广西桂平市土壤中元素的有效态研究
韦世勇
【摘 要】通过对桂平市1037个土壤样品的B、Co、Cu、Mn、Mo、P、Pb、Zn、N、S、pH和有机质分析.结果表明,土壤 pH 平均值为5.49,为酸性土壤,土壤中元素含量分布极不均匀,Pb、Mn、S、Mo元素有效量较高,而S、N、K2O等在该地区土壤环境中活性程度和可被植物吸收利用的程度较低.微量元素在自然土中的有效度是最高的,在任何土壤中其有效度均受到不同程度的人为活动影响.部分元素全量是其有效量的重要影响控制因素,有机质增加有利于Mn、Cu等元素的活化,提高其生物有效量.多数元素有效度与pH值有关,土壤酸碱度对P、Mn、Pb、S的影响相对明显,土壤pH值和有机质对其他元素也有一定影响.%Based on the analysis of B,Co,Cu,Mo,Mn,P,Pb,Zn,S,N,pH and organic matter to 1037 soil samples in Guiping, it is found that the pH average value of soil is 5.49 which indicated acid soil.At the same time, the distribution of soil element content is very uneven, the effective amount of Pb,Mn,S and Mo elements are higher, while the active degree and the amount can be absorbed by the plants of S,N and K2O in the soil environment in the area are lower.The availability of trace elements in natural soil is the highest, and its effectiveness is affected in different degreesby human activities.The total content of some elements is an important influencing factor to its effective quantity, and the increase of organic matter is beneficial to the activation of Mn,Cu and other elements and to enhance their validity.Most of element availability are related to the pH value, the effect of soil pH on
P,Mn,Pb,S is relatively obvious and soil pH and organic matter has some influence on other elements. 【期刊名称】《矿产与地质》 【年(卷),期】2017(031)003 【总页数】7页(P5-569,579)
【关键词】土壤全量;有效态含量;有效度;土壤质量评价和分区;桂平市 【作 者】韦世勇
【作者单位】广西壮族自治区地球物理勘察院, 广西 柳州 545005 【正文语种】中 文 【中图分类】S153.6
土壤养分是评价土壤可利用性的重要因子，包括土壤中的植物营养元素(即植物体内必需的营养元素)及有益元素(即对某些植物的生长发育能产生有利影响的元素，如B、Co、Cu、Mn、Mo、P、Pb、Zn、N、S等元素[1])。土壤植物营养及有益元素通常用全量和有效量来表示，土壤元素全量是指该元素在土壤中总的含量；土壤元素有效量是土壤元素有效态的含量，指以相对活动态存在于土壤中、能被植物直接吸收利用的那部分元素含量；土壤中某元素的有效度是指土壤中该元素有效量与其总量的百分比。土壤中各元素的有效态是土壤的重要组成成分，是表征土壤环境质量的重要因子，元素有效态的含量对土地质量、土地适宜性调查有着重要的意义，是土壤对作物供应能力的衡量，其含量高低将直接影响作物的生长、产量和品质。土壤元素有效态含量与土壤元素总量之间相关关系的研究对于研究不同元素在土壤中存在状态的比例意义重大，利用其有效态含量分布进行土壤质量评价和分
