计小江,陈 义,吴春艳,李超英,李 艳,唐 旭

（浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,浙江杭州 310021）

浙江稻田土壤有效态中微量元素养分状况分析

计小江,陈 义,吴春艳,李超英,李 艳,唐 旭

（浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,浙江杭州 310021）

通过对2009年采集的浙江省260个稻田土壤中微量元素养分含量分析,结合第2次土壤普查时土壤养分资料,探讨水稻土中微量养分的状况和变化规律。结果表明,稻田土壤有效钙和硫含量丰富,平均分别可达1924.4和49.0mg·kg-1,而60%的土壤缺镁,甚至还有1.54%的稻田有效镁含量低于50mg·kg-1。土壤有效态铁、锰、铜和锌平均含量较高。与1984年的相比,经过连续耕种25年以后,土壤有效铜含量提高了7.05%,有效锌甚至提高了2倍多,但是有效铁和锰却分别降低了24.0%和20.4%。

水稻土；中微量元素；浙江

水稻土是浙江省主要的土壤类型之一。由于浙江省人口密度大,人均耕地少,复种指数高,坡耕地水土流失较严重,土壤养分消耗大。在水稻营养研究方面,过去的工作大多集中在氮、磷和钾上［1-3］。尽管与大量元素相比,中微量元素在植物体内的含量比较低,但是作物需求却较为严格,缺乏或过量都会严重影响作物生长,进而降低产量、影响品质。因此了解土壤中微量元素养分状况,探讨25年来各中微量元素养分变化特征,并依此进行科学合理的施肥,对于提高水稻产量和品质以及保证环境质量具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 样品采集与制备

2009年9-10月在水稻收获以后,根据地形地貌、土壤类型和耕作制度,在浙江全省共采集稻田土壤样品260个,其中浙北杭嘉湖平原73个,浙中西部金衢盆地97个,浙东宁绍平原45个,浙南温台沿海平原29个,浙西南丘陵山区16个。利用不锈钢土钻取耕层0～20cm土样。每个采样点为15钻土样的混合样,风干后分别过2mm和0.149mm筛子备用。

1.2 土壤测试方法

土壤养分含量都按土壤农化常规分析方法测定［4］。其中土壤有效钙和镁用乙酸铵交换-原子吸收分光光度法；有效铁、锰、铜和锌采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法；有效硫用磷酸盐-乙酸浸提-硫酸钡比浊法。

1.3 数据处理方法

试验数据采用Excel软件整理并作图。

2 结果与分析

2.1 土壤有效钙

图1表明,浙江稻田土壤有效钙含量极丰富,从数值上看土壤普遍不缺钙,最低值也有602.1 mg·kg-1,高的可达10094.2mg·kg-1,平均1924.4mg·kg-1。其中稻田有效钙含量在适宜范围（500～700mg·kg-1）的仅1.54%,含量丰富（700～1000mg·kg-1）的有8.46%,而90%的稻田有效钙含量极丰富（超过1000mg·kg-1）。

图1 浙江稻田土壤有效钙分布频率变化

2.2 土壤有效镁

图2显示,浙江稻田土壤有效镁含量不足。土壤有效镁含量在100～200mg·kg-1（适宜）的稻田仅占19.2%,而低于100mg·kg-1（缺乏）的却高达60%,甚至还有1.54%的稻田有效镁含量低于50mg·kg-1（极缺乏）。

图2 浙江稻田土壤有效镁分布频率变化

2.3 土壤有效硫

图3显示,土壤有效硫含量平均为49.0mg· kg-1,含量丰富,但稻田间差异较大。有38.5%的稻田土壤有效硫含量超过50.0mg·kg-1（极丰富）,含量在16.1～30.0mg·kg-1（适宜）的稻田占25.8%,但也有11.4%的稻田土壤有效硫低于16.0mg·kg-1（缺乏）,其中还有1.92%的稻田土壤有效硫低于12.0mg·kg-1（极缺乏）。

图3 浙江稻田土壤有效硫分布频率变化

2.4 土壤有效铜

图4显示,稻田土壤有效铜含量非常高,一般在0.43～14.6mg·kg-1,平均4.10mg·kg-1,比1984年增加7.05%［5］。其中90.8%的稻田土壤有效铜含量超过1.00mg·kg-1（丰富）,有78.8%的稻田土壤有效铜含量达到极丰富水平（超过1.80mg·kg-1）,只有不到10.0%的稻田有效铜含量在适宜范围（0.21～1.00mg·kg-1）。土壤有效铜含量低于0.20mg·kg-1（缺乏）的稻田没有,与第2次普查时（1984年）情况类似。

