廣西百色芒果種植區(qū)土壤元素含量特征研究

摘" 要：為研究有益元素、營養(yǎng)元素、重金屬元素在廣西百色典型芒果種植區(qū)土壤中分布特征，選取廣西百色市右江區(qū)東北部的永樂鎮(zhèn)芒果種植區(qū)進(jìn)行采樣，測定土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 6種重金屬，Se、Ga、Mn、Zn、Al、Fe、Mg 7種有益元素及P、K 2種營養(yǎng)元素含量。結(jié)果表明，該芒果種植區(qū)土壤重金屬污染程度較輕，其污染來源可能來自于人為活動(dòng)。土壤中有益元素Mg、Fe、Mn含量缺乏，Zn含量中等，且不存在硒富集，有益元素缺乏的情況較嚴(yán)重。土壤P含量極缺比例占35.7％，缺乏比例占64.3％，說明芒果種植區(qū)土壤缺P占比較大；土壤K含量適量比例為57.2％，缺乏比例為39.3％，較缺乏比例為3.5%，說明芒果種植園土壤K含量較低。研究結(jié)果為廣西百色芒果種植區(qū)土壤改良提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：百色；芒果；重金屬；硒；營養(yǎng)元素

中圖分類號(hào)：S667.7" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2096-9902（2023）15-0077-05

Abstract： In order to study the distribution characteristics of beneficial elements， nutrient elements and heavy metal elements in the soil of typical mango growing area in Baise， Guangxi， samples were collected from the mango planting area of Yongle Town， northeast of Youjiang District， Baise City， Guangxi. The contents of six heavy metals Cd， Cr， Cu， Ni， Pb， Zn， Se， Ga， Mn， Zn， Al， Fe， Mg and P， K in the soil were determined. The results show that the pollution degree of heavy metals in the soil of the mango planting area is mild， and the pollution source may come from human activities. In soil， the contents of beneficial elements Mg， Fe and Mn are deficient， the content of Zn is moderate， and there is no enrichment of selenium， so the lack of beneficial elements is more serious. The extremely deficient proportion of soil P content accounts for 35.7%， and the lack proportion accounts for 64.3%， indicating that the proportion of soil P deficiency in mango planting area is relatively large; the appropriate proportion of soil K content is 57.2%， the lack proportion is 39.2%， and the deficiency ratio is 3.5%. It means that the soil K content of mango plantation is low. The results provide a scientific basis for soil improvement in Baise mango planting area of Guangxi.

Keywords： Baise; mango; heavy metal; selenium; nutrient element

百色因其地理優(yōu)勢，盛產(chǎn)芒果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前百色芒果種植面積共8.87萬hm2余，預(yù)計(jì)2021年產(chǎn)量超過90萬t，總產(chǎn)值達(dá)45億元，產(chǎn)量約占全國總量的1/4。2021年“百色芒果”獲批建設(shè)國家優(yōu)勢特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)集群，形成了“全國芒果看廣西，廣西芒果在百色”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局[1]，緊跟農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的步伐，并獲批國家地理標(biāo)志產(chǎn)品。

且隨著時(shí)代的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活水平得到很大提高；越來越注重食品安全，對(duì)食品品質(zhì)的要求也越來越高。有需求就會(huì)有市場，為了迎合人們的需求，無公害食品、綠色食品、有機(jī)食品等也隨之出現(xiàn)，讓人們有了更多的選擇。土壤作為元素的儲(chǔ)存庫、植物生長的載體，其元素的豐缺狀況直接影響著農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量。為了提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，適應(yīng)市場需求，土壤養(yǎng)分元素的生物地球化學(xué)循環(huán)逐漸被廣泛研究。

土壤是植物生長的載體，土壤中含有很多的礦物質(zhì)以及復(fù)雜的有機(jī)物，植物生長發(fā)育所需的物質(zhì)大都通過土壤供給，植物通過根須深入地下吸收這些混合物質(zhì)，再通過自身提取，并利用陽光的能量將吸收到的各種物質(zhì)轉(zhuǎn)換成自身的有機(jī)物[2]。除此之外，化學(xué)元素對(duì)作物生長的影響，同樣是以土壤為主要載體，各元素之間在土壤環(huán)境中發(fā)生相互作用關(guān)系，與土壤微生物協(xié)同作用，在環(huán)境和作物之間相互轉(zhuǎn)換和利用[3]。土壤中的元素特征直接影響到芒果的品質(zhì)，因此，需要對(duì)芒果種植區(qū)土壤元素含量特征進(jìn)行研究。本項(xiàng)目將對(duì)百色芒果種植核心區(qū)土壤中有益元素、營養(yǎng)元素、重金屬元素開展采樣調(diào)查分析，以探究土壤中各元素之間的相關(guān)性與影響，旨在為芒果的合理施肥和土壤改良提供依據(jù)。

