博州耕地土壤有效态微量元素研究

王 珊， 刘 娜， 张玉霞

(新疆博州农业技术推广中心， 新疆 博乐 833400)

土壤中微量元素是作物必需的营养元素[1]，Fe、Mn、Zn等微量元素通过参与植物体内各种酶的组成或活性调节，从而参与包括光合作用在内的各种生物活动[2]。土壤中微量元素在促进作物生长、改善作物品质、提高化肥利用率、减轻作物病虫害等方面有重要的作用[3-4]。比如，铜杀菌剂可有效预防霜霉病、白粉病、灰色霉菌和其他疾病[5]；铁缺乏会降低果实糖和花青素含量，从而降低果实品质和产量[5]；Sergej Ustak等[6]试验表明，施用B、Fe、Mn等微量元素进行补偿性施肥后可以提高盆栽植物的产量。调查耕地土壤中微量元素丰缺情况对制定精准施肥配方卡、保护土壤生态环境具有重要的现实意义。近几年，我国对耕地质量保护与提升工作高度重视，国内学者对耕地土壤微量元素的含量特征、空间分布及其影响因素等方面进行了一些研究和探讨[7-9]，比如，齐虹凌等[7]研究了安徽黟县农田耕层土壤有效铁、锰、铜、锌、硼、硫含量及其空间分布，于保港等[8]研究了河北曲周县农田耕层土壤有效铁、锰、铜、锌含量的空间变异特征及其主要影响因素。

博州开展耕地质量保护与提升工作以来，对博州土壤大量元素、养分特征等方面也做了很多研究[10-11]，在耕地土壤中微量营养元素方面的研究一直缺乏。本研究，以博州为研究对象，对研究区的耕地土壤有效态微量元素含量特征进行分级评价，为了解博州地区耕地土壤微量元素分布及精准施肥配方方案的制定提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

采样区位于博尔塔拉蒙古自治州，地处欧亚大陆腹地，辖2个县级市、2个县。东经79°53′～83°53′，北纬44°02′～45°23′，总面积2.7×104km2，2019年，全州(不包括兵团)播种面积174.56 km2(其中博乐市56.37 km2、精河县76.84 km2、温泉县41.35 km2)[12]，2020年，博州耕地质量综合监测点数据统计显示，土壤各养分平均含量为有机质(21.11±9.82)g/kg、全氮(1.142±0.52)g/kg、碱解氮(99.49±40.57)mg/kg、速效磷(29.41±21.61)mg/kg、速效钾(273.04±186.67)mg/kg。

1.2 土壤样品采集

为做好耕地质量等级调查评价工作，博尔塔拉蒙古自治州建立覆盖主要耕地土属的耕地质量综合监测点，监测点覆盖两县一市所有农业乡镇。本文对其中79个监测点(其中博乐市31个、精河县29个、温泉县19个)开展耕地土壤有效态微量元素含量情况调查。2018—2020年秋收后采集土壤样品共计79个，方法参考《耕地质量监测技术规程》(NY/T 1119—2019)。

1.3 分析检测方法

参照《耕地质量监测技术规程》(NY/T 1119-2019)中土壤中有效态Cu、Fe、Zn、Mn、Si、S、B和Mo 8种微量元素检测方法进行。

1.4 数据处理

采用Excel软件进行原始数据算数平均值、标准偏差等分析，采用SPSS 21.0软件进行方差分析。

1.5 评价标准

微量元素丰缺评价标准参考《新疆维吾尔自治区耕地质量监测指标分级标准》进行(表1)。

表1 博州耕地土壤有效态微量元素含量丰缺分级

2 结果与分析

2.1 博州耕地土壤微量元素含量丰缺情况

由表1和表2可知，B、Mo和S含量平均值在高等水平，Si含量平均值在较高水平，Mn和Cu在中等水平，Fe和Zn在较低水平。耕地土壤中Mo和S含量60%以上都在高等水平，B含量50%以上在高等和较高等水平，Mn和Si含量60%以上在中等和较高水平，Cu含量65%以上在中等和较低水平，Fe和Zn含量55%以上处于较低水平。总体而言，耕地土壤有效态B、Mo和S含量在高等水平，Mn、Si和Cu元素含量处于适量水平，Fe和Zn元素较为缺乏。

