襄垣縣韓村大棚土壤有效鈣、有效鋅含量分析與評(píng)價(jià)

劉 艷，姚延梼，許建卿

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西太谷030801）

鈣和鋅是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，在植物的生理代謝上發(fā)揮著重要作用[1]。鈣在植物體內(nèi)執(zhí)行多種生理功能，可以作為信號(hào)物質(zhì)調(diào)節(jié)細(xì)胞，也可為植物體內(nèi)各種代謝活動(dòng)正常進(jìn)行提供保障；此外，鈣對(duì)植物賴以生長(zhǎng)的土壤介質(zhì)的改良也發(fā)揮著重要作用。鋅在植物體內(nèi)主要是作為酶的金屬活化劑，同時(shí)對(duì)碳水化合物的形成也很重要，其在植物體內(nèi)還參與生長(zhǎng)素（吲哚乙酸）的合成[2]。當(dāng)土壤中的鈣和鋅含量過(guò)低或過(guò)高時(shí)，植物會(huì)因鈣和鋅的缺乏或過(guò)剩生長(zhǎng)發(fā)育受到脅迫甚至產(chǎn)生遺傳特征突變[3]。自從1839年鈣被確定為植物的必需營(yíng)養(yǎng)元素以來(lái)，人們對(duì)其研究不斷深入。尤其是近20 a來(lái)，隨著細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，鈣成為植物營(yíng)養(yǎng)生理研究中最受重視的元素之一[4]。劉蝴蝶等[5]通過(guò)對(duì)晉南南部蔬菜土壤鈣含量狀況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)蔬菜土壤有效鈣隨著栽培年限和蔬菜產(chǎn)量的增加而逐漸降低。Chaudri等[6]通過(guò)長(zhǎng)期田間定位試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)土壤鋅含量的升高可導(dǎo)致豌豆產(chǎn)量顯著降低（P＜0.001），在pH值5.9～6.0的土壤中鋅含量為290 mg/kg時(shí)，豌豆的產(chǎn)量減少50%。楊紅飛等[7]研究表明，土壤中高含量鋅主要通過(guò)抑制根系的生長(zhǎng)及其物質(zhì)積累來(lái)抑制油菜幼苗生長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，蔬菜大棚不適宜的鈣、鋅含量會(huì)對(duì)蔬菜的生長(zhǎng)造成諸多不利影響，直接威脅蔬菜作物的安全生產(chǎn)和耕地的可持續(xù)利用。

本研究調(diào)查了長(zhǎng)治市襄垣縣韓村蔬菜大棚土壤有效鈣、有效鋅含量，在探討元素變化及其相關(guān)性的基礎(chǔ)上，對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行分析，為下一步蔬菜選擇與種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于山西省長(zhǎng)治市襄垣縣北底鄉(xiāng)韓村，地理坐標(biāo)為 112°42′～113°14′N，36°23′～36°44′E。調(diào)查區(qū)總耕地面積為101.5 hm2，土壤類型主要以褐土性土壤為主，海拔1 035～1 082 m，土壤pH值在8.45～9.36之間，呈堿性。該區(qū)屬溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫在8.6～10.5℃之間，四季分明，年日照時(shí)數(shù)2 400～2 600 h，一般年降水量在530～650 mm之間。對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)已建成的20座大棚的土壤鈣、鋅營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行了調(diào)查、分析、比較，并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其金屬元素是否能滿足作物生長(zhǎng)需要進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 土壤樣品采集

在試驗(yàn)區(qū)20座大棚內(nèi)，均勻地在每個(gè)大棚內(nèi)選取3個(gè)具有代表性的樣點(diǎn)，并對(duì)樣點(diǎn)分層采集土樣（自地表起采集 0～10，10～40，40～60 cm土樣），采樣要大于1 kg，做記錄。對(duì)每層所采土樣充分?jǐn)噭蚝螅盟姆址魳?.5 kg。為防止土樣污染，土樣采集、粉碎均用木質(zhì)工具和塑料制品。將采集土樣烘干后，剔除未分解植物殘?bào)w，研磨、過(guò)篩，保存以備用。