区，对改善农作物布局，提高农作物产量和品质，充分利用土地资源等方面具有重要意义[2-4]。
本文通过对桂平市评价区1037个土壤采样点的植物营养、有益元素的全量及有效态含量的研究分析，很大程度上为地方提供了“宜耕程度”的量化指标，为土壤养分元素的丰缺评价、提高土壤养分利用率、土壤改良、科学施肥、评估地力、环境评价、国土开发和规划提供重要信息。
桂平市地处广西东南部，属亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛、阳光充足，境内中部是黔、郁、浔三江两岸肥沃的冲积平原，西北部和东南部横亘着大瑶山山脉的紫荆山和云开大山山脉的大容山，平地与山地之间是丘陵，蕴藏着极其丰富的土地资源、水资源、动植物资源和矿产资源，土地肥沃，是广西重要的粮食、蔗糖生产基地。土壤类型为水稻土、砖红性红壤土、石灰(岩)土、紫色土、冲积土、第四系红土、其他土等土壤类型。桂平市评价区大地构造位置处于南华活动带之桂中—桂东褶皱系大瑶山凸起西南侧，出露地层分布于桂平市中东部，出露面积较大，为陆相湖盆地沉积的白垩系新隆组及为河流沉积的冲积层、洪积层为主，还有零星分布的坡积、残坡积、残积和洞穴堆积的第四系望高组和桂平组，分布在桂平市的西、北、东部的泥盆系次之，下泥盆统为莲花山组、那高岭组、郁江组、上伦白云岩-二塘组-官桥白云岩并层、大乐组；中泥盆统分为四排组、东岗岭组和唐家湾组；上泥盆统分为桂林组、东村组、五指山组。沉积相包括滨岸碎屑岩相、局限半局限台地相、开阔台地相、海槽(台间海槽)相等，寒武系少量出露，主要出露于区内西北部，为黄洞口组；边溪组出露较少，位于测区东部[5]。 2.1 样品采集
根据本地区实际，本次评价工作采集1037件样品。采样物质为采样单元内主要类型土壤，采样时避开明显的点状污染地段、垃圾堆及新近堆积土、田埂等。为确保样品的代表性，每个样品均有5个分样点混合而成，即在布设的GPS定位点
为中心样点(主样点)，再向四周辐射确定4个分样点组合成一个代表性样品。采用“S”形、“X”形或棋盘形布设分样点，每个分样点的采土部位、深度及重量要求一致，每个样品的中心样点(主样点)和各个分样点之间的距离均不小于25m。水田、旱地采集耕作层土壤样品，采集地表至20cm深处的均匀连续土柱。林地和园地土壤样品，采集地表至60cm深处的均匀连续土柱。采集的样点土壤用手掰碎，挑出根系、秸秆、石块、虫体等杂物，充分混合后，四分法留取1.5～2.0kg 装入干净的棉布袋。采集的样品晾晒干燥后，充分过10 目筛，进行分缩，称取200g密封包装后送检分析。 2.2 检测分析
所采土壤样品由湖北省武汉岩矿测试中心完成测试，以X射线荧光光谱法(XRF)、等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)为主体，辅以原子荧光光谱法(AFS)、发射光谱法(ES)、离子电极法(ISE)、酸碱容量法(VOL)、氧化还原法(VOL)等测试分析方法相配合的配套分析方案进行检测分析，其中硒全量检测分析方法为原子荧光光谱法(AFS)，检出限为0.01×10-6。所有样品测试分析质量可靠、准确，符合《多目标区域地球化学调查规范》相关要求。 将1037件表层土壤样品中元素的全量和有效量的定量分析数据进行统计，并计算各个元素的全量和有效量的比值(有效度)(表1)。数据表明，土壤中元素有效态含量远低于全量，不管是全量还是有效态含量变异系数变化范围都较大，全量变异系数介于0.26～4.44之间，有效态含量变异系数介于0.68～3.13之间，最大相差一个数量级，说明桂平地区土壤中的元素分布极不均匀，含量差异较大，且土壤中多数元素指标全量与有效量的总体变化趋势较为相似(图1)，这可能与表层土壤中有机质含量及成土母质的不同有关，元素有效态可与有机质形成络合物，而影响有效态的含量。同时，不同土壤的成土母质元素含量背景值不相同，也会对有效态的含量产生一定的影响。有效度(元素有效态含量与元素总量之比)可以作为衡量元素在
