湖北宣恩縣土壤全量微量元素與有機(jī)碳和pH的關(guān)系分析——以曉關(guān)侗族鄉(xiāng)

2024年4月1日發(fā)(作者：數(shù)學(xué)經(jīng)濟(jì))

湖北宣恩縣土壤全量微量元素與有機(jī)碳和pH的關(guān)系分析—

—以曉關(guān)侗族鄉(xiāng)為例

項(xiàng)劍橋;戴光忠;吳冬妹;楊軍;孫志國;楊良哲;袁知洋

【摘 要】[目的]為了揭示湖北省宣恩縣曉關(guān)侗族鄉(xiāng)土壤4種主要微量元素鐵、錳、

鋅、銅與土壤有機(jī)碳和pH的關(guān)系,研究該地區(qū)土壤有機(jī)碳和pH對土壤這4種微

量元素的影響.[方法]以湖北省恩施州宣恩縣曉關(guān)侗族鄉(xiāng)土壤為研究對象,每平方公

里網(wǎng)格狀對土壤進(jìn)行采樣,共采樣2127份土樣,實(shí)驗(yàn)分析了每份土壤的4種全量微

量元素鐵、錳、鋅、銅,以及有機(jī)碳量和pH,數(shù)據(jù)分析四種土壤微量元素分別和土

壤有機(jī)碳、pH的關(guān)系.[結(jié)果]土壤全量微量元素Fe、Mn、Cu的含量和有機(jī)碳顯

著(P＜0.01)相關(guān),且線性回歸均呈負(fù)相關(guān).土壤全量微量元素Fe、Mn、Zn、Cu的

含量均和pH顯著(P＜0.01)相關(guān),且線性回歸均呈正相關(guān).[結(jié)論]恩施宣恩縣曉關(guān)侗

族鄉(xiāng)土壤有機(jī)碳的積累導(dǎo)致土壤全量鐵、錳、銅含量有所降低,但對鋅元素?zé)o顯著

影響;土壤酸堿度在分析結(jié)果范圍內(nèi)越大,導(dǎo)致土壤全量微量元素鐵、錳、鋅、銅增

加.%[Objective] In order to reveal the relationship between total amount of

four main soil trace elements,soil organic carbon and pH,in Xiao-guan

Dong minority township Xuanen county Enshi city,the effect of soil organic

carbon and pH on four trace elements in soil was studied.[Method] Using

the soil in this area as the rearch object and taking soil samples in per

square kilometer grid,2127 samples were lected to analyze four kinds of

soil trace elements in total quantity,includes

iron,mangane,zinc,copper,and organic carbon also pH,the relationship

between soil organic carbon and pH in four soil trace elements was

analyzed.[Result]The correlation between soil trace elements Fe,Mn,Cu and

organic carbon significantly (P ＜ 0.01) decread with the increa of

organic correlation between trace elements Fe,Mn,Zn,Cu and

the pH value of the soil were significant (P ＜ 0.01),and incread with the

increa of soil pH.[Conclusion] The accumulation of organic carbon in the

soil organic carbon in the county of enshi xuanen county has led to a

decrea in the amount of iron,mangane and copper in the soil,but has

no significant effect on zinc increa of soil acidity in the

results of the analysis results in an increa in the amount of trace

elements iron,mangane,zinc and copper in the soil.

【期刊名稱】《西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》

【年(卷),期】2017(030)008

【總頁數(shù)】5頁(P1849-1853)

【關(guān)鍵詞】宣恩縣;土壤;微量元素;有機(jī)碳;pH

【作 者】項(xiàng)劍橋;戴光忠;吳冬妹;楊軍;孫志國;楊良哲;袁知洋

【作者單位】湖北省地質(zhì)科學(xué)院研究院,湖北武漢430000;湖北省地質(zhì)科學(xué)院研究

院,湖北武漢430000;湖北省地質(zhì)科學(xué)院研究院,湖北武漢430000;湖北省地質(zhì)科學(xué)

院研究院,湖北武漢430000;湖北省硒生態(tài)環(huán)境效應(yīng)檢測中心,湖北武漢430000;湖

北科技學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,湖北咸寧437000;湖北省地質(zhì)科學(xué)院研究院,

湖北武漢430000;湖北省硒生態(tài)環(huán)境效應(yīng)檢測中心,湖北武漢430000;湖北省地質(zhì)

科學(xué)院研究院,湖北武漢430000;湖北省硒生態(tài)環(huán)境效應(yīng)檢測中心,湖北武漢

430000

【正文語種】中 文

【中圖分類】S153.6

【研究意義】微量元素是植物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素[1-2]。微量元素一方面是

組成動植物體內(nèi)某些酶和蛋白質(zhì)的主要成分，另一方面參與動植物代謝和動植物體

內(nèi)氧化還原過程，對動植物生長發(fā)育甚至人類健康都十分重要[3-4]。在我國南方

地區(qū)，由于淋溶作用較為劇烈，土壤部分微量元素短缺，是南方生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的

