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摘 要：以长治市左权县东隘口村土壤为研究对象，将48个分别来自玉米地、蓖麻地、谷子地、药材地内的不同土壤类型样品，用原子吸收分光光度计进行有效镁含量的检测。结果表明，试验区内，土壤有效镁含量处于中等水平，且有效镁含量与电导率呈现正相关关系。不同作物下的土壤有效镁含量无显著性差异，而在不同土壤类型间差异性显著。土壤缺镁时，可以施用硫酸钾镁。
关键词：有效镁；导电率；硫酸钾镁
中图分类号：S153.6+1 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.08.010
Abstract： Taking the soil of the East Aikou Village， Zuoquan County as the research object， 48 samples of different soil types from corn， canola， corn， herbs fields， was detected separately for the effective magnesium content by atomic absorption spectrophotometer methods. The results showed that in the test zone the soil effective magnesium content was the medium level， and the effective magnesium content presented positive correlation with electrical conductivity. The effective magnesium content of soil under different crops were no significant difference， but the differences between different soil types were significantly. When soil was short of magnesium， magnesium potassium sulfate could be applied.
Key words： effective magnesium； electrical conductivity； magnesium potassium sulfate
镁对植物的营养和生理功能起着至关重要的作用[1]。镁在植物体内不仅可以活化DNA和RNA的合成过程，还可以在光合呼吸过程中，活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶。镁是叶绿素的重要组成部分，也是叶绿素中唯一的金属元素[2]。自从1938年Sprengel等人确定镁为植物必需营养元素以来，植物中的镁营养和土壤镁肥就成为国际农学界和土肥界关心的热点问题。
近年来，针对我国南方地区的土壤镁研究较多，并且研究对象多以茶叶、烤烟、水稻土为主。侯伶利等[3]分析了铁观音茶园土壤镁素供应能力及其与土壤条件之间的关系，发现不同土壤类型对有效镁含量有重要的影响。向鹏华等[4]对衡阳烟区土壤镁含量进行了测定。林齐民等[5]用田间试验方法发现施用镁肥对水稻有一定的增产效果，适量的镁肥还可以提高稻谷的糙米率和精米率以及米的蛋白质、总淀粉和直淀粉含量。镁肥对不同作物的增产效果研究有不少报道[6-12]。而关于北方地区镁含量的研究报道还较少。本研究以山西省晋中市左权县东隘口村土壤镁含量为研究对象，对其与影响因素之间的相关性进行测定，以期为掌握左权县土壤营养基本状况，提高作物产量和改善土壤质量提供科学依据。
1 材料和方法
1.1 试验区概况
试验区位于山西省晋中市左权县东隘口村， 36°45′～37°17′N， 113°06′～113°48′E之间。试验区总耕地面积为101.68 hm2，土壤类型主要以砂壤土、石灰性褐土为主，伴有黑土、红黏土，海拔大部分在1 200 m，最低谷为650 m，最高峰达2 141 m，土壤pH值在8.61～8.93之间，呈微碱性。该县年日照总时数为257 h，年平均气温为7.5 ℃，年平均降水量538 mm，年均相对湿度63%，年蒸发量一般为1 613 mm。属暖温带大陆季节性气候，且春夏秋冬四季分明。
