鳳縣花椒園土壤四種微量元素含量分析

薛智德,魏安智,王勝棋,楊途熙,劉永紅

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 1.資源環(huán)境學(xué)院；2.林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

鳳縣花椒園土壤四種微量元素含量分析

薛智德1,魏安智2,王勝棋2,楊途熙2,劉永紅2

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 1.資源環(huán)境學(xué)院；2.林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

采取選擇代表性樣地、品字形選擇樣點(diǎn)、分層采集土樣、化驗(yàn)分析、與國(guó)家土壤微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比較等方法，研究了鳳縣花椒園銅、鐵、錳、鋅等4種微量元素的含量和水平，結(jié)果為4種微量元素0～20 cm土層有效含量都大于20～40 cm土層，具有一定的表聚性；0～40 cm土層有效銅平均含量為(0.967±0.29)mg·kg-1，所有樣地都達(dá)到中等或豐富水平，不同地段之間變化較??；有效鐵平均含量為(7.562±2.379)mg·kg-1，總體等級(jí)平均達(dá)到中等，不同地段之間差別不大；有效錳平均含量為(9.396±1.560)mg·kg-1，水平較低，總體等級(jí)為較缺；有效鋅平均含量為(2.760±2.348)mg·kg-1，總體等級(jí)為豐富，但樣地之間變化較大；今后花椒生產(chǎn)中可少施或不施銅肥，普遍注意增施錳肥，對(duì)一些有效鐵、有效鋅含量水平較低的地段也應(yīng)注意施肥。

鳳縣；花椒；土壤；微量元素；含量水平

鳳縣花椒栽培歷史悠久，“鳳椒”以其色澤鮮紅，粒大肉厚，形具“雙耳”，麻味適中，香味濃郁的特點(diǎn)馳名中外，暢銷不衰，是陜西重要的名優(yōu)特產(chǎn)[1]。目前鳳縣已被國(guó)家列為花椒原產(chǎn)地保護(hù)區(qū)和“中國(guó)花椒之鄉(xiāng)”[2]。近年來，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和“退耕還林”工程的進(jìn)一步推進(jìn)，花椒已成為鳳縣山區(qū)群眾“退耕還林”，水土保持經(jīng)濟(jì)林的首選樹種，鳳縣現(xiàn)已成為全國(guó)規(guī)模大、產(chǎn)量高的主要花椒產(chǎn)區(qū)之一，然而，由于山區(qū)農(nóng)民技術(shù)落后，管理粗放，技術(shù)水平不高[3]，近年來相當(dāng)一部分花椒園土壤養(yǎng)分缺失、特別是花椒園土壤微量元素研究甚少,對(duì)花椒產(chǎn)量和品質(zhì)的維持產(chǎn)生一定影響。土壤中微量元素主要以無機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài)存在，植物只能對(duì)有效態(tài)微量元素進(jìn)行吸收利用[4]，有效態(tài)微量元素研究對(duì)了解花椒土壤生態(tài)環(huán)境和土地生產(chǎn)潛力有著極為重要的意義。因此，我們對(duì)鳳縣花椒園土壤有效態(tài)微量元素含量進(jìn)行了分析研究，以期為鳳縣花椒園科學(xué)經(jīng)營(yíng)、微肥施用、增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

鳳縣地處陜西省寶雞市西南，位于東經(jīng)106°24′54″～107°7′30″，北緯33°34′57″～34°18′21″。地連陜甘，北依秦嶺主脊，南接紫柏山，古棧道貫通全境。全縣總面積3 187 km2，境內(nèi)山巒重迭，河谷縱橫，土薄石多，多為基巖構(gòu)成的山地[5]。海拔900～ 2 700 m之間，屬暖溫帶半濕潤(rùn)山地氣候，氣候垂直差異明顯，年平均氣溫11.4℃，1月平均氣溫-1.1℃，7月平均氣溫22.7℃，年平均降水量613.2 mm，年平均日照時(shí)數(shù)為1 840.5 h，無霜期188 d。按照花椒適宜生產(chǎn)區(qū)氣候條件，即年≥ 5℃積溫3 800～5 000℃，年均氣溫11.0～19.0 ℃，著色成熟期空氣濕度60%～70%，4-5月降水量80～150 mm，6-7月尤其是7-9月果實(shí)色成熟期光照時(shí)間長(zhǎng)，多太陽散射光，氣溫適宜，尤其是夜間溫度較低，空氣相對(duì)濕度較小(64%～70%)。