1" 區(qū)域概況、材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

本研究區(qū)為百色市澄碧湖芒果核心示范區(qū)，區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)多石山、高原等，永樂鎮(zhèn)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫22 ℃，極端最高氣溫42.5 ℃，極端最低氣溫-2 ℃，年降雨量1 350 mm，降雨集中在每年6—8月，無霜期達(dá)360 d。從自然環(huán)境方面上看，永樂鎮(zhèn)的地理環(huán)境非常適合種植芒果，永樂鎮(zhèn)境內(nèi)屬山區(qū)地形，地勢東高西低；屬于山地丘陵性盆地；且屬于澄碧河下游流域，水域面積占永樂鎮(zhèn)總面積的6.06%。水資源豐富，溫度適宜，適合芒果種植。

1.2" 樣品采集

通過分析比較前期收集的資料選取百色境內(nèi)適宜芒果種植區(qū)，對(duì)種植區(qū)進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn)間距100 m，左右兩棵樹離路面100 m且相互對(duì)稱的規(guī)律采集芒果樹地下0～25 cm處土壤，每收集完一份土樣都要做好標(biāo)簽以免造成樣品混亂。

1.3" 樣品前處理

將采集回來的土壤樣品自然風(fēng)干，風(fēng)干后用木棍和石頭將泥土磨成粉末狀，用100目的篩子將粉末過濾出來，采用四分法將粉末分好，取其中的一份裝入袋子中并貼好標(biāo)簽。稱量出20 g進(jìn)行檢測，在稱量之前先用瑪瑙研缽研磨，每研磨一份樣品就要用酒精擦洗瑪瑙研缽，防止樣品污染。

1.4" 樣品測試方法

采用硝酸、高氯酸、氫氟酸和鹽酸消解樣品后，使用稀鹽酸進(jìn)行定容，再利電感耦合等離子體發(fā)射光譜和等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行測試分析。

1.5" 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法

1.5.1 土壤有益元素豐缺評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

以鎂、鐵、錳、鋅等有益元素為例，經(jīng)DB33/T 2224—2019《土地質(zhì)量地質(zhì)調(diào)查規(guī)范》土壤評(píng)分豐缺評(píng)價(jià)劃分為5級(jí)的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1.5.2" 土壤重金屬污染程度評(píng)價(jià)方法

本文主要采用單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法和地積累計(jì)指數(shù)法對(duì)百色市永樂鎮(zhèn)芒果園種植地土壤進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1）單因子指數(shù)評(píng)價(jià)方法。單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法簡單方法，主要是以土壤背景值進(jìn)行比較評(píng)價(jià)單個(gè)重金屬元素的污染程度，此方法只能用于評(píng)定單個(gè)元素的污染等級(jí)。

其表達(dá)式為

P_i=C_i /S_i" ， （1）

式中：P_i為土壤中污染元素i的污染指數(shù)值；C_i為污染元素i的實(shí)測值；S_i為污染元素i的背景值。

Pi值越大，則土壤污染越嚴(yán)重，土壤單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法具體的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2）地累積指數(shù)法。地累積指數(shù)（Igeo），是由德國教授Muller在1969年對(duì)沉積物中的重金屬污染程度的研究而提出來的評(píng)價(jià)方法[4]。其計(jì)算公式表示為

I_geo=log₂（C_n/1.5B_n）， （2）

式中：I_geo是地質(zhì)累積指數(shù)；C_n為樣品中n種元素的實(shí)測值（mg/kg）；B_n為n元素的背景值（mg/kg）；1.5為B_n的修正指數(shù)。

Forstner等[5]用地質(zhì)累積指數(shù)將土壤污染等級(jí)分為7個(gè)等級(jí)，從0到6級(jí)表示污染程度越來越嚴(yán)重。其具體污染程度分級(jí)見表2。

2" 土壤養(yǎng)分元素分布特征

2.1" 有益元素含量特征分析

將表3的各元素平均值含量與國家規(guī)定指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)土壤Mg平均含量為0.20%，可知該研究區(qū)土壤中Mg含量處于五等級(jí)別，元素含量缺乏；Fe平均含量為3.17%，可知該研究區(qū)土壤中Fe含量處于五等級(jí)別，元素含量缺乏；Mn平均含量為307 mg/kg，可知該研究區(qū)土壤中Mn含量處于四等級(jí)別，元素含量較缺乏；Zn平均含量為71.6 mg/kg，可知該研究區(qū)土壤中Zn含量處三等級(jí)別，元素含量中等。芒果園的土壤中Se平均含量小于1 mg/kg，不存在Se富集。Mg、Mn元素變異系數(shù)較大，說明該地土壤樣本中鎂元素、錳元素分布不均勻。

