綠洲鹽化潮土有效鋅含量與鹽分離子的相關(guān)性及通徑分析①

楊思存，霍 琳，王成寶，姜萬禮

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綠洲鹽化潮土有效鋅含量與鹽分離子的相關(guān)性及通徑分析①

楊思存，霍 琳，王成寶，姜萬禮

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，農(nóng)業(yè)部甘肅耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實驗站，蘭州 730070)

以張掖市甘州區(qū)和臨澤縣綠洲鹽化潮土為研究對象，通過采集具有代表性、正常耕作種植、前茬為玉米的典型地塊0 ~ 20 cm耕層土樣分析化驗，研究了區(qū)域土壤有效鋅和鹽分離子含量特征，運(yùn)用通徑分析方法研究了它們之間的相關(guān)性及不同鹽分離子對土壤有效鋅含量的影響程度。結(jié)果表明，河西綠洲灌區(qū)鹽化潮土有效鋅含量介于0.289 ~ 0.736 mg/kg之間，平均為0.473 mg/kg，變異系數(shù)為18.68%，超過70% 的土壤低于缺鋅臨界值(0.5 mg/kg)，且土壤有效鋅含量有隨含鹽量升高而降低的趨勢。土壤有效鋅含量與HCO– 3、Mg2+、Na+含量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，與Cl–、Ca2+、K+含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)，與SO2– 4含量之間的相關(guān)性不顯著。Mg2+對土壤有效鋅含量表現(xiàn)出強(qiáng)烈的直接和間接負(fù)效應(yīng)，HCO– 3表現(xiàn)出很大的直接負(fù)效應(yīng)和強(qiáng)烈的間接正效應(yīng)，Cl–、K+和Na+均表現(xiàn)出較強(qiáng)的直接和間接負(fù)效應(yīng)，SO2– 4表現(xiàn)出較弱的直接和間接正效應(yīng)，Ca2+表現(xiàn)出較弱的直接和間接負(fù)效應(yīng)。Mg2+、HCO– 3和Na+是影響土壤有效鋅含量變化的3個主導(dǎo)因素，對決定系數(shù)2的貢獻(xiàn)超過了68%。

綠洲鹽化潮土；有效鋅含量；鹽分離子；相關(guān)分析；通徑分析

鋅是植物的必需營養(yǎng)元素，植物所需的鋅主要來自土壤[1]。全世界有大范圍的缺鋅土壤，亞洲有200萬hm2缺鋅稻田[2-5]，由此所引發(fā)的作物籽粒和人體缺鋅問題日益引起全球的廣泛關(guān)注[6-9]。我國有40% 的缺鋅土壤，主要分布在北方石灰性土壤中，河西走廊的綠洲鹽化潮土也是典型缺鋅區(qū)域之一[10-11]。蘆滿濟(jì)等[12-13]對該地區(qū)非鹽化土壤的調(diào)查結(jié)果表明，耕層土壤有效鋅含量為0.74 mg/kg，有90.9% 的樣本高于土壤缺鋅臨界值(0.5 mg/kg)，在田間也很少發(fā)現(xiàn)有玉米缺鋅植株。但在該地區(qū)鹽化土壤上的研究結(jié)果表明，土壤有效鋅平均含量只有0.34 mg/kg，玉米缺鋅癥狀非常普遍，而且不同類型、不同程度鹽漬化土壤中有效鋅含量和植株缺鋅率的差異也較大。在中度氯化物-硫酸鹽鹽漬土上，土壤有效鋅含量達(dá)到0.57 mg/kg，高于土壤缺鋅臨界值，但仍然有18.3% 的玉米植株表現(xiàn)出缺鋅癥狀；而在重度鎂質(zhì)鹽漬土上，土壤有效鋅含量只有0.22 mg/kg，玉米植株缺鋅率達(dá)到了37.4%，即便是施入150 kg/hm2硫酸鋅，仍不能完全解決苗期生長緩慢、全生育期花葉病普遍發(fā)生、后期果穗發(fā)育不良和產(chǎn)量低的問題[14]。同時還發(fā)現(xiàn)，在施用了鈣鎂磷肥、磷酸鎂銨、硫酸鎂等含鎂肥料的土壤上，玉米的“花白苗”現(xiàn)象越嚴(yán)重，干枯死亡率在10% ~ 20%，表現(xiàn)出典型缺鋅癥狀。由此我們推測，河西綠洲灌區(qū)鹽漬化環(huán)境(鹽分濃度和鹽分離子類型)及不合理的施肥措施可能是造成土壤有效鋅含量降低和作物缺鋅的重要因素。

