趙辰，孫彬彬，周國華，賀靈，曾道明

(1.自然資源部 地球化學(xué)勘查技術(shù)重點實驗室，河北 廊坊 065000； 2.聯(lián)合國教科文組織全球尺度地球化學(xué)國際研究中心，河北 廊坊 065000； 3.中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北 廊坊 065000； 4.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004)

0 引言

楊梅果樹適應(yīng)性強(qiáng)，耐寒耐旱，樹性強(qiáng)健，有很強(qiáng)的固氮能力和生態(tài)功能，是一種非常適合山地退耕還林、保持生態(tài)的理想樹種[1]。龍海市是福建省著名的楊梅之鄉(xiāng)，龍海浮宮楊梅酸甜適度，果實肉柱鈍圓，柔軟多汁，風(fēng)味極佳[2]。龍海市現(xiàn)有楊梅種植面積接近10萬畝，產(chǎn)值超10億元，面積、產(chǎn)量及產(chǎn)值均居福建省首位。已有研究表明，名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品的高品高產(chǎn)除了與品種、氣候、管理技術(shù)等因素有關(guān)外，往往還與產(chǎn)地特定的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境、成土母巖的巖性以及土壤地球化學(xué)特征等具有相關(guān)性[3-5]。已有研究者開展了成土母巖、土壤類型、土壤地球化學(xué)特征對水稻、板栗和大棗品質(zhì)的影響研究[6-8]。也有調(diào)查表明，土壤類型、土壤肥力、氣候條件和地形地貌等因素對楊梅的生長和果實的品質(zhì)起著至關(guān)重要的作用[9-12]。但目前針對龍海市的楊梅種植適生研究主要圍繞氣候條件等方面[2]，生態(tài)地質(zhì)、成土母巖、土壤地球化學(xué)特征等方面的研究相對較少。筆者通過系統(tǒng)采集福建龍海浮宮楊梅主要產(chǎn)區(qū)及對照區(qū)的巖石、土壤和楊梅果實樣品，測定營養(yǎng)及重金屬等元素含量，結(jié)合文獻(xiàn)及實地調(diào)研資料建立了浮宮楊梅產(chǎn)區(qū)的生態(tài)地質(zhì)適生模型，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用龍海市相關(guān)地質(zhì)、地球化學(xué)等調(diào)查成果，對全市楊梅適宜種植區(qū)進(jìn)行了劃定。

1 研究區(qū)概況

龍海市地處福建省東南部，漳州市東部，位于九龍江出?？?，地理位置北緯24°11′～24°36′，東經(jīng)117°29′～118°14′，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，降水充沛，夏少酷暑，冬少嚴(yán)寒，自然景觀四季常綠。龍海市地處閩東火山斷拗帶南段，以中、酸性火山巖和晚中生代陸相中酸性火山巖及燕山期花崗巖類大面積分布為特色，地層主要為上侏羅統(tǒng)南園組、新近系佛曇組等火山巖地層和更新統(tǒng)龍海組、全新統(tǒng)長樂組等沉積地層。侵入巖分布廣泛，尤其在東、西部地區(qū)，主要巖性為酸性、偏酸性、中酸性，含少量基性巖，時代主要為晚侏羅世和早白堊世。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造以斷裂為主，斷裂構(gòu)造控制了侵入巖、火山巖的分布，也控制了現(xiàn)代地貌的分布。受區(qū)域性構(gòu)造帶控制，發(fā)育一系列NE向、NW向脆性斷層及韌性剪切帶，致使部分晚侏羅世侵入巖發(fā)育片麻狀構(gòu)造。土壤類型復(fù)雜多樣，以水稻土和紅壤為主。土地利用類型齊全，其中，農(nóng)耕用地包括水田、旱地、水澆地，園地主要為果園，林地主要為有林地和灌木林地。作為福建省重要的農(nóng)業(yè)種植區(qū)，該區(qū)以種植水稻為主，荔枝、龍眼、柑桔、楊梅等水果名揚省內(nèi)外。