2.2" K、P等元素含量特征分析

將百色永樂鎮(zhèn)芒果種植區(qū)采集到的土壤樣品進(jìn)行分析（表3），K₂O含量值處于0.98～1.95之間，經(jīng)過對(duì)比K₂O含量總體變異系數(shù)較小，其變異系數(shù)僅為0.35，波動(dòng)較小，整體表現(xiàn)較平穩(wěn)，說明采樣點(diǎn)鉀元素含量整體分布較均勻。

通過與國家分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)（表4），可得出永樂鎮(zhèn)芒果園土壤的含K量平均值為1.42，其中57.2%的土壤樣品表現(xiàn)等級(jí)為三級(jí)（適量），39.3%的土壤樣品表現(xiàn)為四級(jí)（較缺乏），而表現(xiàn)為五級(jí)（缺乏）的土壤樣品占總數(shù)比例的3.5%，反映出永樂該果園的土壤供K能力弱。

就土壤的含P量來說，平均值為611 mg/kg，64.3%的土壤樣品表現(xiàn)等級(jí)為四級(jí)（較缺乏），而表現(xiàn)為五級(jí)（缺乏）的土壤樣品占總數(shù)比例的35.7%，反映出了永樂該果園的土壤供P能力弱。

3" 土壤重金屬含量特征

3.1" 土壤重金屬含量特征

百色市右江區(qū)永樂鎮(zhèn)芒果園的土壤重金屬含量見表5，土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量范圍分別為0.04～ 0.25 mg/kg、38～60 mg/kg、19.9～37 mg/kg、9.5～33.8 mg/kg、12.2～24.8 mg/kg、49～105 mg/kg，與《中國土壤環(huán)境背景值研究》[6]中的數(shù)值進(jìn)行比較，土壤樣本中的Cd、Cu的含量已超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量，超出的數(shù)值較小；全部土壤樣本中Cr、Ni、Pb、Zn元素沒有超過國家土壤環(huán)境背景值，這表明芒果園土壤受到不同程度的Cd、Cu污染，沒有受Cr、Ni、Pb、Zn元素污染或者污染較輕。

根據(jù)廣西百色土壤背景值[7]分析，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn元素的安全標(biāo)準(zhǔn)值分別為0.80、59.89、27.00、17.86、16.07和61.19 mg/kg。由表5可知，Cd、Ni、Pb、Zn平均含量均高出中國土壤背景值，Cr、Cu元素平均含量未超出中國土壤背景值。說明芒果園土壤受到Cd、Ni、Pb、Zn不同程度的污染，沒有受Cr、Cu元素污染或者污染較輕。

從圖1可以看出Cd相對(duì)中國背景值富集系數(shù)最大，為1.24。其次是Cu元素，Cu的相對(duì)背景富集系數(shù)為1.16。這表明百色市永樂芒果園存在明顯的富Cd、Cu特征。Cr、Ni、Pb、Zn的相對(duì)富集系數(shù)相對(duì)較低，其中Pb元素的相對(duì)背景富集系數(shù)最低，僅為0.7。

3.2" 重金屬元素污染程度評(píng)價(jià)

利用《中國土壤環(huán)境背景值研究》[6]中的中國土壤背景值，根據(jù)單因子指數(shù)法公式可計(jì)算出28個(gè)樣品的污染個(gè)數(shù)（表6），并可以確定各重金屬元素的污染級(jí)別，其結(jié)果為Cd、Cu污染級(jí)別在Ⅱ級(jí)（輕度污染），Cr、Ni、Pb、Zn污染級(jí)別Ⅰ級(jí)（無污染）。其中Cd元素中屬于中度污染樣品占比為3%；Cr、Pb的樣品污染級(jí)別出現(xiàn)在Ⅰ級(jí)（無污染），其余全部的樣品污染級(jí)別在Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)均占有。