1.2 土壤样品采集
试验区内玉米地、谷子地、药材地（丹参、射干）、蓖麻地共16个种植区，分别在其不同土壤类型内选取地形、海拔适宜，具有典型代表性的3个样点，并对其表层0～20 cm土层进行采样，采样大于1 kg，并记录。所采土样自然晾干后，充分搅匀，用4分法留样0.5 kg，剔除未分解植物根、茎，研磨、过筛，保存以备用。为防止土样污染，土样采集、粉碎、保存均用塑料制品和木质工具。
1.3 土壤分析方法
pH值、电导率测定：研磨土与蒸馏水1∶5充分搅匀，静置20 min后，分别用pH计、电导仪测量。有效金属元素测定：采用原子吸收分光光度计测量。
称取磨碎后的土样2 g，用HCl（浓HCl∶H2O=1∶1）15 mL和浓HNO35 mL浸提土壤，震荡30 min，静置，滤纸过滤于容量瓶，定容至100 mL。通过滤液用原子吸收分光光度计测定土壤有效镁含量。
2 结果与分析
2.1 pH值和电导率对土壤有效镁的影响
在4种种植区内的16个土壤样点，对不同的土壤类型进行采集样品，分别对其进行土壤分析，测定其pH值、电导率、有效镁含量（表1）。
土壤有效镁含量与电导率之间存在相关性，与pH值之间的相关性不明显（表2）。东隘口村土壤有效镁含量变化范围在106.14～148.08 mg·kg-1之间，平均值为128.22 mg·kg-1，在全国土壤有效镁分级标准中属于中等指标（100.01～200.00 mg·kg-1），其标准差为12.26，变异系数9.56%。土壤溶液pH值为8.61～8.93，平均值为8.79，属于微碱性土壤，标准差为0.10。电导率最大值为0.098，最低仅为0.032，标准差为0.018，最高值为最低值的3倍。根据表2数据可知，土壤溶液电导率数据较为离散，pH值较为聚集，且电导率的变异系数（25.62%）是pH值变异系数（1.16%）的22倍。电导率与土壤有效镁的相关系数R=40.81，其值大于0，表明有效镁与有土壤溶液电导率之间呈现正相关，即试验区内土壤有效镁含量越大，则电导率越大。有效镁与有电导率的t值为6.78，均高于t0.05（48）=2.021和t0.01（48）=2.704，表明有效镁含量和土壤溶液电导率之间关系显著。溶液掺杂程度与电导率的大小有重要的关系，水越纯净，电导率越低。当溶液中Mg2+越多时，其电导率也越大。 2.2 不同作物对土壤有效镁含量的影响
不同作物下土壤有效镁的含量不同，但并不显著（表3）。
药材地内土壤有效镁含量为110.30～148.08 mg·kg-1，平均值为127.93 mg·kg-1，标准差为15.45。玉米地内土壤有效镁平均值为129.58 mg·kg-1，最低含量为113.14 mg·kg-1，最高时达到141.58 mg·kg-1，标准差为8.76。谷子地内有效镁含量在111.54～140.92 mg·kg-1范围之内，平均为125.00 mg·kg-1。蓖麻地内有效镁含量平均值为129.24 mg·kg-1，含量变幅在106.14～143.44 mg·kg-1之间。不同种植区内，土壤有效镁含量从高到低依次为：玉米地>蓖麻地>药材地>谷子地。玉米地的变异系数小于药材地、谷子地和蓖麻地，变化幅度最小。有效镁的F值为0.16，均小于F0.05（3，44）=2.82和F0.01（3，44）=4.26，表明不同作物对土壤有效镁含量差异并不显著。有效镁在不同的作物土壤下，含量并没有明显的区别，这与现代农业种植方式轮播有重要的关系，导致土壤有效镁含量并未形成统一的变化规律，并且能够尽量减少单一元素的缺乏。
2.3 不同土壤类型对有效镁含量的影响
不同土壤类型的土壤有效镁含量在一定条件下差异显著（表4）。
