甘肃省民勤县骏枣园土壤硒特征及有效性.pdf

第4 3卷第3期2 0 2 3年6月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.3J u n.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 8-1 0 修回日期:2 0 2 2-1 0-0 9 资助项目:甘肃省林业科技计划项目“红枣富硒化栽培技术及其机理研究”(2 0 1 8 k j 0 6 8),中央财政林业科技推广示范项目“枣树优良品种及栽培技术推广示范”(2 0 2 0 Z Y T G 2)第一作者:刘有军(1 9 7 7),男(汉族),甘肃省平凉市人,博士,研究员,主要从事植物生理生态学研究。E m a i l:l y j s m a l l g r a s s 1 6 3.c o m。通信作者:严子柱(1 9 6 9),男(汉族),甘肃省武威市人,硕士,研究员,主要从事持续农业与荒漠化防治研究。Em a i l:y a n z z h 2 0 0 61 2 6.c o m。甘肃省民勤县骏枣园土壤硒特征及有效性刘有军1,严子柱1,姚 泽1,邹天福2(1.甘肃省治沙研究所 甘肃省荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室培育基地,甘肃 兰州7 3 0 0 7 0;2.甘肃莲花山国家级自然保护区管护中心,甘肃 临夏7 3 1 1 0 0)摘 要:目的分析甘肃省民勤县骏枣园土壤硒分布状况及有效性,为富硒骏枣产业发展提供理论依据。方法采用连续浸提的方法对民勤县3个骏枣园06 0c m土壤全硒及各形态硒含量进行测定、并对其分布特征及有效性进行了分析。结果土壤全硒含量变幅为2 45 2 0g/k g,平均值为2 1 0.6 2 5g/k g,全硒表现为不缺乏。在06 0c m土层内,随着土层深度增加,3个果园土壤全硒含量逐步减少,且均呈现:六沟张坝新果园关系。表层土壤(02 0c m)属于足硒类型,亚表层土壤(2 04 0c m)以足硒和少硒为主,底层土壤(4 06 0c m)表现为足硒、少硒和缺硒。土壤有效硒含量4 2.5g/k g,占全硒的2 0.2%。其中,水溶态硒含量为1.11.4g/k g,交换态硒含量1.42.8g/k g,两者仅占有效硒的7.7%,其余为有机态硒。3个枣园土壤有机态硒含量为:新果园六沟张坝。土壤有效硒随着开垦年限延长而增加,即新果园六沟张坝。全硒、有效硒和无效硒均呈现:树下行间。结论民勤县骏枣园土壤全硒不缺乏,但有效硒缺乏。如果要发展富硒枣,就必须人工补充硒肥。关键词:土壤硒;分布特征;有效性;骏枣园;甘肃省民勤县文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 3-0 0 4 1-0 6 中图分类号:S 1 4 7.2,S 1 5 1.9文献参数:刘有军,严子柱,姚泽,等.甘肃省民勤县骏枣园土壤硒特征及有效性J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(3):4 1-4 6.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3 0 4 2 1.0 0 1;L i u Y o u j u n,Y a nZ i z h u,Y a oZ e,e ta l.S o i ls e l e n i u mc h a r a c t e r i s t i c sa n da v a i l a b i l i t y i n j u j u b eo r c h a r d i nM i n q i nC o u n t yo fG a n s uP r o v i n c eJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(3):4 1-4 6.S o i l S e l e n i u mC h a r a c t e r i s t i c sa n dA v a i l a b i l i t y i nJ u j u b eO r c h a r d i nM i n q i nC o u n t yo fG a n s uP r o v i n c eL i uY o u j u n1,Y a nZ i z h u1,Y a oZ e1,Z o uT i a n f u2(1.G a n s uS t a t eK e yL a b o r a t o r yB r e e d