图4 浙江稻田土壤有效铜分布频率变化

2.5 土壤有效锌

图5显示,稻田土壤有效锌含量在0.655～14.6mg·kg-1,平均为3.87mg·kg-1,比1984年的提高了2倍多［5］。48.8%的稻田有效锌含量在1.01～3.00mg·kg-1（丰富）,与1984年的情况相似；在适宜水平范围（0.51～1.00mg·kg-1）的稻田只有5.77%,仅为第2次普查时的1/6；但是超过3.00mg·kg-1的稻田占45.4%,比第2次普查时增加了5倍多。

图5 浙江稻田有效锌分布频率变化

2.6 土壤有效铁

从图6发现,2009年浙江稻田土壤有效铁含量非常高,有的稻田甚至高达203.3mg·kg-1,平均值达到123.6mg·kg-1,但比第2次普查时降低了24.0%［5］,其中98.5%的稻田土壤有效铁超过20mg·kg-1（极丰富）。

2.7 土壤有效锰

图7显示,稻田土壤有效锰的含量在2.91～87.0mg·kg-1,平均34.4mg·kg-1,比第2次普查时降低了20.4%［5］。其中24.2%的稻田土壤有效锰含量在5.1～15.0mg·kg-1（丰富）,含量超过15.0mg·kg-1的稻田占70.8%,甚至还有47.7%的稻田有效锰含量超过30mg·kg-1。与1984年相比,尽管2009年稻田土壤有效锰含量在5.1～30.0mg·kg-1范围内所占比例提高了27.5%,但超过30mg·kg-1的比例下降了20.6%,这2年稻田土壤有效锰含量状况总体趋向平衡。

图6 浙江稻田有效铁分布频率变化

图7 浙江稻田土壤有效锰分布频率变化

3 小结与讨论

水稻是浙江省主要的粮食作物之一,水稻的播种面积占全省粮食作物播种面积的65.5%［6］。在水稻土中钙是容易迁移的元素之一,根据元素的迁移系数,钙元素的迁移性是高于镁、钾和钠元素的［7］,尤其在酸性土壤中,稻田土壤剖面不同层次中钙离子的浓度也是最高的［8］。在生产中钙肥与磷肥的配合施用是不可避免的,为满足水稻对磷素的需求,过磷酸钙、钙镁磷肥等肥料的大量施用,以及水稻对钙素吸收的有限性,均导致过多的钙元素累积在土壤中。钙过多的累积不但造成钙资源的大量浪费,而且还可能影响水稻对钾元素的吸收［9］。

随着水稻品种的改良,单位面积产量的不断提高,以及作物复种指数的提高,氮、磷肥用量持续增加,有机肥料投入和秸秆还田数量逐步减少,每年有大量的镁营养从土壤中提取而得不到相应的补充,从而使稻田中的镁营养消耗不断扩大,最终导致土壤原有的营养元素失去了平衡。镁离子具有较大的水合半径,土壤胶体对其的吸附强度不如其他阳离子,镁离子在土壤中非常容易被淋洗,加上钾离子与镁有拮抗作用［10］,从而导致土壤镁的植物有效性比较低。近年来浙江省许多地区特别是红壤地区的土壤缺镁面积日益增加。镁营养将成为限制浙江省水稻进一步增产和农业可持续发展的主要因素之一。适度的镁浓度有利于水稻植株生长和发育,促进养分吸收和转运,增加干物质的积累,提高根系活力和伤流液流速以及伤流液中游离总氨基酸的含量。但低镁和高镁浓度可能在一定程度上抑制根系活力［10］。目前在浙江省农业生产中钾肥的施用比镁肥施用更为普遍,然而钾肥的施用增加了作物对镁营养的需求,大量施用钾肥会诱导作物发生缺镁症状。所以,在大田生产上应继续提倡合理施用钾肥的同时重视镁营养的补给以避免发生镁的缺乏。

