赫章縣耕地土壤元素地球化學特征及富硒特色耕地利用建議

袁彬，陸光艷，游家貴，孟慶田，徐東，申小江

貴州省地質礦產勘查開發局一〇四地質大隊

關健詞：赫章；土壤；地球化學特征；R型聚類分析；富硒特色耕地

歷年來，前人在赫章縣開展了地質、農業、土地、環境等方面的基礎性調查工作。

以往農業土壤調查中，采集樣品較少，分析元素僅為少量農作物所需營養有益元素，但不全，同時缺少系統的生態地球化學資料，難以準確對調查區的耕地質量進行有效的評價，全縣耕地存在耕地質量家底不夠清楚問題。本次運用土壤地球化學調查方法，以優質地球化學分析數據為依據，對赫章縣耕地質量進行了系統的調查和評估，為赫章縣因地制宜發展現代山地特色高效農業提供了參考依據。

一、概述

（一）地層及成土母巖

區內出露的地層從寒武系-侏羅系均有出露，還有第四系，其中以二疊系、三疊系出露最廣泛（見圖1）。主要成土母巖分布情況見表1，碳酸鹽巖分布最廣，分布面積約1829.49km2，占比 56.42%。

圖1 赫章縣區域地質礦產略圖

表1 區內成土母巖分布情況統計表

（二）土壤類型

估計收集資料及調查顯示全縣土壤類型有黃壤、黃棕壤、棕壤、高山灌叢草甸土、石灰土、紫色土、水稻土、潮土及沼澤土等9個土類。以黃棕壤分布最廣，占全縣土地面積的46.63%，具體見表2。

表2 區內土壤類型分布情況統計表

（三）礦產資源概況

赫章縣礦產資源種類多，分布廣，儲量大，尤以鉛、鋅、鐵儲量排在貴州省前列。現已查明煤炭資源儲量31.23億噸；查明鐵礦資源儲量6.5416億噸；查明鉛鋅礦資源儲量389.72萬噸。

歷年來鉛鋅礦作為赫章縣主要的金屬礦產，勘查與開發一直在進行。多年的勘查發現了大量的鉛鋅礦點，礦點主要受北西向的丫都-蟒洞斷裂帶控制，主要分布于赫章縣南西部的媽姑鄉、珠市鄉、興發鄉及水塘堡鄉等鄉鎮，而以往的無序開采形成了大量的采礦遺跡及冶煉遺址，礦石的開采、搬運、冶煉對該區土壤環境造成了一定的影響。

（四）土壤環境酸堿性

赫章縣耕地土壤pH值范圍4.16～8.54，中位值為5.62，主要呈酸性（表3），其次為中性，堿性、強堿性和強酸性土壤較少。全區土壤酸堿性表現為酸化嚴重。

表3 赫章縣耕地土壤酸堿度等級表

（五）特色農產品

赫章縣主要種植玉米、土豆等大宗農產品，同時套種有蔬菜、蕎麥等；其次種植面積較大部分種植核桃，主要在財神鎮、朱明鄉、可樂鄉、結構鄉、六曲河鎮、古基鄉、城關鎮等鄉鎮種植,有“中國核桃之鄉”之稱；局部種水稻、水果和中藥材。其中，水果主要集中于德卓鄉、結構鄉、羅州鄉、平山鄉、六曲河鎮種植；水稻主要在野馬川鎮、平山鄉種植；中藥材種植有半夏、衛矛，主要在河鎮鄉、結構鄉、平山鄉種植。

二、研究方法

（一）樣品采集與測試分析

耕地表層土壤采樣平均點密度為7.2點/km2，采樣深度為0—20cm連續土柱，在不跨圖斑的同時在主坑及20～50m范圍內向四周輻射確定5個取樣點，等份組合成一個混合樣。樣品測試按照多目標區域地球化學調查樣品分析方法完成。

（二）研究方法

1.數據處理

本文將評價區耕地土壤元素原始數據分別用背景值±3倍方差替換離群數據直至所有數據均服從正態分布為止。

2.R型聚類分析

本文借助R型聚類分析法對土壤耕地地球化學元素進行聚類和分離，進而對地質地球化學現象進行分析。

三、耕地土壤地球化學特征

（一）不同成土母巖耕地土壤元素背景值特征

二疊系峨眉山玄武巖成土母巖區土壤P、Mn、Ge、Cu、Co、V、Hg元素背景值相對較高，F、B元素背景值相對較低；三疊系碳酸鹽巖K、B、F、Ni、Cr元素背景值相對較高；石炭系碳酸鹽巖和硅質陸源碎屑巖成土母巖區土壤Zn、Mo、Se、I、Hg、Pb、Cd、Tl、As等元素背景值相對較高；泥盆系碳酸鹽巖成土母巖區土壤N、有機質、B、I、F、Hg等元素背景值相對較高；侏羅系硅質陸源碎屑巖K、B、F等元素成土母巖分布區背景中等，其他成土母巖分布區所有環境元素背景值相對低（表4）。

（二）不同土壤類型耕地土壤元素背景值特征

本次采樣主要針對耕地土壤，故本次采樣涉及到潮土、沼澤土、草甸土這三種土壤類型的采樣點較少。

N、P、B、Cu、Mo、I、F、V、As、Hg、Tl等元素背景值在黃壤中相對較高；P等元素背景值在黃棕壤中相對較高；Se、Ge、Cd、Cr、Hg、Pb等元素背景值在石灰土中相對較高；K、有機質（OM）、Mn、Co、Ni等元素背景值在紫色土中相對較高；Ge元素背景值在棕壤中相對較低；P、K、有機質（OM）、Mn、Cu、Co、V等元素背景值在石灰土中相對較低；N、B、Mo、Se、I、F、As、Cd、Hg、Pb、Tl等元素背景值在紫色土中相對較低；Cr、Ni元素背景值在水稻土中相對較低（表5）。

