浙江省土壤有效锌的时空变异特征及影响因素分析

陆若辉，朱伟锋，陈红金，孔海民

(浙江省耕地质量与肥料管理总站，浙江 杭州 310020)

锌是作物生长必需的营养元素，锌参与氨基酸的合成和叶绿素的生成，缺锌会导致植物叶绿体合成受阻。土壤有效态锌的含量可以反映土壤的供锌能力[1]，受土壤环境、土壤性质等多方面因素的影响，土壤中有效锌含量呈现出时空变异的特征，其含量状况直接影响植物体对土壤中锌元素的吸收，进而影响作物生长[2-3]、农产品产量或通过食物链影响人体健康[4-6]。浙江省地形地貌复杂，土壤类型多样，影响土壤有效锌含量因素较多。本文以浙江省第二次土壤普查成果和近年来土壤取样调查数据为依托，探讨近三十年浙江省土壤有效锌含量的时空变异特征和不同土壤类型、种植制度等因素对有效锌含量的影响，以及造成影响的因素分析。

1 材料与方法

1.1 数据来源

近年数据来源于2016—2017年全省测土配方施肥和耕地质量调查等工作开展的土壤采样调查中有效锌数据。1984年数据来源于全国第二次土壤普查浙江省土壤有效锌数据资料。

1.2 样品采集与分析

按照内业确定点位经纬度，外业定点采样的方法进行土样采集，大田作物采样深度为0～20 cm，蔬菜、果树采样深度为0～30 cm。采用四分法采集混合土样，记录采样点立地条件等基本信息。土样有效锌含量采用DTPA浸提、原子吸收分光光度法测定。

2 结果与分析

2.1 有效锌含量

1984年全国第二次土壤普查时浙江省土壤有效锌平均含量(n=5 041)为1.45 mg·kg-1，2017年全省土壤有效锌平均含量(n=2 065)为5.63 mg·kg-1，远高于1984年时的有效锌含量水平。图1可以看出，1984年土壤有效锌含量主要集中在>0.5～3.0 mg·kg-1，而2017年土壤有效锌含量绝大部分分布在>1.0～3.0和>3.0 mg·kg-1，其中，>3.0 mg·kg-1的土壤是第二次土壤普查时的6.6倍。总体上土壤有效锌含量升高趋势明显。这与计小江等[7]研究，浙江水稻田有效锌含量比1984年提高了2倍多、>3.0 mg·kg-1的稻田比第二次土壤普查时增加了5倍多的趋势相同。

图1 土壤有效锌分布频率的变化

2.2 有效锌含量与海拔高度

图2所示，土壤有效锌在海拔>30～100 m的平原、盆地及低丘缓坡含量较高。除≤30 m的滩涂及平原外，海拔高于30 m时，有效锌含量随海拔高度升高而降低，海拔200 m以上的丘陵、山地地区土壤有效锌含量下降明显。这可能与该类区域适宜作物生长、种植活动较频繁，人类的施肥活动对土壤有效锌含量影响较大等因素有关。

图2 不同海拔高度与土壤有效锌含量的关系

2.3 有效锌含量与种植制度

不同种植制度下，土壤有效锌含量有明显差异。从表1看出，种植果树、蔬菜等经济作物的园地、菜地土壤有效锌平均含量较高，分别达7.91、7.81 mg·kg-1；其次为种植苗木和水稻的土壤；抛荒闲田和茶园土壤有效锌含量最低。果树、蔬菜等果园、菜地土壤有效锌含量较高，可能与经济作物有机肥施用量大有关。

表1 不同种植制度下土壤有效锌含量的变化

2.4 有效锌含量与土壤类型

不同土壤类型有效锌含量有明显差异。水稻土不同亚类有效锌平均含量在5.42～6.63 mg·kg-1，普遍高于红壤、紫色土、潮土、黄壤等其他土类。紫色土和红壤介于中间水平，黄壤和潮土有效锌平均含量较低。

3 讨论

与1984年第二次全国土壤普查数据相比，三十年来浙江省土壤有效锌含量上升趋势明显。这与计小江等[7]浙江省水稻田土壤有效锌研究结果趋势相同。王子腾等[8]研究表明，全国范围内2005—2015年土壤有效锌含量整体上是上升的。一方面原因可能是因为种植模式和管理理念的转变，保持甚至提高了农田土壤的整体肥力；另一方面也不排除长期的施肥导致土壤酸化，因为2005—2015年土壤pH值是逐渐降低的，土壤pH值降低可以提高土壤锌的有效性[9-11]。

土壤有效锌含量与土壤pH值有关。Wang等[12]研究发现，土壤pH值对土壤有效锌含量的影响非常显著，pH值升高会降低土壤锌的有效性。Pardo等[13]分析了土壤pH值对于土壤有效锌吸附解吸的影响，发现土壤锌随着pH值的上升，吸附量上升，解吸量下降；随着pH值的下降，吸附量下降，解吸量上升。土壤有效锌含量还与土壤有机质含量呈正相关关系。研究发现，元素氮与元素锌在肥-土-作物系统中存在协同作用[14]，所以有效氮与有效锌之间存在显著正相关；也有可能是因为土壤中的氮 90%为有机氮[15]，因此，有机质与有效氮之间具有显著的正相关性，从而间接与有效锌之间存在显著的正相关关系。

土壤有效锌含量的升高还可能与以畜禽粪便为原料的有机肥的大量施用有密切关系。这与本文中果树、蔬菜等经济作物有机肥用量高，土壤有效锌含量高，抛荒田等人为施肥少，土壤有效锌含量低的趋势相同。锌是畜禽养殖业中重要的饲料添加剂之一，可以促进动物生长，降低腹泻等肠胃疾病的发生率，在饲料中过量添加铜、锌等微量元素的现象普遍存在[16-19]。由于畜禽对添加剂中的微量元素利用率通常较低，这些微量元素大部分随粪便排出，畜禽粪便被广泛处理后制成有机肥，最终随施肥进入土壤环境。据朱恩等[20]研究结果，畜禽粪便中锌含量在36～9 391 mg·kg-1，平均值达733 mg·kg-1。由于担心在施用了猪粪的土壤中出现锌的富集，欧盟将从2022年开始饲料添加剂中不再继续使用药理水平的氧化锌[21]。

目前，我国有机肥料生产中对铜、锌等元素的影响尚未引起足够重视。我国NY 525—2012《有机肥料》未将锌含量纳入限量值控制的指标，若以台湾省有机肥锌含量最高限量值600 mg·kg-1为标准，畜禽粪便为原料的有机肥锌含量超标率可达50.14%[20]。因此，在注重锌对植物营养作用的同时，土壤中有效锌的富集对环境、作物以及最终对人体健康的影响尚未引起足够重视，需进一步关注和研究。