山東省平邑縣九間棚村土壤地球化學調查評價

摘要：山東省平邑九間棚村位于沂蒙山區(qū)腹地。為了查明研究區(qū)土壤中有益、有害元素的含量與分布特征，圈定特色土地資源，分析特色農產品金銀花種植適宜性，通過土壤樣品采集分析、數據統(tǒng)計、相關性分析等方法，開展1∶1萬土地質量地球化學調查評價工作。研究結果表明：與臨沂市表層土壤背景值相比，Na2O指標明顯偏低，I、Ge、B、F、CaO指標顯著偏高，反映了研究區(qū)與地質背景或生物循環(huán)過程相關元素在土壤中富集的特征；研究區(qū)重金屬元素分布主要與受地質背景和人為因素影響，土壤重金屬環(huán)境質量總體為良好級，為研究區(qū)綠色農業(yè)發(fā)展奠定良好基礎。圈定富硒的土地面積36.7hm2、富鍺土地面積131.0hm2，富鋅土地面積84.5hm2，為研究區(qū)特色土地資源開發(fā)利用指明方向。通過金銀花適宜性分析研究，綜合地貌、土壤類型、土壤肥力等條件，研究區(qū)適宜種植高品質金銀花，為當地特色農業(yè)高質量發(fā)展提供地學數據支撐。

關鍵詞：土壤地球化學；特色土地資源；環(huán)境質量評價；特色農產品；山東平邑

中圖分類號：P59;X825""" 文獻標識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.16726979.2024.10.005

引文格式：馮廣，杜現(xiàn)福，孫超，等.山東省平邑縣九間棚村土壤地球化學調查評價［J］.山東國土資源，2024，40（10）：3542. FENG Guang， DU Xianfu， SUN Chao，" et al. Investigation and Evaluation of Soil Geochemistry in Jiujianpeng Village in Pingyi County in Shandong Province［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（10）：3542.

收稿日期：20240328；修訂日期：20240512；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

基金項目：山東省地質礦產勘查開發(fā)局平邑縣九間棚村土地質量地球化學評價（QDKY202210）；山東省自然資源廳山東省平邑縣金銀花產地土壤地球化學調查評價（魯勘字〔2024〕67號）

作者簡介：馮廣（1987—），男，河北定州人，工程師，主要從事農業(yè)地質調查與地質礦產勘查研究工作;Email：15114260834@139.com" *通訊作者：康鵬宇（1988—），男，河北廊坊人，高級工程師，主要從事農業(yè)地質調查與地質礦產勘查研究工作;Email：1003967169@qq.com

0" 引言

特色農業(yè)的發(fā)展是適應當前社會消費需求、世界經濟一體化和全球農業(yè)市場細分需要的必然結果。近年來，全國各地相繼開展了土地地球化學調查研究工作［19］。山東省地質調查院編制的《臨沂市農業(yè)生態(tài)地球化學調查與評價》報告，摸清了平邑縣土壤“家底”，為平邑縣土地資源宏觀管理、農業(yè)種植結構調整等方面發(fā)揮作用。平邑縣金銀花產業(yè)進入高質量發(fā)展階段，提出實施“生態(tài)優(yōu)先、創(chuàng)新驅動、標準引領、品牌賦能”發(fā)展戰(zhàn)略。大比例尺的土地質量地球化學調查評價工作是解決當地可持續(xù)發(fā)展的基礎性、前瞻性工作。本文通過系統(tǒng)采樣與樣品分析，查明了研究區(qū)土壤元素含量與分布特征，評價了土地資源質量，分析了金銀花名特優(yōu)農產品農業(yè)地質背景，為九間棚“十八園”土地高效利用、現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展、生態(tài)農業(yè)發(fā)展提供基礎資料。

1" 研究區(qū)概況

平邑縣隸屬于山東省臨沂市，位于山東省東南部、臨沂市西陲，東鄰費縣，西連泗水縣，南與棗莊市接壤，北與蒙陰縣、新泰市交界。研究區(qū)為平邑縣地方鎮(zhèn)九間棚村（平邑縣九間棚旅游風景區(qū)），面積約136.7hm2。