作物体内硫的含量和磷差不多。有些植物硫的含量甚至高于磷,因此,硫被认为是继氮、磷、钾的第4种作物必需营养元素［11］。由于土壤硫的有效化程度比磷高,且施肥、沉降作用和灌溉等方式补充的数量也相当可观,所以稻田土壤硫素丰富,在维持当前水稻产量水平的情况下,浙江绝大部分稻田不需要施用硫肥。但是由于硫酸根为阴离子,土壤对其吸附相对较弱,容易被其他离子代换而进入土壤溶液,而且近些年来随着水稻品种不断更新,产量不断提高,低硫肥料施用量的增加,有机肥料投入和秸秆还田数量逐步减少,对工业排放的硫的控制并且禁止使用含硫高的燃料,含硫杀虫剂和除草剂的使用的减少［12］,均使得土壤硫的贮量下降,造成11.4%的稻田土壤硫素缺乏,甚至还有1.92%的稻田极度缺硫。可以预见今后土壤有效硫供应不足将越来越成为浙江省农业生产中的制约因素。

2009年浙江稻田土壤有效铜、铁和锰的频率分布与第2次土壤普查时情况相似,土壤有效态铜、铁和锰素含量丰富,绝大部分稻田不需要施用铜、铁和锰肥。但土壤有效铁和锰平均含量却比1984年的分别降低了24.0%和20.4%。可见由于对微量元素肥料的忽视,有机肥料投入和秸秆还田数量逐步减少,水稻高产品种的应用,均造成稻田土壤铁锰元素亏缺,并将会越来越严重,应引起足够的重视。

第2次土壤普查时,其中约5%的稻田土壤有效锌含量不足,甚至有不到1.0%的稻田严重缺锌。一般的pH值超过6.5的滨海盐土、钙质潮土、钙质紫色土、绿玄武岩幼年发育的水田,潜育型水稻土,长期施石灰的水稻土,都是易缺锌的稻田。但随着无机肥料施用量的增加,土壤逐渐酸化,2009年浙江稻田土壤pH值平均为5.42。土壤酸化使土壤中锌素的活性大大加强,有效锌含量明显提高。有研究表明,pH从6.2降至5.6,土壤有效锌含量能增加15倍［13］。

［1］ 边武英,董越勇,周江明.浙江省水稻土四大土属土壤养分状况及变化特征［J］.浙江农业学报,2009,21（4）：354-357.

［2］ 许红卫,高克异,王珂,等.稻田土壤养分空间变异与合理取样数研究［J］.植物营养与肥料学报,2006,12（1）：37-43.

［3］ 唐旭,吴春艳,杨生茂,等.长期水稻-大麦轮作体系中土壤供氮能力与作物需氮量研究［J］.植物营养与肥料学报,2011,17（1）：79-87.

［4］ 鲁如坤.土壤农业化学分析方法［M］.北京：中国农业科技出版社,1999.

［5］ 浙江省土壤普查办公室.浙江土壤［M］.杭州：浙江科学技术出版社,1994：391-416.

［6］ 浙江省统计局.浙江统计年鉴2013［M］.北京：中国统计出版社,2013：224-229.

［7］ 李忠佩,李德成,张姚林,等.红壤水稻土肥力性状演变特征［M］.土壤学报,2003,40（6）：871-877.

［8］ 范丙全,胡春芳,平建立.灌溉施肥对壤质潮土硝态氮淋溶的影响［J］.植物营养与肥料学报,1998,4（1）：16-21.

［9］ 强继业,王化新,李佛琳,等.CaCl2对烤烟吸收钙、钾营养的影响［J］.云南农业大学学报,2001,16（2）：120-122.

［10］ 丁玉川.水稻镁营养特征及镁钾营养互作效应研究［D］.南京：南京农业大学,2007.

［11］ SinghMV.Areviewofthesulphurresearchactivitiesofthe ICAR-AICRPmicro-andsecondarynutrientsproject［J］. SulphurinAgriculture,1995,19：35-150.

［12］ CeccottiSP,MessickDL.Thegrowingneedforsulphur fertilizersinAsia［G］//Presentandfuturerawmaterialsand fertilizersulphurrequirementsforChina,1993：25-44.

［13］ 余金宝,刘景双,王金达,等.典型黑土中pH变化对营养元素有效态含量的影响研究［J］.土壤通报,2003,34（5）：404-408.

（责任编辑：张才德）

S159

A

0528-9017（2014）02-0252-04

文献著录格式：计小江,陈义,吴春艳,等.浙江稻田土壤有效态中微量元素养分状况分析［J］.浙江农业科学,2014（2）：252-255.

2013-12-09

浙江省自然科学基金项目（LY12C15005）；钱江人才计划（QJD1202016）

计小江（1962-）,女,浙江杭州人,实验师,主要从事环境监测与治理研究工作。E-mail：jxj8809@hotmail.com。

唐旭,副研究员。E-mail：tangxuyn@126.com。