)也較大,分別為0.8438、0.8585和0.7828。

表2 棉花苗期的生長(zhǎng)狀況及測(cè)定土壤、植株P(guān)、K含量Tab.2 Effect of the cotton growth during seedling stage and P,Kcontents on plant and soil

表3 相關(guān)性分析Tab.3 The correlation analysis

3 討論

根據(jù)對(duì)上述290份取自新疆石河子新疆兵團(tuán)149團(tuán)的壤土、砂土和粘土不同肥力水平的堿性或偏堿性土壤的分析結(jié)果,可以看出M3法與常規(guī)法在測(cè)定土壤的速效磷、鉀含量之間均達(dá)到了極顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)為0.8488～0.9478。韓秀英[17]在山西不同肥力水平的石灰性土壤和李酉開(kāi)等[18]對(duì)華北平原(北京、河北、陜西、山西、山東、天津等省市)p H為7.5～8.7的61個(gè)石灰性土壤樣品中的研究結(jié)果均表明M3-P的測(cè)定結(jié)果與Olsen-P測(cè)定結(jié)果之間,M3-K的測(cè)定結(jié)果與N H4OAC-K的測(cè)定結(jié)果之間都達(dá)到了極顯著的相關(guān)水平。宋建蘭等[19]在東北、華北、西北、西南等地47個(gè)中性、堿性土壤中,均得出了M3浸提劑與常規(guī)浸提劑在測(cè)定土壤速效磷測(cè)定結(jié)果之間有很好的相關(guān)性。

另外,本研究結(jié)果還顯示,M3法測(cè)得的土壤速效磷的平均量的絕對(duì)值是常規(guī)法測(cè)得的土壤速效磷的1.86倍以上,M3法測(cè)得的土壤速效鉀的平均量的絕對(duì)值是常規(guī)法測(cè)得的土壤速效鉀的1.84倍以上。且M3法測(cè)得的土壤速效磷、鉀的變幅范圍均比常規(guī)方法測(cè)得土壤速效磷、鉀的變幅范圍大。這與韓秀英[17]、李昆等[20]的研究結(jié)果一致。由此可見(jiàn),M3方法與常規(guī)方法在堿性或偏堿性土壤上測(cè)定的速效磷、鉀的相關(guān)性好,且穩(wěn)定、可靠,可以在生產(chǎn)、科研中推廣應(yīng)用。

本研究結(jié)果表明,土壤速效磷與棉花苗期株高,干重及植株內(nèi)磷含量的相關(guān)性雖呈一定相關(guān)性,但是變化并不顯著,這可能與測(cè)磷時(shí)的外界環(huán)境(浸提溫度)有關(guān),也可能與磷元素、棉花本身和選擇測(cè)定時(shí)期有關(guān)。首先測(cè)定的時(shí)期過(guò)早,作為雙子葉作物,棉花早期生長(zhǎng)所需要的磷元素主要是由胚乳供給的;另外,由于磷元素本身就是生命機(jī)體的構(gòu)成元素,植物本身就含有大量磷,因而測(cè)定結(jié)果中呈一定的相關(guān)性,但變化并不顯著。鉀不參與植物體內(nèi)重要有機(jī)物的組成,主要是為生命機(jī)體提供正離子,其參與作物抗病、逆性有關(guān),參與植物光合作用、呼吸作用、氣孔開(kāi)放等植物生理過(guò)程。所以土壤中速效鉀與棉花苗期的生長(zhǎng)狀況成極顯著的相關(guān),這可能與棉花苗期病害、抗逆、光照、溫度條件等有關(guān)。

通過(guò)實(shí)施土壤養(yǎng)分快速獲取的方法,精確施肥技術(shù),不但可以提高化肥資源利用率,還可以降低成本,提高作物產(chǎn)量,減少環(huán)境污染。它是現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施與現(xiàn)代高新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是信息技術(shù)和人工智能技術(shù)在優(yōu)化管理適當(dāng)尺度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)上的集成應(yīng)用。

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The Feasibility of Mehlich 3 Method on T esting Soil Available Pand Kin Xinjiang

CAO Xiaoqian,LüXin
(Department of Resources and Environmental Science,College of Agriculture,Shihezi University/The Key Oasis Eco-Agriculture Laboratory of Xinjiang Production and Construction Group,Shihezi 832003,China)

In order to evaluate the feasibility of Mehlich3(M3)method in testing soil available P and Kin Xinjiang,we tested 290 soil samples both by M3 and standard testing method and analysis the relationship between them.In addition,through a field experiment,the correlation between soil available P,available Kcontents and plant growth during seedling stage was analyzed.The result showed that on loam,clay and sandy soil,the correlations of soil available P content by M3 were 0.9478,0.9237 and 0.9312 correlated to plant growth and the correlations of soil available K and cotton seedling growth were 0.8488,0.9442 and 0.9413 respectively.Plant height,dry weight and P content of the cotton seedling were not showing such high coefficient with the soil available P contents measured by M3,coefficients was ranked from 0.5355 to 0.5994.But the plant height,dry weight and K content in the cotton seed tested by M3 were very similar to the results measured by standard method with coefficients 0.8438,0.8585 and 0.7828 respectively.From the data mentioned above,we concluded that the M3 method can be used to test soil available P and Kin alkaline soil in Xinjiang and it can also be applied both in thefarmer’s practise and scientific research.

Mehlich 3 method;correlation;soil available P;soil available K

S151.95

A

1007-7383(2011)02-0140-05

2010-03-26

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2006BAD21B02-2),新疆兵團(tuán)重大科技專項(xiàng) (2007zx03),國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(3076010),國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30760104)

曹曉倩(1985-),女,碩士生,專業(yè)方向?yàn)榫G洲生態(tài)和農(nóng)業(yè)資源高效利用;e-mail:shannon0925@sina.com。

呂新(1964-),男,教授,博士生導(dǎo)師,從事綠洲生態(tài)和農(nóng)業(yè)資源高效利用的研究;e-mail:lxshz@126.com。

文章編號(hào):1007-7383(2011)02-0210-05