表5 赫章縣不同土壤類型耕地土壤地球化學背景值統計表

（三）元素聚類分析

本文將評價區耕地土壤元素原始數據，分別用背景值±3倍方差替換離群數據，使用SPSS Statistics軟件進行R型聚類分析，得到6類自然群（圖2）。總體反映了耕地土壤中元素內在的地球化學性質，表現了元素地球化學作用上的相似性與差異性（表6）。

表6 赫章縣耕地土壤元素相關性

圖2 評價區表層土壤R型聚類圖

（1）F、B、K聚為一類（Ⅰ類），其中B與F、K之間相關性好，相關系數分別為0.75和0.55。推測與地質背景關系密切，B、F、K元素在三疊系碳酸鹽巖成土母巖分布區背景相對較高，與地層的巖性關系密切；該分類反應區內表生地質地球化學作用和人類改造等因素的綜合指標。

（2）有機質、N、Se、Cd、Zn、Pb、Hg、As、I、Tl聚為一類（Ⅱ類）。Pb與Zn、Cd之間相關性好，相關系數分別為0.87和0.52，Pb、Zn、Cd、As等元素異常分布區大致相同，該組元素的聚合可能與區內鉛鋅成礦作用和土壤可能受到外源物質影響，如礦產地和土法煉鋅等冶煉遺址; Se與有機質、N之間相關性好，相關系數分別為0.63、0.61，推測與地質背景關系密切，三者在三疊系和泥盆系碳酸鹽巖分布區域背景相對較高，與該地層的巖性關系密切；Hg 與I、Tl、As之間相關性好，相關系數分別為0.45、0.55、0.59，4個元素在石炭系與泥盆系成土母巖分布區背景相對較高，推測與地質背景關系密切。

（3）Cu、V、Co、P、Ni、Cr 聚為一類（Ⅲ類），其中，Cu與V、Co、P的相關系數分別為0.88、0.73、0.60，Ni與Cr之間的相關系數為0.72。該組元素的聚合可能與區域內峨眉山玄武巖表生風化作用有關。

（4）Mo、Mn、Ge與其他元素相關性系數均低，各劃為一類。

（四）富硒特色耕地開發建議

本文綜合分析總結了赫章縣耕地硒的地球化學特征和成因，為全縣富硒耕地的開發提供了依據。

通過本次調查發現，縣內有安全利用類富硒耕地面積達71.09萬畝，可利用農產品安全性協同調整為優先保護類富硒耕地，進而建立富硒土地標識、標志牌對其進行保護利用。

根據本次所采農產品樣品分析結果表明：所采的40件核桃樣品有16件富硒，富硒率達40%，富硒含量在0.042mg/kg～0.128mg/kg之間，40件核桃樣品采樣地塊全部可打造為綠色核桃產地，其中，16件富硒核桃采樣地塊可打造為綠色的富硒核桃產地。根據所采核桃樣品分析結果及圖3所示，建議加快“富硒核桃”農產品標志的申報認定，建立富硒核桃標識、標志牌，借助公益廣告、多種媒體推廣的形式打造其品牌地位；借著已有的知名度和品牌效應（“中國核桃之鄉”等），建議擴大核桃產業園區的范圍，西側向可樂鄉中部，東側向財神鎮東部、六曲河鎮東部和西部等區域擴大；以可樂鄉中部、財神鎮中部為核心地帶打造富硒核桃帶動全縣核桃產業快速發展，注重核桃的深加工（如核桃糖、核桃乳、核桃油等），提高核桃的附加價值。

圖3 赫章縣特色農產品分布圖

四、結論

（1）分析了不同成土母巖區耕地土壤元素地球化學特征，二疊系峨眉山玄武巖成土母巖區土壤P、Mn、Ge、Cu、Co、V、Hg元素背景值相對較高，F、B元素背景值相對較低；三疊系碳酸鹽巖K、B、F、Ni、Cr元素背景值相對較高；石炭系碳酸鹽巖和硅質陸源碎屑巖成土母巖區土壤 Zn、Mo、Se、I、Hg、Pb、Cd、Tl、As等元素背景值相對較高；泥盆系碳酸鹽巖成土母巖區土壤N、有機質、B、I、F、Hg等元素背景值相對較高；侏羅系硅質陸源碎屑巖K、F、B等元素成土母巖分布區背景中等，其他成土母巖分布區所有環境元素背景值相對低。

（2）分析了不同土壤類型耕地土壤各元素含量的富集特征，Se、Ge、Cd、Cr、Hg、Pb等元素背景值在石灰土中相對較高；Ge元素背景值在棕壤中相對較低；Se、N、B、Mo、I、F、As、Cd、Hg、Pb、Tl 等元素背景值在紫色土中相對較低。

（3）通過聚類分析方法對耕地表層土壤元素進行了R型聚類分析，對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類進行了地質解釋，有利于總結表層土壤元素引起的異常。

（4）總結分析了赫章縣富硒特色耕地分布特征，并對該縣如何布局富硒耕地、富硒核桃提出建議。