2.2 土壤分析方法

土與蒸餾水1∶5充分?jǐn)噭?，待其靜止后，用pH計(jì)測(cè)量土壤pH值。

有效金屬元素含量用原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。稱取研碎后的土樣2g，用HCl（V（濃HCl）∶V（H2O）＝1∶1）15 mL和濃HNO35 mL浸提土壤，振蕩30 min，濾紙過(guò)濾，容量瓶定容濾液至100 mL，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定土壤有效鈣、有效鋅含量。

3 結(jié)果與分析

3.1 大棚內(nèi)土壤有效鈣和有效鋅的相關(guān)性分析

對(duì)試驗(yàn)地土壤有效鈣、有效鋅含量按標(biāo)準(zhǔn)（表1）進(jìn)行分級(jí)。

表1 全國(guó)土壤金屬元素有效鈣、有效鋅含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)mg/kg

由表2可知，大棚內(nèi)土壤有效鈣和有效鋅含量存在一定的相關(guān)性。大棚內(nèi)土壤有效鈣含量變幅為383.80～748.16 mg/kg，平均值為 526.83 mg/kg，在全國(guó)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)200～1 200 mg/kg范圍內(nèi)，屬于缺乏狀態(tài)，含量偏低。土壤有效鋅含量變化幅度為5.72～9.32 mg/kg，平均值為7.41 mg/kg，大于全國(guó)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)3.0 mg/kg，屬于高含量水平。由表2還可知，試驗(yàn)地內(nèi)有效鈣的標(biāo)準(zhǔn)差（63.78）大于有效鋅（0.64），說(shuō)明鈣含量數(shù)據(jù)較離散，而鋅含量數(shù)據(jù)較聚集；有效鈣含量變異系數(shù)（0.12）大于有效鋅變異系數(shù)（0.09）；有效鈣與有效鋅的相關(guān)系數(shù)為0.75**，其值大于0，表明有效鋅與有效鈣含量之間呈正相關(guān)，即大棚內(nèi)土壤有效鈣含量越大，則鋅含量越大。然而，大棚內(nèi)土壤有效鈣與有效鋅的t值為1.99**，大于t0.05（80）＝0.217 2和t0.01（80）＝0.283 0，表明有效鈣含量和有效鋅含量之間的關(guān)系顯著。

表2 大棚內(nèi)土壤有效鈣、有效鋅含量的相關(guān)性分析

大棚多以種植蔬菜為主，而蔬菜對(duì)鈣的需求量很大，資料顯示，蔬菜作物的平均吸鈣量是小麥的5倍多[8]，并且隨著蔬菜產(chǎn)量、復(fù)種指數(shù)的逐年增高，土壤有效鈣日益缺乏，目前人們通過(guò)施肥來(lái)改善土壤金屬元素含量。魯如坤[9]研究表明，連年施用農(nóng)家肥，有機(jī)質(zhì)提高，土壤pH值下降，有效鈣流失嚴(yán)重，大量的重金屬元素添加到畜禽飼料中[10]，使禽畜糞便排泄物中含有大量的金屬元素[11]。因此，禽類糞便等被認(rèn)為是土壤鋅的良好供給，其鋅含量為100～207 mg/kg，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可使土壤鋅含量增加5%～30%[12]。人們現(xiàn)今多以施用過(guò)磷酸鈣、鈣鎂磷肥復(fù)合肥等含鈣無(wú)機(jī)肥來(lái)補(bǔ)充土壤鈣含量，但也會(huì)使土壤鋅含量升高[13]，呈現(xiàn)補(bǔ)充鈣含量的同時(shí)，鋅也增多，二者存在正相關(guān)，但其線性關(guān)系不顯著。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化的利用，隨之而來(lái)的就是排放含鋅的尾氣[14]，使機(jī)動(dòng)車經(jīng)過(guò)的地方鋅含量升高。

