袁彬，陸光艷，游家貴，孟慶田，徐東，申小江

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一〇四地質(zhì)大隊(duì)

關(guān)健詞：赫章；土壤；地球化學(xué)特征；R型聚類分析；富硒特色耕地

歷年來(lái)，前人在赫章縣開(kāi)展了地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、土地、環(huán)境等方面的基礎(chǔ)性調(diào)查工作。

以往農(nóng)業(yè)土壤調(diào)查中，采集樣品較少，分析元素僅為少量農(nóng)作物所需營(yíng)養(yǎng)有益元素，但不全，同時(shí)缺少系統(tǒng)的生態(tài)地球化學(xué)資料，難以準(zhǔn)確對(duì)調(diào)查區(qū)的耕地質(zhì)量進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，全縣耕地存在耕地質(zhì)量家底不夠清楚問(wèn)題。本次運(yùn)用土壤地球化學(xué)調(diào)查方法，以優(yōu)質(zhì)地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)赫章縣耕地質(zhì)量進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查和評(píng)估，為赫章縣因地制宜發(fā)展現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)提供了參考依據(jù)。

一、概述

（一）地層及成土母巖

區(qū)內(nèi)出露的地層從寒武系-侏羅系均有出露，還有第四系，其中以二疊系、三疊系出露最廣泛（見(jiàn)圖1）。主要成土母巖分布情況見(jiàn)表1，碳酸鹽巖分布最廣，分布面積約1829.49km2，占比 56.42%。

圖1 赫章縣區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)略圖

表1 區(qū)內(nèi)成土母巖分布情況統(tǒng)計(jì)表

（二）土壤類型

估計(jì)收集資料及調(diào)查顯示全縣土壤類型有黃壤、黃棕壤、棕壤、高山灌叢草甸土、石灰土、紫色土、水稻土、潮土及沼澤土等9個(gè)土類。以黃棕壤分布最廣，占全縣土地面積的46.63%，具體見(jiàn)表2。

表2 區(qū)內(nèi)土壤類型分布情況統(tǒng)計(jì)表

（三）礦產(chǎn)資源概況

赫章縣礦產(chǎn)資源種類多，分布廣，儲(chǔ)量大，尤以鉛、鋅、鐵儲(chǔ)量排在貴州省前列。現(xiàn)已查明煤炭資源儲(chǔ)量31.23億噸；查明鐵礦資源儲(chǔ)量6.5416億噸；查明鉛鋅礦資源儲(chǔ)量389.72萬(wàn)噸。

歷年來(lái)鉛鋅礦作為赫章縣主要的金屬礦產(chǎn)，勘查與開(kāi)發(fā)一直在進(jìn)行。多年的勘查發(fā)現(xiàn)了大量的鉛鋅礦點(diǎn)，礦點(diǎn)主要受北西向的丫都-蟒洞斷裂帶控制，主要分布于赫章縣南西部的媽姑鄉(xiāng)、珠市鄉(xiāng)、興發(fā)鄉(xiāng)及水塘堡鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，而以往的無(wú)序開(kāi)采形成了大量的采礦遺跡及冶煉遺址，礦石的開(kāi)采、搬運(yùn)、冶煉對(duì)該區(qū)土壤環(huán)境造成了一定的影響。

（四）土壤環(huán)境酸堿性

赫章縣耕地土壤pH值范圍4.16～8.54，中位值為5.62，主要呈酸性（表3），其次為中性，堿性、強(qiáng)堿性和強(qiáng)酸性土壤較少。全區(qū)土壤酸堿性表現(xiàn)為酸化嚴(yán)重。

表3 赫章縣耕地土壤酸堿度等級(jí)表

（五）特色農(nóng)產(chǎn)品

赫章縣主要種植玉米、土豆等大宗農(nóng)產(chǎn)品，同時(shí)套種有蔬菜、蕎麥等；其次種植面積較大部分種植核桃，主要在財(cái)神鎮(zhèn)、朱明鄉(xiāng)、可樂(lè)鄉(xiāng)、結(jié)構(gòu)鄉(xiāng)、六曲河鎮(zhèn)、古基鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植,有“中國(guó)核桃之鄉(xiāng)”之稱；局部種水稻、水果和中藥材。其中，水果主要集中于德卓鄉(xiāng)、結(jié)構(gòu)鄉(xiāng)、羅州鄉(xiāng)、平山鄉(xiāng)、六曲河鎮(zhèn)種植；水稻主要在野馬川鎮(zhèn)、平山鄉(xiāng)種植；中藥材種植有半夏、衛(wèi)矛，主要在河鎮(zhèn)鄉(xiāng)、結(jié)構(gòu)鄉(xiāng)、平山鄉(xiāng)種植。