i n gB a s eo fD e s e r t i f i c a t i o na n dA e o l i a nS a n dD i s a s t e rC o m b a t i n g,G a n s uD e s e r tC o n t r o lR e s e a r c hI n s t i t u t e,L a n z h o u,G a n s u7 3 0 0 0 0,C h i n a,2.M a n a g e m e n ta n dC o n s e r v a t i o nC e n t e ro fL i a n h u a s h a nN a t i o n a lN a t u r eR e s e r v e,L i n x i a,G a n s u7 3 1 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ed i s t r i b u t i o ns t a t u sa n da v a i l a b i l i t yo fs o i ls e l e n i u mi nt h r e ej u j u b eo r c h a r d si nM i n q i nC o u n t y,G a n s uP r o v i n c ew a sa n a l y z e di no r d e rt op r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ed e v e l o p m e n to ft h es e l e n i u m-e n r i c h e d j u j u b e i n d u s t r y.M e t h o d sT h e c o n t e n t so f t o t a l s e l e n i u ma n dv a r i o u s f o r m so f s e l e n i u mi n t h e 06 0c ms o i l l a y e r i n t h r e e j u j u b eo r c h a r d s o fM i n q i nC o u n t yw e r em e a s u r e db yam e t h o do f s u c c e s s i v ee x t r a c t i o n.J u j u b ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n da v a i l a b i l i t y w e r ed e t e r m i n e d.R e s u l t s T h et o t a ls e l e n i u mc o n t e n tw a s2 45 2 0g/k g(a v e r a g ew a s2 1 0.6 2 5g/k g),s u g g e s t i n gt h a t t o t a l s o i l s e l e n i u m w a sn o td e f i c i e n t.T o t a l s o i l s e l e n i u mc o n t e n t i n c r e a s i n g l yd e c l i n e dw i t h i n c r e a s i n gs o i l d e p t h i nt h e06 0c ms o i l l a y e r,w i t hv a l u e s i nt h e t h r e eo r c h a r d s f o l l o w i n gt h eo r d e ro fL i u g o u Z h a n g b a X i n g u o y u a n.A c c o r d i n gt ot h ep a r t i t i o nc r i t e r i o n f o r s o i l s e l e n i u mc o n t e n t,t h e s u r f a c e s o i l(02 0 c m)w a s c a t e g o r i z e da s s e l e n i u m-r i c h;t h es u b s u r f a c es o i l(2 04 0c m)w a ss e l e n i u m-r i c ha n ds e l e n i u m-p o o r;a n dt