2 樣品采集與分析

浮宮鎮(zhèn)及周圍村鎮(zhèn)是龍海市的優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)地，產(chǎn)出的果實口感好、風(fēng)味佳；相比浮宮鎮(zhèn)，東泗鄉(xiāng)等地楊梅種植規(guī)模較小，楊梅長勢及品質(zhì)略差。因此本次研究將浮宮鎮(zhèn)作為楊梅優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)，東泗鄉(xiāng)作為對照區(qū)，分別采集了楊梅果實及對應(yīng)的根系土壤樣品和土壤采樣點及其附近出露的成土母巖樣品。采集樣品時詳細(xì)記錄地質(zhì)背景、土壤成因、海拔、坡度、坡向、土壤類型、土壤質(zhì)地等與楊梅生長可能相關(guān)的各類生態(tài)地質(zhì)信息。共采集楊梅果實—根系土樣品35套，以及新鮮的成土母巖樣品35件，采樣點位分布見圖1。

圖1 龍海楊梅產(chǎn)地地理位置及采樣點分布Fig.1 Geographical location and distribution of sampling points in Myricarubra production area,Longhai

巖石樣品盡量采集新鮮巖石面，破碎成0.5 cm的巖塊，混勻后送至實驗室測定各種化學(xué)元素含量；土壤樣品自然風(fēng)干，用橡膠錘充分破碎假粒級，過10目篩(<2 mm)混勻后送實驗室；楊梅樣品使用去離子水沖洗后瀝干水分，去核后用均漿機(jī)打碎，裝入水樣瓶，冷凍保存送實驗室測定元素含量。

土壤及巖石樣品分析測試由河南省巖石礦物測試中心完成，楊梅樣品測試工作由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實驗室完成。巖石樣品、土壤樣品及楊梅樣品分別分析As、B、Cd、Cr、Cu等23種無機(jī)元素含量，土壤樣品除無機(jī)元素含量外還測定土壤pH以及B、Cu、P、Mn、Mo、S、Zn等元素有效態(tài)含量。樣品分析時插入國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)監(jiān)控分析準(zhǔn)確度和精密度，以重復(fù)樣和重復(fù)分析檢驗評價分析誤差。經(jīng)檢驗，分析質(zhì)量滿足《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范》與中國地質(zhì)調(diào)查局頒布的《生態(tài)地球化學(xué)評價樣品分析技術(shù)要求》(DD2005-03)中的分析質(zhì)量要求。

3 龍海楊梅生態(tài)地質(zhì)適宜性分析

與名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)相關(guān)的生態(tài)地質(zhì)、地球化學(xué)要素主要包括地質(zhì)背景、土壤地球化學(xué)特征、地形地貌、土壤類型、氣候等，本文主要從上述5個方面對龍海市楊梅生態(tài)地質(zhì)適宜性進(jìn)行分析。

3.1 地質(zhì)背景

已有研究表明，成土母巖是影響名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品生長和品質(zhì)的關(guān)鍵因素，成土母巖在很大程度上決定土壤的類型和土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而影響農(nóng)產(chǎn)品對礦質(zhì)元素的吸收[13]。如汪慶華等在研究浙江省特色農(nóng)產(chǎn)品立地地質(zhì)背景時發(fā)現(xiàn)，浙江省沿海楊梅種植園地的成土母巖巖性主要是酸性火成巖，巖石的礦物成分以石英和鉀長石為主，風(fēng)化后常帶砂性[14]。

實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，楊梅的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)主要出露巖性為早白堊世中酸性侵入巖，巖性主要為二長花崗巖、花崗閃長巖、鉀長花崗巖和堿長花崗巖。這類巖石易風(fēng)化，成壤條件較好，多風(fēng)化形成酸性—微酸性砂壤土，土壤疏松、多石礫、通透性好，有利于楊梅樹生長。對照區(qū)主要為上侏羅統(tǒng)南園組地層，為一套巨厚的中、酸性火山巖系地層，主要由流紋質(zhì)(含角礫)晶(巖)屑凝灰?guī)r、(含角礫)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)(砂)泥巖等組成，該類巖石相較花崗巖類巖石更不易風(fēng)化，成壤后多形成黏土。實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對照區(qū)楊梅的果樹長勢、口感、產(chǎn)量以及種植規(guī)模等均差于優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計對比發(fā)現(xiàn)，受成土母巖類型影響，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)巖石中Cu、Mn、REE、Zn、CaO、Na2O等指標(biāo)含量明顯高于對照區(qū)，而重金屬元素As、Cr、Hg、Ni、Pb含量低于對照區(qū)(表1)。

