贵州安龙县耕地土壤富锗含量特征及成因探讨

游桂芝，鲍大忠，李丕鹏

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队，贵州 六盘水 553004)

微量元素锗是生命的必需元素，能提高人体细胞的供养能力，并能清除多种致命的病变，具有杀菌、消炎、抑制肿瘤恶化、治疗老年痴呆、延缓衰老等作用[1-2]。锗是典型的分散性稀有元素，独立矿物极少，多与硫化物伴生。在硫银锗矿、锗石、铅锌矿等矿物及含煤岩系中，锗含量均较高[3]。中国土壤锗含量平均值为1.7 mg / kg[4]。亦有研究认为，中国土壤锗含量平均值为1.3 mg / kg[5]。国内已报道的富锗土壤地区有新疆若羌县、贵州沿河县、广西南部、山东潍坊、青海东部、浙江常山县等[6-11]，其中，贵州沿河县土壤中锗平均含量达2.17 mg / kg。目前，富锗食品研究开展较少,大部分处于试验阶段，前景广阔[12]。

至今尚无安龙县锗元素的相关报道，本文以2017—2018年贵州省1∶5万安龙县耕地质量地球化学调查数据为基础，分析耕地土壤富锗含量特征，并进一步对其成因进行探讨，以便为今后富锗农产品、药材开发研究及规划等提供基础资料。

1 研究区概况

安龙县地处贵州南西部，地理坐标东经104°59′～105°41′，北纬24°55′～25°33′；国土面积为2 232 km2,其中耕地面积为470.85 km2；属中亚热带湿润季风气候区,多年均温15.4 ℃,平均降水量为1 256.1 mm；属典型的低中山地形；海拔高度407～1 966.4 m；地貌主要为侵蚀地貌和溶蚀地貌；出露地层主要为二叠系和三叠系，岩性主要为碳酸盐岩、碎屑岩。

2 工作方法

2.1 样品采集

本次调查样品为0至20 cm耕地土壤，采样密度为12.16 点/km2。样点布设采用方格网格法。通过踏勘，县内裸地主要为荒山，大多无法采样，水浇地过少不满足布样条件，工矿用地基本未废弃，故水浇地和工矿用地不参与评价。样点主要集中布置在农田、菜地、果园等地,采集时间一般选在上茬作物成熟或收获以后，下茬作物尚未施用底肥和种植以前。1件样品由4～6个子样等量混合组成。实际采样点位以野外实际采样点为中心，据采样地块形状确定子样位置。样品釆集并进行初加工后入库或送检。

2.2 测试方法及质量

本次采集耕地土壤样品5 727件。测试工作由四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心完成。锗含量分析测试主要采用电感耦合等离子体质谱法。经检查，内外检质量均合格。

2.3 数据统计方法

3 土壤锗元素地球化学特征

3.1 耕地土壤锗含量特征

3.2 富锗土壤标准

富锗土壤是一个相对性的概念，目前并无权威性的规范或者标准给出富锗土壤明确的定义[7]。本次贵州省1∶5万安龙县耕地质量地球化学调查工作，采用锗含量>1.6 mg / kg为富锗耕地。富锗耕地包含丰富(锗含量>1.8 mg / kg)和较丰富(1.6 mg / kg <锗含量≤1.8 mg / kg)两个等级。

图1 安龙县耕地土壤锗含量统计直方图Fig.1 Statistical histogram of Germanium content in soil of cultivated land in Anlong County

3.3 富锗空间分布特征

按本次富锗划分标准，共圈定富锗耕地土壤面积208.13 km2，占耕地面积的44.20%。其中：锗含量>1.8 mg / kg,面积为72.06 km2，占耕地面积的15.30%；1.6 mg / kg <锗含量≤1.8 mg / kg,面积为136.07 km2，占耕地面积的28.90%。各乡镇锗含量分布及富锗分布特征见表1。

表1 安龙县不同乡镇耕地土壤锗含量特征及富锗分布特征Tab.1 Characteristics of Soil Germanium content and distribution of germanium-rich in different villages and towns in Anlong County