目前關(guān)于鹽分離子對土壤-作物系統(tǒng)鋅營養(yǎng)影響的研究報道，主要考慮的是單鹽或單一鹽分離子的影響[15-20]，在研究方法上也大多局限于簡單相關(guān)、多元回歸分析等。然而，簡單相關(guān)并不能全面考察變量間的相互關(guān)系，其結(jié)果往往帶有一定的片面性；多元回歸分析雖然在一定程度上能夠消除變量之間的多重共線性，能夠真實地表現(xiàn)出各個自變量和因變量的關(guān)系，但由于偏回歸系數(shù)帶有單位，使各自變量對因變量的效應(yīng)不能直接進(jìn)行比較，限制了人們對鋅鹽關(guān)系更深入和準(zhǔn)確的認(rèn)識。而通徑分析是對多元回歸分析的拓展，由美國數(shù)量遺傳學(xué)家Sewall Wright 于1921年提出，它在多元回歸的基礎(chǔ)上將自變量與因變量的單相關(guān)系數(shù)加以分解，分解出自變量對因變量的直接影響力和間接影響力。因而，通徑系數(shù)是介于相關(guān)系數(shù)與回歸系數(shù)之間的統(tǒng)計量，其經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后去掉了單位，彼此間可以相互比較，從而可以反映各自變量對因變量的影響程度和相對重要性[21-24]。因此，將相關(guān)分析、回歸分析與通徑分析相結(jié)合，可以提供更多、更精確的因果信息，對多變量資料的統(tǒng)計分析更為合理[25]。本文以河西綠洲灌區(qū)鹽化潮土為研究對象，在典型地區(qū)采樣，在對土壤有效鋅含量與鹽分離子含量相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步運(yùn)用通徑分析方法，探討了各鹽分離子對土壤有效鋅含量的影響程度和作用機(jī)理，旨在找出影響土壤鋅有效性含量的主要因素，為綠洲鹽化潮土的改良利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省張掖市甘州區(qū)和臨澤縣(38°54′ ~ 39°18′N，99°57′ ~ 100°42′E)，河西走廊的中部，黑河流經(jīng)其中，是典型的綠洲農(nóng)業(yè)和大型灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。該區(qū)處在溫帶氣候區(qū)和暖溫帶偏干旱荒漠氣候交匯地帶，甘州區(qū)海拔1 370 ~ 2 200 m，年均降水量129.0 mm、蒸發(fā)量2047.9 mm，年均氣溫7.3℃，日照時數(shù)3 085.1 h，無霜期153 d；臨澤縣海拔1 380 ~ 2 278 m，年均降水量113.4 mm，蒸發(fā)量2 341.0 mm，年均氣溫7.6℃，日照時數(shù)2 965 h，無霜期178 d。甘州區(qū)總灌溉面積約5.09×104hm2，其中耕地鹽漬化面積1.41×104hm2，占27.74%；臨澤縣總灌溉面積約1.97×104hm2，其中耕地鹽漬化面積1.49×104hm2，占75.47%。研究區(qū)大部分耕地土壤是由鹽化草甸土經(jīng)耕作熟化演變而來，在土壤潮化、耕作熟化及土壤鹽漬化3種過程共同作用下形成的鹽化潮土[26]。研究區(qū)的作物類型以小麥、玉米、葵花、馬鈴薯等為主，在河西綠洲灌區(qū)有典型代表性。

