雞東縣土壤鍺元素富集特征調(diào)查與分析

李紹銅，王美玉

(1.黑龍江省生態(tài)地質(zhì)調(diào)查研究總院，黑龍江 哈爾濱 150080； 2.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 調(diào)查區(qū)選定與分析

1.1 調(diào)查區(qū)范圍

調(diào)查區(qū)位于雞西市雞東縣，坐標(biāo)：東經(jīng)130°45′18.9″～131°39′26.0″；北緯44°59′14.0″～45°40′20.2″，面積2180 km2，占雞東縣總面積的80%。調(diào)查區(qū)境內(nèi)有雞虎高速、方虎公路、林密鐵路、雞西興凱湖機(jī)場(chǎng)，構(gòu)成了公路、鐵路、航空立體式的交通網(wǎng)絡(luò)。柏油路及砂石路可通各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)場(chǎng)等，簡(jiǎn)易公路可通各自然村屯，交通便利見(jiàn)圖1。

圖1 調(diào)查區(qū)位置圖

1.2 水文

雞東縣屬于穆棱河河系，境內(nèi)地表水系較發(fā)育，干流為穆棱河，其有八大支流：黃泥河、哈達(dá)河、大石頭河、滴道河、鍋盔河、半堆截河和水曲柳河。全縣大小河流及水溪總長(zhǎng)1136.0 km，河流密度0.35 km/km2。穆棱河由西向東流，經(jīng)密山、虎林匯入烏蘇里江流域內(nèi)，河流水位流量季節(jié)性變化大，每年的汛期為7～9月，12月～翌年3月為枯水期，汛期水位上漲0.9～1.4 m，凈流量占全年凈流量的56%，豐、枯水期年凈流量相差近4倍，枯水年穆棱河縣內(nèi)流量?jī)H為0.028 m3/s，甚至斷流。境內(nèi)最大水體為興安泡和明德蓮花泡。

1.3 地形地貌

雞東縣地處長(zhǎng)白山系老爺嶺東段和完達(dá)山脈小丘陵地帶，南北為山區(qū)，中間為穆棱河河谷平原區(qū)，整體上呈南北高中間低的地勢(shì)。南部山區(qū)以波格拉尼池內(nèi)山脈的西大翁最高，海拔高程880.6 m。北部山區(qū)以那丹哈達(dá)嶺的雙芽出最高，海拔763.0 m。南北山區(qū)平均海拔高程300～400 m，山體廣闊，山頂渾圓，大部分被次生樺林覆蓋。境內(nèi)群山屏立南北，中間穆棱河兩岸的沖積平原區(qū)西高東低，平原區(qū)和山區(qū)之以山前臺(tái)地相接，組成了低山丘陵、山前臺(tái)地和河谷平原三種地貌類型。

1.4 土壤類型特征

調(diào)查區(qū)土壤類型主要有白漿土、沼澤土、草甸土、暗棕壤、水稻土。

(1)白漿土。主要分布在丘陵至平原地區(qū)，在微度傾斜崗地的上輕下黏母質(zhì)上，經(jīng)過(guò)白漿化等成土過(guò)程形成的具有暗色腐殖質(zhì)表層、灰白色的亞表層—白漿層及暗棕色的黏化淀積層的土壤。一般具有腐殖層、白漿層、淀積層和母質(zhì)等4個(gè)層次。Ah層：腐殖質(zhì)層，一般厚度為10～20 cm，E層：白漿層，厚度一般在20 cm左右，Bt層：淀積層，厚度120～160 cm，C層：母質(zhì)層，一般在200 cm以下有這層土，質(zhì)地黏重，為第四紀(jì)河湖黏土沉積物。

(2)草甸土。主要分布于河漫灘中，它是在地下水、地表水和草甸植被作用下，經(jīng)過(guò)潛育化與腐殖過(guò)程形成的。自上而下可分腐殖質(zhì)層(A)、過(guò)渡層(AB)、銹斑層(CW)。0～30 cm為A層，暗灰色，粒狀結(jié)構(gòu)，重壤土，根系多；30～49 cm為AB層，灰色，小塊狀結(jié)構(gòu)，輕黏土，有銹斑；49～50 cm為CW層，棕黃色，輕黏土，有大量銹斑。

(3)暗棕壤。主要分布坡度較陡之崗地、低山丘陵，屬森林土壤系列，成土過(guò)程主要是黏化和棕化。剖面分化明顯，腐殖質(zhì)層(A層)厚一般在10～15 cm左右，最厚可達(dá)40 cm以上，土質(zhì)疏松，肥力最高；棕黃色淀積層(B層)厚50～60 cm；母質(zhì)層(C層)一般出現(xiàn)在1 m以下，母質(zhì)為巖石或砂、石、土相摻，土體質(zhì)地較粗。[1]

(4)水稻土。主要分布在丘陵坡麓及谷溝上部和平原中地勢(shì)較高的地區(qū)，水稻土的形成受人為的水耕熟化和自然成土因素的雙重作用影響，是一種人為土。剖面自上而下為：水耕熟化層(W),土層疏松，以團(tuán)粒結(jié)構(gòu)為主；犁底層(AP2)較緊實(shí)，片狀，有鐵、錳斑紋及膠膜；滲育層(Be)是季節(jié)性灌溉水滲淋下形成的；水耕淀積層(Bshg)含有較多的黏粒，有機(jī)質(zhì)等；潛育層(Br)經(jīng)潛育化作用而形成的黏土或亞黏土層。

