赫章县耕地土壤元素地球化学特征及富硒特色耕地利用建议

袁彬，陆光艳，游家贵，孟庆田，徐东，申小江

贵州省地质矿产勘查开发局一〇四地质大队

关健词：赫章；土壤；地球化学特征；R型聚类分析；富硒特色耕地

历年来，前人在赫章县开展了地质、农业、土地、环境等方面的基础性调查工作。

以往农业土壤调查中，采集样品较少，分析元素仅为少量农作物所需营养有益元素，但不全，同时缺少系统的生态地球化学资料，难以准确对调查区的耕地质量进行有效的评价，全县耕地存在耕地质量家底不够清楚问题。本次运用土壤地球化学调查方法，以优质地球化学分析数据为依据，对赫章县耕地质量进行了系统的调查和评估，为赫章县因地制宜发展现代山地特色高效农业提供了参考依据。

一、概述

（一）地层及成土母岩

区内出露的地层从寒武系-侏罗系均有出露，还有第四系，其中以二叠系、三叠系出露最广泛（见图1）。主要成土母岩分布情况见表1，碳酸盐岩分布最广，分布面积约1829.49km2，占比 56.42%。

图1 赫章县区域地质矿产略图

表1 区内成土母岩分布情况统计表

（二）土壤类型

估计收集资料及调查显示全县土壤类型有黄壤、黄棕壤、棕壤、高山灌丛草甸土、石灰土、紫色土、水稻土、潮土及沼泽土等9个土类。以黄棕壤分布最广，占全县土地面积的46.63%，具体见表2。

表2 区内土壤类型分布情况统计表

（三）矿产资源概况

赫章县矿产资源种类多，分布广，储量大，尤以铅、锌、铁储量排在贵州省前列。现已查明煤炭资源储量31.23亿吨；查明铁矿资源储量6.5416亿吨；查明铅锌矿资源储量389.72万吨。

历年来铅锌矿作为赫章县主要的金属矿产，勘查与开发一直在进行。多年的勘查发现了大量的铅锌矿点，矿点主要受北西向的丫都-蟒洞断裂带控制，主要分布于赫章县南西部的妈姑乡、珠市乡、兴发乡及水塘堡乡等乡镇，而以往的无序开采形成了大量的采矿遗迹及冶炼遗址，矿石的开采、搬运、冶炼对该区土壤环境造成了一定的影响。

（四）土壤环境酸碱性

赫章县耕地土壤pH值范围4.16～8.54，中位值为5.62，主要呈酸性（表3），其次为中性，碱性、强碱性和强酸性土壤较少。全区土壤酸碱性表现为酸化严重。

表3 赫章县耕地土壤酸碱度等级表

（五）特色农产品

赫章县主要种植玉米、土豆等大宗农产品，同时套种有蔬菜、荞麦等；其次种植面积较大部分种植核桃，主要在财神镇、朱明乡、可乐乡、结构乡、六曲河镇、古基乡、城关镇等乡镇种植,有“中国核桃之乡”之称；局部种水稻、水果和中药材。其中，水果主要集中于德卓乡、结构乡、罗州乡、平山乡、六曲河镇种植；水稻主要在野马川镇、平山乡种植；中药材种植有半夏、卫矛，主要在河镇乡、结构乡、平山乡种植。

二、研究方法

（一）样品采集与测试分析

耕地表层土壤采样平均点密度为7.2点/km2，采样深度为0—20cm连续土柱，在不跨图斑的同时在主坑及20～50m范围内向四周辐射确定5个取样点，等份组合成一个混合样。样品测试按照多目标区域地球化学调查样品分析方法完成。

（二）研究方法

1.数据处理

本文将评价区耕地土壤元素原始数据分别用背景值±3倍方差替换离群数据直至所有数据均服从正态分布为止。

2.R型聚类分析

本文借助R型聚类分析法对土壤耕地地球化学元素进行聚类和分离，进而对地质地球化学现象进行分析。

三、耕地土壤地球化学特征

（一）不同成土母岩耕地土壤元素背景值特征

二叠系峨眉山玄武岩成土母岩区土壤P、Mn、Ge、Cu、Co、V、Hg元素背景值相对较高，F、B元素背景值相对较低；三叠系碳酸盐岩K、B、F、Ni、Cr元素背景值相对较高；石炭系碳酸盐岩和硅质陆源碎屑岩成土母岩区土壤Zn、Mo、Se、I、Hg、Pb、Cd、Tl、As等元素背景值相对较高；泥盆系碳酸盐岩成土母岩区土壤N、有机质、B、I、F、Hg等元素背景值相对较高；侏罗系硅质陆源碎屑岩K、B、F等元素成土母岩分布区背景中等，其他成土母岩分布区所有环境元素背景值相对低（表4）。

（二）不同土壤类型耕地土壤元素背景值特征

本次采样主要针对耕地土壤，故本次采样涉及到潮土、沼泽土、草甸土这三种土壤类型的采样点较少。

N、P、B、Cu、Mo、I、F、V、As、Hg、Tl等元素背景值在黄壤中相对较高；P等元素背景值在黄棕壤中相对较高；Se、Ge、Cd、Cr、Hg、Pb等元素背景值在石灰土中相对较高；K、有机质（OM）、Mn、Co、Ni等元素背景值在紫色土中相对较高；Ge元素背景值在棕壤中相对较低；P、K、有机质（OM）、Mn、Cu、Co、V等元素背景值在石灰土中相对较低；N、B、Mo、Se、I、F、As、Cd、Hg、Pb、Tl等元素背景值在紫色土中相对较低；Cr、Ni元素背景值在水稻土中相对较低（表5）。