1.2 土樣采集

土壤樣品采集于2012年秋季作物收獲后，冬灌開始前進(jìn)行(10月28日—11月1日)，此時的土壤鹽分變化受灌水、凍融影響較小，相對比較穩(wěn)定，基本上能反映河西綠洲灌區(qū)耕地土壤鹽漬化狀況。樣點(diǎn)的布局涵蓋了鹽化潮土的主要類型(黑潮土、灰潮土、青潮土)和程度(輕度、中度、重度)的差異。在各采樣區(qū)選擇具有代表性、無污染、正常耕作種植、前茬為玉米的典型地塊作為采樣點(diǎn)，每個樣點(diǎn)采用S形采樣法采集5個耕層(0 ~ 20 cm)樣品，以充分混合后的土壤代表該樣點(diǎn)土樣。共采集的樣點(diǎn)有41個，帶回實驗室后自然風(fēng)干、磨碎，過2 mm 篩后備用。

1.3 測定項目與方法

土壤鹽分離子包含Ca2+、Mg2+、K+、Na+、SO2– 4、Cl–、CO32–和HCO– 3，Ca2+、Mg2+用EDTA滴定法測定；K+、Na+用火焰光度法測定；Cl–用AgNO3滴定法測定；SO2– 4用EDTA間接滴定法測定；CO2– 3和HCO– 3用雙指示劑鹽酸滴定法測定；DTPA-Zn以水土比為2∶1浸提(pH 7.3)，用原子吸收分光光度計(AA320 CRT)測定[27]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析在 Microsoft Office Excel 2003 和 SPSS 18.0 軟件中完成。先分別計算出土壤鹽分離子和有效鋅含量的平均數(shù)()、標(biāo)準(zhǔn)差()、變異系數(shù)()及相關(guān)系數(shù)，再采用逐步回歸分析方法建立土壤鹽分離子對有效鋅含量的多元回歸方程，對顯著性影響因子進(jìn)行識別，然后根據(jù)回歸分析結(jié)果對識別出的顯著性影響因子進(jìn)行通徑分析，計算變量標(biāo)準(zhǔn)化后的偏回歸系數(shù)(即通徑系數(shù))，再將通徑系數(shù)分解為直接作用和間接作用，比較各鹽分離子對土壤有效鋅含量的影響程度和相對重要性，最后確定影響土壤有效鋅含量的主要因素。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有效鋅含量特征

西綠洲灌區(qū)鹽化潮土的有效鋅含量總體比較低，介于0.289 ~ 0.736 mg/kg，平均為0.473 mg/kg，大部分樣點(diǎn)在土壤缺鋅臨界值附近(0.5 mg/kg)，占到了樣本總量的83%(圖1)。按照王遵親等[28]的分級標(biāo)準(zhǔn)對41個土樣的鹽漬化程度進(jìn)行分類(表1)，可以看出土壤含鹽量及其離子組成對土壤有效鋅含量的影響較大，輕度鹽漬化土壤介于0.477 ~ 0.736 mg/kg，平均為0.546 mg/kg；中度鹽漬化土壤介于0.364 ~ 0.553 mg/kg，平均為0.463 mg/kg；重度鹽漬化土壤介于0.289 ~ 0.454 mg/kg，平均為0.379 mg/kg，說明隨著土壤鹽漬化程度的逐步加重，土壤有效鋅含量在逐漸降低。

表1 耕層土壤鹽分離子及有效鋅含量特征

2.2 土壤鹽分離子分布特征

2.2.1 陽離子分布特征 從耕層土壤陽離子含量和組成比例來看(圖2A)，以Ca2+含量最高，在0.152 ~ 4.588 g/kg之間，平均為2.007 g/kg，占陽離子總量的64.8%；其次是Na+，含量在0.128 ~ 2.112 g/kg之間，平均為0.489 g/kg，占15.8%；再次是Mg2+，含量在0.122 ~ 0.955 g/kg之間，平均為0.376 g/kg，占12.2%；K+含量最低，在0.122 ~ 0.375 g/kg之間，平均只有0.223 g/kg，只占7.2%。

變異系數(shù)是反映變量離散程度的重要指標(biāo)，在一定程度上揭示了變量的空間分布特性。從耕層土壤陽離子含量的變異系數(shù)來看(圖2B)，Na+的變異系數(shù)最高，達(dá)到了108.6%，表明土壤中Na+的變異性很強(qiáng)，說明河西綠洲灌區(qū)鹽化潮土的Na+含量分布不均勻，空間異質(zhì)性較強(qiáng)。其次是Ca2+和Mg2+，變異系數(shù)分別為76.8% 和55.0%。K+的變異系數(shù)最小，只有30.5%，說明K+受環(huán)境因素的影響較小，在土壤中的分布比較均勻。