二、研究方法

（一）樣品采集與測(cè)試分析

耕地表層土壤采樣平均點(diǎn)密度為7.2點(diǎn)/km2，采樣深度為0—20cm連續(xù)土柱，在不跨圖斑的同時(shí)在主坑及20～50m范圍內(nèi)向四周輻射確定5個(gè)取樣點(diǎn)，等份組合成一個(gè)混合樣。樣品測(cè)試按照多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查樣品分析方法完成。

（二）研究方法

1.數(shù)據(jù)處理

本文將評(píng)價(jià)區(qū)耕地土壤元素原始數(shù)據(jù)分別用背景值±3倍方差替換離群數(shù)據(jù)直至所有數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布為止。

2.R型聚類分析

本文借助R型聚類分析法對(duì)土壤耕地地球化學(xué)元素進(jìn)行聚類和分離，進(jìn)而對(duì)地質(zhì)地球化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行分析。

三、耕地土壤地球化學(xué)特征

（一）不同成土母巖耕地土壤元素背景值特征

二疊系峨眉山玄武巖成土母巖區(qū)土壤P、Mn、Ge、Cu、Co、V、Hg元素背景值相對(duì)較高，F(xiàn)、B元素背景值相對(duì)較低；三疊系碳酸鹽巖K、B、F、Ni、Cr元素背景值相對(duì)較高；石炭系碳酸鹽巖和硅質(zhì)陸源碎屑巖成土母巖區(qū)土壤Zn、Mo、Se、I、Hg、Pb、Cd、Tl、As等元素背景值相對(duì)較高；泥盆系碳酸鹽巖成土母巖區(qū)土壤N、有機(jī)質(zhì)、B、I、F、Hg等元素背景值相對(duì)較高；侏羅系硅質(zhì)陸源碎屑巖K、B、F等元素成土母巖分布區(qū)背景中等，其他成土母巖分布區(qū)所有環(huán)境元素背景值相對(duì)低（表4）。

（二）不同土壤類型耕地土壤元素背景值特征

本次采樣主要針對(duì)耕地土壤，故本次采樣涉及到潮土、沼澤土、草甸土這三種土壤類型的采樣點(diǎn)較少。

N、P、B、Cu、Mo、I、F、V、As、Hg、Tl等元素背景值在黃壤中相對(duì)較高；P等元素背景值在黃棕壤中相對(duì)較高；Se、Ge、Cd、Cr、Hg、Pb等元素背景值在石灰土中相對(duì)較高；K、有機(jī)質(zhì)（OM）、Mn、Co、Ni等元素背景值在紫色土中相對(duì)較高；Ge元素背景值在棕壤中相對(duì)較低；P、K、有機(jī)質(zhì)（OM）、Mn、Cu、Co、V等元素背景值在石灰土中相對(duì)較低；N、B、Mo、Se、I、F、As、Cd、Hg、Pb、Tl等元素背景值在紫色土中相對(duì)較低；Cr、Ni元素背景值在水稻土中相對(duì)較低（表5）。

表5 赫章縣不同土壤類型耕地土壤地球化學(xué)背景值統(tǒng)計(jì)表

（三）元素聚類分析

本文將評(píng)價(jià)區(qū)耕地土壤元素原始數(shù)據(jù)，分別用背景值±3倍方差替換離群數(shù)據(jù)，使用SPSS Statistics軟件進(jìn)行R型聚類分析，得到6類自然群（圖2）。總體反映了耕地土壤中元素內(nèi)在的地球化學(xué)性質(zhì)，表現(xiàn)了元素地球化學(xué)作用上的相似性與差異性（表6）。

表6 赫章縣耕地土壤元素相關(guān)性

圖2 評(píng)價(jià)區(qū)表層土壤R型聚類圖

（1）F、B、K聚為一類（Ⅰ類），其中B與F、K之間相關(guān)性好，相關(guān)系數(shù)分別為0.75和0.55。推測(cè)與地質(zhì)背景關(guān)系密切，B、F、K元素在三疊系碳酸鹽巖成土母巖分布區(qū)背景相對(duì)較高，與地層的巖性關(guān)系密切；該分類反應(yīng)區(qū)內(nèi)表生地質(zhì)地球化學(xué)作用和人類改造等因素的綜合指標(biāo)。

（2）有機(jī)質(zhì)、N、Se、Cd、Zn、Pb、Hg、As、I、Tl聚為一類（Ⅱ類）。Pb與Zn、Cd之間相關(guān)性好，相關(guān)系數(shù)分別為0.87和0.52，Pb、Zn、Cd、As等元素異常分布區(qū)大致相同，該組元素的聚合可能與區(qū)內(nèi)鉛鋅成礦作用和土壤可能受到外源物質(zhì)影響，如礦產(chǎn)地和土法煉鋅等冶煉遺址; Se與有機(jī)質(zhì)、N之間相關(guān)性好，相關(guān)系數(shù)分別為0.63、0.61，推測(cè)與地質(zhì)背景關(guān)系密切，三者在三疊系和泥盆系碳酸鹽巖分布區(qū)域背景相對(duì)較高，與該地層的巖性關(guān)系密切；Hg 與I、Tl、As之間相關(guān)性好，相關(guān)系數(shù)分別為0.45、0.55、0.59，4個(gè)元素在石炭系與泥盆系成土母巖分布區(qū)背景相對(duì)較高，推測(cè)與地質(zhì)背景關(guān)系密切。

