毕节地区植烟土壤有效态微量元素含量评价

刘国顺，腊贵晓，李祖良，翟 欣，魏跃伟，代昌明

（1.国家烟草栽培生理生化研究基地，河南农业大学烟草学院，郑州 450002；2.贵州省烟草公司毕节地区公司，贵州 毕节 551700）

土壤中微量元素如铜（Cu）、锌（Zn）、铁（Fe）、锰（Mn）、硼（B）和钼（Mo）等是作物营养物质的重要组成部分[1]，其在促进作物生长代谢、产量提高及品质改善方面具有十分重要的作用[2]。土壤中任何一种微量元素过量或缺乏都会影响其上种植作物的生长，并且在一定程度上影响人和动物的健康。然而长期以高产为目的的农业生产只注重大量元素氮（N）、磷（P）、钾（K）等化学肥料的投入，导致土壤中微量元素养分失衡严重[3-4]。植烟土壤、水稻土、红壤均被报道出存在微量元素失衡的现象[5-8]。微量元素失衡已经成为制约农业生产的重要因素[9]。分析土壤中微量元素含量及对其评估，有助于了解土壤中微量元素丰缺状况，为合理施肥及改善品质提供依据。笔者以毕节地区植烟土壤为研究对象，研究了植烟土壤中微量元素的含量，并进行了分级评价，旨在为毕节烟区烟草生产的合理施肥及提高烟叶品质提供事实及理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

毕节地区位于贵州省西北部，地处东经103°36'～106°43'、北纬 26°21'～27°46'，属低纬高海拔山区，地势西高东低，大部分地区属亚热带湿润气候，境内海拔 457～2300 m。烤烟年种植面积4.67～5.33万hm2，产量9000～10000万kg。

1.2 土壤样品采集

采样在毕节烟区的织金、黔西、纳雍、金沙、赫章、大方、毕节市和威宁县等8个烤烟种植县（市）进行，取样时期在烤烟收获后进行。样品采集深度为0～20 cm，每个地块取8～10个样点土壤，混匀后，风干、磨碎、过筛后待测定。根据烟区地形地貌、成土条件、种植面积，共在毕节地区8个县（市）共采集了298个土样样品。

1.3 测定方法

土壤中有效态微量元素（Cu、Zn、Fe、Mn）用 DTPA 溶液浸提，ICP-OES法测定[10]；有效 B用沸水浸提，ICP-OES法测定[11]；有效钼用pH 3.3的草酸-草酸铵提取，硫氰酸铵比色法测定[12]；pH用1:5土水比提取pH计测定，有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定[13]。

1.4 土壤有效态微量元素评价标准

参考已有的国内外研究结果[14-15]，制定了毕节地区植烟土壤微量元素分级标准及临界值（表1）。

1.5 数据分析

采用DPS软件进行相关性统计分析[16]。

表1 有效态微量元素分级标准及临界值 mg/kgTable1 The classification levels and critical values of available micronutrients

2 结 果

2.1 有效态微量元素含量状况

表2结果显示，毕节地区植烟土壤中有效态微量元素含量变异系数在50.87%～85.16%，离散度比较大。其中有效锰的变幅最大，含量 9.03～288.08 mg/kg，最大值是最小值的31.90倍，而有效硼的变幅最小，含量在0.01～1.87 mg/kg。根据表1的分级标准及临界值，有效铜和有效锌中尽管分别以高、极高和中、高等级为主，但仍分别有2.01%和5.69%的样品低于临界值（表3）；有效铁和有效锰的含量均高于临界值，且以高、极高等级为主；土壤中有效硼和有效钼比较缺乏，低于临界值的土壤样本分别占57.19%和42.81%。可见，毕节地区植烟土壤中有效态铁、锰、铜和锌含量丰富，有超过1/2的土壤缺硼，超过2/5的缺钼。

2.2 有效态微量元素分布

根据海拔及烤烟质量，将毕节烟区分为东部，西部和东部3个烟区。东部烟区主要包括金沙、黔西和织金，中部烟区主要包括大方、毕节和纳雍，西部主要包括威宁和赫章。由表4可知，毕节各区植烟土壤平均含量变异系数为43.01%～86.57%，其中除有效铜含量在毕节东部和毕节中部变异系数小于50%外，其他微量元素在毕节的3个烟区变异系数均大于50%。毕节各植烟烟区土壤有效铜、锌、铁和锰含量丰富。有效铜、铁和锰主要属高或者极高的水平，但由于离散度较大，在毕节中部和西部仍有一部分土壤中有效铜的含量处于低或极低的水平；而土壤中有效锌的含量在毕节东部和中部以中和高水平为主，在毕节西部以中、高和极高3个水平为主。毕节3个烟区植烟土壤中有效硼和钼含量均缺乏，且土壤中有效钼的缺乏程度比有效硼严重；从毕节东部到西部植烟土壤中有效硼和钼的缺乏程度呈明显的规律性，即缺乏严重程度：毕节西部＞毕节中部＞毕节东部，毕节西部土壤中有近 3/4的土壤缺钼、将近1/2的土壤缺硼。

表2 毕节地区植烟土壤微量元素养分含量Table2 The content of available micronutrients in the tobacco-grown soil of Bijie

表3 毕节地区植烟土壤有效态微量元素含量 %Table3 The evaluation of available micronutrients in tobacco-grown soil of Bijie

表4 毕节地区各片区植烟土壤有效态微量元素含量统计Table4 The available micronutrient contents of tobacco-grown soil in different Bijie aeras