2.2.2 陰離子分布特征 從耕層土壤陰離子含量和組成比例來看(圖3A)，河西綠洲灌區(qū)鹽化潮土中沒有CO2– 3，HCO– 3含量最低，在0.195 ~ 0.711 g/kg之間，平均為0.413 g/kg，約占陰離子總量的10% 左右；Cl–含量較高，在0.884 ~ 4.320 g/kg之間，平均為0.820 g/kg，約占陰離子總量的20%；SO2– 4含量最高，在0.263 ~ 9.696 g/kg之間，平均為2.894 g/kg，占到了陰離子總量的70%。

從圖3B可以看出，Cl–的變異系數(shù)最高，達(dá)到了137.4%，表明土壤中Cl–的變異性很強(qiáng)，這主要是因為Cl–容易隨水移動，受土體構(gòu)型和灌溉水平影響較大。其次是SO2– 4，變異系數(shù)為109.2%，變異程度也較大。HCO– 3的變異系數(shù)最小，只有32.6%，說明HCO– 3在土壤中的分布比較均勻。

2.3 土壤有效鋅含量與鹽分離子的通徑分析

2.3.1 土壤有效鋅含量與鹽分離子之間的相關(guān)性 相關(guān)分析結(jié)果表明(表2)，土壤有效鋅含量與HCO– 3、Mg2+、Na+含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與Cl–、Ca2+、K+含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與SO2– 4含量呈正相關(guān)，但達(dá)不到顯著水平，相關(guān)系數(shù)大小順序為：Mg2+＞HCO– 3＞Na+＞K+＞Cl–＞Ca2+＞SO2– 4。從鹽分離子之間的相關(guān)性來看，HCO– 3與SO2– 4、Ca2+、Mg2+、K+之間存在著極顯著的負(fù)相關(guān)，與Cl–之間存在著顯著的負(fù)相關(guān)；Cl–與Mg2+、K+、Na+之間，SO2– 4與Ca2+、Mg2+、Na+之間，Ca2+與Mg2+之間，Mg2+與K+、Na+之間，K+與Na+之間都存在著極顯著的正相關(guān)。這些相關(guān)性的信息與人們的普遍認(rèn)識基本一致，體現(xiàn)了鹽漬化環(huán)境中鹽分離子的分化關(guān)系，以及不同鹽分離子對土壤有效鋅含量的直接和間接影響。

2.3.2 土壤有效鋅含量與鹽分離子之間的逐步多元回歸分析 以鹽分離子HCO– 3(1)，Cl–(2)，SO2– 4 (3)，Ca2+(4)，Mg2+(5)，K+(6)，Na+(7)為自變量，以土壤有效鋅含量(A-Zn，)為因變量，進(jìn)行多元逐步回歸分析。偏回歸系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果：= 0.922 3，= 47.389，＜0.01，表明土壤有效鋅與鹽分離子間的復(fù)相關(guān)關(guān)系和多元回歸關(guān)系真實存在，可以進(jìn)行通徑分析，進(jìn)而得到如下標(biāo)準(zhǔn)多元回歸方程：

= 0.720 6 – 0.309 41– 0.278 52+ 0.086 63– 0.117 54– 0.432 75– 0.234 96– 0.215 67

由方程可以看出，所選的7種鹽分離子共同解釋了綠洲鹽化潮土有效鋅含量變異的92.23%，其中HCO– 3、Mg2+、Na+含量的影響極顯著(＜0.01)，Cl–、Ca2+、K+含量的影響顯著(＜0.05)，這與簡單相關(guān)分析的結(jié)果是一致的。

表2 土壤有效鋅含量與各鹽分離子間的相關(guān)系數(shù)

