全 文 ：第 13卷 第 2期
2 0 0 5年 4月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．13 No．2
April， 2005
长期定位施锌土壤-作物系统锌分布特征研究*
魏孝荣 郝明德 田梅 霞
(挛国 学蘸水土保持研究所杨陵71210)
摘 要 长期定位试验研究施 Zn土壤一作物系统 Zn分布特征结果表 明，长期施用 Zn肥可 引起 Zn在土壤 中的累
积，其剖面各土层有效锌含量均高于对照，且高于Zn肥有效施用的临界值。冬小麦各器官及全株 Zn浓度和积累
量均高于对照，但分配有所不同。长期施用 Zn肥土壤中 Zn有较大盈余 ，作物携出量仅 占当季施 Zn量 的4．11％，
长期施用 Zn肥作物体 内 Zn含量虽未超标 ，但却 引起 Zn在土壤 中的富集，对土壤生态环境造成潜在危害。
关键词 长期施 Zn 冬小麦 分布特征 平衡
Distribution of zinc in soil。crop system after long-term located application of zinc fertilizer．W EI Xiao—Rong，HAO
Ming-De，TIAN Mei—Xia(Institute of Soil and Water Conservation，Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water
Resources，Yangling 712100，China)，CJEA，2005，13(2)：96～98
Abstract A long-term located experiment of application of zinc fertilizer is conducted to study the distribution of Zn in
soil—crop system ．The results show that zinc can be accumulated in soil after long term continuous application of zinc fertil—
izer，the available zinc concentration in sol iS enhanced，which iS higher than the critical value for assess whether Zn deft—
cleney is oc cured or not．High zinc concentrations in crops and different tissues are observed owing to continuous applica—
tion of zinc，but their distributions are diferent．Zinc is accumulated in soil after along term continuous applicationof zinc and
zinc anx：xlnt carried out by the crop is only 4．II％ of the applied amount．So ．it rl~ es a potential risk for soil ecosystem．
Key words Long—term application of zinc fertilizer，W inter wheat，Distribution character，Balance
(Received Dec．19，2003；revised Feb．13，2004)
我国北方石灰性土壤、沿海盐渍土及南方部分土壤均存在缺 Zn状况，缺 Zn使植物生长受抑并引起动、
植物生理病害。外源 zn进入土壤后作物对锌的吸收分配方面的研究 已多见报道-1~3 J，而对长期施 zn条件
下作物吸收 Zn规律及 zn在作物体内分布转运和长期施 Zn的土壤环境效应方面的研究尚少见报道。本试验
研究了连续 17年施用 zn肥后土壤一作物系统 Zn的分布特征 ，为合理安全使用 Zn肥提供理论依据。