重要養(yǎng)分限制因子[5]。因此研究土壤的微量元素與土壤的理化性質(zhì)的關(guān)系對于提

高農(nóng)產(chǎn)品種植質(zhì)量以及促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展顯得十分重要。【前人研究進(jìn)展】漆良華等[6]

通過收集大量資料，研究發(fā)現(xiàn)在土壤在某一區(qū)域范圍內(nèi)，相同母質(zhì)上發(fā)育的土壤，

其全量微量元素含量與土壤有機(jī)碳含量、pH值等理化性質(zhì)密切相關(guān)，而植被與土

壤互為環(huán)境因子，是土壤健康及其變化的重要驅(qū)動力。董國政等[7]通過對湖州地

區(qū)水稻土、紅土和潮土的研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)土壤微量元素含量與土壤pH、土壤有機(jī)碳

之間的關(guān)系密切。不僅僅在平原地區(qū)，鄧邦良等[8]在對江西武功山山地草甸的土

壤微量元素研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)對有效態(tài)微量元素具有吸附作用，土壤有效態(tài)

微量元素對土壤pH變化敏感，郭明全等[9]在對攀枝花煙區(qū)土壤調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，

750個(gè)土壤樣本的pH和土壤微量元素的正或負(fù)相關(guān)關(guān)系十分顯著，因此對土壤微

量元素和土壤pH及有機(jī)碳的關(guān)系研究已經(jīng)深入到農(nóng)業(yè)土壤改良、土壤生態(tài)環(huán)境調(diào)

查等領(lǐng)域。【本研究切入點(diǎn)】本研究地點(diǎn)在湖北恩施市宣恩縣曉關(guān)侗族鄉(xiāng)，宣恩縣

屬云貴高原延伸部分，地處武陵山和齊躍山的交接部位，縣境東南部、中部和西北

邊緣，橫亙著來鳳向斜、大溪溝向斜、龍灘溪斷層、小溪溝斷層等東北至西南走向

的大山嶺，形成臺地、崗地、小型盆地、平壩、橫狀坡地和山谷、峽等地貌。曉關(guān)

鄉(xiāng)調(diào)查區(qū)內(nèi)以中山為主，海撥1200 m以上的山占全鄉(xiāng)總面積的27%，800～

1200 m的山占41%，800 m以下的山占27 %，作為典型的鄂西生態(tài)系統(tǒng)類型，

該地區(qū)近年來著力發(fā)展以茶葉種植、高山蔬菜、中草藥種植等富硒農(nóng)業(yè)為產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，

因此對該地區(qū)土壤微量元素研究是一個(gè)重要切入點(diǎn)，因此本文借助湖北省宣恩縣土

地質(zhì)量地球化學(xué)評價(jià)項(xiàng)目中對宣恩縣曉關(guān)侗族鄉(xiāng)土壤的全面調(diào)查取樣，專門細(xì)化分

析恩施宣恩縣曉關(guān)侗族鄉(xiāng)鄉(xiāng)土壤pH和有機(jī)碳對土壤微量元素的影響。【擬解決的

關(guān)鍵問題】本研究通過分析該地區(qū)土壤全量微量元素與有機(jī)碳和pH的關(guān)系，探索

有機(jī)碳對全量微量元素含量的影響以及全量微量元素對pH的響應(yīng)，闡明在恩施宣

恩縣曉關(guān)侗族鄉(xiāng)該如何提高土壤微量元素的利用率，改善土壤微量元素的賦存狀態(tài)，

為進(jìn)一步指導(dǎo)當(dāng)?shù)夭枞~種植、富硒農(nóng)產(chǎn)品種植等恩施特色農(nóng)業(yè)，以及指導(dǎo)恩施宣恩

縣土地利用以及土壤保護(hù)等提供理論依據(jù)。

宣恩縣位于湖北省恩施州中南部，地跨東經(jīng)109。11′～109。55′，北緯29。

33′～30。12′，國土總面積為2740 km2，曉關(guān)鄉(xiāng)位于宣恩縣西南部，總面積627

km2。土壤多為二疊紀(jì)的石灰?guī)r和泥灰?guī)r等發(fā)育而來，由于枯枝落葉豐富以及溫

度較低等因素，有機(jī)物腐爛分解緩慢，土層較淺，色澤多棕黃或者灰黃。

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集 在宣恩縣曉關(guān)侗族鄉(xiāng)內(nèi)，進(jìn)行1∶5萬土壤調(diào)查，進(jìn)行

全鎮(zhèn)627 km2的全覆蓋區(qū)域調(diào)查，每平方公里設(shè)置3～4個(gè)樣點(diǎn)，一共設(shè)置2127

個(gè)取樣點(diǎn)(圖1)，對每一樣方土壤0～40 cm深度進(jìn)行取樣，共2127份土樣，帶

回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后，取出細(xì)根、石粒等雜質(zhì)，碾磨后過0.1 mm孔徑塞制成待測土

