全 文 ：栗叶栗果与土壤中微量营养元素形态关系的研究
唐兆宏1，刘 霞2* ，刘树庆3，孙志梅3 (1． 河北省微生物研究所，河北保定 071001;2． 河北农业大学生命科学学院，河北保定
071001;3．河北农业大学资源与环境科学学院，河北保定 071001)
摘要 ［目的］研究栗叶栗果与土壤中微量营养元素形态的关系。［方法］同时采用有效态和欧共体 BCR三步提取法对燕山山区板栗土
壤 0 ～20和 20 ～40 cm土层中 Fe、Mn、Zn、Cu的各形态含量进行了测定，并分析了板栗的生物吸收系数以及土壤中微量营养元素形态与
栗叶和栗果中矿质营养的关系。［结果］栗叶对 Mn的生物吸收系数高于其他元素，栗果对 Zn的生物吸收系数较大。运用营养元素赋
存形态能更好地揭示板栗土壤中元素的生物地球化学特征，可用 0 ～20 cm土层弱酸提取态 Mn以及 20 ～ 40 cm土层的弱酸提取态 Fe、
Zn来判断板栗叶相应元素的营养状况。栗果中 Mn、Cu、Zn的含量受到土壤中元素形态间交互作用的影响。［结论］为监测板栗生长、
合理施肥、提高板栗产量和品质以及维护板栗林区生态环境提供了理论依据。
关键词 板栗;土壤;微量营养元素;生物吸收系数;元素形态
中图分类号 S154 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2011)01 －00151 －03
Studies on the Relationships among the Trace Nutrient Element Fractions in Chestnut Forest Soils and Chestnut Leaves and Chestnuts
TANG Zhao-hong et al (Hebei Research Institute of Microbiology，Baoding，Hebei 071001)
Abstract ［Objective］The aim was to study the relationships among the trace nutrient element fractions in chestnut forest soils and chestnut
leaves and chestnuts． ［Method］The Fe，Mn，Zn and Cu concentration in 0 － 20 cm and 20 － 40 cm soil layers of chestnut forest in Yan
mountain area were determined by the available form and BCR(the Community Bureau of Reference)three-step sequential chemical extraction
experiment． The bio-absorption coefficient and the correlations between elements in chestnut leaves and nuts and their fractions in soil were an-
alyzed． ［Result］The BAC of Mn in chestnut leaves was higher than those of the other elements，while the BAC of Zn in chestnut nuts was rel-
atively large． The element speciation in soils could better reveal the bio-geochemical characteristics of nutrient elements in chestnut forest
soils． The Fe，Zn and Mn nutrient status of chestnut leaves could be estimated by the acetic acid extractable fraction of Fe and Zn in 20 － 40
cm soil layer and the acetic acid extractable fraction of Mn in 0 － 20 cm soil layer． The contents of Mn，Cu and Zn in chestnut nuts were af-
fected the interactions among element fractions in chestnut forest soils． ［Conclusion］The research provides theoretical basis for the growth of
