鱼台县稻米产地地球化学背景初探及适生性研究

许兆军,代杰瑞

(1.湖南省地质环境监测总站,湖南 长沙 410007;2.山东省地质调查院,山东 济南 250013)

鱼台县稻米产地地球化学背景初探及适生性研究

许兆军1,代杰瑞2

(1.湖南省地质环境监测总站,湖南 长沙 410007;2.山东省地质调查院,山东 济南 250013)

山东黄河下游流域生态地球化学调查结果表明,鱼台稻米产地受 3种不同的地质背景控制,其空间差异性主要表现在地貌、土体结构、水文条件、地球化学特征、人工扰动等因素。这种空间差异性致使稻米产量、质量产生明显差别;优质鱼台稻米产在鱼台县东部地势低洼地区,该区地下水位低,pH值微高,有益元素富集,营养水平高,其中 N、Ca等有效态含量是缓平坡地区的 2倍。但调查结果同时显示,水稻产区 As、Pb等重金属元素也呈明显的富集状态,这与人类的生产生活密切相关,应予以重视。

地貌;地质背景;地球化学;山东鱼台

1 研究区概况

鱼台县位于山东省西南部,主要农作物有水稻、小麦、棉花。水稻种植面积约占全县耕地面积的80%以上。

本区地处华北平原南部,属滨湖平原。地势平坦且低洼,海拔高程 30.5m～37.5m。区域构造运动和黄河冲积共同造就了总体西高东低的地貌格局,独山湖东侧为中低山丘陵区,西侧为低洼汇水盆地,再往西为黄河冲积扇前缘,受这种地貌的制约,形成鱼台县东部低洼汇水盆地平原为主,西部黄河冲积平原为辅的平原区。

根据水稻立地地质背景可分为 3个区域：东部洼地区、西部微斜平地区、周堂缓平坡地区。优质稻米产区主要分布在高程小于 35m,地势低洼,地下水、地表水都较丰富的洼地区。本区土壤类型可分为水稻土、潮土、盐化潮土 3种,并分别对应于洼地区、微斜平地区、缓平坡地区 3种地貌类型区。

2 土壤样品采集与分析

对本区进行生态地球化学采样,查明地球化学特征。按 1点 /km2采集表层土壤样品,按 1点 /4km2采集深层和有效态土壤样品。共采集表层土壤组合样品 173件,深层和有效态土壤样品共 45件。采集的样品经自然风干过 20目筛,组合后送化学分析。同时,留取副样保存。在野外及时对所取得的样品采用离子电位计法测定 pH值。样品由山东省地质科学实验研究院测试 ,包括全量分析、N、P、K、Si、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、As、S、F、Se、Al、Cd、Pb、Hg、Cr、Ba、Co等 54项指标 ,有效态分析 N、P、K、Zn、Cu、B、Mo、Mn、Fe、S等 12项指标。

3 结果与讨论

3.1 全区土壤地球化学特征

对土壤中元素含量分析结果进行统计 (表 1),可以看出,全区表层土壤中元素的含量平均值与全球土壤含量对比 ,P、K、Al、Mn、Zn、Cr与全球土壤值基本相当,这 6种元素中,P、K、Mn为水稻的主要营养元素,土壤中的含量将影响水稻的生长、产量和品质 ;S、Mo、Cd低于全球土壤值;N、Mg、Ca、Cu、B、F、Se、As、Pb、Hg、Ba、Co含量高于全球土壤值 ,其中 ,F、As、Pb、Hg、Ba、B明显偏高 ,N、Mg、Ca、Co、Cu、Se显著偏高。这 11种元素中 ,F、As、Pb、Hg、Ba为区内主要污染元素,在土壤中含量过高,是影响水稻品质的重要因素,也是引起地方病的隐患。

表1 土壤中元素含量

区内表层、深层土壤是在同一地貌单元基础上发育而成的,土壤中元素含量应一致,但受后期工业“三废”、施化肥、农药、植物吸收和利用等因素的影响,其含量在表层、深层中出现明显差异。N、P、K、Mg、S、Mn、Cu、Zn、B、Mo作物营养元素中 ,N、P、S因过量施肥,Cu、Zn因地表污染,超过植物吸收,比深层土壤值有所升高 ;其余 K、Mg、Mn、B、Mo因作物长期吸收,与深层土壤值相比略有下降。而 F、As、Pb、Hg等元素,与深层土壤值相比,明显升高。这种变化可能与地表污染有关,说明降尘、灌溉、施肥和农药的喷施已在表层土壤中产生了不同程度的后期叠加,应引起足够的重视。

3.2 不同区域地球化学特征对比

洼地区、微斜平地区、缓平坡地区土壤营养元素含量差异较大 (表 2)。从表 2可见,洼地区营养元素含量高,其次为微斜平地区,缓平坡地区含量最低。洼地区 N、K、Ca、Si等高,P低,有机质含量高;微斜平地区 P含量与洼地区相当,但 N、K、Ca含量比洼地区稍低;缓平坡地区 P稍高,N、Si、Ca显著偏低,但总体来看缓平坡地区营养元素都低。据此可知,鱼台水稻生长和营养元素含量成正相关,尤其与有效 N、Si、Ca含量关系更密切;pH值酸碱度偏小,影响水稻生长。

表2 土壤中元素有效态含量

4 适生条件分析

通过水稻区域分布、生长态势和其立地地质背景对比研究,认为鱼台水稻的适生条件为：

①海拔高程低于 35m,年平均气温高于 13℃为宜。②地势低洼,其上发育的土壤质地粘重,表层质地为中壤,其下为重壤,这类土壤吸附元素能力强,保水保肥性能好。③土体厚,地下水水质为HCO3Cl-Ca型为主。④土壤为由粘土、亚粘土、偶夹亚砂土岩类,在长期种植水稻的条件下发育的水稻土为宜;土壤颗粒组成以粘粒 (＜0.01mm)为主,pH值 7.5～8.0之间,粘砂比大于 2。⑤土壤 pH值偏碱性,有机质含量大于 0.9,土壤中有效 N含量高于 55μg/g、有效 Si含量高于 195μg/g,有效 Ca含量高于 9μg/g时适宜水稻生长。

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Preliminary discussion and potential geographic distribution research on geochemistry background of Yutai rice producing area

XU Zhao-jun1,DA I Jie-rui2

(1.General Geological EnvironmentalMonitoring Station of Hunan Province,Changsha 410007,China;2.Geological Survey of Shandong Province,Jinan 250013,China)

Ecologic geochemistry investigation result along the lower reaches of the Yellow River in Shandong Province indicated that the Yutai rice producing area was controlled by three different geological backgrounds.Their spatial differenceswere mainly displayed in landform,soil-mass structure,hydrologic conditions,geochemical characteristics and artificial interference.The spatial difference diversified the rice output and rice quality.The high quality Yutai rice was produced east of the Yutai County,where the regional topography and subsoilwater levelwere low,the PH valuewas higher,the beneficial element and nutritional levelwas high.The element of nitrogen and calcium contentswere higher than near-level grade area.But the investigation results demonstrated that heavymetal elements such as arsenic and lead also assumed obviously concentration,and closely involved with human activities.

Landform;Geological background;Geochemistry;Yutai,Shandong

P595

A

1674-3636(2010)02-0175-03

2009-09-01;编辑：侯鹏飞

许兆军 (1978—),男,工程师,主要从事国土资源遥感、环境地质调查评价工作.

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.02.175