表5 赫章县不同土壤类型耕地土壤地球化学背景值统计表

（三）元素聚类分析

本文将评价区耕地土壤元素原始数据，分别用背景值±3倍方差替换离群数据，使用SPSS Statistics软件进行R型聚类分析，得到6类自然群（图2）。总体反映了耕地土壤中元素内在的地球化学性质，表现了元素地球化学作用上的相似性与差异性（表6）。

表6 赫章县耕地土壤元素相关性

图2 评价区表层土壤R型聚类图

（1）F、B、K聚为一类（Ⅰ类），其中B与F、K之间相关性好，相关系数分别为0.75和0.55。推测与地质背景关系密切，B、F、K元素在三叠系碳酸盐岩成土母岩分布区背景相对较高，与地层的岩性关系密切；该分类反应区内表生地质地球化学作用和人类改造等因素的综合指标。

（2）有机质、N、Se、Cd、Zn、Pb、Hg、As、I、Tl聚为一类（Ⅱ类）。Pb与Zn、Cd之间相关性好，相关系数分别为0.87和0.52，Pb、Zn、Cd、As等元素异常分布区大致相同，该组元素的聚合可能与区内铅锌成矿作用和土壤可能受到外源物质影响，如矿产地和土法炼锌等冶炼遗址; Se与有机质、N之间相关性好，相关系数分别为0.63、0.61，推测与地质背景关系密切，三者在三叠系和泥盆系碳酸盐岩分布区域背景相对较高，与该地层的岩性关系密切；Hg 与I、Tl、As之间相关性好，相关系数分别为0.45、0.55、0.59，4个元素在石炭系与泥盆系成土母岩分布区背景相对较高，推测与地质背景关系密切。

（3）Cu、V、Co、P、Ni、Cr 聚为一类（Ⅲ类），其中，Cu与V、Co、P的相关系数分别为0.88、0.73、0.60，Ni与Cr之间的相关系数为0.72。该组元素的聚合可能与区域内峨眉山玄武岩表生风化作用有关。

（4）Mo、Mn、Ge与其他元素相关性系数均低，各划为一类。

（四）富硒特色耕地开发建议

本文综合分析总结了赫章县耕地硒的地球化学特征和成因，为全县富硒耕地的开发提供了依据。

通过本次调查发现，县内有安全利用类富硒耕地面积达71.09万亩，可利用农产品安全性协同调整为优先保护类富硒耕地，进而建立富硒土地标识、标志牌对其进行保护利用。

根据本次所采农产品样品分析结果表明：所采的40件核桃样品有16件富硒，富硒率达40%，富硒含量在0.042mg/kg～0.128mg/kg之间，40件核桃样品采样地块全部可打造为绿色核桃产地，其中，16件富硒核桃采样地块可打造为绿色的富硒核桃产地。根据所采核桃样品分析结果及图3所示，建议加快“富硒核桃”农产品标志的申报认定，建立富硒核桃标识、标志牌，借助公益广告、多种媒体推广的形式打造其品牌地位；借着已有的知名度和品牌效应（“中国核桃之乡”等），建议扩大核桃产业园区的范围，西侧向可乐乡中部，东侧向财神镇东部、六曲河镇东部和西部等区域扩大；以可乐乡中部、财神镇中部为核心地带打造富硒核桃带动全县核桃产业快速发展，注重核桃的深加工（如核桃糖、核桃乳、核桃油等），提高核桃的附加价值。

图3 赫章县特色农产品分布图

四、结论

（1）分析了不同成土母岩区耕地土壤元素地球化学特征，二叠系峨眉山玄武岩成土母岩区土壤P、Mn、Ge、Cu、Co、V、Hg元素背景值相对较高，F、B元素背景值相对较低；三叠系碳酸盐岩K、B、F、Ni、Cr元素背景值相对较高；石炭系碳酸盐岩和硅质陆源碎屑岩成土母岩区土壤 Zn、Mo、Se、I、Hg、Pb、Cd、Tl、As等元素背景值相对较高；泥盆系碳酸盐岩成土母岩区土壤N、有机质、B、I、F、Hg等元素背景值相对较高；侏罗系硅质陆源碎屑岩K、F、B等元素成土母岩分布区背景中等，其他成土母岩分布区所有环境元素背景值相对低。

（2）分析了不同土壤类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对较高；Ge元素背景值在棕壤中相对较低；Se、N、B、Mo、I、F、As、Cd、Hg、Pb、Tl 等元素背景值在紫色土中相对较低。

（3）通过聚类分析方法对耕地表层土壤元素进行了R型聚类分析，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类进行了地质解释，有利于总结表层土壤元素引起的异常。

（4）总结分析了赫章县富硒特色耕地分布特征，并对该县如何布局富硒耕地、富硒核桃提出建议。