锌是作物生长所必需的微量营养元素，参与氨基酸的合成和叶绿素的生成^[1]。土壤有效锌含量缺乏时，会导致作物的叶绿体合成受阻，光合速率下降^[2]，进而影响作物正常生长，最终通过食物链影响人体健康。土壤有效锌含量的高低影响作物体对土壤中锌元素的吸收，受土壤类型、海拔高度、种植类型、地形地貌、坡度坡向、施肥管理、耕作管理等多方面因素的影响，土壤有效锌呈现出时空变异的特征^[3-4]。研究表明，土壤有效锌含量分布及影响因素很多，土壤有机质对有效锌有正向促进作用^[5]，南方植烟土壤有效锌含量随土壤pH值、有机质的增加而增加^[6]，当土壤有效锌含量为5.72～9.32mg/kg、有效钙含量为383.80～748.16mg/kg时，两者呈极显著正相关且相关系数达到0.75^**[7]，有效锌还与速效钾、有效铜、有效铁呈极显著正相关^[8]，过量施用磷肥会导致小麦、玉米等作物缺锌^[9]。在湖南省江永县的不同地形土壤有效锌含量呈现出平原> 盆地> 丘陵^[5]，在云南省大理州的不同土壤类型有效锌依次为紫色土> 水稻土> 红壤> 新积土> 黄壤，不同海拔高度有效锌分布依次为高海拔（>2100m）> 低海拔（<1700m）> 中海拔（1700～2100m）^[10]，在贵州遵义、余庆、凯里、黔西、贵定、开阳和西秀7县的不同成土母质有效锌呈现出坡积物> 沟谷堆积物> 第四世红土^[11]，在陕西省商洛市商南县的不同土地利用类型下有效锌表现为林地> 农地> 草地^[4]。前茬为烤烟的土壤有效锌含量（5.16mg/kg）极显著地高于前茬为水稻的土壤（2.65mg/kg），且显著高于前茬为玉米的土壤（3.96mg/kg）^[12]；迄今为止，国内外学者在县域尺度上对土壤有效锌含量分布及影响因素进行了较多的研究，并取得了较大进展。对于省域尺度的土壤有效锌含量分布及影响因素的研究相对较少，并且影响锌元素有效性的因素较为复杂，不同的研究区域所得的结论也存在一定的差异。本文以福建省种植类型（耕地、果园、茶园） 的土壤为研究对象，统计分析土壤有效锌含量分布情况，研究种植类型、土壤类型、地形地貌、母质类型、土壤理化性状等因素对土壤有效锌含量的影响，为合理施用锌肥，推进农业绿色高质量发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

福建省地处我国东南沿海，属亚热带季风气候，全省年平均温度17～21.3℃，由北到南 ≥ 10℃积温多达5000～7700℃，年降水量1100～2000mm，自东南向西北递增。福建地形地貌可归纳为山地、丘陵、平原等类型，主要母质类型可分为残坡积物、冲积物、洪积物等类型，主要土壤类型可分为水稻土、赤红壤、红壤、黄壤等^[13]。福建省土壤中微量元素含量和形态千差万别，在强淋溶富铝化的条件下，表现出硼被强度淋溶而铁、锰、铜、锌等铁族元素则相对富集的特征。福建省种植类型分成耕地、果园和茶园，分别占种植面积的69.74%、18.57%和11.69%。

1.2 土样采集

以福建省土壤类型、种植类型、成土条件和地貌特征为依据，在福建省8个设区市（除厦门、平潭综合试验区外）选择有代表性的田块进行土壤样品采集。采集耕作土壤样品23477个，其中耕地土壤16370个、果园土壤8195个、茶园土壤281个。耕地按每6.67～13.33hm² 采集1个土壤样品，果园和茶园按每1.33～2.67hm² 采集1个土壤样品^[14]，在每个土壤样品点记录经纬度、省市县乡村、土壤类型、种植作物、成土母质、地形地貌等信息，每个采样地块按“S”形采集土壤耕层0～20cm，取10点土样制成1个混合样，按四分法逐次减少土壤数量，最终保留1.00kg左右的土壤样品。土壤样品在室内自然风干后，去除砂砾、作物根系等杂物，过1mm筛装瓶后备用。