表1 龍海楊梅產(chǎn)地成土母巖元素含量均值

3.2 土壤地球化學(xué)特征

土壤中礦質(zhì)元素控制養(yǎng)分的釋放和供應(yīng)以及通過影響土壤物理性質(zhì)來影響土壤肥力和作物生長[15]。礦質(zhì)元素是所有農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的基礎(chǔ)，適宜的元素濃度和各養(yǎng)分間的平衡對果實品質(zhì)的形成有著重要的影響[16]。一些研究表明，楊梅根系具有固氮根瘤，自身能固氮，因此對N的需求不大，P、K、B、Mn、S、Zn等含量及它們之間的相互作用決定了果實的綜合品質(zhì)[17-22]。其中，P充足時能加速細(xì)胞的分裂與繁殖，促進(jìn)作物的生長發(fā)育；K能改善楊梅的果實品質(zhì)，增強(qiáng)果實的抗病能力，提高耐貯性，增加其商品價值；B能促進(jìn)楊梅植株固氮，提高土壤含氮量，增加植株生長量、株高、根瘤結(jié)瘤量和固氮酶活性；Mn能在一定程度上提高楊梅枝梢、葉片的生長；S能增加楊梅植枝的生物量、株高、根瘤量和固氮酶活性；Zn能促進(jìn)楊梅葉綠素合成，缺鋅會導(dǎo)致楊梅樹葉片黃化或花斑。

將龍海市優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)區(qū)與對照區(qū)土壤pH值及元素含量均值進(jìn)行了對比(表2)。由表可見，兩地土壤pH值相近，均屬酸性土壤(4.5

表2 龍海楊梅產(chǎn)地土壤元素全量、有效量及有效度

表層土壤中元素以各種形態(tài)存在，一般能夠直接被植物吸收利用的部分稱為元素有效量，通常情況，有效量與作物生長的關(guān)系更為直接。優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)區(qū)土壤中除B、Se有效量略低于對照區(qū)外，其他元素含量均高于對照區(qū)，其中Mn、P、S的有效量顯著高于對照區(qū)。用土壤元素有效量與全量的比值計算營養(yǎng)元素有效度可以反映土壤元素活性及其可被植物吸收利用的程度[23]。由表可見，除K等個別元素外，優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)區(qū)土壤中營養(yǎng)元素有效度均明顯高于對照區(qū)土壤。

使用《綠色食品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 391—2000)對兩地土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價，結(jié)果表明，兩地均符合綠色食品產(chǎn)地要求。使用《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB 2762—2012)對采集的楊梅果實中重金屬含量進(jìn)行評價，結(jié)果表明，兩地楊梅中重金屬元素含量均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值，食用安全。但從整體上看，對照區(qū)土壤及楊梅中重金屬元素含量明顯高于優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)區(qū)。

Se作為人體中必需的微量元素，主要從食物中獲取[24-26]，作物對土壤中Se的吸收主要受土壤中Se全量、有效量及土壤理化性質(zhì)等因素影響。使用《富硒食品硒含量分類標(biāo)準(zhǔn)》(DB 36-T566—2017)及《富有機(jī)硒食品硒含量要求》(DBS 42/002—2014)對所采集楊梅樣品富硒情況進(jìn)行評價，結(jié)果表明，楊梅樣品中Se含量范圍為(0.003～0.055)×10-6，平均值0.019×10-6，超過了富硒水果標(biāo)準(zhǔn)0.01×10-6。在35件楊梅樣品中共有26件達(dá)到富Se標(biāo)準(zhǔn)，富Se率高達(dá)74.3%，其中，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)楊梅富硒率77.42%，對照區(qū)50%。可見，雖然優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)區(qū)土壤中Se全量與有效量略低于對照區(qū)，但優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)區(qū)采集的楊梅樣品可能受土壤理化性質(zhì)影響，導(dǎo)致富硒率高于對照區(qū)。

綜上所述，土壤地球化學(xué)特征是影響龍海市優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)出的重要因素。優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)區(qū)土壤呈酸性，富含Mn、P、S、Zn、K2O、Se等營養(yǎng)及重要生命元素，Mn、P、S等有效量較高，As、Cd、Cr、Hg等重金屬元素含量較低。

3.3 地形地貌

已有研究表明坡向、海拔和坡度對楊梅的長勢和品質(zhì)有明顯的影響。牛海林等對余姚楊梅進(jìn)行精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃時發(fā)現(xiàn)，北坡楊梅果實柔軟多汁、風(fēng)味佳，而南坡日照強(qiáng)烈，導(dǎo)致肉柱尖而硬、汁少而味較差[27]。姜向勇等總結(jié)楊梅種植技術(shù)時提出楊梅種植的適宜海拔應(yīng)在500 m以下，坡度最好在30°以下[11]。海拔較低的低山、丘陵區(qū)熱量充足，雨量充沛，低坡度山坡便于管理，防止水土流失，可以很好地避免較強(qiáng)的太陽輻射，符合楊梅喜陰耐濕，怕高溫的特性。