2 研究方法

2.1 土壤樣品的采集和制備

2.1.1 土樣采集 2015年10月中旬，土樣采集地點(diǎn)分別在鳳縣花椒主產(chǎn)區(qū)的十里店、月亮灣、西灣村、白石鋪、磨灣村二組、留鳳關(guān)沙江寺、磨峪河、鳳州西莊、鳳州桑園等23個(gè)村花椒園，采用“品字形”、在樹冠邊緣至樹干2/3左右處布設(shè)采樣點(diǎn)，并按照“等間距”、“等量”、“多點(diǎn)混合”原則采集0～20 cm，20～40 cm兩個(gè)層次土樣，分別裝袋、編號(hào)。

表1 土壤采樣點(diǎn)基本情況

2.1.2 土樣制備 所有從野外采回的土壤樣品應(yīng)盡快放在硬紙板上攤成均勻的薄層，放在通風(fēng)的室內(nèi)自然陰干，在風(fēng)干過程中，可盡量去除較大的石礫、樹葉、草根等[6]。陰干后將土樣混合均勻，采用四分法取樣，碾磨均勻后過尼龍篩(1 mm、0.25 mm)，樣品裝袋以備用。

2.2 分析方法

土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定，微量元素銅、鐵、錳、鋅通過原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定[7]。

2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

土壤微量元素含量評(píng)價(jià)指標(biāo)采用國(guó)家微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]。根據(jù)樣本賦值的變異系數(shù)，將樣本的變異程度分為極輕(0～10%)、輕度(10%～40%)、中等(40%～60%)、較大(60～100%)和重度(>100%)五級(jí)。

表2 國(guó)家微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

先采用 Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后運(yùn)用spss18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤有效態(tài)微量元素含量及特征

3.1.1 有效銅 23個(gè)樣地0～20 cm土層有效銅平均含量為(1.002±0.305)mg·kg-1，變幅17.68～3.96 mg·kg-1，含量等級(jí)為中等，高于20～40 cm層的(0.905±0.307)mg·kg-1(等級(jí)為中等)，且變異系數(shù)也較小，說明表土層土壤有效銅含量豐富，較為穩(wěn)定。

依照全國(guó)有效態(tài)微量元素含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，0～40 cm土層土壤有效銅含量23個(gè)樣點(diǎn)中10個(gè)達(dá)到豐富標(biāo)準(zhǔn)，占43.5%，其余13個(gè)樣點(diǎn)土壤有效銅含量均達(dá)到中等標(biāo)準(zhǔn)，占樣本總數(shù)的56.5%。其中3號(hào)樣點(diǎn)(十里店村)是新開墾的灌叢地，土壤典型的石灰土，土壤中的碳酸根和銅離子結(jié)合后將大大降低銅的有效性[9]，這可能是該土樣有效銅含量偏低的重要原因。18號(hào)樣地屬于河灘地，成土母質(zhì)較差，而且由于低溫和水分的影響，土壤中氧化還原電位低，有機(jī)質(zhì)含量少且分解慢，這可能是造成有效銅含量偏低的原因[10]?？偟膩碇v，鳳縣花椒土壤有效銅含量相對(duì)較高，大部分土地不需要補(bǔ)施銅肥。