chestnut，reasonable fertilization，improving the yield and quality of chestnut and maintaining the eco-environment of chestnut forest．
Key words Chestnut;Soil;Trace nutrient element;Bio-absorption coefficient;Element fraction
基金项目 国土资源部及农业厅河北省农业地质调查项目(200040007-
3-1)。
作者简介 唐兆宏(1972 － ) ，男，河北秦皇岛人，工程师，硕士，从事环
境质量监测研究，E-mail:tangzhaohong@ 126． com。* 通讯作
者，讲师，博士，从事环境质量监测与评价研究，E-mail:li-
ux345zhw@ 126． com。
收稿日期 2010-09-30
农业地质地球化学背景是影响名特优农产品质量和产
量的重要因素之一［1 －3］，尤其是土壤营养元素的地球化学行
为在很大程度上受其赋存状态的影响［4 －5］，而土壤元素的形
态直接影响植物的生物有效性［6］。这些元素的含量水平、存
在形态和迁移转化在环境质量和生物学过程中具有重要意
义［7］。板栗(Castanea mollissima Blume)是我国具有较好经
济效益、社会效益和生态效益的传统经济树种。燕山山区盛
产板栗，并以“京东板栗”而闻名。以往对板栗的研究多集中
在栽培管理、品种、病虫害、土壤性质、土壤矿质元素与板栗
产量间的关系等方面［8］，但对板栗林土壤中营养元素生物地
球化学特征的研究较少，特别是对板栗土壤中元素形态与叶
和果实的矿质营养之间关系的研究报道更少。土壤中元素
总量不能作为评估它们对生物影响的充分标准［9］，因此有必
要对其形态作进一步研究。为此，笔者以有效态和 BCR 三
步提取法对燕山山区板栗林土壤中微量营养元素的形态进
行了分析，探明了栗叶、栗果中矿质营养与土壤养分的相关
性，并寻求能够评价板栗叶营养状况的指标，以期为监测板
栗生长、合理施肥、提高板栗产量和品质以及维护板栗林区
生态环境提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 土壤样品。土壤样品于 2007年 7月底和 9月初采自
迁西县和宽城县 2 地，在每个选定范围内用不锈钢土钻以
“S”形取 5个点，以 5 个点的混合样品作为 1 个样点。每个
样点土壤剖面按 0 ～ 20、20 ～ 40 cm 分层取样(有些样点 40
cm以下为基岩) ，每个样品以四分法取样 1 kg，风干。带回
实验室后，去除砾石、植物根系等杂质，混匀磨细，分别过 0． 1
mm和 0． 25 mm筛，备用。供试土壤的理化性质见表 1，其中
1、5、6采自宽城县，其他采自迁西县。
1． 1． 2 板栗样品。采集土壤样品的同时，在研究区内选择
生长健壮的板栗植株 30 株左右，摘取枝条中部成熟叶 100
片。板栗品种均为“早丰”，树龄在 10 年左右，管理水平相
近。以自来水、蒸馏水、去离子水各冲洗 3 次。同年 9 月初，
采集相应样点栗树自然落地的栗果，每个样点取 100 ～ 120
个，约 500 g。在 －4 ℃冷库中放置 1个月，去皮，切碎。栗叶
和栗果均于烘箱中 85 ℃杀青 30 min，然后在 65 ～ 70 ℃下烘
干至恒重，再用不锈钢植物粉碎机粉碎，在瓷研钵中磨细，混
合均匀，密封于样品袋中，于 －20 ℃冰箱中保存，待测。
1． 2 分析方法 土壤 pH 值采用 1∶ 2． 5 土水比，电位法测
定;有机质(SOM)采用 K2Cr2O7 加热法测定。土壤样品经
HNO3-浓 H2SO4-HClO4 三酸消解后，测定 Fe、Mn、Cu、Zn元素
的全量。元素有效态采用 0． 1 mol /L盐酸浸提。元素形态分
析采用 Rauret 改进的欧共体 BCR三步提取法［10］。板栗叶、
果实经 HNO3-HClO4 消解。每个样品测定重复 3 次，各元素
含量均以原子吸收分光光度法测定。
1． 3 数据处理 试验数据采用 Excel 2003和 SPSS等统计软
件分析。
2 结果与分析
2． 1 板栗土壤中微量营养元素的生物吸收系数 生物吸收
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39(1):151 － 153 责任编辑 乔利利 责任校对 卢瑶
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.01.133
表 1 供试土壤理化性质