h eb o t t o ms o i l l a y e r(4 06 0c m)w a s s e l e n i u m-r i c h,s e l e n i u m-p o o r,a n ds e l e n i u m-d e f i c i e n t.T h e a v a i l a b l e s e l e n i u mc o n t e n tw a s 4 2.5g/k ga n da c c o u n t e d f o r 2 0.2%o f t o t a l s e l e n i u m.S o l u b l e s e l e n i u mw a s 1.11.4g/k g,e x c h a n g e a b l e s e l e n i u mw a s1.42.8g/k g.B o t ho f t h e s es e l e n i u mf o r m st o g e t h e ra c c o u n t e df o ro n l y7.7%o ft h ea v a i l a b l es e l e n i u m.T h er e m a i n i n ga v a i l a b l es e l e n i u m w a sa l lo r g a n i cs e l e n i u m.T h ea v a i l a b l es o i ls e l e n i u mi n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gn u m b e ro f r e c l a m a t i o ny e a r sa n d f o l l o w e dt h eo r d e ro fX i n g u o y u a n L i u g o u Z h a n g b aa m o n gt h et h r e eo r c h a r d s.T h ec o n t e n t so f t o t a l s e l e n i u m,a v a i l a b l es e l e n i u m,a n d i n e f f e c t i v es e l e n i u m w e r eg r e a t e ru n d e rt r e e st h a nb e t w e e nt r e er o w s.C o n c l u s i o nT o t a ls e l e n i u m w a sn o td e f i c i e n ti nt h es o i lo fj u j u b eo r c h a r d so fM i n q i nC o u n t y,b u ta v a i l a b l es e l e n i u m w a sd e f i c i e n t.H e n c e,d e v e l o p m e n to ft h es e l e n i u m-e n r i c h e dj u j u b e i n d u s t r yw i l l r e q u i r ea r t i f i c i a l l ys u p p l e m e n t i n gs o i l sw i t hs e l e n i u mf e r t i l i z e r.K e y w o r d s:s o i l s e l e n i u m;d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s;a v a i l a b i l i t y;j u j u b e o r c h a r d;M i n q i nC o u n t y,G a n s uP r o v i n c e 硒是人和家畜必需元素之一1-5,在自然界分布极不均衡。土壤硒含量主要受土壤母质和气候的影响7-8。土壤类型不同,土壤硒含量不同。例如,泥炭土和沼泽土含量较高,草甸土和沙化土较低3;土层深度不同,硒分布也存在差异,一般情况下,土壤硒大多富集于土壤表层02 0c m9-1 0。硒浓度大小不仅对人类健康至关重要1 1,而且对动物生物功能维持起着重要作用1 2-1 3。维持人体正常生理功能的硒浓度范围较窄,硒缺乏和过量都会引起人类疾病。硒缺乏会引起克山病、大骨节病和水肿病等多种疾病1 4,硒过量会导致人体和牲畜中毒,出现毛发脱落、食欲不振、腹泻等症状。土壤硒是人和家畜硒主要来源,它通过食物链将硒传递给人类和家畜,因而食物中的硒直接来源于土壤。