3.1.2 有效鐵 23個(gè)樣地0～20 cm土層有效鐵平均含量為(8.035±3.103) mg·kg-1，等級(jí)為中等，高于20～40 cm層的(6.992±2.221)mg·kg-1(等級(jí)為中等)，變異系數(shù)較小，說明土壤有效鐵有向表土層富集的現(xiàn)象，表土層有效鐵含量較為豐富，也較為穩(wěn)定；0～40 cm土層有效鐵平均含量為(7.562±2.379)mg·kg-1，含量等級(jí)為中等，總體較為穩(wěn)定。

依照微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤有效鐵含量23個(gè)樣地中有3個(gè)達(dá)到了豐富標(biāo)準(zhǔn)、占13.0%，16個(gè)為中等標(biāo)準(zhǔn)、占69.6%，4個(gè),為缺乏標(biāo)準(zhǔn)、占樣本總數(shù)的17.4%，表明鳳縣花椒園土壤有效鐵含量總體表現(xiàn)一般，不同花椒園之間差別較大，甚至有的還缺乏，如13、14、5、16號(hào)樣地，原因可能是樣地13、14、5、16號(hào)，椒農(nóng)長(zhǎng)期使用硝態(tài)氮肥會(huì)導(dǎo)致土壤PH值降低，從而提高鐵元素的有效性，而施用多量的硝態(tài)氮肥會(huì)使植物根系分泌堿性物質(zhì)增多，土壤PH值升高，將會(huì)降低鐵的有效性[11]。

3.1.3 有效錳 23個(gè)樣地0～20 cm土層有效錳平均含量為(9.751±2.25)mg·kg-1，盡管高于20～40 cm土層的(8.733±1.544)mg·kg-1，但等級(jí)依然為較缺；變異系數(shù)20～40 cm土層小于0～20 cm土層較小；0～40 cm土層有效錳平均含量為(9.396±1.560)mg·kg-1。

按照微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，23個(gè)樣地中9個(gè)土壤有效錳含量達(dá)到中等標(biāo)準(zhǔn)、占總樣地?cái)?shù)39.1%，其它14個(gè)樣地土壤有效錳含量達(dá)到較缺標(biāo)準(zhǔn)、占總樣地?cái)?shù)60.9%，表明鳳縣花椒園土壤有效錳含量水平偏低，與我國(guó)陸地地殼Mn元素明顯貧化特點(diǎn)[12]相契合。另外，一些花椒園如18號(hào)樣地土地屬于河沙地，沙質(zhì)土壤中的全錳和交換性錳含量較低，而且沙質(zhì)土壤質(zhì)地輕、吸附能力差、透水性強(qiáng)，使錳元素較容易流失，同時(shí)錳離子容易被氧化和沉淀，因此此類土壤有效性錳的含量偏低[7]。

3.1.4 有效鋅 鳳縣花椒園23個(gè)樣地0～20 cm土層土壤有效鋅含量變幅為11.64～0.56 mg·kg-1，平均值(3.891±3.295)mg·kg-1，變異系數(shù)為0.847，含量等級(jí)為豐富 ；20～40 cm土層土壤有效鋅含量變幅為0.22～ 8.18 mg·kg-1，平均值(1.817±2.036)mg·kg-1，變異系數(shù)為1.121，含量等級(jí)為中等；0～20 cm土層有效鋅平均含量高于20～40 cm土層，且各地段(地塊)之間變化較??；0～40 cm層土壤有效鋅平均含量為(2.760±2.348)mg·kg-1，等級(jí)為豐富。

