盧家龍， 徐陽東*， 侯林洋， 陳應華

(1.貴州省地礦局 地球物理地球化學勘查院， 貴州 貴陽550018； 2.貴州省黔西南州農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 貴州 興義 562400)

0 引言

【研究意義】貴州省六盤水地區(qū)屬喀斯特地貌，山多地少，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展既要立足當?shù)貙嶋H，又要選擇適應當?shù)丨h(huán)境條件的作物，從而促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。刺梨(Roxburghrose)為薔薇科多年生落葉灌木繅絲花的果實，生長于海拔500～2 500 m的向陽山坡、溝谷、路旁及灌木叢中。刺梨酸甜輕澀，芳香醇厚，營養(yǎng)豐富，含多種維生素、氨基酸及其他營養(yǎng)成分[1]，同時還含豐富的鐵、硒、鋅等多種微量元素[2]。刺梨鮮果的VC含量遠高于其他水果，被稱為“VC之王”[3]，具有健脾、滋補強腎、延緩衰老和提高肌體免疫力等作用[4]。刺梨作為六盤水地區(qū)盤州市的特色植物資源，其產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，打造了刺梨產(chǎn)業(yè)帶，建設生產(chǎn)、加工、銷售一體化產(chǎn)業(yè)鏈，成為推動經(jīng)濟發(fā)展和助力鄉(xiāng)村振興的重要手段之一。評價盤州市刺梨主產(chǎn)區(qū)耕地質(zhì)量及生態(tài)效應，為提升盤州市刺梨種植園區(qū)的建設具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】白靜等[5]研究貴州各地區(qū)野生刺梨果實品質(zhì)多樣性表明，不同地區(qū)或同一地區(qū)刺梨果實Vc含量差異較大，與其種植地區(qū)海拔高度有較大聯(lián)系；敖芹等[6]研究影響刺梨產(chǎn)量和品質(zhì)的主導氣象因子表明，5—8月平均氣溫、3—10月≥10℃活動積溫和3—8月降水量是影響刺梨產(chǎn)量和品質(zhì)的主導氣象因子。【研究切入點】近年來，前人主要研究氣候?qū)Υ汤婀麑嵁a(chǎn)質(zhì)量的影響，缺乏對其土壤生長環(huán)境的影響研究。因此，有必要對盤州刺梨主產(chǎn)區(qū)耕地質(zhì)量與刺梨生態(tài)效應展開深入研究?！緮M解決的關鍵問題】以刺梨主產(chǎn)區(qū)為研究區(qū)，基于多元統(tǒng)計分析和耕地土壤養(yǎng)分質(zhì)量評價等方法，采集土壤和刺梨樣品，測定其pH、有機質(zhì)、土壤養(yǎng)分和重金屬含量，并對研究區(qū)耕地質(zhì)量及刺梨生態(tài)效應進行評價分析，以期為盤州市刺梨產(chǎn)業(yè)的合理開發(fā)及利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

盤州市刺梨主產(chǎn)區(qū)位于三疊系與二疊系交匯處，地層巖性為灰?guī)r、泥巖，以高原山地為主體，地勢西北高，東南低，中南部隆起。刺梨主產(chǎn)區(qū)屬亞熱帶季風性氣候、亞熱帶高原季風濕潤氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，立體氣候明顯，耕地總面積5 646.67 hm2，刺梨種植面積40 693.33 hm2，年產(chǎn)刺梨10 000 t，加工大型企業(yè)4家。土壤類型主要有黃壤、黃棕壤和紫色土，土壤樣采自PG鎮(zhèn)主要農(nóng)作物種植區(qū)，刺梨果實樣主要采自PG鎮(zhèn)JX村萬畝刺梨果園基地(圖1)。

圖 1 PG鎮(zhèn)土壤類型及刺梨種植區(qū)分布

1.2 樣品采集方法

根據(jù)PG鎮(zhèn)耕地土壤分布情況，結合《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T 0295—2016)[7]及盤州市耕地質(zhì)量地球化學調(diào)查結果[8]，共采集土壤樣品558個，刺梨果實樣品6個，根系土樣6個。

1.2.1 土壤樣品采集 采用GPS結合1∶5萬地形圖進行定點[9-10]，坐標系統(tǒng)選擇西安80坐標系，GPS自動生成航跡進行監(jiān)控，在設計點50 m范圍內(nèi)選取合理采樣位置，連續(xù)采集0～20 cm表層土，并用校正后的手持GPS定位(圖2)。用梅花狀法多點采集，5點組合為1個樣品，充分混勻后用四分法留土1.5 kg，壓碎的土樣過2 mm尼龍孔徑篩，供實驗室檢測分析。