（3）Cu、V、Co、P、Ni、Cr 聚為一類（Ⅲ類），其中，Cu與V、Co、P的相關(guān)系數(shù)分別為0.88、0.73、0.60，Ni與Cr之間的相關(guān)系數(shù)為0.72。該組元素的聚合可能與區(qū)域內(nèi)峨眉山玄武巖表生風(fēng)化作用有關(guān)。

（4）Mo、Mn、Ge與其他元素相關(guān)性系數(shù)均低，各劃為一類。

（四）富硒特色耕地開(kāi)發(fā)建議

本文綜合分析總結(jié)了赫章縣耕地硒的地球化學(xué)特征和成因，為全縣富硒耕地的開(kāi)發(fā)提供了依據(jù)。

通過(guò)本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，縣內(nèi)有安全利用類富硒耕地面積達(dá)71.09萬(wàn)畝，可利用農(nóng)產(chǎn)品安全性協(xié)同調(diào)整為優(yōu)先保護(hù)類富硒耕地，進(jìn)而建立富硒土地標(biāo)識(shí)、標(biāo)志牌對(duì)其進(jìn)行保護(hù)利用。

根據(jù)本次所采農(nóng)產(chǎn)品樣品分析結(jié)果表明：所采的40件核桃樣品有16件富硒，富硒率達(dá)40%，富硒含量在0.042mg/kg～0.128mg/kg之間，40件核桃樣品采樣地塊全部可打造為綠色核桃產(chǎn)地，其中，16件富硒核桃采樣地塊可打造為綠色的富硒核桃產(chǎn)地。根據(jù)所采核桃樣品分析結(jié)果及圖3所示，建議加快“富硒核桃”農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)志的申報(bào)認(rèn)定，建立富硒核桃標(biāo)識(shí)、標(biāo)志牌，借助公益廣告、多種媒體推廣的形式打造其品牌地位；借著已有的知名度和品牌效應(yīng)（“中國(guó)核桃之鄉(xiāng)”等），建議擴(kuò)大核桃產(chǎn)業(yè)園區(qū)的范圍，西側(cè)向可樂(lè)鄉(xiāng)中部，東側(cè)向財(cái)神鎮(zhèn)東部、六曲河鎮(zhèn)東部和西部等區(qū)域擴(kuò)大；以可樂(lè)鄉(xiāng)中部、財(cái)神鎮(zhèn)中部為核心地帶打造富硒核桃?guī)?dòng)全縣核桃產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，注重核桃的深加工（如核桃糖、核桃乳、核桃油等），提高核桃的附加價(jià)值。

圖3 赫章縣特色農(nóng)產(chǎn)品分布圖

四、結(jié)論

（1）分析了不同成土母巖區(qū)耕地土壤元素地球化學(xué)特征，二疊系峨眉山玄武巖成土母巖區(qū)土壤P、Mn、Ge、Cu、Co、V、Hg元素背景值相對(duì)較高，F(xiàn)、B元素背景值相對(duì)較低；三疊系碳酸鹽巖K、B、F、Ni、Cr元素背景值相對(duì)較高；石炭系碳酸鹽巖和硅質(zhì)陸源碎屑巖成土母巖區(qū)土壤 Zn、Mo、Se、I、Hg、Pb、Cd、Tl、As等元素背景值相對(duì)較高；泥盆系碳酸鹽巖成土母巖區(qū)土壤N、有機(jī)質(zhì)、B、I、F、Hg等元素背景值相對(duì)較高；侏羅系硅質(zhì)陸源碎屑巖K、F、B等元素成土母巖分布區(qū)背景中等，其他成土母巖分布區(qū)所有環(huán)境元素背景值相對(duì)低。

（2）分析了不同土壤類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對(duì)較高；Ge元素背景值在棕壤中相對(duì)較低；Se、N、B、Mo、I、F、As、Cd、Hg、Pb、Tl 等元素背景值在紫色土中相對(duì)較低。

（3）通過(guò)聚類分析方法對(duì)耕地表層土壤元素進(jìn)行了R型聚類分析，對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類進(jìn)行了地質(zhì)解釋，有利于總結(jié)表層土壤元素引起的異常。

（4）總結(jié)分析了赫章縣富硒特色耕地分布特征，并對(duì)該縣如何布局富硒耕地、富硒核桃提出建議。