试验区内成土母质有砂页岩、页岩等岩石风化物，黄土质等近期沉淀物。土壤类型主要为黑土、红黏土、石灰性褐土、砂壤土。其中黑土占到总土壤面积的12.5%，有效镁含量变化范围在131.22～148.08 mg·kg-1之间，平均值为142.74 mg·kg-1。砂壤土在试验区范围最广，占到总面积的37.5%，其有效镁含量平均值为132.03 mg·kg-1，最小含量为114.94 mg·kg-1，最大含量为141.98 mg·kg-1。石灰性褐土也为试验区的主要土壤类型，其有效镁含量变幅为106.14～143.44 mg·kg-1，平均值为126.31 mg·kg-1。红黏土类型中有效镁平均含量为114.10 mg·kg-1，变化范围在110.30～124.12 mg·kg-1之间。根据表4方差分析可知，不同土壤类型有效镁含量从高到低分别为黑土、砂壤土、石灰性褐土、红黏土。石灰性褐土的变异系数大于黑土、砂壤土、红黏土。且不同土壤类型下土壤有效镁的F值为4.00，在F0.05（3，44）=2.82内显著，但在F0.01（3，44）=4.26范围内差异不显著。不同土壤类型的有效镁含量存在差异，与自然风化淋溶程度、人为影响有重要联系。
2.4 施肥对有效镁含量的影响
随着现代农业的高速发展，农业产量和氮、磷、钾肥施用量日益提高，土壤镁肥的不平衡将逐渐显现[13]。试验测得东隘口村的土壤镁含量在国家标准中属于中等水平，但土壤有效镁的含量并不能够完全代表植物镁含量，植物生长需镁部位除了吸收来自土壤中的镁，幼嫩部分还可以从老叶或成熟的部位吸收[14]，这与镁元素自身的可移动性有密切的联系。镁含量不足将导致叶绿素不能合成，叶脉虽绿，但叶脉之间变黄，有时呈红紫色。
在镁的生长发育初期，不易出现缺镁症。常见的镁肥有镁的氧化物、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐等形式，而且一般来说，镁肥必须与其他肥料配合或混合使用才有效果[1]。硫酸钾镁就是以硫酸钾和硫酸镁为基体的富含钾、硫、镁的复合肥料，适用于不同pH值和不同类型的土壤。作物生长过程中，对钾的需求量也很大，秸秆燃烧和有机肥的施用并不能够补足作物连年高产从土壤中移走的量，而硫酸钾镁就可以有效地补充钾和镁。且与传统的镁肥相比，其在生产过程中无任何化学添加剂，可以成为现代纯天然绿色肥料[15]，可以更加广泛应用与粮食作物、蔬菜、花卉的生产。随着中国农业种植经济作物比例的增加，硫酸钾镁将成为未来中国钾、镁肥的主要产品之一。
4 结 论
（1）与全国土壤背景值相比，东隘口村的土壤镁含量属于中等水平。
（2）在试验区内，土壤有效镁含量增加，电导率也会增加，存在正相关，其相关关系显著；pH值与有效镁含量不存在相关性。
（3）不同农作物下，土壤有效镁含量从高到低分布顺序为：玉米地>蓖麻地>药材地>谷子地。试验区内不同作物下土壤有效镁含量无显著性差异。
（4）不同土壤类型下，土壤有效镁含量从高到低分别为黑土、砂壤土、石灰性褐土、红黏土。且在F0.05（3，44）条件下差异性显著。
（5）在作物出现缺镁、缺钾状况时，可以选用纯天然绿色肥料硫酸钾镁。
参考文献：
[1] 汪洪，褚天铎.植物镁素营养诊断及镁肥施用[J].土壤肥料，2000，4（4）：4-8.
[2] 久保辉一郎，荒井康夫.化学肥料（日）[M].东京：日本化学会，1977：126-127.
[3] 侯伶利，陈磊，郭雅玲，等.福建省铁观音茶园土壤镁素状况研究[J].植物营养与肥料学报，2009，15（1）：133-138.
[4] 向鹏华，单雪华，王国平，等.衡阳烟区土壤镁及烟叶镁含量测定[J].湖南农业科学，2013（13）：53-54，58.
[5] 林齐民，吕滨，陈永柳.水稻镁肥肥效及土壤镁肥力的丰缺指标[J].福建农学院学报，1990，19（4）：450-456.
[6] 谢光球，章明清，林琼，等.不同镁肥种类在烤烟上的施用效应研究[J].江西农业大学学报，2005，27（3）：394-398.
[7] 赵风兰，侯怀恩，刘彩玲.硅钾钙镁肥在黑龙江垦区寒地水稻上的施用效果[J].河南农业科学，2010（11）：57-62.
[8] 杨文祥，王强盛，王绍华，等.镁肥对水稻镁吸收与分配及稻米食味品质的影响[J].西北植物学报，2006，26（12）：2 473-2 478.
[9] 李桢祥.关于苦卤生产硫酸钾镁肥工艺的研究[J].盐业与化工，2007，36（5）：19-20.
[10] 孟令新.钾、钙、镁肥对保护地番茄生理性病害与产量的影响[J].安徽农学通报，2008，14（10）：60-61.
[11] 林秀华，刘传芹，范业春.镁肥对水稻产量及品质的影响研究[J].农业科技通讯，2008（11）：40-41.
[12] 高志红，陈晓远，张世龙.硫酸钾镁肥对水稻生长、产量和品质的影响[J].华北农学报，2008（3）：194-197.