研究區(qū)屬暖溫帶東南亞季風區(qū)域大陸性氣候，寒暑交替、四季明顯，雨量集中，旱澇不均。區(qū)內主要為侵蝕溶蝕低山丘陵區(qū)，發(fā)育有圓頂狀山脊、溶蝕殘丘、“V”形谷、溶溝、溶槽、溶洞、巖溶泉等地貌形態(tài)，地形坡度多在15°～35°。研究區(qū)位于平邑縣九間棚旅游風景區(qū)內，區(qū)內“十八園”是在九間棚懸崖之上建立的18個園林，包括酸園、甜園、百花園、百菜園、百畜園、杏園、山楂園、怪梨園、蘋果園、百草園、工匠園、石榴園、核桃園、柿子園、西梅園、金銀花園、農耕體驗園、王母蟠桃園，均為“六不用”農田，著力打造生態(tài)農業(yè)樣板。

研究區(qū)地層十分發(fā)育，占研究區(qū)面積80%，為新生代地層，主要分布有寒武紀朱砂洞組、饅頭組碎屑巖地層。研究區(qū)巖漿巖較發(fā)育，占研究區(qū)面積20%，主要為前寒武紀條花峪單元弱片麻狀中粒含黑云（角閃）二長花崗巖，區(qū)內構造不發(fā)育。

研究區(qū)成土母質主要為殘坡積物母質，土壤類型包括棕壤、褐土。區(qū)內土地利用方式主要為農用地和林地，農用地面積為66.5hm2，占總面積的49.03%。研究區(qū)主要種植作物為金銀花、山楂、柿子等。其中，“農產品地理標志產品”有“平邑金銀花”、“天寶山山楂”。

2" 材料與方法

2.1" 樣品采集

土壤樣品采用網格結合第三次國土調查土地利用現(xiàn)狀圖的原則布設（圖1），主要布設在面積較大的園地和林地地塊，均勻分布。工作比例尺為1∶1萬，采樣密度為40個/km2，共采集樣品60件。采樣厚度為0～20cm。采樣樣品用鐵鍬挖好坑后，用竹片去除與金屬采樣器接觸的土壤，再采集樣品。5個分樣點等分組合成一個混合樣，四分法留取1.5kg土壤樣品。樣品經風干、加工后及時送至實驗室分析測試。

2.2" 樣品分析測試

樣品分析測試工作由山東省第七地質礦產勘查院實驗室完成，分析N、P、K、B、Mn、Mo、Se、I、Ge、F、Zn、Cu、Co、V、As、Cr、Cd、Hg、Pb、Ni、有機質、pH、Na、Al、Si、Ca、Mg、Fe共28項指標。各指標分析方法、檢出限、精密度、報出率、準確度等均滿足質量要求。

2.3" 數據處理

一般參數統(tǒng)計：利用GeoChem Studio軟件對形成的各類數據，根據需要統(tǒng)計算術平均值、標準離差S、變異系數Cv、背景值Co（經±3S逐步剔除后的算術平均值）、極大值Xmax、極小值Xmin等。

多變量統(tǒng)計：利用GeoIPAS V3.1軟件對數據進行聚類分析和因子分析，揭示元素的親疏關系及空間分布特征。

相關性分析：利用SPSS20軟件進行相關性分析。

3" 地球化學特征

3.1" 土壤元素地球化學背景值

土壤元素地球化學背景值是指經過自然改造和人為活動所形成的區(qū)域表層土壤元素的含量值，一方面與土壤基準值有著密切繼承關系，總體受到土壤基準值的控制，另一方面又由于長期的風化、淋濾等自然作用以及人類生產生活等人為活動的改造，表層土壤地球化學特征已發(fā)生一定的變化［1011］。

研究區(qū)表層土壤28項指標剔除離群數據（±3S0）后的均值與臨沂市表層土壤背景值相比（表1、表2），Na2O指標明顯偏低（K＜0.8），SiO2、P、Pb指標略偏低（0.8≤K≤0.9），K2O、有機質、Ge、Cu、Se、Zn、Mo、As、V、Fe2O3、Co、MgO指標略偏高（1.1≤K≤1.3），I、Ge、B、F、CaO指標顯著偏高（K＞2.0），其他元素基本接近。Na2O、SiO2低水平和CaO高水平反映了研究區(qū)為灰?guī)r分布區(qū)的地質背景；I、Ge、B、F等高水平反映了部分元素在研究區(qū)富集的特征。