3.2 大棚內(nèi)土壤不同土層對(duì)有效鈣、有效鋅含量的影響

由圖1可知，大棚內(nèi)不同土層的土壤有效鈣、有效鋅含量存在差異。其中，大棚內(nèi)不同土層0～10，10～40，40～60 cm的土壤平均有效鈣含量分別為 483.66，555.24，541.61 mg/kg，其中，10～40 cm的有效鈣含量最高，為555.24 mg/kg，0～10 cm有效鈣含量最低，僅為483.66 mg/kg，整體呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)。不同土層土壤的有效鈣含量均高于作物需鈣臨界值（200 mg/kg），但仍屬于缺乏狀態(tài)（小于 1 200 mg/kg）。

大棚內(nèi)不同土層土壤自上而下有效鋅含量分別為7.00，7.60，7.64 mg/kg，表現(xiàn)為隨著土層深度的增加，有效鋅含量也在逐漸增加，最大值出現(xiàn)在40～60 cm之間，為7.64 mg/kg，不同土層土壤有效鋅含量均在豐富值3.0 mg/kg以上。

圖1顯示，上中層（0～40 cm）的有效鈣、有效鋅含量變化幅度較大，而中下層（10～60 cm）的含量則偏平穩(wěn)，底層含量大于上層，且隨著土層深度的增加，鈣、鋅含量整體呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。這可能是由于蔬菜根系到達(dá)深度一般為20 cm左右，導(dǎo)致其對(duì)上中層土壤金屬元素吸收較多，而底層元素難以被利用。試驗(yàn)證明，鈣含量增多，鋅含量也會(huì)增多，但二者并沒(méi)有直接的線性關(guān)系。

3.3 土壤鈣、鋅含量對(duì)蔬菜種類的影響

蔬菜對(duì)鈣的需求量較大。蘿卜和甘藍(lán)對(duì)鈣吸收量分別是小麥的10倍和25倍，且25種蔬菜的平均含鈣量為禾谷類的13倍[15]。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)鋅含量豐富而鈣含量較為缺乏，可以噴1%的過(guò)磷酸鈣或0.5%的氯化鈣混加6 000倍的愛(ài)多收或硝酸鈣來(lái)補(bǔ)充鈣的不足。所以，大棚內(nèi)適宜種植對(duì)鈣含量需求適中、需鋅較多的蔬菜。適宜種植的蔬菜種類有：番茄。其對(duì)土壤鉀需求量最大，且果實(shí)膨大期吸收的鉀可以占到整個(gè)生育期需鉀總量的70%以上，適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充硼砂、硫酸鎂即可。茄子。每生產(chǎn)1 000 kg茄子需要吸收的鈣為1.2 kg，在種植茄子時(shí)，可以配置一定比例的底肥，再施以農(nóng)家肥，以保證茄子生長(zhǎng)所需。大棚內(nèi)土壤偏堿性，同樣可以種植耐堿性的蔬菜（如油菜、菠菜、甜菜、黃瓜、南瓜等）。

4 結(jié)論

本研究表明，與全國(guó)土壤背景值相比，大棚內(nèi)的土壤有效鋅含量明顯偏高，積累現(xiàn)象明顯，土壤有效鈣含量較為缺乏。大棚內(nèi)土壤有效鈣含量增加，鋅含量也會(huì)增加，且二者之間存在正相關(guān)，但其關(guān)系并不顯著。

隨著土層厚度的增加，土壤有效鈣表現(xiàn)為先增加后降低，有效鋅含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，整體含量表現(xiàn)為逐漸增加，但鈣、鋅均表現(xiàn)為底層（40～60 cm）的含量大于上層（0～10 cm），且上中層變化幅度大于中下層。

蔬菜對(duì)鈣的需求量大，建議種植吸鈣量適宜、吸收鋅較多且耐堿性的蔬菜作物，如番茄、黃瓜、茄子、甜菜、油菜等。

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