龍海市土壤的形成在一定程度上受到成土母巖的影響。從第二次土壤普查資料了解到，福建龍海市地處九龍江下游沖積平原，中部為平原，東南部臨海，北西南三面環(huán)山，地勢中間低緩，南北較高。地貌類型主要為侵蝕剝蝕地貌，有中低山、高低丘陵等，其次為平原，有海、沖積平原等。龍海市東西部山地和丘陵地區(qū)是龍海市重要的經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)區(qū)，海拔500 m以上的高山山峰有40余座，其中區(qū)內(nèi)最高峰是海拔953.6 m的大尖山，位于程溪鎮(zhèn)。龍海市的山地和丘陵區(qū)整體的海拔和坡度適宜楊梅的種植。

將35個采樣點的坡向、高程和坡度進(jìn)行了統(tǒng)計，結(jié)果見表3。由表可見，龍海楊梅在不同坡向均有種植，海拔小于250 m，坡度小于35°。通過實地調(diào)研、走訪以及對楊梅果樹和果實長勢以及外觀的觀察，暫未發(fā)現(xiàn)楊梅品質(zhì)較明顯受控于坡向情況，并且不同坡向條件下所種植的楊梅果實中各元素含量未見明顯差異(表4)。由此可見，就龍海地區(qū)而言，優(yōu)質(zhì)楊梅主要分布在海拔0～250 m，坡度<35°的丘陵山區(qū)，且未呈現(xiàn)出明顯的受坡向影響的特征。

表3 不同坡向、高程和坡度條件下楊梅分布比例(N=35)

表4 不同坡向條件下楊梅果實中元素含量均值統(tǒng)計

3.4 土壤類型

根系是果樹的重要器官之一，植物生長發(fā)育所需大部分營養(yǎng)物質(zhì)主要依靠根系吸收。楊梅的根系特征是主根不明顯，側(cè)根與須根發(fā)達(dá)，細(xì)根多分布在50 cm土層范圍內(nèi)，30 cm內(nèi)根系占總根量的60%，根系水平分布大于樹冠[28]。由于其根系與好氣性根菌(如放線菌)共生，適合種植在疏松、排水性良好、富含石礫的砂性黃壤和紅壤區(qū)[29]。在土壤質(zhì)地為砂土和砂黏土的土壤中種植的楊梅果實含糖量增加，含酸量降低，品質(zhì)提高[30]。

龍海市紅壤和黃壤的分布區(qū)主要是成土母巖為花崗巖類巖石的丘陵山區(qū)。實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，龍海市優(yōu)質(zhì)楊梅產(chǎn)區(qū)與對照區(qū)的土壤類型均為赤紅、紅、黃壤土，是楊梅種植的最適土壤類型。

3.5 氣候條件

前人研究表明，楊梅果樹喜溫暖氣候，好濕耐蔭。溫度和降水是決定楊梅地理分布的主要因子，也是影響楊梅產(chǎn)量和質(zhì)量的主要氣象因子[31]。龍海市屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤為氣候的顯著特色，日照時間、年均溫度和降雨量均滿足楊梅樹生長的需求。但龍海市地理跨度相對較小，東西跨度約75 km，南北跨度僅46 km，海拔差異也不大，區(qū)內(nèi)各地氣候環(huán)境沒有較大差異。因此，就龍海市范圍內(nèi)而言，氣候條件對楊梅種植未顯示出明顯的差異性影響。

4 龍海楊梅生態(tài)地質(zhì)適生模型建立

通過對龍海楊梅生態(tài)地質(zhì)適宜性分析，總結(jié)建立了生態(tài)地質(zhì)適生模型(表5)，將各要素按重要程度劃分為“很重要”、“重要”及“不重要”3類。其中“地質(zhì)背景”和“地球化學(xué)元素”要素為很重要，“地形地貌”和“土壤類型”為重要，“氣候條件”為不重要。