[13] 黄鸿翔，陈福兴，徐明岗，等.红壤地区土壤镁素状况及镁肥施用技术的研究[J].土壤肥料，2000（5）：19-23.
[14] 袁可能.植物营养的土壤化学[M].北京：科学出版社， 1983.
[15] 汪家铭.硫酸钾镁肥生产现状与市场前景[J].无机盐工业，2009，41（1）：8-11.
关键词：有效镁；导电率；硫酸钾镁
中图分类号：S153.6+1 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.08.010
Abstract： Taking the soil of the East Aikou Village， Zuoquan County as the research object， 48 samples of different soil types from corn， canola， corn， herbs fields， was detected separately for the effective magnesium content by atomic absorption spectrophotometer methods. The results showed that in the test zone the soil effective magnesium content was the medium level， and the effective magnesium content presented positive correlation with electrical conductivity. The effective magnesium content of soil under different crops were no significant difference， but the differences between different soil types were significantly. When soil was short of magnesium， magnesium potassium sulfate could be applied.
Key words： effective magnesium； electrical conductivity； magnesium potassium sulfate
镁对植物的营养和生理功能起着至关重要的作用[1]。镁在植物体内不仅可以活化DNA和RNA的合成过程，还可以在光合呼吸过程中，活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶。镁是叶绿素的重要组成部分，也是叶绿素中唯一的金属元素[2]。自从1938年Sprengel等人确定镁为植物必需营养元素以来，植物中的镁营养和土壤镁肥就成为国际农学界和土肥界关心的热点问题。
近年来，针对我国南方地区的土壤镁研究较多，并且研究对象多以茶叶、烤烟、水稻土为主。侯伶利等[3]分析了铁观音茶园土壤镁素供应能力及其与土壤条件之间的关系，发现不同土壤类型对有效镁含量有重要的影响。向鹏华等[4]对衡阳烟区土壤镁含量进行了测定。林齐民等[5]用田间试验方法发现施用镁肥对水稻有一定的增产效果，适量的镁肥还可以提高稻谷的糙米率和精米率以及米的蛋白质、总淀粉和直淀粉含量。镁肥对不同作物的增产效果研究有不少报道[6-12]。而关于北方地区镁含量的研究报道还较少。本研究以山西省晋中市左权县东隘口村土壤镁含量为研究对象，对其与影响因素之间的相关性进行测定，以期为掌握左权县土壤营养基本状况，提高作物产量和改善土壤质量提供科学依据。
1 材料和方法
1.1 试验区概况
试验区位于山西省晋中市左权县东隘口村， 36°45′～37°17′N， 113°06′～113°48′E之间。试验区总耕地面积为101.68 hm2，土壤类型主要以砂壤土、石灰性褐土为主，伴有黑土、红黏土，海拔大部分在1 200 m，最低谷为650 m，最高峰达2 141 m，土壤pH值在8.61～8.93之间，呈微碱性。该县年日照总时数为257 h，年平均气温为7.5 ℃，年平均降水量538 mm，年均相对湿度63%，年蒸发量一般为1 613 mm。属暖温带大陆季节性气候，且春夏秋冬四季分明。