注：* 表示相關(guān)性達(dá)到＜0.05顯著水平，** 表示相關(guān)性達(dá)到＜0.01顯著水平。

2.3.3 土壤有效鋅含量與鹽分離子之間的通徑分析 由于鹽分離子之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性(表3)，在進(jìn)行回歸分析時可能出現(xiàn)共線性現(xiàn)象，并且由于各鹽分離子含量的變動范圍不同，因此采用逐步回歸分析還不能直觀地體現(xiàn)各鹽分離子對有效鋅含量的貢獻(xiàn)大小，而通過標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)的方法計算通徑系數(shù)，并將相關(guān)系數(shù)分解為直接通徑系數(shù)與間接通徑系數(shù)的代數(shù)和，就能較直觀地反映各鹽分離子對土壤有效鋅含量的影響作用，其結(jié)果見表3。由表3可以看出，Mg2+含量對土壤有效鋅含量的直接效應(yīng)最大，表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)，直接通徑系數(shù)為–0.432 7；Cl–、SO2– 4、Ca2+、K+、Na+等其他鹽分離子對有效鋅含量也產(chǎn)生了強(qiáng)烈的負(fù)效應(yīng)的間接作用(–1.074 2)，使得Mg2+含量與有效鋅含量表觀上顯示出一種顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；但通過HCO– 3對有效鋅含量產(chǎn)生的是正效應(yīng)(0.340 1)，這種正效應(yīng)部分抵消了Mg2+對土壤有效鋅的強(qiáng)烈負(fù)效應(yīng)。HCO– 3表現(xiàn)出很大的直接負(fù)效應(yīng)(–0.309 4)，但其通過Cl–、SO2– 4等鹽分離子所表現(xiàn)出的是強(qiáng)烈的間接正效應(yīng)(1.053 4)，而且這種正效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了直接負(fù)效應(yīng)。因此，若由相關(guān)系數(shù)–0.747 4、0.701 6(表2)就簡單地認(rèn)為Mg2+、HCO– 3含量與土壤有效鋅含量僅具有顯著的直接負(fù)影響是不恰當(dāng)?shù)?，必須綜合考慮其直接影響和間接影響。此外，Cl–、K+和Na+含量對土壤有效鋅含量均表現(xiàn)出較強(qiáng)的直接和間接負(fù)效應(yīng)，SO2– 4表現(xiàn)出較弱的直接和間接正效應(yīng)，Ca2+表現(xiàn)出較弱的直接和間接負(fù)效應(yīng)。

表3 土壤鹽分離子對有效鋅含量影響的通徑系數(shù)

注：間接作用表示鹽分離子兩兩之間對土壤有效鋅含量的作用，最左邊一列的鹽分離子在間接作用中起主要作用。

2.3.4 鹽分離子對土壤有效鋅含量的決定程度分析 從決定系數(shù)計算結(jié)果可以看出(表4)，按絕對值大小，在鹽化潮土上對土壤有效鋅含量的影響順序為：D5(0.187 2)＞D5x6(0.140 9)＞D5x7(0.118 6)＞D1x5(0.118 3)＞D2x7(0.115 3)＞D1x4(0.104 7)＞D1(0.095 7)＞D1x3(0.093 6)＞D2x6(0.087 6)＞其他。表明Mg2+、HCO– 3和Cl–是影響鹽化潮土中有效鋅含量變化的主導(dǎo)因素，由它們間的相互作用共同控制著有效鋅轉(zhuǎn)化的方向與程度。其他因子的決定程度相對較小，不再作進(jìn)一步分析和討論。

2.3.5 鹽分離子對回歸方程估測可靠程度的貢獻(xiàn)分析 從鹽分離子對有效鋅含量的決定系數(shù)R的貢獻(xiàn)來看(表5)，Mg2+、HCO– 3和Na+通過直接作用和間接作用成為影響土壤有效鋅含量變化的3個主導(dǎo)因素，對決定系數(shù)R的貢獻(xiàn)超過了68%；其次是Cl–和K+，Ca2+和SO2– 4對土壤有效鋅含量的影響相對較弱。

表4 各鹽分離子通徑分析的決定系數(shù)

注：表中對角線數(shù)值為單個鹽分離子對有效鋅含量的決定系數(shù)，對角線以上數(shù)值為兩種鹽分離子共同對有效鋅含量的決定系數(shù)。

表5 土壤鹽分離子對有效鋅含量的決定系數(shù)R2的貢獻(xiàn)