l 试验材料与方法
试验于 1984年在陕西省长武县十里铺塬地上进行，该地海拔高度 1200m，属暖温带半湿润大陆性季风
气候 ，多年平均降水量 584．1mm，年均气温 9．1℃，年无霜期 171d。试验地土壤养分含量、地貌特征在黄土
高原沟壑区有一定代表性 ，供试土壤为粘盖黑垆土，耕层土壤有机质含量为 10．5g／kg，全 N含量 0。57g／kg，
碱解氮 37．0mg／kg，有效磷 2．0mg／kg，速效钾 129．3mg／kg。
试验设 对照 (CK，施 N60kg／hm ，P2O560kg／hm )和施 Zn肥 (N60kg／hm ，P2O560kg／hm ，ZnSO4 15
kg／hm ，含 Zn22．73％)2个处理 ，3次重复 ，小区随机排列 ，N肥为尿素 ，P肥为过磷酸钙 ，肥料于作物播种前
撒施地表并翻入土壤 ，Zn肥溜入播种行 ，管理同大田。供试小麦品种 1984～1985年为“秦麦 4号”，1986～
1995年为“长武 131”，1996年后为“长武 134”，小麦采用沟播，头年 9月中旬播种 ，翌年 6月下旬收获。
于2001年 3月采集各处理剖面土壤样品(每 20cm为 1层 ，采样深度为 lm)，土样 自然风干后过 lmm和
0．25ram尼龙筛备用。冬小麦收获期每小区中间随机抽取 1行 ，采集 lm长植株样品，按不 同器官分为茎、
叶、壳和籽粒，样品洗净后置 85℃烘干称干物质量 ，再用不锈钢粉碎机粉碎过 lmm尼龙筛 ，以干灰化一原子
吸收分光光度法测定植株样品 zn含量。用 DTPA(pH7．3)浸提一原子吸收分光光度法测定土壤样 品有效锌
*国家 自然科学基金项目(40171058)、中国科学院知识创新工程方向性项目(KZCX2—413—3)和国家科技攻关项 目(2001BAS08B18)资助
收穑 日期 ：2003．12—19 改回日期 ：2004—02．13
第 2期 魏孝荣等：长期定位施锌土壤一作物系统锌分布特征研究 97
含量。土壤和植物样品测定结果均以风干样为基准表示。
2 结果与分析
2．1 土壤 Zn含量
余存祖等 ]认为研究土壤元素有效形态的富集远比研究其总量有意义。由表 1可知长期施 zn处理其
土壤中有效锌含量远高于未施 Zn处理，特别是 0～20cm土层、20～40cm 土层和 80～100cm土层土壤施 zn
处理分别 比未施 zn处理高 357．75％、95．50％和 70．30％，在作物根系广泛分布的 0～100cm土层土壤平均
有效锌含量 比未施 zn处理高 151．44％。长期施 zn处理土壤中有效锌主要分布于 0-20cm表层 ，占整个土
壤剖面的 58．70％，而未施 zn处理由于作物的携出其土壤 中有效锌含量较低 ，且表层土壤有效锌占整个剖
面的比例较小，仅为 32．28％。Takkar P．N．等[加]和 Rathore G．S．等[¨]分别提出 0．600mg／kg和 0．460mg／kg
的土壤有效锌临界值标准，彭琳等L5 J把 0．500mg／kg作为垆土有效锌(DTPA-Zn)临界值 ，这与 Brown A．L．
等【l2 J、Lindsay W．L．等【l3 J提出的有效锌(DTPA-Zn)临界值指标相同。施 Zn处理 0～100cm土层平均有效
锌含量为 0．875mg／kg，高于当地土壤有效锌临界值(0．500mg／kg)。由于长期施用 zn肥 ，土壤 中有效锌 已
满足作物生长需要 ，不再成为作物生长的限制因子。未施 Zn处理由于无 Zn肥投入 ，加之每年有作物吸收
携出，土壤 zn素处于亏损状态，其 0～100cm土层土壤平均有效锌含量仅为 0．348mg／kg，低于当地土壤有效
锌临界值，仍为作物生长的限制因子。 表1 土壤zn含量
2．2 作物 Zn含量 Tab．1 Available zinc content in soil
长期施用 Zn肥处理土壤 中有效
锌含量 已超过有 效锌 临界值 (见表
1)，此 时施 Zn肥对作物生长 的影响
已不 明显 ，但 仍能增 加作 物生物 量
(见表 2)，茎、叶和壳分别比对照增加
3．77％、11．33％和 5．48％，而其千粒
表 2 长期施 Zn肥对作物生长的影响