(5)沼澤土。主要分布在排水不暢的平原洼地和山間溝谷。土體上部含大量有機(jī)質(zhì)或泥炭，下部為潛育層，中間有的具銹色過(guò)渡層，是有機(jī)質(zhì)積累及還原作用強(qiáng)烈的土壤[2]。土壤經(jīng)過(guò)潛育化過(guò)程、腐泥化過(guò)程或泥炭化過(guò)程后形成沼澤土。泥炭層(H)厚度10余厘米至數(shù)米，但超過(guò)50 cm時(shí)即為泥炭土，腐泥層(Hh)一般厚度在20～50 cm。調(diào)查區(qū)土壤類型見(jiàn)圖2。

圖2 調(diào)查區(qū)土壤類型分布圖

2 調(diào)查方案

本次調(diào)查工作的實(shí)施嚴(yán)格執(zhí)行中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部頒發(fā)的《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》[3](DZ/T 0295—2016)和《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范》[4](DZ/T 02258—2014)。

2.1 采樣點(diǎn)位的設(shè)計(jì)

根據(jù)1∶50 000地形圖上表層土壤采樣點(diǎn)編號(hào)設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)位，以網(wǎng)格為基礎(chǔ)，兼顧二調(diào)圖斑進(jìn)行布設(shè)。

野外測(cè)量面積為2180 km2。表層土壤基本采樣密度為4個(gè)點(diǎn)每平方公里。總計(jì)取土壤樣品個(gè)9623個(gè)，其中重復(fù)樣193個(gè)，標(biāo)樣770個(gè)。

2.2 定點(diǎn)與標(biāo)繪

以標(biāo)有采樣點(diǎn)的1∶50 000地形圖為野外工作手圖，實(shí)際采樣點(diǎn)參照地形地物結(jié)合GPS確定采樣點(diǎn)位。表層土壤樣每一個(gè)采樣點(diǎn)要在50 m范圍內(nèi)采集3～5個(gè)子樣組合而成。定點(diǎn)測(cè)定中央子樣點(diǎn)的位置。定點(diǎn)誤差在圖上不大于2 mm，在可做標(biāo)記的地方(如有電線桿、大樹、墻等)要用紅布條或紅油漆做標(biāo)記，以便于質(zhì)量檢查。

2.3 采樣方法及技術(shù)要求

采樣時(shí)，需刮去地表植物凋落物，采集地表至20 cm深處的土柱(要采用刻槽方式取樣，以保證土樣上下的均勻性)，并去除雜草、草根、礫石、磚塊、肥料團(tuán)塊等雜物。在每處采樣點(diǎn)，要在垂直壟溝50 m范圍內(nèi)至少采集3處以上土壤樣品組合成一件樣，采樣點(diǎn)坐標(biāo)記錄中間采樣點(diǎn)GPS顯示的坐標(biāo)。

濕地地區(qū)，需去掉濕地表層尚沒(méi)有腐爛的凋落物后，采集地表至20 cm深處的腐植土柱，并要求在50 m范圍內(nèi)至少采集3處以上濕地腐植土樣組合成一件樣品。

3 土壤鍺元素地球化學(xué)特征分析

3.1 土壤鍺元素地球化學(xué)背景值

根據(jù)雞東縣土壤樣品鍺元素地球化學(xué)指標(biāo)的分析結(jié)果，對(duì)耕作層土壤樣品分析結(jié)果進(jìn)行元素分布形態(tài)檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)了土壤算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、變異系數(shù)、中位數(shù)、最大值、最小值、統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)等一系列地球化學(xué)參數(shù)，其中以耕層土壤元素反復(fù)剔除離群數(shù)據(jù)后統(tǒng)計(jì)的平均值確定為該元素背景值，研究區(qū)土壤地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 雞東縣土壤鍺元素地球化學(xué)參數(shù)特征統(tǒng)計(jì)

Ge元素地球化學(xué)指標(biāo)的變化系數(shù)小于0.3，反映地球化學(xué)指標(biāo)在調(diào)查區(qū)內(nèi)表生環(huán)境條件下，在土壤中分布相對(duì)較均勻。元素的富集貧化程度與表生地球化學(xué)環(huán)境密切相關(guān)，包括地形地貌、植物覆被狀況等。

3.2 土壤鍺元素富集程度對(duì)比

雞東縣表層土壤背景值與全國(guó)A層土壤元素背景值相比(表2)，測(cè)區(qū)Ge元素為全國(guó)土壤背景值的0.81倍。雞東縣土壤鍺元素含量分布情況見(jiàn)圖3。

圖3 雞東縣鍺元素含量分布圖

表2 雞東縣表層土壤鍺元素富集程度對(duì)比

根據(jù)分析數(shù)據(jù)成圖后可以發(fā)現(xiàn)鍺元素高背景區(qū)主要分布在調(diào)查區(qū)中部的臺(tái)地、丘陵及低山一帶，南北部低山區(qū)則表現(xiàn)為低背景。

4 結(jié)論與建議

(1)本次特征調(diào)查取得了大量的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析結(jié)果確定雞東縣存在土壤鍺元素富集情況，查明調(diào)查區(qū)內(nèi)富鍺土地面積約76.92 km2(Ge≥1.5 mg/kg)，占調(diào)查區(qū)面積的3.53%，足鍺土地面積約638.27 km2(1.5 mg/kg>Ge≥1.4 mg/kg)，占調(diào)查區(qū)面積的29.28%。

(2)根據(jù)分析數(shù)據(jù)結(jié)果得出，調(diào)查區(qū)鍺元素呈現(xiàn)中部臺(tái)地、丘陵及低山一帶富集程度較高，南北部低山區(qū)富集較少的分布特征。

(3)富鍺農(nóng)產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景，通過(guò)雞東縣富鍺土壤地球化學(xué)調(diào)查，有助于開發(fā)富鍺農(nóng)產(chǎn)品，適應(yīng)新形勢(shì)下特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)地方農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，為特色農(nóng)業(yè)區(qū)劃提供重要科學(xué)依據(jù)。