食物、人和家畜硒供应状况主要受土壤硒环境的影响。土壤中硒主要有6种存在形态,包括水溶态硒、交换态硒、有机态硒、酸溶态硒、硫化态硒和残余态硒7,其中,水溶性硒和交换态硒为有效硒,有机态硒为潜在有效硒,其余3种类型几乎不能被植物吸收利用。土壤硒对环境和生物的效应不仅与土壤硒含量有关,还与土壤中硒有效性有关。研究表明,土壤硒含量随着土层深度增加逐步减少且主要富 集 在 土 壤 表 层1 4-1 7,特 别 是02 0c m1 8-2 0。关于2 0c m以下土壤含硒量研究较少。在沙漠地区,由于沙地表面的流动,使得沙化草地土壤硒含量变化不具规律且含量较低8。土壤硒含量与土壤有机质呈显著正相关8,1 9-2 1。在红枣园内,种植和开垦年限不同,土壤有机质可能会不同,树下和行间受根系和施肥等影响不同,积累的有机质可能不同,土层深度不同,有机质的分布也可能不同,这些因素都可能造成土壤硒含量及分布特征的差异。民勤县位于腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠交汇处,气候属于典型的温带大陆性气候。这里光照充足,昼夜温差大,生长期长,为红枣种植提供了得天独厚的自然条件。骏枣是民勤沙区近几年引进的红枣新品种。具有适应性强,产量高和品质好的特点,受到当地农民青睐。然而,普通红枣由于供过于求等原因,市场价格较低。为了提高当地农民收入,发展富硒红枣成为一条可选之路。土壤硒是红枣硒的直接来源。但是,民勤县红枣园土壤硒含量、分布特征、类型和有效性未见报道。因此,以甘肃省民勤县3种不同种植年限骏枣园树下和行间土壤为对象,2 0 1 9年5月对06 0c m土层土壤硒数量、分布特征和类型进行研究,从而掌握民勤县骏枣园土壤硒分布状况及有效性,以期为富硒骏枣产业发展提供理论依据。1 研究区域和研究方法1.1 研究区概况研究区位于甘肃民勤综合治沙试验研究站的新果园(1 0 2 5 9 E,3 8 3 4 N)、民勤县六沟乡(1 0 3 0 1 E,3 8 3 7 N)和张坝乡(1 0 2 5 9 E,3 8 3 5 N)。区域内气候干燥,降水稀少,蒸发量大,昼夜温差大,环境条件十分恶劣。年均气温7.8,年均日较差1 5.2;大于1 0积温30 3 6.4;无霜期1 7 6d;年均降水量1 1 5.4mm,主要集中在79月,占年降水量6 0%;年蒸发量24 5 2.7mm;地下水位51 8m。主要植被有柽柳(T a m a r i xc h i n e n s i s)、花棒(H e d y s a r u ms c o p a-r i u m)、油 蒿(A r t e m i s i ao r d o s i c a)、白 刺(N i t r a r i at a n g u t o r u m)、沙拐枣(C a l l i g o n u m m o n g o l i c u m)、红砂(R e a u m u r i as o n g a r i c a)、蓝刺头(E c h i n o p ss p h a-e r o c e p h a l u s)、盐生草(H a l o g e t o ng l o m e r a t u s)、猪毛菜(S a l s o l ac o l l i n a)等。研究区最初为固定沙地,然后经过不同年限开垦和种植成为了现在的果园。新果园种植年限4 0a,六沟8a,张坝5a。土壤类型多为风沙土,p H值7.88.1,弱碱性。骏枣园均采用密植矮化宽窄行的模式种植,宽行行距3m,窄行行距0.5m,株距3 0c m,砧木为酸枣,接穗为骏枣。田间管理技术如嫁接、浇水、施肥、抹芽、除草、病虫害防治和修剪方式等均相同。其中,新果园为4a生骏枣,地径(离地面1 0c m)3 1.9 3c m,平均高度1 1 2.6 0c m,冠幅8 8c m7 9c m,面积3.3 3h m2,成活率9 2%。张坝为5a生骏枣,地径4 0.2 9c m,平均高度1 8 4.1 1c m,冠幅1 2 9c m1 08c m,面积3.3 3h m2,成活率9 2%。六沟为6a生24 水土保持通报 第4 3卷骏枣,地径5 2.5 4c m,高度2 1 0c m,冠幅1 5 0.4 4c m1 2 6.5 6c m,成活率9 1%,面积3.3 3h m2。1.2 研究方法1.2.1 土壤调查和样品采集 2 0 1 9年5月,在整个骏枣园,根据种植年限在新果园、六沟和张坝各选择3个样区,样区面积1h m2,每个样区随机选择1个点,每个点分树下和行间选点,树下采用离树5,1 0,2 0c m处各选一个点,行间采用宽行之间的中点处选一个点。