圖 2 刺梨主產(chǎn)區(qū)的表層土壤及刺梨采樣點

1.2.2 刺梨果實采集 在刺梨果實成熟期，人工隨機采摘成熟度和體型一致的果實，按0.1～0.2 hm2為采樣單元，在采樣單元內(nèi)選取5～10株，每株縱向4分，從其中1份的上、中、下、內(nèi)、外各側均勻采摘，混合成1個樣品，同時按土壤采集方法采集刺梨根系土，供實驗室檢測分析。

1.3 測定方法

依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》和《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范》(DZ/T 0130—2006)[11]進行土壤化學指標和農(nóng)作物指標測定。土壤指標主要測定SOM、N、P、K、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Se、Ge、I、F、Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Co、V、Ti和pH共23項，農(nóng)作物指標主要測定Cd、Hg、As、Pb、Cr、Se和Ge共7項，樣品的測試均進行平行測試和空白試驗[12]。

1.4 評價方法

1.4.1 耕地土壤養(yǎng)分質(zhì)量評價 參照《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》對氮、磷、鉀進行養(yǎng)分地球化學等級劃分，再計算土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級。評價結果分為缺乏、較缺乏、中等、較豐富和豐富5個等級，其對應的fi為1分、2分、3分、4分和5分。當f養(yǎng)綜≥4.5時，養(yǎng)分地球化學綜合等級為豐富；3.5≤f養(yǎng)綜≤4.5為較豐富；2.5≤f養(yǎng)綜≤3.5為中等，1.5≤f養(yǎng)綜≤2.5為較缺乏，<1.5為缺乏。公式：

式中，f養(yǎng)綜為土壤氮、磷、鉀的評價總分，1≤f養(yǎng)綜≤5；ki為氮、磷、鉀的權重系數(shù)，氮、磷、鉀分別占40%、30%、30%；fi為氮、磷、鉀各元素的等級得分。

1.4.2 耕地環(huán)境質(zhì)量評價 土壤中污染物含量(Ci)參照《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 15618—2018)中的篩選值(Si)和管控值(Gi)將土壤風險程度分為3類：優(yōu)先保護類(Ci≤Si)、安全利用類(SiGi)。耕地環(huán)境質(zhì)量類別按照級別優(yōu)先選擇風險較高的污染物類別進行劃定。

1.4.3 刺梨評價及富集系數(shù) 依據(jù)《食品安全國家標準食品中污染物限量》(GB 2762—2017)[13]和盤州市耕地質(zhì)量地球化學調(diào)查結果對刺梨進行安全性評價；刺梨富硒評價依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》及湖北富硒食品地方標準(DB 42/211—2002)[14]，若Se含量≥0.01 mg/kg，為富硒。并用生物富集系數(shù)[15]表示養(yǎng)分元素和有害元素向農(nóng)作物轉化遷移特征及其生態(tài)效應，公式：

式中，生物富集系數(shù)大，表明植物對其吸收能力強；生物富集系數(shù)小，表明植物對其吸收能力弱。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用Excel 2016、SPSS 22.0、Mapgis和ArcGIS 10.2等對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析與繪圖。

2 結果與分析

2.1 刺梨主產(chǎn)區(qū)耕地土壤元素或指標特征及養(yǎng)分等級評價

2.1.1 耕地土壤元素或指標地球化學特征 由表1可知，與中國A層土壤背景值比，除K、Tl含量偏低外，其余元素含量均較高。N、P、K和有機質(zhì)的平均含量分別為2.02 g/kg、1.17 g/kg、13.07 g/kg和45.05 mg/kg。pH中值為5.81，表明刺梨主產(chǎn)區(qū)土壤整體偏酸性，體現(xiàn)了碳酸鹽巖分布區(qū)強烈風化淋濾作用下的酸化特性。

表1 刺梨主產(chǎn)區(qū)耕地土壤地球化學參數(shù)統(tǒng)計

2.1.2 耕地養(yǎng)分質(zhì)量評價 從表2看出，刺梨主產(chǎn)區(qū)耕地土壤養(yǎng)分等級可分為豐富、較豐富、中等、較缺乏和缺乏5個等級，其耕地面積分別為173.33 hm2、4 226.67 hm2、1 146.67 hm2、80.00 hm2和20.00 hm2，分別占園區(qū)耕地面積的3.07%、74.85%、20.31%、1.45%和0.32%。其中，養(yǎng)分豐富級耕地主要分布在PG鎮(zhèn)東部及南部，較豐富級耕地全鎮(zhèn)均有分布，中等級耕地主要分布在PG鎮(zhèn)中西部，較缺乏級耕地與缺乏級耕地零星分布在刺梨主產(chǎn)區(qū)西南部一帶(圖3)。