3.2" 土壤元素含量相關性分析

土壤元素含量相關性分析是探討土壤元素相互作用的常用方法，相關系數r是揭示元素含量之間相關性密切程度的基本指標［1214］。將研究區(qū)土壤有益、有害指標含量進行相關性分析，大部分元素相互間呈現(xiàn)正相關特征，相關性分析結果見表3。

土壤Hg、N、Se、Cd、I與有機質密切相關，該類指標間相關系數范圍0.570～0.875，為中度或高度正相關，反應了研究區(qū)表層土壤元素富集過程中土壤—農作物系統(tǒng)元素循環(huán)因素，該過程不僅影響Se、I與人類健康相關元素的富集，還加劇土壤Hg、Cd重金屬元素積累，其中相關系數最高的為有機質與N相關系數為0.875（圖2a）。As、Pb、Mo元素間相關系數范圍0.646～0.727，中度正相關，多反應地質背景中地質體元素親和性特征或表現(xiàn)為巖石—土壤系統(tǒng)中元素遷移轉化規(guī)律，其中Pb與Mo的相關系數最高，為0.658，中度正相關（圖2b）。土壤Ge、B、K2O指標間相關系數范圍0.566～0.807，中度—高度正相關，反應堿性土壤中該類元素富集程度高的特征，其中相關系數最高的為B與K2O相關系數為0.807（圖2c）。

4" 結果與討論

4.1" 土壤重金屬元素分布特征及質量評價

4.1.1" 土壤重金屬元素分布特征

土壤的重金屬污染是當前農業(yè)地質關注的焦點。在土壤—植物系統(tǒng)中，重金屬污染不但影響植物產量與品質，也影響大氣和水環(huán)境質量，并通過食物鏈危害人類的生命和健康［1516］。

從重金屬元素空間分布圖可以發(fā)現(xiàn)（圖3），砷元素的平均含量為10.73mg/kg，高值主要分布在九間棚村中西部、北部、北東部，低值區(qū)主要分布在九間棚村東南部、西北部；銅元素的平均含量為35.83mg/kg，高值主要分布在九間棚村中南部至西北部一帶，低值區(qū)主要分布在九間棚村東南部、西部；汞元素的平均含量為26.77ng/kg，高值主要分布在九間棚村中東部，低值區(qū)主要分布在九間棚村西部；鎘元素平均含量為0.29mg/kg。高值主要分布在九間棚村東部，低值區(qū)主要分布在九間棚村西部；鉻元素平均含量為69.37mg/kg，高值主要分布在九間棚村中部、中西部，低值區(qū)主要分布在九間棚村東部；鎳元素平均含量為29.45×106。高值主要分布在九間棚村西南部至東北部一帶，低值區(qū)主要分布在九間棚村東南部至東部北一帶；鉛元素平均含量為29.25mg/kg，高值主要分布在九間棚村東部，低值區(qū)主要分布在九間棚村西部、中部；鋅元素的平均含量為141.01mg/kg。高值主要分布在九間棚村北邊部、西北部，低值區(qū)主要分布在九間棚村中部、南部大面積。研究區(qū)重金屬元素分布基本與巖石展布相同，同時局部也存在差異，反映了研究區(qū)重金屬元素受地質背景和人為因素共同影響。

4.1.2" 土壤重金屬元素質量評價

根據農用地土壤污染風險管控標準（GB15618—2018）［17］標準（表4），對研究區(qū)土壤重金屬元素質量超標率進行統(tǒng)計。其中As、Cd、Cu、Zn超標率分別為3.33%、1.67%、1.67%、5.00%，Cr、Hg、Ni、Pb無超標數據。研究區(qū)存在少量樣點重金屬元素含量超過風險篩選值情況，但超過的幅度較小，且均未超過風險管控制，研究區(qū)總體環(huán)境質量良好。

4.2" 特色土地資源

根據原中華人民共和國國土資源部《土地質量地球化學評價規(guī)范》［18］以及中國地質調查局地質調查技術標準《天然富硒土地劃定與標識（試行）》（DD2019—10）［19］，劃分富硒土地、富鍺土地、富鋅土地（圖4）。