壤樣品。

1.2.2 測定方法 全量微量元素銅、鐵、錳、鋅采用原子熒光光譜法[10]。pH采用

水土比1∶2.5的電位法測定。堿溶有機(jī)碳(ASI-OM)采用0.2 mol L NaOH-0.01

mol·L-1EDTA-2%甲醇浸提劑浸提，420 nm測定，用腐植酸做標(biāo)準(zhǔn)曲線[11]。數(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件，圖像均采用Origin8.1繪制。

土壤微量元素的全量含量分布是母質(zhì)、地形、地貌、氣候以及耕作施肥水平等各種

因素綜合作用的結(jié)果，全量微量元素含量在一定條件下可以說明土壤微量養(yǎng)分的供

應(yīng)水平。表1是117個(gè)樣點(diǎn)的草甸土壤全量微量元素的含量總體統(tǒng)計(jì)特征。

如圖2所示，土壤全量微量元素Fe、Mn與有機(jī)碳線性擬合關(guān)系極顯著(P＜0.01)，

且均為負(fù)相關(guān);土壤全量微量元素Cu與有機(jī)碳關(guān)系性擬合關(guān)系達(dá)到顯著(P＜0.05)，

為正相關(guān);土壤全量微量元素Zn與有機(jī)碳關(guān)系不顯著(P＞0.05)。

如圖3所示，土壤全量微量元素Fe、Mu、Zn、Cu與pH線性擬合關(guān)系均達(dá)到極

顯著水平(P＜0.01)，并且都有隨著pH增加而增加的趨勢;

除土壤有機(jī)碳和土壤全量Zn元素相關(guān)性以及土壤有機(jī)碳和土壤pH的相關(guān)性較弱

(表2)，土壤全量微量元素Fe、Cu、Mn、Zn間存在一定的相關(guān)性，且每種全量

微量元素與其他3種有效微量元素和土壤有機(jī)碳及pH的相關(guān)性均較強(qiáng)。

土壤有機(jī)碳與土壤微量元素之間的相關(guān)性可以反映它們之間相互作用的情況，其相

關(guān)性反映了土壤的內(nèi)部特征[12]。土壤有機(jī)碳來自動植物的枯落或死亡的生物組織，

其生物體內(nèi)賦存的微量元素大部分來自土壤中的礦物，因此理論上有機(jī)碳和微量土

壤養(yǎng)分元素之間存在良好的關(guān)系[13-16]，且土壤有機(jī)碳含量高，可以促進(jìn)土壤團(tuán)

聚體的發(fā)育，土壤團(tuán)聚體對土壤礦物中的微量元素具有較好的吸附性[17]。因此無

論是有機(jī)碳自身的化學(xué)組成還是其對土壤理化性質(zhì)的改良，均會促進(jìn)植物對土壤中

微量元素的積累，但是有機(jī)碳的增多一定程度降低了土壤微量元素的密度。

全量微量元素對pH變化敏感，其呈現(xiàn)的相關(guān)性，因不同地區(qū)、氣候和成土母質(zhì)不

同而呈現(xiàn)不同的規(guī)律[18-25]。研究表明，土壤酸堿度對土壤微量元素的有效性影

響很顯著，土壤酸堿度是土壤溶液中的帶電荷離子綜合作用下形成的H+濃度而表

征出的一個(gè)化學(xué)指標(biāo)[4]，土壤pH的變化會影響微量元素的化學(xué)形態(tài)，甚至使微

量元素從無效態(tài)經(jīng)H+酸化后從而從而轉(zhuǎn)化成離子態(tài)，導(dǎo)致微量元素可以直接被植

物根系吸收。因此對土壤微量元素與pH的相關(guān)性研究可以進(jìn)一步指導(dǎo)恩施地區(qū)土

壤全量微量元素的養(yǎng)分調(diào)控。

宣恩曉關(guān)鄉(xiāng)土壤有機(jī)碳對除了土壤鋅元素以外的鐵、錳、銅元素有顯著影響，土壤

pH對土壤鐵、錳、鋅、銅均影響顯著。土壤全量微量元素Fe、Mn、Cu的含量，

隨有機(jī)碳的增加而有降低趨勢。隨著土壤pH的增大，土壤全量微量元素Fe、Mn、

Zn、Cu的含量有增加趨勢。研究揭示了湖北省宣恩縣曉關(guān)鄉(xiāng)土壤4種全量微量元

素與土壤有機(jī)碳和pH的關(guān)系，通過改變土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤pH值，可以有效

影響土壤微量元素的量，同時(shí)研究也為恩施宣恩縣土壤保護(hù)、土地開發(fā)利用、農(nóng)業(yè)

種植等提供了理論依據(jù)。

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