1.2 土壤样品采集
试验区内玉米地、谷子地、药材地（丹参、射干）、蓖麻地共16个种植区，分别在其不同土壤类型内选取地形、海拔适宜，具有典型代表性的3个样点，并对其表层0～20 cm土层进行采样，采样大于1 kg，并记录。所采土样自然晾干后，充分搅匀，用4分法留样0.5 kg，剔除未分解植物根、茎，研磨、过筛，保存以备用。为防止土样污染，土样采集、粉碎、保存均用塑料制品和木质工具。
1.3 土壤分析方法
pH值、电导率测定：研磨土与蒸馏水1∶5充分搅匀，静置20 min后，分别用pH计、电导仪测量。有效金属元素测定：采用原子吸收分光光度计测量。
称取磨碎后的土样2 g，用HCl（浓HCl∶H2O=1∶1）15 mL和浓HNO35 mL浸提土壤，震荡30 min，静置，滤纸过滤于容量瓶，定容至100 mL。通过滤液用原子吸收分光光度计测定土壤有效镁含量。
2 结果与分析
2.1 pH值和电导率对土壤有效镁的影响
在4种种植区内的16个土壤样点，对不同的土壤类型进行采集样品，分别对其进行土壤分析，测定其pH值、电导率、有效镁含量（表1）。
土壤有效镁含量与电导率之间存在相关性，与pH值之间的相关性不明显（表2）。东隘口村土壤有效镁含量变化范围在106.14～148.08 mg·kg-1之间，平均值为128.22 mg·kg-1，在全国土壤有效镁分级标准中属于中等指标（100.01～200.00 mg·kg-1），其标准差为12.26，变异系数9.56%。土壤溶液pH值为8.61～8.93，平均值为8.79，属于微碱性土壤，标准差为0.10。电导率最大值为0.098，最低仅为0.032，标准差为0.018，最高值为最低值的3倍。根据表2数据可知，土壤溶液电导率数据较为离散，pH值较为聚集，且电导率的变异系数（25.62%）是pH值变异系数（1.16%）的22倍。电导率与土壤有效镁的相关系数R=40.81，其值大于0，表明有效镁与有土壤溶液电导率之间呈现正相关，即试验区内土壤有效镁含量越大，则电导率越大。有效镁与有电导率的t值为6.78，均高于t0.05（48）=2.021和t0.01（48）=2.704，表明有效镁含量和土壤溶液电导率之间关系显著。溶液掺杂程度与电导率的大小有重要的关系，水越纯净，电导率越低。当溶液中Mg2+越多时，其电导率也越大。 2.2 不同作物对土壤有效镁含量的影响
不同作物下土壤有效镁的含量不同，但并不显著（表3）。
药材地内土壤有效镁含量为110.30～148.08 mg·kg-1，平均值为127.93 mg·kg-1，标准差为15.45。玉米地内土壤有效镁平均值为129.58 mg·kg-1，最低含量为113.14 mg·kg-1，最高时达到141.58 mg·kg-1，标准差为8.76。谷子地内有效镁含量在111.54～140.92 mg·kg-1范围之内，平均为125.00 mg·kg-1。蓖麻地内有效镁含量平均值为129.24 mg·kg-1，含量变幅在106.14～143.44 mg·kg-1之间。不同种植区内，土壤有效镁含量从高到低依次为：玉米地>蓖麻地>药材地>谷子地。玉米地的变异系数小于药材地、谷子地和蓖麻地，变化幅度最小。有效镁的F值为0.16，均小于F0.05（3，44）=2.82和F0.01（3，44）=4.26，表明不同作物对土壤有效镁含量差异并不显著。有效镁在不同的作物土壤下，含量并没有明显的区别，这与现代农业种植方式轮播有重要的关系，导致土壤有效镁含量并未形成统一的变化规律，并且能够尽量减少单一元素的缺乏。
2.3 不同土壤类型对有效镁含量的影响
不同土壤类型的土壤有效镁含量在一定条件下差异显著（表4）。
试验区内成土母质有砂页岩、页岩等岩石风化物，黄土质等近期沉淀物。土壤类型主要为黑土、红黏土、石灰性褐土、砂壤土。其中黑土占到总土壤面积的12.5%，有效镁含量变化范围在131.22～148.08 mg·kg-1之间，平均值为142.74 mg·kg-1。砂壤土在试验区范围最广，占到总面积的37.5%，其有效镁含量平均值为132.03 mg·kg-1，最小含量为114.94 mg·kg-1，最大含量为141.98 mg·kg-1。石灰性褐土也为试验区的主要土壤类型，其有效镁含量变幅为106.14～143.44 mg·kg-1，平均值为126.31 mg·kg-1。红黏土类型中有效镁平均含量为114.10 mg·kg-1，变化范围在110.30～124.12 mg·kg-1之间。根据表4方差分析可知，不同土壤类型有效镁含量从高到低分别为黑土、砂壤土、石灰性褐土、红黏土。石灰性褐土的变异系数大于黑土、砂壤土、红黏土。且不同土壤类型下土壤有效镁的F值为4.00，在F0.05（3，44）=2.82内显著，但在F0.01（3，44）=4.26范围内差异不显著。不同土壤类型的有效镁含量存在差异，与自然风化淋溶程度、人为影响有重要联系。