1.3 测定方法

土壤有机质、土壤pH值、土壤有效态锌含量分别按照NY/T1121.6-2006、NY/T1377-2007、NY/T890-2004测定^[15-17]。

1.4 养分分级标准

参照农业农村部制定的全国九大农区及省级耕地质量监测（耕地质量评价）指标分级标准，将土壤有效锌含量分成>2.0mg/kg（高水平）、1.5～2.0mg/kg（较高水平）、1.0～1.5mg/kg（中水平）、 0.5～1.0mg/kg（较低水平）和≤ 0.5mg/kg（低水平）5个等级。

1.5 数据处理

使用Excel 2013进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同设区市土壤有效锌含量分布特征

由表1可知，福建省耕作土壤有效锌含量从总体上看处于高级水平，全省耕作土壤有效锌含量平均为2.86mg/kg，但分布不均衡，变幅跨度较大，福建省耕作土壤有效锌含量最高值达98.10mg/kg，最低值仅为0.01mg/kg，变异系数达123%；与全国第二次土壤普查土壤有效锌含量（1.20mg/kg） 相比^[13]，提升了1.66mg/kg，提高了1.4倍，可能是因为自全国第二次土壤普查以来，含锌肥料施用增加近3倍及有机肥大量施用，增加了锌的带入量；而作物秸秆还田则减少锌的带走量，使土壤有效锌含量增加。8个设区市土壤有效锌含量平均在1.45～4.56mg/kg之间，按含量从高到低依次为：三明市> 南平市> 泉州市> 龙岩市> 宁德市> 莆田市> 福州市> 漳州市；福建省耕作土壤有效锌含量呈现出从沿海向内陆增加的趋势。从分布频率看，全省耕作土壤有效锌含量并不缺乏，仅有21.56%的土壤样品有效锌含量处于“低” 或“较低”的范围内，主要集中在漳州、福州两个地区，应注意适当补施锌肥，可采用叶面喷施锌溶液或在基肥中添加少量的硫酸锌。三明地区土壤样品有效锌含量处于高水平，其中大于2.0mg/kg的土壤样品比例达到82.79%，应适量控制土壤有效锌的含量，减少作物对锌的过量吸收。

2.2 不同种植类型的有效锌含量变化

根据福建省主要种植类型，分成耕地、果园和茶园，统计分析了土壤有效锌含量均值及其分布频率（表2）。耕地、果园和茶园土壤有效锌含量均值在1.20～3.42mg/kg之间，呈现出耕地> 果园> 茶园，其中耕地土壤有效锌含量均值是果园的1.8倍、茶园的2.9倍。耕地、果园和茶园土壤有效锌含量的变异系数分别为118%、102%和103%，属高等强度变异。从分布频率看，耕地、果园和茶园土壤有效锌中等水平以上的土壤样品比例分别为89.49%、59.34%和39.15%，其中果园、茶园分别有40.66%、60.85%的土壤样品处于“低” 或“较低”范围内，因此要注重果园作物和茶园作物补充锌肥，减少作物缺锌导致的产量及品质下降。

2.3 不同土壤类型的有效锌含量变化

对水稻土、赤红壤、红壤3种主要土壤类型的土壤有效锌含量均值及其分布频率进行分析（表3）发现，水稻土、赤红壤、红壤3种土壤类型的有效锌含量均值在1.92～3.47mg/kg之间，表现出水稻土> 赤红壤> 红壤，全国第二次土壤普查结果^[13]也是水稻土> 赤红壤> 红壤，趋势结果相一致。水稻土、赤红壤和红壤3种土壤类型的有效锌含量变异系数分别为119%、115%、95%，属高等强度变异。由分布频率看，水稻土、赤红壤和红壤土壤有效锌含量处于中等以上的土壤样品比例分别为90.48%、59.78%、63.28%，而赤红壤与红壤处于“低”或“较低”范围内的土壤样品比例分别为40.22%、36.72%，可能是由于赤红壤与红壤主要种植果树、茶叶，导致有效锌含量偏低。

2.4 不同地形地貌的有效锌含量变化

福建省主要地形地貌可分为丘陵、山地、平原，土壤有效锌含量的均值及其分布频率见表4。丘陵、山地、平原3种地形地貌的土壤有效锌含量均值在2.65～3.55mg/kg之间，表现为山地> 平原> 丘陵。丘陵、山地、平原土壤有效锌含量的变异系数分别为115%、148%、103%，属高等强度变异。从分布频率看，丘陵、山地、平原3种地形地貌分别有75.46%、84.19%、84.81%的土壤样品有效锌含量处于中级水平以上；丘陵土壤有效锌含量处于“低”和“较低”水平的土壤样品有24.54%。