2.3 有效态微量元素含量与pH的关系

土壤中有效态微量元素含量受土壤特性影响，如土壤 pH、金属总量、离子交换量、有机质含量和土壤的矿化能力等[17-19]。室内模拟试验表明，上述影响因素中土壤pH对土壤中有效态微量元素的影响最为显著[20]。由表5可知，毕节地区植烟土壤中有效铁和有效锰的含量与土壤pH呈极显著负相关关系（rFe=-0.4216，rMn=-0.4616，n=298）；有效锌含量与土壤pH呈显著负相关关系（rZn=-0.1399，n=298）；而有效钼的含量与土壤pH呈显著正相关关系（r=0.1853，n=298）。有效铜和有效硼的含量也呈现出随着 pH 的增加而降低的现象（rCu=-0.0145，rB=-0.0156，n=298），但是二者的负相关关系并不显著。

表5 土壤中有效态微量元素含量与pH的关系Table5 The relationships between available micronutrient contents and pH in tobacco-grown soil

2.4 有效态微量元素含量与有机质含量的关系

研究表明，土壤有效硼、锌 60%～80%来自土壤有机质的分解，而且有机质保护多种微量元素免遭固定和淋失[21]。由表6可知，土壤中有效锌、有效铁、有效锰和有效硼的含量都与有机质含量呈显著正相关性，相关系数r分别为0.1252、0.2091、0.1772和0.2705（n=298），而有效铜和有效钼含量也随有机质含量的增加而增加，但是二者的正相关关系并不显著，r分别为0.0917和0.1077（n=298）。

表6 土壤中有效态微量元素与有机质的关系Table6 The relationships between available micronutrient content and organic matter content in tobacco-grown soil

3 讨 论

土壤中有效态微量元素除受土壤自身特性的影响外，还受耕作制度、施用肥料、环境污染等人为因素的影响[22]。由于长期重视土壤中大量及中量元素，而不重视微量元素的补给，或者单一施肥，使土壤中微量元素含量失衡，现已成为限制作物高产、高质的重要因素[23-24]。本研究结果表明，毕节地区土壤中Fe、Mn、Cu、Zn含量丰富或极丰富，这可能与毕节烟区土壤pH大多以酸性或酸性偏中为主、当地烟草种植大量施用自制农家肥以及采矿造成的负面影响有关，具体的原因还有待进一步研究。而有效硼和有效钼的含量比较缺乏，有超过1/2的土壤缺硼，超过2/5的土壤缺钼；且从毕节东部到西部，土壤中B和Mo的缺乏程度加重。钼通过自身化合物的变价参与植物体内的氧化还原反应，对氮、磷和碳水化合物的转化和代谢有密切的关系[25]；硼促进烟株体内碳水化合物的代谢和运输，参与蛋白质和生物碱的合成[26]。大量研究表明[27-28]，在缺钼、缺硼土壤上增施钼肥和硼肥能显著提高烟株的抗病性，提高烟叶的产值。因此，在以后的烟草种植过程中毕节烟区应该适当加大B和Mo肥的补给。可以通过施用硼砂和钼酸铵做基肥或者后期作为叶面肥进行喷施[29-30]。

土壤中微量元素含量与土壤pH及有机质含量的关系研究的较多[3,5,8,17,19]。大多数研究认为[3,5,16]，随着土壤中pH的升高，土壤中Fe、Mn、Cu、Zn和B的有效性会降低，但两者的相关性的显著程度却因元素种类、土壤类型、成土母质的不同而有所差异。在酸性条件下，随着 pH的升高，有效 Cu和Zn含量随之减少，且元素Cu比Zn更易受到pH变化的影响，有效Cu的含量在pH超过5.5时其有效性就大大降低，而元素Zn则在pH超过6.2时有效性才大大降低[17]。土壤中铁的溶解度受土壤 pH的影响很大，三价铁的沉淀主要是由pH决定的[31]。当土壤pH＞7.5时，土壤pH每升高一个单位，土壤溶液中Fe的活性就将降低1000倍[32,34]。B在酸性条件下以离子态存在，在碱性条件下发生固定作用，有效性降低，而Mo与B则相反[5]。在对毕节地区植烟土壤中微量元素与pH关系研究发现，土壤中有效态Zn、Fe和Mn的含量与pH呈显著负相关关系，而有效Mo的含量与pH呈显著正相关关系，这和前人研究结果一致[5,17]。但是土壤中有效Cu含量与pH之间并没呈现显著的负相关关系，这可能与毕节地区植烟土壤中有一定面积的土壤偏碱性，在这部分土壤中有效铜的有效性大大降低，降低了两者的负相关程度。土壤中有机质是微量元素的重要储备库。本研究中发现，毕节地区植烟土壤中有效Zn、Fe、Mn和B的含量与有机质含量呈显著正相关关系，而有效铜和有效钼的含量却与有机质无显著的相关关系，这与李晓宁等[5]的研究结果有差别，这可能与当地的气候条件、成土母质、施肥措施以及试验条件等有关。

微量元素是植物生长发育必需的元素，但并不是含量越多越好，若土壤中微量元素过多就会对土壤造成污染，影响农作物的生长及品质的形成[34]。如当土壤中铜含量严重超标时，植物会出现铜毒害，铜毒害抑制光合电子转移，而且破坏光系统Ⅱ，导致作物光合作用及其产量下降[34]。同时如果植烟土壤中一些微量元素含量过高，也会造成烟叶中某些重金属含量过高，影响烟叶的吸食品质[35]。因此，对土壤中含量丰富的微量元素Cu、Zn、Fe、Mn可以通过控制烟草生产中这些元素的摄入量或者通过在酸性较大的地方增施石灰的办法来降低其有效态的含量，避免造成土壤的污染。

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