為了更能全面地反應(yīng)出各重金屬元素的自然界富集特征及污染級(jí)別，除了用單因子指數(shù)評(píng)價(jià)外，本研究還采用地累積指數(shù)法對(duì)百色市永樂鎮(zhèn)地區(qū)中的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Ba、Zn元素進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。從《中國土壤環(huán)境背景值研究》可知，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn元素的中國土壤的背景值（表7）。根據(jù)地積累計(jì)指數(shù)法公式可計(jì)算出28個(gè)樣品的污染個(gè)數(shù)（表8），并可以確定各重金屬元素的污染級(jí)別（表7）。其中土壤中的Cr、Ni、Pb、Zn的污染程度最輕，為Ⅰ級(jí)（無污染）；樣品Cd、Cu的污染級(jí)別在Ⅱ級(jí)的個(gè)數(shù)有9個(gè)和3個(gè)，占比分別32%和11%。其的污染程度由大到小可排為Cd＞Cu＞Cr、Ni、Pb、Zn。地累積指數(shù)法得到的結(jié)果與單因子指數(shù)法一致，兩者均認(rèn)為受Cd、Cu污染最嚴(yán)重，而地累積指數(shù)法污染等級(jí)分得較詳細(xì)。

4" 討論

百色芒果種植區(qū)土壤中有益元素Mg、Fe含量缺乏，Mn含量較缺乏，Zn含量中等，有益元素缺乏的情況較嚴(yán)重，可以通過施肥來補(bǔ)充有益元素的缺乏，土壤中有益元素元素的來源主要是依靠肥料，可以補(bǔ)充含有Mn、Al等土壤缺乏元素的肥料。除此之外，還要重視根外追肥，如葉面肥，其能準(zhǔn)確及時(shí)地將所缺的元素補(bǔ)充給植物，能有效緩解因缺素造成的一些不必要的損失。

K是農(nóng)作物發(fā)育和生長的三大要素之一，就土壤含K量來說，測定K含量的主要目的是從養(yǎng)分角度去了解土壤K對(duì)農(nóng)作物的供給狀況。本研究表明，土壤K含量適量比例占到57.2％，缺乏比例占到39.3％，較缺乏比例占到3.5%。說明芒果種植園土壤K含量較低，不能夠滿足植株的正常生長，需要額外補(bǔ)充鉀肥。

P是動(dòng)植物生長不可或缺的營養(yǎng)元素之一，土壤P含量極缺比例占到35.7％，缺乏比例占到64.3％。說明芒果種植地土壤缺P（64.3%）占比較大，土壤P素的流失主要以徑流流失為主，地表徑流和侵蝕流失一般發(fā)生在強(qiáng)降水而造成超滲流或飽和徑流條件，短時(shí)間內(nèi)降落到地面的雨滴動(dòng)能增加，劇烈地沖刷地表侵蝕土壤，使得土壤中P素與細(xì)小顆粒物隨徑流流失，即土壤中P素隨徑流遷移[7]，土壤缺P會(huì)影響芒果的正常生長，降低抗逆性，可通過施用過磷酸鈣等提高土壤P含量。

本研究中的重金屬平均值通過與《中國土壤環(huán)境背景值研究》[6]及百色市環(huán)境背景值中的數(shù)值進(jìn)行比較，并運(yùn)用單因子指數(shù)評(píng)價(jià)方法和地累積指數(shù)法來對(duì)重金屬進(jìn)行分析，表面了該芒果種植地的重金屬污染程度很輕，其污染來源可能來自于人為活動(dòng)。

5" 結(jié)論

1）百色芒果種植區(qū)土壤中磷、鉀元素含量相對(duì)較高，但也有對(duì)應(yīng)缺乏，其中，土壤P含量極缺比例占35.7％，缺乏比例占64.3％；土壤K含量適量比例為57.2％，缺乏比例為39.3％，較缺乏比例為3.5%。可適量增施有機(jī)肥對(duì)芒果種植區(qū)土壤進(jìn)行改良，提高芒果品質(zhì)。

2）百色芒果種植區(qū)土壤Mg和Fe含量均處于五等級(jí)別，元素含量缺乏；Mn平均含量處于四等級(jí)別，元素含量較缺乏；Zn平均含量處三等級(jí)別，元素含量中等。土壤中硒元素平均含量小于1 mg/kg，相對(duì)不富集。Mg、Mn元素變異系數(shù)較大，說明該地土壤樣本中鎂元素、錳元素分布不均勻。

3）百色芒果種植區(qū)土壤Cd、Cu含量超出國家土壤環(huán)境質(zhì)量，Cr、Ni、Pb、Zn元素沒有超過國家土壤環(huán)境背景值，表明芒果種植區(qū)土壤受到污染程度較小，Cr、Ni、Pb、Zn元素未受污染。表明芒果種植區(qū)土壤重金屬污染程度輕，是百色芒果品質(zhì)好的關(guān)鍵。

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