表5 龍海市楊梅生態(tài)地質(zhì)適生模型

5 龍海市楊梅種植區(qū)劃

龍海市全域已完成1∶5萬土地質(zhì)量地球地球化學(xué)調(diào)查工作，共采集0～20 cm表層土壤樣品4 394件，平均調(diào)查密度約為4 點/km2，耕地區(qū)調(diào)查密度約為9 點/km2，分析了N、P、K、B、Mn、S、Zn等營養(yǎng)元素及Cd、Hg、Pb、As等8個重金屬元素全量，并依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》(DZ/T 0295—2016)對全域土地質(zhì)量地球化學(xué)等級進(jìn)行了評價。

種植規(guī)劃以上文建立的龍海市楊梅生態(tài)地質(zhì)適生模型為基礎(chǔ)，地質(zhì)背景、地球化學(xué)元素、地形地貌和土壤類型等因素必須考慮。地質(zhì)背景因素使用龍海市1∶5萬地質(zhì)圖，劃出花崗巖、花崗閃長巖及正長巖等區(qū)域；地球化學(xué)元素因素使用龍海市1∶5萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價結(jié)果，按照模型中“最適宜”和“適宜”條件分別劃區(qū)，其中龍海市1∶5萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查工作未分析土壤中營養(yǎng)元素有效量，劃定時主要使用了全量數(shù)據(jù)評價成果，綜合考慮花崗巖區(qū)土壤B元素全量達(dá)“缺乏”級但有效量等級劃分為“中等”的事實，劃定過程中B元素全量缺乏未作為劃分“不適宜”區(qū)的依據(jù)；地形地貌及土壤類型使用相關(guān)圖件資料，劃分出低緩坡山地丘陵區(qū)以及紅、黃壤區(qū)，發(fā)現(xiàn)兩者區(qū)域基本一致。氣候條件與坡向因素沒有考慮在內(nèi)。在GIS軟件中使用空間分析功能將空間內(nèi)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，從而得到該地區(qū)的多重屬性及空間關(guān)系，最終對龍海市楊梅適宜種植區(qū)進(jìn)行劃分(圖2)。

圖2 龍海市楊梅種植規(guī)劃建議Fig.2 Recommended map of Myricarubra rubra planting planning in Longhai City

劃定的楊梅適宜種植區(qū)面積330.51 km2(49.57萬畝)，含“最適種植區(qū)”259.89 km2(38.98萬畝)及“適宜種植區(qū)”70.62 km2(10.59萬畝)。主要分布在龍海市東南部的浮宮鎮(zhèn)、港尾鎮(zhèn)和白水鎮(zhèn)以及西部的程溪鎮(zhèn)，在龍海市中部的東泗鄉(xiāng)以及北部的角美鎮(zhèn)也有零星分布。本次劃定面積約為龍海市現(xiàn)有楊梅種植面積的5倍。

6 結(jié)論與建議

地質(zhì)背景與土壤地球化學(xué)元素對龍海市楊梅的高品高產(chǎn)有很重要的影響。龍海市優(yōu)質(zhì)楊梅區(qū)成土母巖主要為花崗巖類，表層土壤中重金屬元素含量低，營養(yǎng)元素Mn、P、S、Zn、Al2O3、Na2O、K2O等含量較高；地形地貌與土壤類型對楊梅品質(zhì)有一定程度的影響，高程小于500 m及坡度小于35°的低山緩坡地以及土壤類型為紅壤和黃壤的地區(qū)，更適合龍海市優(yōu)質(zhì)楊梅的產(chǎn)出；受龍海市地理跨度相對較小因素影響，氣候條件未顯示出對楊梅品質(zhì)的影響特征。

根據(jù)建立的生態(tài)地質(zhì)模型，以龍海市地質(zhì)圖、1∶5萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查等地質(zhì)、地球化學(xué)數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)對龍海市楊梅適宜種植區(qū)進(jìn)行了區(qū)劃，劃定龍海市楊梅 “最適種植區(qū)”259.89 km2，“適宜種植區(qū)”70.62 km2，是現(xiàn)有種植面積的約5倍，可為龍海市楊梅種植規(guī)劃提供地質(zhì)、地球化學(xué)依據(jù)。

值得一提的是，本次龍海市楊梅種植規(guī)劃主要以生態(tài)地質(zhì)、地球化學(xué)條件等因素為主，未考慮種植習(xí)慣、市場需求和農(nóng)產(chǎn)品價格等人為因素。此外，名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)往往與作物品種及田間管理等因素具有密切的關(guān)系。在實際種植布局規(guī)劃時，建議參考本文成果的同時，需充分考慮各種人為及社會經(jīng)濟(jì)因素。