研究區(qū)富硒的土地面積為36.7hm2，占總面積的27.10%，主要在九間棚村中部、中南部以及北東部。足硒的土地廣泛分布于九間棚村中東部、西部，面積為84.3hm2，占總面積的62.19%。富鍺土地面積為131.0hm2，占總面積的比例為96.61%，分布在九間棚村大部分。富鋅土地面積為84.5hm2，占總面積的比例為62.36%，分布在九間棚村北部、東部。

4.3" 特色農產品適宜性分析

“平邑金銀花”為山東省臨沂市第一個獲得國家地理標志保護的農產品。平邑縣金銀花生長的地域適宜為丘陵山區(qū)，土地貧瘠，種植土質適宜為棕壤土、褐土。根據陳喬喬等［20］研究，平邑金銀花品質與土壤肥力相關，土壤綜合肥力較高不利于有效成分木犀草苷積累，全磷含量與有效成分綠原酸呈顯著正相關，土壤有機質、全氮含量與木犀草苷含量呈顯著負相關。研究區(qū)地貌為山區(qū)丘陵區(qū)，分布大面積棕壤、褐土。研究區(qū)全磷含量范圍在208～5207mg/kg，平均含量921.07mg/kg，處于較高水平，而土壤全氮含量202～4890mg/kg，平均含量1300.83×106、土壤有機質含量0.44%～13.19%，平均含量2.45%，為中等或中等偏下水平。綜合評價后，研究區(qū)適宜種植高品質金銀花。

5" 結論與建議

（1）與臨沂市表層土壤背景值相比，Na2O指標明顯偏低，SiO2、P、Pb指標略偏低，K2O、有機質、Ge、Cu、Se、Zn、Mo、As、V、Fe2O3、Co、MgO指標略偏高，I、Ge、B、F、CaO指標顯著偏高，其他元素基本接近。根據元素相關性分析，土壤Hg、N、Se、Cd、I與有機質密切相關，反應了研究區(qū)表層土壤元素富集過程中土壤—農作物系統(tǒng)元素循環(huán)因素。As、Pb、Mo元素相關性多反應地質背景中地質體元素親和性特征或表現(xiàn)為巖石—土壤系統(tǒng)中元素遷移轉化規(guī)律。土壤Ge、B、K2O反應堿性土壤中該類元素富集程度高的特征。

（2）研究區(qū)重金屬元素分布不均，主要與受地質背景和人為因素影響，存在少量樣點重金屬元素含量超過風險篩選值情況，但超過的幅度較小，且均未超過風險管控制，研究區(qū)總體環(huán)境質量良好。

（3）研究區(qū)分布大面積富硒、富鋅、富鍺特色土地資源，為今后特色土地利用打下基礎。研究區(qū)共圈定富硒的土地面積36.7hm2、富鍺土地面積131.0hm2，富鋅土地面積84.5hm2。

（4）研究區(qū)地貌為山區(qū)丘陵區(qū)，分布大面積棕壤、褐土。研究區(qū)全磷處于較高水平，土壤全氮含量、土壤有機質含量為中等或中等偏下水平，研究區(qū)適宜種植高品質金銀花，合理開發(fā)金銀花產業(yè)，助力地方經濟高質量發(fā)展。

參考文獻：

［1］" 雍太健，張明，陳國光，等.贛州市土地質量地球化學評估及其富硒特征研究［J］.華東地質，2020，41（4）：403409.

［2］" 劉陽.高密市土壤地球化學背景值研究［J］.上海國土資源，2019，40（4）：8992.

［3］" 王俊達，王天姿，謝偉明，等.河北省康保沽源地區(qū)土地質量地球化學評價［J］.甘肅地質，2022，31（2）：5863.

［4］" 陳偉民，宋亞新，劉軍，等.河北省張北縣土地質量地球化學調查評價：以臺路溝鄉(xiāng)為例［J］.礦產勘查，2021，12（7）：16171625.

［5］" 蔡春楠，焦冰君，郭強.河南嵩縣—汝陽一帶土壤地球化學特征研究［J］.資源信息與工程，2021，36（3）：1012.

［6］" 鄒亮，竇衍光，胡睿，等.青島古鎮(zhèn)口創(chuàng)新示范區(qū)土地質量評價及規(guī)劃利用［J］.海洋地質前沿，2021，37（9）：4959.

［7］" 姜冰，張海瑞，劉陽，等.青州市南張樓村土地質量地球化學特征及特色土地資源評價［J］.山東國土資源，2022，38（1）：5459.