4 富锗土壤成因探讨

研究表明，土壤类型、成土母质、地形、土地利用类型、人类活动(燃煤、冶炼)等是影响土壤锗含量的主要因素[7]。本次未对矿权地取样，且不考虑人类活动影响。样品大多布置在平缓的水田和旱地中，地形起伏总体较小，地形因素可不考虑。故本次探讨主要从土壤类型、成土母质和土地利用类型3个方面进行。

4.1 土壤类型

不同土壤类型耕地土壤锗含量参数见表2。由表2可知：锗含量范围为1.41～1.68 mg / kg，最大变幅为0.27 mg / kg,最大变异系数为0.21,差异性不大；紫色土的锗含量最高，平均锗含量达1.68 mg / kg。

表2 安龙县不同土壤类型锗含量特征Tab.2 Characteristics of Germanium content in different soil types in Anlong County

4.2 成土母质

成土母质是土壤形成的基础，母质的差异致使土壤特性存在着很大变异[14-16]。不同类型成土母质的风化物锗含量参数见表3。由表3可知：锗含量范围为1.45～1.73 mg / kg，最大变幅为0.28 mg / kg, 最大变异系数为0.21,故不同母质的锗含量差异不明显。

表3 安龙县不同类型成土母质的风化物锗含量特征Tab.3 Characteristics of Germanium content in weathering materials of different parent materials in Anlong County

4.3 土地利用类型

土地利用方式与土壤理化性状的变化有着密切关系[14]。不同的轮作制度、管理模式、肥料类型等都可能会导致土壤锗的含量差异[7]。安龙县不同土地利用类型锗含量参数见表4。由表4可知：不同土地利用类型耕地土壤锗含量范围为1.48～1.78 mg / kg，最大变幅为0.30 mg / kg, 最大变异系数为0.24,故不同土地利用类型的锗含量差异不明显。

表4 安龙县不同土地利用类型锗含量特征Tab.4 Characteristics of Germanium content in different land use types in Anlong County

4.4 富锗成因探讨

(1)从上述土壤类型、成土母质和土地利用类型3个主要影响因素来看，锗含量变化差异不明显，这是由锗的性质决定。由于锗具有亲石、亲铁、亲硫和亲有机质等多重地球化学性质，大多数原生含锗矿物(如硫银锗矿)在表生条件下都不稳定，通常以 Ge4 +淋滤进入地下水中[17]。Ge元素活动性较强，相对较易随地下水迁移，且大部分迁移距离较远[18]，可能是这种远距离迁移作用导致锗含量相对均一化[11]。

(2)据研究，不同岩石类型锗平均含量差异明显，砂岩、粉砂岩>泥岩>花岗岩>蚀变凝灰岩>碳质页岩>泥灰岩>石英砂岩>凝灰岩>白云岩>灰岩[11]。总体表现为含泥质沉积岩类的锗含量高于碳酸盐岩，这是由于碳酸盐岩矿物和石英的锗含量相对黏土类矿物(如伊利石、高岭土)低1～2个数量级[19]。但本次研究锗含量表现为：灰岩夹碎屑岩风化物>白云岩风化物>含煤碎屑岩风化物>灰岩风化物>灰岩白云岩混合岩风化物>碎屑岩风化物，与刘道荣研究结果相反[11]，表明砂岩、泥岩等碎屑岩风化形成土壤的过程中锗总体相对贫化，而其他岩类成壤过程中锗相对富集。这是成壤作用均一化的结果[5]。

(3)安龙县大面积分布的碎屑岩类岩石(如砂、泥、粉砂岩等) 锗含量较高，是土壤锗含量总体相对较高的原因。

总之，安龙县锗含量总体较高且较均匀，是碎屑岩类岩石中锗含量较高及成壤作用均一化的结果。

5 结论

(1)安龙县耕地土壤锗平均含量为1.58 mg / kg。不同土壤类型、母质风化物、土地利用类型中，锗的含量最大变幅分别为0.27 mg / kg、0.28 mg / kg、0.30 mg / kg，变异系数分别为0.21、0.21、0.24，差异均不明显。

(2)圈定富锗耕地土壤面积208.13 km2，占耕地面积的44.20%。其中：锗含量>1.8 mg / kg，面积为72.06 km2；1.6 mg / kg<锗含量≤1.8 mg / kg，面积为136.07 km2。

(3)安龙县富锗含量高且均匀是有大面积分布锗含量较高的碎屑岩类岩石及成壤均一化的结果。