2.5 不同母质类型的有效锌含量变化

福建省主要母质类型土壤有效锌含量的均值及其分布频率见表5，5种母质类型土壤有效锌含量的均值在2.05～4.57mg/kg范围内，呈现出洪积物>冲积物>残坡积物>海积物>风积物。残坡积物、冲积物、洪积物、海积物、风积物5种母质类型土壤有效锌含量的变异系数分别为123%、114%、135%、75%、107%，海积物的变异系数最小。从分布频率看，残坡积物、冲积物、洪积物、海积物、风积物5种母质类型分别有76.47%、90.57%、86.46%、78.01%、65.60%的土壤样品有效锌含量处于“中级”水平以上，其中冲积物的比例最高。风积物处于“较低”和 “低”水平的土壤样品比例为34.40%，而冲积物处于“较低”和“低”水平的土壤样品比例仅9.43%。

2.6 不同土壤pH值下土壤有效锌含量的变化

按照国家耕地质量评价指标分级标准，将土壤pH值分成5个梯度，统计分析土壤有效锌含量的均值和分布频率的变化（表6）。研究结果表明， 5个pH值梯度土壤有效锌含量均值在2.29～3.12mg/kg范围内，以pH值>6.0时土壤有效锌含量最高，达到3.12mg/kg。5个pH值梯度中，pH值>6.0时土壤有效锌含量的变异系数最大，达到169%，其他梯度土壤有效锌含量变异系数为109%～125%，属于高等强度变异。从分布频率看，5个pH值梯度土壤有效锌含量处于中级水平以上的土壤样品比例在68.41%～83.22%范围内，以pH值为5.0～5.5梯度最高，以pH值≤ 4.5梯度最低。随着土壤pH值的提高，土壤有效锌含量也随之增加，说明一定范围内土壤pH值对土壤有效锌含量有促进作用（回归方程为：有效锌含量=0.01× 土壤pH值 +5.03，R²=0.0585^**），这与前人研究结论一致^[6，10]，但也与部分研究结果存在差异，如石中山等^[18]对重庆地区酸性紫色土的研究认为，土壤pH值在3.9～6.4时随着pH值的升高，土壤有效锌含量降低；杨苏等^[5]认为是在pH值<6.5、6.5～7.0、7.0～7.5 3个等级的土壤有效锌含量随pH值升高而降低，造成不同结果可能与土壤类型、pH值分组及其他养分含量不同有关。

2.7 不同土壤有机质水平下有效锌含量的变化

将采集土样按不同土壤有机质含量分为≤ 10、 10～15、15～25、25～30、>30g/kg5个组别，统计分析各组别土壤有效锌含量的均值及其分布频率（表7）。从表7可以看出，土壤有效锌含量以有机质含量>30g/kg组最高，达到3.82mg/kg；以有机质含量≤ 10g/kg组最低，达到1.89mg/kg。5个组的土壤有效锌含量变异系数为104%～120%，以10～15g/kg组的变异系数最小。从分布频率看， 5个水平中土壤有效锌含量处于“较低”和“低” 水平，以≤ 10g/kg水平的土壤样品占比最高，达41.04%；以>30g/kg水平的土壤样品占比最低，仅8.60%。随着土壤有机质含量的提高，土壤有效锌含量也随之提高，土壤有效锌含量与有机质含量呈现出极显著正相关（回归方程为：有效锌含量=0.76× 有机质含量 +21.72，R²=0.2111^**），这与其他学者的研究结果相一致^[19-20]，可能是因为土壤有机质对有效锌具有吸附作用，减少有效锌的流失，也可能是有机质提高增加微生物活性，促进土壤中锌元素的活化。