按照微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，0～40 cm土層有效鋅含量23個(gè)樣地中有11個(gè)樣地達(dá)到豐富標(biāo)準(zhǔn)、占總樣地?cái)?shù)47.8%，8個(gè)樣地達(dá)到中等標(biāo)準(zhǔn)、占比為34.8%，3個(gè)樣地等級(jí)為缺乏、占比為13.0%，1個(gè)樣地屬于極缺乏、占比為4.4%，表明鳳縣花椒園0～40 cm土層土壤有效鋅含量總體較高，但不同地段(地塊)之間差別較大，甚至有的地塊極度缺乏，栽植時(shí)應(yīng)予以關(guān)注。土壤有效鋅含量既與成土母質(zhì)等因素有關(guān)，也與施肥尤其是近期施肥等栽植措施有關(guān)，如19號(hào)樣地不久前施用大量磷肥，而磷肥與鋅肥之間拮抗作用極其明顯，反應(yīng)產(chǎn)生難溶鹽Zn3(PO4)2，可使土壤中有效鋅含量明顯減少[13]，同時(shí)可促使錳元素由難溶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇軤顟B(tài)[14]，使土壤中有效錳含量上升，這也是19號(hào)樣地土壤有效錳含量極為豐富的一個(gè)原因。8、9號(hào)樣地管理水平較好，花期前施用了較大量鋅肥(硫酸鋅)，也在一定程度提升了該樣地土壤有效鋅含量水平。

一般來說，在腐殖質(zhì)含量豐富的土地中，有效態(tài)微量元素含量水平相對(duì)較高。因?yàn)橛泻艽笠徊糠值奈⒘吭啬軌蛉芙庠谟袡C(jī)物分解產(chǎn)生的有機(jī)酸中，同時(shí)，土壤中的有機(jī)物也有助于減少土壤顆粒對(duì)微量元素離子的吸附作用，因此微量元素被固定的機(jī)會(huì)大大降低，此外土壤中的有機(jī)酸流帶動(dòng)了微量元素在根系部分的運(yùn)移，從而增加微量元素的有效性[14]。使用有機(jī)肥或化肥，或者有機(jī)肥和化肥結(jié)合使用，都可以改變土壤有效態(tài)微量元素的含量水平[15]。

表3 花椒園土壤4種微量元素含量

4 結(jié)論與討論

鳳縣花椒園0～40 cm土層有效銅平均含量為(0.967±0.29)mg·kg-1，所有樣地都達(dá)到中等或豐富水平，不同地段之間變化較?。挥行цF平均含量為(7.562±2.379)mg·kg-1，總體等級(jí)平均達(dá)到中等，其中樣地?cái)?shù)的13.0%等級(jí)為豐富、17.4%為缺乏，不同地段之間差別不大；0～40 cm土層有效錳平均含量為(9.396±1.560)mg·kg-1，水平較低，總體等級(jí)為較缺，除占樣地總數(shù)39.1%者達(dá)到中等水平外，其余全為較缺，不同樣地之間變化較?。挥行т\平均含量為(2.760±2.348)mg·kg-1，總體等級(jí)為豐富，但樣地之間變化較大，其中占總樣地?cái)?shù)47.8%達(dá)到豐富標(biāo)準(zhǔn)、34.8%者為達(dá)到中等標(biāo)準(zhǔn)、13.0%者等級(jí)為缺乏、4.4%者等級(jí)為極缺乏；4種微量元素0～20 cm土層有效含量都大于20～40 cm土層，具有一定的表聚性，與鳳縣總體較弱的淋溶水平和生物小循環(huán)使元素在表土富集，以及施肥等農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)主要集中于耕層等因素有關(guān)。今后花椒生產(chǎn)中可少施或不施銅肥，應(yīng)普遍注意增施錳肥，對(duì)一些有效鐵、有效鋅含量水平較低的地段應(yīng)特別注意增施肥料。施肥過程中，有機(jī)質(zhì)在明顯改善微量元素有效性的同時(shí)，其含量的增加還可能會(huì)抑制土壤有效鋅的活性，因此，施用鋅肥可采取葉面噴灑硫酸鋅的方式，以提高花椒對(duì)鋅元素的吸收利用率[16]，另方面，還要合理選擇施肥時(shí)機(jī)，定時(shí)定量。

[1] 劉 諄.鳳縣花椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展成效和策略[J].陜西林業(yè)科技，2015(2):55-57.

[2] 鄭瑞華鳳縣花椒年周期管理工作要點(diǎn)[J].陜西林業(yè)科技，2013(4):103-105.