Table 1 The physical and chemical characters of soils
编
号
No．
采样地点
Sampling
site
采样
深度
cm
Depth
pH值
pH
value
有机质
g /kg
Organic
matter
速效 P
mg /kg
Available
P
速效 K
mg /kg
Available K
1 湾子村 a 7． 98 18． 6 ±0． 1 2． 14 ±0． 01 139． 30 ±23． 97
b 7． 99 15． 0 ±0 6． 40 ±0． 13 87． 50 ±0． 05
2 稻谷峪 a 6． 85 13． 2 ±0． 1 3． 74 ±0． 04 106． 88 ±7． 95
b 6． 95 7． 8 ±0 3． 52 ±0． 05 69． 38 ±0． 88
3 小龙湾 a 6． 94 11． 0 ±0． 1 5． 55 ±0． 08 50． 00 ±2． 83
b 7． 28 9． 6 ±0． 1 20． 24 ±1． 20 41． 88 ±1． 20
4 临河 a 6． 51 12． 0 ±0． 2 3． 52 ±0． 07 84． 38 ±11． 05
b 6． 87 8． 5 ±0． 1 12． 10 ±1． 02 75． 00 ±1． 41
5 湾子村 a 7． 47 18． 4 ±0． 3 2． 40 ±0． 06 109． 38 ±13． 26
b 8． 17 15． 9 ±0． 2 5． 90 ±0． 09 85． 94 ±11． 05
6 北场 a 7． 13 14． 5 ±0 3． 62 ±0． 03 142． 19 ±11． 05
b 7． 34 10． 6 ±0． 1 9． 41 ±0． 48 84． 40 ±0． 67
7 杨家峪 a 5． 98 8． 6 ±0． 4 9． 69 ±0． 55 45． 31 ±2． 21
b 6． 25 4． 9 ±0． 2 8． 20 ±0． 84 42． 50 ±3． 54
8 杨家峪 a 6． 45 10． 6 ±0． 2 4． 51 ±0． 06 43． 76 ±4． 44
b 6． 53 8． 7 ±0． 1 10． 49 ±0． 89 35． 63 ±23． 86
9 杨家峪 a 5． 61 9． 3 ±0 9． 03 ±0． 05 65． 63 ±4． 42
b 6． 03 7． 6 ±0 23． 54 ±6． 41 36． 56 ±8． 40
10 汉儿庄 a 7． 15 10． 3 ±0． 4 4． 95 ±0． 02 62． 50 ±17． 68
b 7． 25 8． 7 ±0． 3 16． 46 ±3． 21 50． 63 ±0． 11
11 北观 a 7． 27 8． 9 ±0． 1 3． 57 ±0． 17 90． 63 ±2． 21
b 7． 29 4． 8 ±0． 1 10． 64 ±0． 27 50． 00 ±11． 05
12 侯庄 a 6． 23 5． 5 ±0． 3 6． 46 ±0． 98 55． 00 ±11． 05
b 6． 27 3． 4 ±0． 2 13． 26 ±0． 05 31． 25 ±0． 03
注:a 为 0 ～20 cm土层;b 为 20 ～40cm土层。
Note:a represents 0 －20 cm soil layer;b represents 20 －40 cm soil layer．
系数 (biological absorption coefficient，BAC)可表征植物与土
壤中元素间的关系，即元素在植物中的含量与其在该植物根
系土壤中的含量之比［11］。BAC可表示元素从土壤转移到植
物体中的程度，有助于评价土壤对植物的作用和影响。由表
2 可知，栗叶对Mn的 BAC最大，对 Fe的 BAC最小，且对 Fe、
Mn的吸收能力变异幅度较大;栗果对 Cu的 BAC最大，其次
为 Zn，对 Fe的 BAC最小;同时，栗叶对 Fe、Mn、Zn的吸收能
力大于果实，对 Cu的吸收能力小于果实。
表 2 板栗叶和果实对元素的吸收系数
Table 2 BAC of chestnut leaves and nuts
元素
Elements
叶吸收系数
BAC of leaves
果实吸收系数
BAC of nuts
Fe 0． 003 ～0． 013 0． 000 5 ～0． 001 3
Mn 0． 066 ～1． 940 0． 015 0 ～0． 086 0
Zn 0． 365 ～0． 892 0． 088 0 ～0． 266 0
Cu 0． 041 ～0． 406 0． 122 0 ～0． 654 0
2． 2 栗叶、栗果与土壤中微量营养元素的关系
2． 2． 1 栗叶、栗果与土壤中微量营养元素总量和有效态的