每个样点按05,51 0,1 02 0,2 03 0,3 04 0,4 06 0c m土层深度采集土样,3个样区的相同层次土样充分混合作为一个样品,共采集7 2个土样,土壤样品自然风干后磨碎,分别过0.8 5mm和0.1 5mm尼龙筛,保存备用。1.2.2 土壤有效硒提取 在土壤中,有效硒包括水溶态硒、交换态硒和有机态硒,其余皆为无效硒。根据田应兵等1 3,2 1对土壤各形态硒测定方法连续提取程序,2 0 1 9年1 2月,依次分离出水溶态硒、交换态硒和有机态硒。1.2.3 土壤全硒提取 土样用HNO3-HC l O4消煮HC l还原制备待测液1 31.2.4 硒的测定方法 采用氢化物发生原子吸收光谱法(HGAA S)测定8,2 0。2 结果与分析2.1 骏枣园土壤全硒变化由表1可知,民勤县骏枣园7 2个土壤样品根据其全硒含量的大小可以划分成缺硒、少硒、足硒和富硒4个类型。其中,缺硒土壤仅占8.3 3%,少硒土壤占1 5.2 8%,足硒土壤占样品7 5.0 0%,富硒土壤占1.3 9%,同时,土壤全硒平均值为2 1 0.6g/k g,在足硒划分标准范围内。这表明民勤骏枣园土壤整体表现为不缺硒,以足硒类型为主。表1 民勤县骏枣园土壤全硒等级划分T a b l e1 C l a s s i f i c a t i o no f t o t a l s e l e n i u mi ns o i l o f j u j u b eo r c h a r d i nM i n q i nC o u n t y等级划分标准/(gk g-1)样本数/个总样本/个百分比/%变幅/(gk g-1)平均值/(gk g-1)缺 硒30 0 007 20.0 由表2可知,3个骏枣园06 0c m土层全硒含量平均值均呈现树下大于行间。新果园和六沟树下每层土壤全硒均大于行间。而在张坝枣园,只有01 0c m土层树下全硒含量大于行间,1 04 0c m土层树下和行间土壤全硒含量没有显著 差异,在4 06 0c m土层,行间大于树下。这可能与张坝地下土层母质结构、微地形等因素有关。3个骏枣园无论是行间还是树下全硒含量均呈现:六沟张坝新果园。在06 0c m土层范围内,3个果园土壤硒含量无论是树下还是行间均随着土层深度的增加而减少。根据中国表层土壤含硒量分级标准1 4,2 2并结合表2数据可以看出,在02 0c m表层土壤,足硒类型占表层土壤总硒含量的9 4.4 4%,这表明民勤县骏枣园表层土壤属于足硒水平;在2 04 0c m亚表层土壤,足硒类型占土5 0.0 0%,少硒占4 1.6 7%,表明民勤县骏枣园亚表层土壤以足硒和少硒为主;在4 06 0c m底层土壤,足硒、少硒和缺硒各占三分之一。其中,新国园为缺硒,张坝为少硒、六沟为足硒。从06 0c m土层土壤全硒含量平均值来看,3个骏枣园整体表现为足硒水平。特别是树下全为足硒水平。表2 民勤县骏枣园树下和行间不同土层土壤全硒含量T a b l e2 T o t a l s e l e n i u mc o n t e n t o f s o i l u n d e r t r e e sa n db e t w e e nr o w s i nj u j u b eo r c h a r d i nM i n q i nC o u n t yg/k g深度/c m新果园树下行间张 坝树下行间六 沟树下行间052 4 1.51 9 9.63 2 4.22 9 4.14 5 3.63 4 2.551 02 3 2.01 9 7.52 3 0.02 1 4.32 7 0.32 4 2.71 02 02 2 5.71 8 0.51 8 4.11 8 4.62 5 5.52 0 5.72 03 02 0 4.01 7 7.01 7 1.31 7 1.72 4 3.72 0 6.13 04 01 6 5.51 1 5.21 7 0.81 7 3.82 2 9.71 9 7.84 06 09 0.05 5.31 4 2.41 6 9.62 2 4.21 9 0.0平均值1 9 3.11 5 4.22 0 3.82 0 1.42 7 9.52 3 0.834第3期 刘有军等:甘肃省民勤县骏枣园土壤硒特征及有效性2.2 骏枣园土壤各形态硒变化(1)水溶态硒。水溶态硒指可溶性无机硒和可溶性有机硒,最容易被植物吸收利用的有效硒形态。由表3可知,3个骏枣园土壤水溶态硒含量为1.11.4g/k g,平均值仅为1.2 2g/k g,占各土地层全硒含量的0.5%1.2%。这说明水溶态硒在3个果园各土层中分布均衡且含量较低,而且树下和行间没有差异。