3 讨论

3.1 自然因素对土壤有效锌含量的影响

福建省水稻土、赤红壤、红壤3种土壤类型的土壤有效锌含量表现出水稻土> 赤红壤> 红壤，该结果与全国第二次土壤普查趋势结果相一致^[13]，也与王新中等^[10]研究土壤有效锌含量为水稻土> 红壤的结果相似，分析原因可能是由于水稻土受人为灌溉带入锌；也可能是由于水稻土种植水稻、蔬菜等作物施用含锌肥料及有机肥，增加土壤锌含量，另外，施用氮肥时，氮源对土壤有效锌也有直接的促进作用^[21]；同时水稻土长期处于淹水状态，土壤还原作用较强烈，有效锌含量增高。本研究结果表明，不同母质类型的土壤有效锌含量呈现出洪积物> 冲积物> 残坡积物> 海积物> 风积物，进一步分析得出，洪积物基本发育成水稻土，冲积物部分发育成水稻土，而水稻土中有效锌含量最高，使得洪积物的有效锌含量最高，但冲积物的有效锌含量略低于洪积物；风积物是滨海风沙土的成土母质，土壤养分含量低，有机质含量少，保水保肥能力差，土壤有效锌含量也低。本研究还得出，不同地形地貌的土壤有效锌含量呈现出山地> 平原> 丘陵，这与前人的研究结论相似，为平原> 盆地> 丘陵^[5]和低山山地> 河谷> 中山山地^[12]。造成原因可能是由于福建省山地多，许多山地被开发利用，种植水稻等作物形成水稻土，造成山地土壤有效锌含量较高；丘陵则是以赤红壤、红壤为主，使得丘陵有效锌含量较低。也可能是不同地形的矿化物及岩石不同，而土壤锌的主要来源为矿物、岩石的风化^[23]，造成不同地形间土壤有效锌含量差异。

3.2 人为因素对土壤有效锌含量的影响

土壤有效锌含量可以反映土壤供锌元素的能力，对作物正常生长有重大影响。大量研究发现^[24-26]，主要粮食作物，例如水稻和玉米，在土壤有效锌含量低于1mg/kg的缺锌临界值时，会导致作物减产。福建省耕作土壤有效锌含量从总体上看处于高级水平，但分布不均衡，变幅跨度较大，呈现出从沿海向内陆增加的趋势。分析其原因可能是福建省土壤有机质呈现出沿海向内陆增加的趋势^[27]，本文研究也表明，土壤有效锌含量与有机质含量呈现出极显著正相关；还可能是由于沿海气温较高，农业复种指数较大，农产品带走的锌较多；也有可能是沿海和内陆的矿化物和岩石成分不同，有效锌来源于矿化物和岩石分化，使得土壤有效锌含量也呈现出从沿海向内陆增加的趋势。本研究结果表明，不同种植类型的土壤有效锌含量呈现出耕地> 果园> 茶园。进一步分析得出，可能是耕地以水稻土为主，果园、茶园则是以赤红壤或红壤为主；还可能是果园、茶园主要种植在丘陵地区，投入含锌肥料较少，而水果产量高，锌的带走量大，使得果园、茶园带走量大于投入量；耕地施用大量有机肥和含锌肥料，锌的投入量较大，再加上作物秸秆还田减少锌带走量，造成带走量小于投入量，使得果园、茶园有效锌含量偏低；也可能是茶叶为喜酸作物，茶园土壤pH值低，本文研究表明随着土壤pH值的提高，土壤有效锌含量也随之增加，造成茶园有效锌含量最低。

4 结论

福建省耕作土壤有效锌含量处于较高水平，但分布不平衡，各设区市土壤有效锌含量均值在1.45～4.56mg/kg之间，呈现出从沿海向内陆增加的趋势。不同种植类型土壤有效锌含量均值在1.20～3.42mg/kg之间，呈现出耕地> 果园> 茶园； 不同土壤类型在1.92～3.47mg/kg之间，呈现出水稻土> 赤红壤> 红壤；不同地形地貌在2.65～3.55mg/kg之间，呈现出山地> 平原> 丘陵；不同母质类型在2.05～4.57mg/kg之间，呈现出洪积物> 冲积物> 残坡积物> 海积物> 风积物。5个pH值梯度土壤有效锌含量均值在2.29～3.12mg/kg之间，随着土壤pH值的提高，土壤有效锌含量也随之提高；土壤有机质含量对土壤有效锌含量有促进作用，两者呈现出极显著正相关。在综合考虑区域分布及几种因素影响下，建议漳州、福州、莆田、宁德等部分丘陵赤红壤或红壤的茶园、果园应进行适当补施锌肥。

参考文献