3 討論

關(guān)于石灰性土壤鋅的有效性問題，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，普遍認(rèn)為土壤pH、有機(jī)質(zhì)、黏粒含量、碳酸鈣、養(yǎng)分元素、共存的金屬離子等都會對土壤-作物系統(tǒng)鋅營養(yǎng)產(chǎn)生影響[29–34]，但在鹽漬化環(huán)境對土壤有效鋅含量的影響方面，開展的相關(guān)研究并不多。Hajiboland等[6]認(rèn)為較高的pH和大量CaCO3對鋅的吸附固定是造成鹽漬化土壤鋅活性較低的主要原因；LU等[11]卻認(rèn)為土壤中添加大量CaCO3并不一定會產(chǎn)生大量的HCO– 3，進(jìn)而未能對土壤中的有效鋅含量產(chǎn)生明顯影響；孫桂芳等[35]更是認(rèn)為，在含鈉較高的堿性土壤上，隨著pH的升高，更容易形成溶解性較好的鋅酸鈉，從而增加土壤鋅的有效性。本研究表明，河西綠洲灌區(qū)鹽化潮土的有效鋅含量介于0.289 ~ 0.736 mg/kg之間，平均為0.473 mg/kg，低于土壤缺鋅臨界值(0.5 mg/kg)，隨著含鹽量的升高，土壤有效鋅有降低的趨勢，這是因為河西綠洲灌區(qū)的鹽化潮土是典型的石灰性土壤，土壤pH大多在8.5以上，有時甚至高達(dá)10.0，土壤有效鋅含量較低也是必然。土壤有效鋅含量與鹽分離子間的相關(guān)性分析表明，與HCO– 3、Mg2+、Na+含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與Cl–、Ca2+、K+含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這與蘆滿濟(jì)等[14]、緱倩倩等[36]的研究結(jié)果也是一致的，但土壤有效鋅含量與SO2– 4含量之間呈不顯著的正相關(guān)，這一研究結(jié)果與人們對鹽堿地的普遍認(rèn)識不同，還有待更進(jìn)一步深入研究。

本論文通徑分析結(jié)果表明，鹽分離子通過直接和間接作用共同影響著土壤有效鋅含量，但不同鹽分離子的作用機(jī)理和影響強(qiáng)度不同。Mg2+在土壤中的含量雖然不高，但在鹽化潮土中所起的作用卻不小，不僅直接影響著土壤有效鋅含量，而且通過Cl–、SO2– 4、Ca2+、K+、Na+等其他鹽分離子對土壤有效鋅產(chǎn)生間接的負(fù)效應(yīng)，這也進(jìn)一步印證了Mg2+和Zn2+之間拮抗作用的存在[37-39]。HCO– 3在土壤中的含量也不高，對土壤有效鋅含量產(chǎn)生了較大的直接負(fù)效應(yīng)，這可以理解為一部分Zn2+通過化學(xué)沉淀或吸附的方式降低了土壤鋅的有效性[6, 11, 18, 40-41]，但其通過Cl–、SO2– 4等鹽分離子所表現(xiàn)出的是強(qiáng)烈的間接正效應(yīng)，而且這種正效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了直接負(fù)效應(yīng)，說明HCO– 3在降低土壤有效鋅的同時，Cl–、SO2– 4等鹽分離子卻對HCO– 3產(chǎn)生了拮抗作用。SO2– 4和Ca2+是土壤中含量最多的鹽分離子，但在對土壤有效鋅含量的影響方面卻不是最主要的，SO2– 4表現(xiàn)出較弱的直接和間接正效應(yīng)，這有可能是ZnSO4是土壤鋅存在的較穩(wěn)定的有效狀態(tài)，但這種狀態(tài)的鋅含量太少；Ca2+表現(xiàn)出較弱的直接和間接負(fù)效應(yīng)，這有可能是因為Zn2+與Ca2+的離子半徑比較接近，可以與土壤晶格中的Ca2+發(fā)生同晶置換作用，從而降低土壤有效Zn含量，但相比較而言，土壤晶格中Mg2+和OH–間的結(jié)合力更弱，因此Mg2+對有效鋅含量的影響比Ca2+更顯著[42]。雖然目前關(guān)于鹽分離子影響有效鋅含量的研究并不多，其影響機(jī)理還需要今后進(jìn)一步深入研究，但總體而言，通徑分析比簡單相關(guān)和多元回歸分析更能客觀地反映各鹽分離子與土壤有效鋅含量之間的關(guān)系，能夠為綠洲鹽化潮土缺鋅問題的解決提供決策依據(jù)。在改良利用措施方面，一方面要通過灌溉洗鹽等措施來減少土壤鹽分離子含量，特別是HCO– 3的含量；另一方面，要盡量避免施用鈣鎂磷肥、磷酸鎂銨、硫酸鎂等含鎂的肥料，以減少土壤中鋅的吸附固定。