关系。由表3可知，栗叶和栗果中 Fe、Mn、Cu、Zn的浓度与土
壤中相应元素的总量和有效态浓度的相关性绝大多数不显
著，只有栗叶和栗果中Mn的浓度与20 ～40 cm土层中Mn的
总量间呈显著负相关，r值分别为 － 0． 695* 、－ 0． 677* ;栗叶
和栗果中 Zn的浓度与土壤中 Zn的总量和有效态浓度均呈
不显著正相关。
2． 2． 2 栗叶、栗果与土壤中微量营养元素 BCR形态的关系。
由表 4可知，栗叶中的 Fe 与土壤中弱酸提取态 Fe 呈负相
关，与可还原态和可氧化态 Fe呈正相关。栗叶中 Mn、Cu与
土壤中各形态 Mn、Cu均呈负相关，而其 Zn与土壤中各形态
Zn呈正相关，这和有效态 Zn 与板栗叶中 Zn 的相关关系相
似。其中，栗叶中 Fe、Mn、Zn分别与土壤中 20 ～ 40 cm弱酸
提取态 Fe呈显著负相关(r = － 0． 581* ) ，与 0 ～ 20 cm 弱酸
提取态 Mn、20 ～40 cm可还原态和可氧化态 Mn呈显著负相
关(r值分别为 －0． 623* 、－0． 586* 、－ 0． 621* ) ，与 0 ～ 20 cm
可还原态 Zn、20 ～40 cm弱酸提取态 Zn呈显著正相关(r 值
分别为0． 620* 、0． 710* )。经逐步回归分析，结果如下(Y代
表 3 栗叶、栗果中 Fe、Mn、Cu、Zn与其土壤中有效态浓度的相关关系
Table 3 The correlation between the concentrations of Fe，Mn，Cu and Zn in chestnut leaves and nuts and the available fractions of them in soils
指标 Indicator 部位 Parts
Fe
a b
Mn
a b
Cu
a b
Zn
a b
总量 Total 栗叶 －0． 336 －0． 346 －0． 559 －0． 695* －0． 071 －0． 046 0． 431 0． 329
栗果 0． 495 0． 538 －0． 546 －0． 677* 0． 262 0． 257 0． 531 0． 454
有效态 Available 栗叶 0． 435 0． 396 －0． 427 －0． 483 －0． 082 0． 019 0． 331 0． 205
栗果 －0． 028 0． 100 －0． 417 －0． 523 －0． 054 0． 142 0． 347 0． 281
注:a为 0 ～20 cm土层;b为 20 ～40 cm土层;“* ”表示 0． 05水平显著相关。
Note:a represents 0 －20 cm soil layer;b represents 20 －40 cm soil layer;* represents significance at the 0． 05 level．
表 4 栗叶中营养元素与土壤中元素形态间的相关关系
Table 4 The correlation between the elements in chestnut leaves and each fraction of them in soil
BCR形态
BCR fractions
Fe
a b
Mn
a b
Cu
a b
Zn
a b
Ⅰ弱酸提取态 Acetic acid extractable －0． 148 －0． 581* －0． 623* －0． 246 －0． 165 －0． 152 0． 481 0． 710*
Ⅱ可还原态 Deoxidized 0． 260 0． 161 －0． 137 －0． 586* －0． 083 －0． 029 0． 620* 0． 195
Ⅲ可氧化态 Oxidized 0． 322 0． 121 －0． 254 －0． 621* －0． 360 －0． 536 0． 360 0． 202
注:a为 0 ～20 cm土层;b为 20 ～40 cm土层;“* ”表示 0． 05水平显著相关。
Note:a represents 0 －20 cm soil layer;b represents 20 －40 cm soil layer;* represents significance at the 0． 05 level．
表叶中相应元素含量) :
Y =35． 469 +22． 307 X (ZnbⅠ) ，R
2 = 0． 504
Y =768． 287 －4． 514 X(MnaⅠ) ，R
2 = 0． 388
Y =345． 324 －57． 637 X (FebⅠ) ，R
2 = 0． 338
以上分析表明，0 ～ 20 cm土层中弱酸提取态 Zn对栗叶
中 Zn含量的增加贡献最大，而栗叶中 Mn、Fe 含量分别随