Tab．2 Effect of long—term zinc application on crop biomass
*表 中均为 3次重 复平 均值 。
籽粒是冬小麦体内 Zn含量最高部位 ，茎 中 Zn浓度
较低 ，长期施 Zn处理可改变叶和壳 Zn浓度顺序。
长期施 Zn处理冬小麦各部位 Zn浓度均高于未施
锌处理，且以茎中最明显 ，比对照高 240．83％，其次
为叶和籽粒 ，而壳 中仅 比对照高 9．03％。Zn在冬
小麦各器官的积累分配也呈相 同趋势 ，这与张怀渝
等L6 J研究结果一致。长期施 Zn处理冬小麦茎 、叶
中 zn分配大于未施锌处理 ，而壳和籽粒中 zn分配
则小于未施锌处理，这是因为作物对 zn的吸收主
要是受代谢控制的主动吸收过程，作物从土壤中吸
收更多的 Zn，Zn在韧皮部中移动性较差，且在作物
体内再利用程度较低L7]，而在衰老器官如茎、叶中
重、籽粒 重 量 比未施 锌 处 理 分 别 降 低 10％和
1．89％，但地上部生物 总量仍高于未施锌处理。
土壤 中 Zn含量对作物体内 Zn积累影响较大 ，
长期施用 Zn肥处理影响 Zn在作物体内含量和
累积，且对其在作物体 内各器官的分配也有一定
影响。作物对 Zn的吸收见表 3，表 3表明长期施
锌处理冬小麦体内 Zn浓度分布模式为籽粒 >叶
>壳>茎 ，而未施 Zn处理为籽粒 >壳 >叶>茎。
表 3 植株 中 Zn含量
Tab．3 Zinc content in crop
积累量相对较多所致 ，但其总体趋势仍为籽粒大于茎叶。
2．3 长期施 zn土壤·作物系统中 zn素平衡状况
养分平衡以土壤养分库收入和支 出相抵
98 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
表 4 Zn在土壤．作物系统中的平衡状况
Tab．4 Balance state of zinc in soil-crop system
处 理 ~A．／kg·hm一 Input
Treatm~ts 肥 料 降水与种子 总输入
Fertilizer Precipitation aIld seeds Total input
输出／kg·hm一 Output 平 衡
地上部带走 总输出 Balance s诅te
Harvested T0tal output
后的盈亏量表示 ，本试验条件下不存在养分流
失，故旱地淋溶渗漏可忽略不计，降水和种子
输入的养分引用监测资料 ，由此可得到土壤-作
物系统 Zn素平衡状况。表 4表明长期施用 Zn
肥处理使 Zn在土壤中有较多积累，而未施 Zn
肥处理土壤则呈现 Zn亏缺。Zn素在土壤一作
物系统中的平衡在无 Zn肥投入下处于较大亏
缺状态 ，这是因土壤无 zn素的补给而作物却从土壤中吸收较多的 zn素所致，这与余存祖等l8 J对该区 zn素
的平衡研究结论一致。一旦投入 zn肥土壤中 zn库则有较大的补给，呈现出盈余状况。
3 小 结
长期施用 Zn肥可引起 Zn在土壤中的积累，且剖面土壤有效态含量均高于对照处理 ，0～100cm剖面平
均有效锌含量达 0．875mg／kg，已高于 zn肥有效施用的临界值 (0．500mg／kg)；作物从土壤中吸收的 Zn量
也大大增加 ，冬小麦各器官及整个植株 Zn浓度和积累量均高于对照，只是其分配有所不同。土壤中的 Zn
通过被作物吸收而向生态系统迁移 ，这种迁移是土壤与人、畜健康产生联系的重要环节。余存祖等 J研究
发现土壤与农作物中 Zn浓度之间的关系可用幂函数表达。张怀渝等l6 J研究 Zn在土壤一作物系统中的转移
与利用时发现，施入土壤中的 Zn肥当季被作物地上部利用 的仅有 2．39％，而大部分(88．84％)Zn素以各种
形态残留于土壤 ，表明 Zn在土壤中的富集能力很强，当季施入 Zn的转移率很低，长期施用 Zn肥可能带来
Zn污染的潜在危险。本试验研究发现长期施用 Zn肥处理土壤中的Zn有较大盈余 ，作物携出量仅占当季施
Zn量的 4．11％，长期施用 Zn肥作物体内 Zn含量未超标 ，但却引起 Zn在土壤中的富集 ，对土壤生态环境造
成潜在危害。
参 考 文 献
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