2.4 施肥对有效镁含量的影响
随着现代农业的高速发展，农业产量和氮、磷、钾肥施用量日益提高，土壤镁肥的不平衡将逐渐显现[13]。试验测得东隘口村的土壤镁含量在国家标准中属于中等水平，但土壤有效镁的含量并不能够完全代表植物镁含量，植物生长需镁部位除了吸收来自土壤中的镁，幼嫩部分还可以从老叶或成熟的部位吸收[14]，这与镁元素自身的可移动性有密切的联系。镁含量不足将导致叶绿素不能合成，叶脉虽绿，但叶脉之间变黄，有时呈红紫色。
在镁的生长发育初期，不易出现缺镁症。常见的镁肥有镁的氧化物、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐等形式，而且一般来说，镁肥必须与其他肥料配合或混合使用才有效果[1]。硫酸钾镁就是以硫酸钾和硫酸镁为基体的富含钾、硫、镁的复合肥料，适用于不同pH值和不同类型的土壤。作物生长过程中，对钾的需求量也很大，秸秆燃烧和有机肥的施用并不能够补足作物连年高产从土壤中移走的量，而硫酸钾镁就可以有效地补充钾和镁。且与传统的镁肥相比，其在生产过程中无任何化学添加剂，可以成为现代纯天然绿色肥料[15]，可以更加广泛应用与粮食作物、蔬菜、花卉的生产。随着中国农业种植经济作物比例的增加，硫酸钾镁将成为未来中国钾、镁肥的主要产品之一。
4 结 论
（1）与全国土壤背景值相比，东隘口村的土壤镁含量属于中等水平。
（2）在试验区内，土壤有效镁含量增加，电导率也会增加，存在正相关，其相关关系显著；pH值与有效镁含量不存在相关性。
（3）不同农作物下，土壤有效镁含量从高到低分布顺序为：玉米地>蓖麻地>药材地>谷子地。试验区内不同作物下土壤有效镁含量无显著性差异。
（4）不同土壤类型下，土壤有效镁含量从高到低分别为黑土、砂壤土、石灰性褐土、红黏土。且在F0.05（3，44）条件下差异性显著。
（5）在作物出现缺镁、缺钾状况时，可以选用纯天然绿色肥料硫酸钾镁。
参考文献：
[1] 汪洪，褚天铎.植物镁素营养诊断及镁肥施用[J].土壤肥料，2000，4（4）：4-8.
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[5] 林齐民，吕滨，陈永柳.水稻镁肥肥效及土壤镁肥力的丰缺指标[J].福建农学院学报，1990，19（4）：450-456.
[6] 谢光球，章明清，林琼，等.不同镁肥种类在烤烟上的施用效应研究[J].江西农业大学学报，2005，27（3）：394-398.
[7] 赵风兰，侯怀恩，刘彩玲.硅钾钙镁肥在黑龙江垦区寒地水稻上的施用效果[J].河南农业科学，2010（11）：57-62.
[8] 杨文祥，王强盛，王绍华，等.镁肥对水稻镁吸收与分配及稻米食味品质的影响[J].西北植物学报，2006，26（12）：2 473-2 478.
[9] 李桢祥.关于苦卤生产硫酸钾镁肥工艺的研究[J].盐业与化工，2007，36（5）：19-20.
[10] 孟令新.钾、钙、镁肥对保护地番茄生理性病害与产量的影响[J].安徽农学通报，2008，14（10）：60-61.
[11] 林秀华，刘传芹，范业春.镁肥对水稻产量及品质的影响研究[J].农业科技通讯，2008（11）：40-41.
[12] 高志红，陈晓远，张世龙.硫酸钾镁肥对水稻生长、产量和品质的影响[J].华北农学报，2008（3）：194-197.
[13] 黄鸿翔，陈福兴，徐明岗，等.红壤地区土壤镁素状况及镁肥施用技术的研究[J].土壤肥料，2000（5）：19-23.
[14] 袁可能.植物营养的土壤化学[M].北京：科学出版社， 1983.
[15] 汪家铭.硫酸钾镁肥生产现状与市场前景[J].无机盐工业，2009，41（1）：8-11.