［8］" 馬雪梅，田大爭，李偉，等.曲陽縣土地質量地球化學評價［J］.地質調查與研究，2020，43（3）：230239.

［9］" 賀靈，劉占元，周國華，等.土地質量地球化學評價成果與若干問題探討：以浙江省金華市湯溪鎮(zhèn)為例［J］.現(xiàn)代地質，2019，33（1）：152160.

［10］" 龐緒貴，代杰瑞，陳磊，等.山東省17市土壤地球化學背景值［J］.山東國土資源，2019，35（1）：4656.

［11］" 喻超，王英鵬，王增輝，等.山東省聊城市“聊茌東”都市區(qū)地球化學背景值研究［J］.山東國土資源，2021，37（12）：5664.

［12］" 任平，張如，李英梅，等.板栗林下土壤養(yǎng)分狀況評價及相關性分析［J］.現(xiàn)代農業(yè)科技，2024（3）：103106.

［13］" 廖啟林，金洋，崔曉丹，等.江蘇富硒土壤成因類型及其元素相關性分析［J］.地質學刊，2023，47（4）：390401.

［14］" 田晶華，郭鳳鳴，陳克龍，等.紅塔區(qū)花卉耕層土壤有機質含量與其他養(yǎng)分相關性研究［J］.農學學報，2023，13（11）：4348.

［15］" 張文強，滕躍，柳浩然，等.聊城市典型農業(yè)區(qū)土壤重金屬分布特征、生態(tài)風險及來源解析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2024，38（4）：171180.

［16］" 何雪蓮，韋超前，來楷迪，等.耕地土壤重金屬污染與修復技術研究進展［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2023（12）：141148.

［17］" 生態(tài)環(huán)境部，國家市場監(jiān)督管理總局.土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）（GB156182018）［S］.

［18］" 中華人民共和國國土資源部.土地質量地球化學評價規(guī)范［S］.北京：地質出版社，2016：2627.

［19］" 中國地質調查局.天然富硒土地劃定與標識（試行）（DD201910）［S］.

［20］" 陳喬喬，翁少全，程亮，等.道地金銀花品質與土壤肥力關系的研究［J］.土壤，2021，53（4）：732738.

Investigation and Evaluation of Soil Geochemistry in Jiujianpeng Village in Pingyi County in Shandong Province

FENG Guang1， DU Xianfu2， SUN Chao2， ZHANG Yong2， 3， 4， KANG Pengyu2， CHEN Miao2， ZHOU Mingming2

（1.Shandong Geological and Mineral Construction Limited Corporation， Shandong Ji'ning 272100， China; 2. No.7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Shandong Linyi 276006， China; 3. Key Laboratory of Metallogenic Mechanism and Exploration of Diamonds in Shandong Province，" Shandong Linyi 276006， China; 4. Academician Workstation of Diamond Metallogenic Mechanism and Exploration in Shandong Province， Shandong Linyi 276006， China）

Abstract：Jiujianpeng village in Pingyi county in Shandong province is located in the cnetral region of Yimeng mountains. In order to identify the content and distribution characteristics of beneficial and harmful elements in the soil of the study area， delfine typical land resources， and analyze the suitability of planting typical agricultural product honeysuckle， by using soil sample collection and analysis， data statistics， and correlation analysis， geochemical survey and evaluation of land quality with the scale of 1∶10000 has been carried out. Comparing with the background values of the surface soil in Linyi city. The Na2O index is significantly lower， while I， Ge， B， F and CaO indexes are significantly higher. The enrichment characteristics of elements related to geological background or biological cycling processes in the soil in the study area have been reflected. The distribution of heavy metal elements in the study area is mainly influenced by geological background and human factors. The overall quality of soil heavy metal environment is good. It will lay a good foundation for the development of green agriculture. The define land area for selenium enrichment is 36.7hm2， germanium enrichment is 131.0hm2， and zinc enrichment is 84.5hm2. It will guide the direction for the development and utilization of typical land resources in the study area. Through suitability analysis of honeysuckle， combining with the conditions of topography， soil type and soil fertility， it is regarded htat the study area is suitable for planting high quality honeysuckle. It will provide geological data support for" high quality development of local typical agriculture.

Key words：Soil geochemistry; typical land resources; environmental quality assessment; specialty agricultural products; Pingyi county in Shandong province