[3] 郭美麗,劉小兵,劉永紅.鳳縣花椒主要病蟲害防治技術(shù)[J].陜西林業(yè)科技，2016(1)：75-77.

[4] 李雪峰,歐陽玉祝,張曉旭,等.火焰原子吸收分光光度法測(cè)定野葛根中5種金屬元素含量[J].應(yīng)用化工,2015,5(4):963-966.

[5] 鄧振義, 郝乾坤, 康克功. 鳳縣花椒產(chǎn)區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào), 2006, 21(3): 45-47.

[6] 楊劍虹, 王成林, 代亨林. 土壤農(nóng)化分析及環(huán)境監(jiān)測(cè)[M]. 北京:中國(guó)大地出版社, 2008.

[7] 金發(fā)會(huì),李世清,盧紅玲,等.石灰性土壤供氮能力幾種化學(xué)測(cè)定方法的評(píng)價(jià)研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2007,16(1):1040-1048.

[8] 和博.石灰對(duì)土壤的影響研究[D].河北保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[9] 胡厚軍,萬松華,何曉燕,等.淺析影響土壤銅鐵錳鋅鉬有效性的因素[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2014,2(1):23-24.

[10] 黎彤.地球和地殼的化學(xué)元素豐度[M].北京：地質(zhì)出版社,1990.

[11] 崔興國(guó).果樹缺鐵研究進(jìn)展[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,6(2):152-154.

[12] 付彭輝,孔欣欣,牛佩佩,等.豫西地區(qū)有效態(tài)Zn含量分布特征及其影響因素[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,8(2):77-80,88.

[13] 馬扶林,宋理明,王建民.土壤微量元素的研究概述[J].青海科技,2009,3(5):32-36.

[14] 馬芬,馬紅亮,魏春蘭,等.模擬氮沉降對(duì)中亞熱帶森林土壤Ni、Cu、Zn含量的影響[J].廣西植物,2013,12(2):620-626.

[15] 王根林,李玉梅,李忠?guī)?等.長(zhǎng)期定位試驗(yàn)下土壤中微量元素研究進(jìn)展[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào),2004,16(2):22-25.

[16] 李辛,孫建華.土壤施鋅和葉面噴鋅對(duì)風(fēng)沙土玉米Zn吸收與積累的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,1(6):144-150.

Microelements Content of Soil atZanthoxylumbungeanumOrchard in Feng County

XUE Zhi-de1, WEI An-zhi2, WANG Sheng-qi2, YANG Tu-xi2, LIU Yong-hong2

(1.CollegeofResourceandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100; 2.ForestryCollege,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100)

Microelements of Cu, Fe, Mn and Zn in the soil atZanthoxylumbungeanumMaxim orchard in Feng County were analyzed by sampling different soil layers from the sample plot and through chemical methods, and compared with the state standards of microelements classification. The result showed that four microelements available contents in 0～20cm of soil were higher than those in 20～40 cm soil, indicating the aggregation in surface of soil. Mean content of available Cu in 0～40 cm is (0.967±0.29) mg·kg-1, indicating rich content in all sample plot and slight difference among plots; mean content of available Fe in 0～40 cm is (7.562±2.379) mg·kg-1, reaching middle class of content and indicating no significant different among the plots; mean content of available Mn in 0～40 cm is (9.396±1.560) mg·kg-1, indicating lower level of content while mean content of available Zn in 0～40cm is (2.760±2.348) mg·kg-1, indicating high level of content but significant change among plots. The implications to practice is that less or no use of Cu fertilizer, increase of Mn fertilizer in all field and increase Fe fertilizer in the field of lower level of available Fe are effective.

Feng County;ZanthoxylumbungeanumMaxim; microelements; level of content

2016-10-13

西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗(yàn)示范站科技推廣項(xiàng)目(GTZX2015-28)。

薛智德(1963-)，男,陜西大荔人，副教授，主要從事經(jīng)濟(jì)林栽培研究。

S714.2

A

1001-2117(2017)02-0007-05