土壤环境中活性程度或植物可吸收水平的一个标志[6]。该地区土壤元素总体有效度较低，平均值介于0.30%～21.00%之间，有效度最大为Pb，平均值为21%，有效度最小为B，平均值为0.30%。Pb、Mn、S、Mo元素在该地区土壤环境中活性程度和可被植物吸收利用的程度较高，而S、N、K2O等在该地区土壤环境中活性程度和可被植物吸收利用的程度较低。 3.1 不同成土母质与土壤元素有效量及有效度特征
桂平市评价区按地质单元可分为第四系、古近系、白垩系、石炭系、泥盆系、寒武系，不同地质单元土壤元素全量、有效量与有效度特征见表2。
由表2可知，泥盆系单元中的Mn元素及寒武系单元中的P、K元素的有效量明显高于其他地质单元，其中P元素有效度要也明显高于其他地质单元，但K元素的有效度相对于其他地质单元只处于中等的位置。其他元素在以上六个地质单元的土壤中的有效量和有效度没有显著差异。 3.2 不同土壤类型土壤元素有效量及有效度特征
评价区土壤类型分为冲积土、耕作型第四纪红土、水稻土、砖红性红壤土、紫色土、自然土、棕色石灰土等七个类型。水稻土为水耕，其他为旱耕，各土壤类型中元素有效量和有效度分类统计见表3。
P、K2O、N、Zn元素的有效量和有效度在水稻土类型中较大，人为土壤熟化和水耕类型提高了表层土壤P、K2O、N、Zn元素的有效量和有效度；B、Mn元素的有效量和有效度同样受人为土壤熟化和耕作管理的影响，但Mn受旱耕和水耕的影响更大，B受旱耕影响小于水耕；其他元素的有效量和有效度在不同土壤类型表土中的表现没有显著差异。
影响土壤中元素全量、有效态含量及有效量的因素有很多，包括成土母质、土壤 pH、有机质、土壤质地、植物吸收、微生物活动以及人类活动等[7]，绝大部分情况下，土壤 pH 和有机质含量是影响有效量最大的因素，它们不但影响微量元素
的离子组成，同时也影响胶体上交换性离子的组成[8-12]。
对评价区1037件土壤样品元素进行全量及有效量、土壤pH值与有效度、土壤有机质与有效度的相关系数进行统计(表4)。本次评价主要研究土壤中元素有效量与全量、土壤pH值、有机质三者之间的关系。 4.1 土壤元素全量与有效量关系
据表4数据，N、P、Cu、Co、Pb、S等元素有效量与全量关系密切，其有效量受全量的影响较大；K、Mn、B、Mo、Zn元素有效量受全量的影响较小。 4.2 土壤pH值对有效量的影响
表4数据显示，多数元素有效度和pH值有关，和多数学者研究结果相一致[13]。其中P、Mn、Pb、S等元素的有效度受土壤pH值的影响相对明显，主要由于这些元素的可溶度随土壤pH上升而逐渐下降，该地区的土壤对这些元素的固定和吸附却是随着土壤pH的上升而增加，由此，一定范围内偏酸性的土壤中有P、Mn、Pb、S的含量较高[14]。其他元素受土壤pH值的影响不大(图2)。 4.3 土壤有机质对有效度的影响
据表4数据，有效度与有机质呈正相关性的元素只有Mn、Cu元素，表明表层土壤对有机质的积累可能导致Mn、Cu有效度的提高[15]。而土壤中N、P与有机质含量呈负相关性，这是由于土壤有机残体分解较慢，土壤碳氮比过大，造成微生物与农作物争夺土壤中的有效氮，不利于农作物的生长(图3)。
对桂平市评价区所采表层土壤样品研究表明，不同地质单元的成土母质来源是决定土壤中植物营养及有益元素N、P、K、 Mn、B、Mo、Cu、Zn、Co、Pb、S等元素含量的重要因素，土壤类型及其有机质、酸碱度等理化性质对土壤元素赋存形态、有效量及有效度具重要影响。土壤中N、P、Cu、Co、Pb等元素全量是其有效量的重要影响控制因素；有机质增加有利于Mn、Cu等元素的活化，提高其生物有效量。土壤酸碱度对P、Mn、Pb、S的影响相对明显，土壤酸性越强，P、
Mn、Pb、S等元素的有效度越大；其他元素受土壤pH值的影响不大。
秸秆还田是农耕的传统习惯，秸秆直接还田时应该增施氮肥，或者增加秸秆堆沤还田； Pb、Mn、S、Mo具有较强的活性元素含量地区，易于被作物吸收进入食物链产生富集，进而影响作物品质影响到人类健康，对于含较高的Pb、Mn、S、Mo的地区，可适当调高土壤的碱性，降Pb、Mn、S、Mo的活性。有效B 缺乏地区，在种植油菜等十字花科作物时应增施适量硼肥来提高有效 B 的含量，以增加果实的饱满程度，从而提高产量。
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