表2 博州耕地土壤有效态微量元素含量 单位：mg/kg

三个县市的Zn、Mn含量差异性不显著，博乐市和精河县Cu含量差异性显著，精河县和温泉县的Fe、Si含量差异性显著，精河县与其他两个县市B、Mo和S含量差异性显著。三个县市中，博乐市的Cu含量平均值最高，为1.48 mg/kg；温泉县的Fe含量平均值最高，为11.45 mg/kg；精河县的B、Mo、Si和S含量平均值最高，分别为4.75 mg/kg、0.911 mg/kg、250.27 mg/kg和1 282.24 mg/kg。

2.2 各县市耕地土壤中微量元素含量丰缺情况

根据表1分级标准，本文将微量元素1级和2级含量作为丰富水平，3级含量作为适量水平，4级和5级含量作为缺乏水平，对耕地土壤中8种微量元素分布情况进行分析。

由图1可知，Cu含量较丰富区主要在博乐市，含量缺乏区主要在精河县，含量适中区在三个县市均匀分布；Fe含量丰富地区很少，含量适中区主要在温泉县和博乐市，含量缺乏区主要在精河县和博乐市；Zn含量适中和丰富区在三个县市分散小范围内分布，其他地区均表现为缺乏；Mn含量丰富区主要在博乐市和温泉县，含量适中区主要在精河县和博乐市；B含量丰富区主要在博乐市和精河县，含量缺乏区主要在温泉县；Mo含量丰富区主要在博乐市和精河县，含量适中区很少，含量缺乏区在三个县市均匀分布；Si含量较丰富区主要在博乐市和精河县，含量适中区和缺乏区在三个县市基本均匀分布；S含量在分散小范围呈现缺乏或适中，其他地区含量表现为丰富。

图1 不同县市耕地土壤有效态微量元素分布

总体而言，博乐市微量元素整体表现为丰富区最多、适量区最少；精河县整体表现为丰富和缺乏区基本相同，但适量区明显较少；温泉县整体表现为三个级别分布比较均等，只有缺乏区稍多。

3 讨 论

根据监测结果研究区耕地土壤有效态B、Mo和S的含量丰富，建议农户种植时可以选择不施或少施含此类微量元素肥料；有效态Mn、Si和Cu元素含量中等，建议农户种植过程中可以适量施用含上述元素的微量元素肥料；有效态Fe和Zn元素含量较为缺乏，在种植中必须增施含Fe和Zn元素的微量元素肥料，从而促进作物提质增产。

根据本地区种植特点，博乐市东部及精河县为棉花主产区，棉花种植面积在8.7万hm2以上，因为棉花对B、Zn等微量元素比较敏感，农户在种植中基本习惯施用含B、Zn的微量元素肥料，但对于其他中微量元素施用较少，建议其增加Cu、Fe和Zn的微量元素肥料的施用；博乐市西部及温泉县主要栽培作物为玉米、小麦等，农户平时习惯施用含Fe和Zn的微量元素肥料，土壤中含量仍然较缺乏。因此，建议其进一步增加含Fe、Zn和B的微量元素肥料的施用。

4 结 论

研究区耕地土壤有效态B、Mo和S的含量丰富，达到高等水平；有效态Mn、Si和Cu元素含量中等，处于适量水平；有效态Fe和Zn元素含量较为缺乏，处于较低和低等水平。

3个县市微量元素含量丰缺表现为博乐市现状最好，精河县次之，温泉县最差。3个县市中，博乐市的Cu含量平均值最高；温泉县的Fe含量平均值最高；精河县的B、Mo、Si和S含量平均值最高。

因此，在农业生产中应注意锌、铁、铜等微量元素的监测和应用，避免缺素症状的发生。