4 結(jié)論

1) 河西綠洲灌區(qū)鹽化潮土的有效鋅含量介于0.289 ~ 0.736 mg/kg之間，平均為0.473 mg/kg，低于土壤缺鋅臨界值(0.5 mg/kg)，隨著含鹽量的升高，土壤有效鋅含量有降低的趨勢。

2) 土壤有效鋅含量與鹽分離子間的簡單相關(guān)性分析表明，與HCO– 3、Mg2+、Na+含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與Cl–、Ca2+、K+含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與SO2– 4含量之間的相關(guān)性不顯著。

3) 通徑分析結(jié)果表明，Mg2+對土壤有效鋅含量表現(xiàn)出強(qiáng)烈的直接和間接負(fù)效應(yīng)，HCO– 3表現(xiàn)出很大的直接負(fù)效應(yīng)和強(qiáng)烈的間接正效應(yīng)，Cl–、K+和Na+對土壤有效鋅含量均表現(xiàn)出較強(qiáng)的直接和間接負(fù)效應(yīng)，SO2– 4表現(xiàn)出較弱的直接和間接正效應(yīng)，Ca2+表現(xiàn)出較弱的直接和間接負(fù)效應(yīng)。

4) Mg2+、HCO– 3和Na+通過直接作用和間接作用成為影響土壤有效鋅含量變化的3個主導(dǎo)因素，對決定系數(shù)R的貢獻(xiàn)超過了68%。

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Correlation and Path Analyses of Available Zinc Contents and Salt Ions in Saline Fluvo-aquic Soil of Hexi Oasis Area

YANG Sicun, HUO Lin, WANG Chengbao, JIANG Wanli

(Institute of Soil, Fertilizer and Water-saving Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou, Gansu Scientific Observing and Experiment Station of Agro-Environment and Arable Land Conservation, Ministry of Agriculture, Lanzhou 730070, China)

Typical saline fluvo-aquic topsoil samples (0-20 cm) were collected under the conventional cultivation of maize in Ganzhou district and Linze county of Zhangye City in Hexi oasis irrigation area, the characteristics and correlation of the contents of available zinc and salt ions as well as the effects of various ions on the content of available zinc were studied with the method of path analysis. The results showed that available zinc content ranged from 0.289 to 0.736 mg/kg with an average of 0.473 mg/kg and a variation coefficient of 18.68%. Available zinc contents of more than 70% of the studied soil samples were lower than the deficient level (0.5 mg/kg). Available zinc content had negative correlation with salt content, it was extremely significantly correlated with the contents of HCO– 3, Mg2+and Na+, and significantly correlated with the contents of Cl–, Ca2+and K+, but not significantly correlated with the content of SO2– 4. Mg2+showed strong direct and indirect negative effects on available zinc content, HCO– 3 showed more strong direct negative effects and strong indirect positive effects; Cl–, K+and Na+showed more strong direct and indirect negative effects, SO2– 4 showed mild direct and indirect positive effects, Ca2+showed mild direct and indirect negative effects. Mg2+, HCO– 3and Na+were the three dominant affecting factors on available zinc contents, and they in total decided 68% more of the determinative coefficient2.

Saline fluvo-aquic soil; Available zinc contents; Salt ions; Correlation analysis; Path analysis

10.13758/j.cnki.tr.2017.03.018

S156.4

A

國家自然科學(xué)基金項目 (41261072)、農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項(200903001) 和甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新專項(2015GAAS03)資助。

楊思存(1971—)，男，甘肅靖遠(yuǎn)人，副研究員，主要從事土壤養(yǎng)分管理與鹽堿地改良利用研究。E-mail: yangsicun@sina.com