0 ～20 cm土层中弱酸提取态Mn、20 ～40 cm土层中弱酸提取
态 Fe的增加而减少。
251 安徽农业科学 2011 年
由栗果中 Fe、Mn、Cu、Zn的含量与土壤中相应元素的各
形态间的逐步回归结果(表 5)可知，20 ～ 40 cm土层中可还
原态 Fe对栗果中 Fe含量的增加贡献最大;0 ～20 cm土层中
可还原态 Mn对栗果中 Cu含量的增加贡献最大;栗果中 Mn
的含量受 0 ～20 cm土层中较多元素的影响，随可氧化态 Zn
含量的增加而增加，随可氧化态 Cu和弱酸提取态 Fe含量的
增加而减小。可见，栗果中 Mn、Cu、Zn的含量受到土壤中元
素形态间交互作用的影响。
表 5 栗果中微量元素与其土壤中 BCR形态间的逐步回归方程
Table 5 Stepwise regression equation between trace element BCR frac-
tions in soil and the mineral nutrient quality of chestnut
逐步回归方程 Stepwise regression equation R2 P
Y(Fe)=25． 398 +0． 016X(FebⅡ) 0． 164 0． 045
Y(Cu)=8． 008 +0． 013X(MnaⅡ) 0． 290 0． 006
Y(Mn)= 45． 426 +1． 639X(ZnaⅢ)－
3． 783(CuaⅢ)－3． 665(FeaⅠ)
0． 529 0． 001
注:Y为植物中元素;X为土壤中元素。
Note:Y represents elements in plant;X represents elements in soil．
3 结论与讨论
(1)栗叶对 Mn的生物吸收系数高于 Fe、Cu和 Zn，而栗
果对 Zn的生物吸收系数较大。运用营养元素赋存形态分析
能更好地揭示板栗林土壤中元素的地球化学和生物地球化
学特征。可用 0 ～20 cm 土层弱酸提取态Mn以及 20 ～40 cm
土层弱酸提取态 Fe、Zn来判断栗叶中相应元素的营养状况，
并可依此进行平衡施肥。栗果中 Mn、Cu、Zn 的含量受到土
壤中元素形态间交互作用的影响。
(2)板栗是喜 Ca、Mn植物。有研究表明，板栗对 Mn的
生物累积系数和生物转移系数均大于 1，表现出很强的富集
能力［12］。栗叶对土壤中 Mn的生物吸收系数较其他元素高，
与前人研究相符。板栗对土壤中 Fe的吸收系数最小，而 Cu、
Zn吸收系数比 Fe高出1 ～2个数量级，但土壤中 Cu、Zn的含
量却远低于 Fe(Cu:14． 0 ～ 65． 8 mg /kg;Zn:63． 0 ～ 129． 2
mg /kg;Fe:11 977． 4 ～47 167． 8 mg /kg)。这表明土壤中元素
的生物吸收能力是按生物和地球化学规律进行的，植物从土
壤中富集微量元素的能力不完全取决于某一元素在土壤中
的含量［13］，这可能与植物生理特征和元素在土壤中的赋存
形态有关。土壤中某一特定元素含量或形态含量稍有变化，
可能会直接影响植物的正常生长，而有些元素的含量变化却
对植物的生长发育影响不大。
(3)顺序提取法划分出的地球化学相态能够反映土壤和
沉积物样品中污染元素在各种地球化学相中的分布［14］。由
于有效态对元素赋存状态的划分过于笼统，相关性也较差，
因此通过 BCR法对各元素的赋存形态作了更深入的研究。
BCR法和 Tessier法［15］相比较，弱酸提取态相当于交换态和
碳酸盐结合态，可还原态相当于铁锰氧化物结合态，可氧化
态相当于有机结合态。通过分析表明，酸浸提的有效态相当
于弱酸提取态［16］。板栗叶营养与土壤中微量营养元素有效
态间的相关性不大，而以 BCR 提取法所得各形态比有效态
更能表明板栗与土壤元素间的关系。
(4)2种分析都表明，板栗林土壤中有效态和 BCR法提
取的各形态 Mn、Cu与栗叶、栗果中元素含量多呈负相关，但
土壤中各形态 Zn与板栗叶中的 Zn却呈正相关，其原因可能
是由于阳离子在根表的竞争，与 DOM具有较强结合力的阳
离子(Cu，Mn，Fe)的络合作用导致结合力较弱的阳离子(Zn)
的吸收增强。土壤中有效态、可还原态和可氧化态 Fe 与栗
叶、栗果中的 Fe均呈正相关，而弱酸提取态 Fe 与其呈负相
关。这表明可还原态 Fe 和可氧化态 Fe 具有潜在的生物有
效性，这与植物吸收 Fe 时的一种机制———将 Fe3 + 还原为
Fe2 +［17 －18］有关。各元素间存在复杂的交互作用，虽然土壤
金属的植物有效性与其形态有关，但不足以预测植物对金属
的积累和相应［19］，有待进一步研究。
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