中国低硒带表层土壤水溶态硒的缺乏指标上限为3g/k g9。根据该标准,3个枣园土壤水溶态硒总体缺乏。(2)交换态硒。土壤交换态硒指那些被水合氧化物、黏土矿物及腐殖质表面吸附的四价态亚硒酸离子,在一定条件下可被植物吸收。由表3可知,3个枣园交换态硒含量为1.42.8g/k g,它们的平均值为2.0 5g/k g,占各土层全硒含量的0.4%2.2%。3个果园土壤之间交换态硒没有差异,但行间的交换态硒含量略高于树下。说明3个骏枣园交换态硒也缺乏,且分布没有水溶态硒均衡。(3)有机态硒。土壤有机态硒是指可以矿化成硒酸盐或亚硒酸盐以及一些可以直接被植物吸收的低分子量有机态硒化合物(含硒氨基酸)2 0。由表3可知,3个骏枣园有机态硒含量在树下和行间变化均较大,在树下变化范围为2 8.15 7.7g/k g,每层含硒量占本层全硒含量1 1.3%4 6.1%,行间变化范围为1 9.05 5.0g/k g,每层含硒量占本层全硒含量的1 1.6%3 6.0%。3个枣园中,仅有张坝51 0c m土层行间有机态硒含量显著大于树下,其余土层均呈现树下大于行间(p0.0 5)。另外,有机态硒随着土层深度增加逐步减少。有机态硒含量显著高于水溶态硒和交换态硒(p六沟张坝,3个果园有机态硒含量也为:新果园六沟张坝(表5)。3个枣园土壤有效硒含量与开垦年限变化一致。即开垦年限越长,有效硒含量越高。可能原因是开垦年限越长,土壤有机质含量越高,导致有机态硒含量越高,而在3果园中有机态硒占有效硒的9 0%以上(表5),因此,3个果园有效硒含量主要取决于有机态硒含量,即有效硒的大小为:新果园六沟张坝。54第3期 刘有军等:甘肃省民勤县骏枣园土壤硒特征及有效性表5 民勤县骏枣园土壤有效硒与开垦年限关系T a b l e5 R e l a t i o n s h i p sb e t w e e ns o i l a v a i l a b l e s e l e n i u ma n dr e c l a m a t i o ny e a r s i nj u j u b eo r c h a r do fM i n q i nC o u n t y种植园水溶态+交换态/(gk g-1)占有效硒比例/%有机态硒/(gk g-1)占有效硒比例/%有效硒/(gk g-1)开垦年限/a新果园3.27.24 1.59 2.84 4.84 0六 沟3.37.73 9.89 2.34 3.18张 坝3.38.33 6.59 1.83 9.75平均值3.37.73 9.39 2.34 2.51 4.33 结 论(1)民勤县沙区3个骏枣园表层土壤全硒不缺乏,且呈现六沟张坝新果园。树下土壤含硒量均高于行间。在06 0c m土层深度内,随着土层深度增加,全硒量逐步减少,表层(02 0c m)土壤属于足硒类型,亚表层(2 04 0c m)土壤以足硒和少硒为主,底层(4 06 0c m)土壤表现为足硒、少硒和缺硒。(2)土壤有效硒含量较低,仅占全硒的2 0.2%。有效硒中,水溶态硒和交换态硒仅占有效硒的7.7%,其余为有机态硒。土壤有机态硒含量分别为新果园六沟张坝,开垦年限越长,有机态硒含量越高。土壤全硒、有效硒和无效硒含量均呈现树下高于行间。(3)民勤县沙区3个骏枣园土壤有效硒含量低,特别是骏枣直接吸收利用的水溶态性和交换态硒极低,会导致骏枣果实低硒。如果要发展富硒枣产业,必须人工补充硒肥。参考文献1 徐强,迟凤琴,匡恩俊,等.方正县土壤硒的分布特征及其与土壤性质的关系J.土壤通报,2 0 1 5,4 6(3):5 9 7-6 0 2.2G e r l aPJ,S h a r i fM U,K o r o mSF.G e o c h e m i c a l p r o c e s-s e sc o n t r o l l i n gt h es p a t i a l d i s t r i b u t i o no f s e l e n i u mi ns o i la n dw a t e r,W e s t-C e n t r a l S o u t hD a k o t a,U S AJ.E n v i-r o n m e n t a lE a r t hS c i e n c e s,2 0 1 1,2(7):1 5 5 1-1 5 6 0.3 R a y m a n M P.T h ei m p o r t a n c eo fs e l e n i u mt oh u m a nh e a l t hJ.T h eL a n c e t,2 0 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