表2 刺梨主產(chǎn)區(qū)的耕地養(yǎng)分質(zhì)量等級

注：1為豐富，2為較豐富，3為中等，4為較缺乏，5為缺乏。

2.1.3 耕地酸堿度評價 由表3和圖4可知，PG鎮(zhèn)耕地酸堿度主要受二疊系及三疊系碳酸鹽巖成土母質(zhì)影響，土壤整體偏酸性，酸性土壤面積為4 700 hm2，占園區(qū)耕地面積的

表3 刺梨主產(chǎn)區(qū)的耕地酸堿度

注：1為強堿性，2為堿性，3為中性，4為酸性，5為強酸性。

83.21%。堿性土壤零星分布在PG鎮(zhèn)中部及東部。

2.1.4 耕地環(huán)境質(zhì)量評價 耕地質(zhì)量地球化學調(diào)查結果顯示(表4、圖5)，刺梨主產(chǎn)區(qū)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量總體一般，耕地土壤環(huán)境綜合等級分為優(yōu)先保護類、安全利用類和嚴格管控類，其面積分別為0 hm2、4 546.67 hm2和1 100 hm2，分別占園區(qū)耕地面積的0、80.56%、19.44%。安全利用類耕地主要分布在PG鎮(zhèn)中部至東部，嚴格管控類耕地主要分布在PG鎮(zhèn)西部。

表4 刺梨主產(chǎn)區(qū)的耕地環(huán)境質(zhì)量等級

圖 5 刺梨主產(chǎn)區(qū)的耕地環(huán)境質(zhì)量等級分布

2.2 刺梨主產(chǎn)區(qū)刺梨安全評價及富集系數(shù)

從表5看出，6個刺梨樣品中均未發(fā)現(xiàn)重金屬超標，符合食品安全國家標準中污染物限量標準。富硒評價結果顯示，僅1個刺梨樣品富硒。6種重金屬的生物富集系數(shù)依次為Se>Hg>Cd>Pb>Cr>As，表明，刺梨對土壤中Se的富集作用較強，富集系數(shù)達0.65，Hg和Cd次之，富集系數(shù)分別為0.63和0.22，對Pb、Cr和As的富集能力較弱。表明，Cd、Hg和Se易被刺梨果實吸收并富集。

表5 刺梨主產(chǎn)區(qū)刺梨的元素含量與生物富集系數(shù)

3 討論

刺梨喜溫暖濕潤環(huán)境，且適宜生長溫度約16°C，在年降雨量1 400～1 600 mm，pH為5.5～6.5的微酸性壤土、砂壤土、黃壤、紅壤和紫色土上均能生長[17]。刺梨主產(chǎn)區(qū)位于盤州市中北部，該地區(qū)氣候溫和、雨水充足，夏季氣候溫暖，且土壤類型多為黃壤、黃棕壤。研究結果表明，土壤pH均值為5.91，整體偏酸性，酸性土壤面積為4 700 hm2，且耕地土壤的土層深厚、肥沃，保水保肥性強。因此，刺梨主產(chǎn)區(qū)地理氣候等條件適宜刺梨生長。

刺梨富集系數(shù)受土壤理化性質(zhì)如pH、有機質(zhì)含量等影響，不同農(nóng)作物受土壤理化性質(zhì)影響亦不同。白靜等[5]研究表明，刺梨品質(zhì)與不同地區(qū)氣候條件、土壤理化性質(zhì)、海拔等密切相關。盧家龍等[8]研究表明，刺梨根系土pH、有機質(zhì)與Cd含量的生物富集系數(shù)均呈負相關。試驗結果顯示，研究區(qū)除K、Tl含量偏低外，其余元素含量均超過中國A層土壤背景值；耕地土壤整體偏酸性，占園區(qū)耕地面積的83.21%；耕地土壤環(huán)境以安全利用類為主，占園區(qū)耕地面積的80.56%。因此，針對盤州市大面積分布Cd含量高的安全利用類耕地，可通過提高土壤pH、有機質(zhì)含量來降低Cd的生物吸收率。研究僅通過調(diào)查研究，分析盤州市刺梨主產(chǎn)區(qū)當前耕地土壤質(zhì)量狀況，后期還應開展富硒耕地資源調(diào)查評價工作，補充樣品有效態(tài)測試；同時，篩選區(qū)內(nèi)富硒的刺梨品種進一步調(diào)整種植結構。打造規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化、高效益的富硒刺梨生產(chǎn)基地，從而推進富硒土地資源的開發(fā)利用，提高土地附加值，助推鄉(xiāng)村振興。

4 結論

刺梨主產(chǎn)區(qū)耕地土壤N、P、K和有機質(zhì)的平均含量分別為2.02 g/kg、1.17 g/kg、13.07 g/kg和45.05 mg/kg；刺梨主產(chǎn)區(qū)耕地土壤養(yǎng)分肥力以較豐富為主，其耕地面積占園區(qū)耕地面積的74.85%，在全鎮(zhèn)均有分布。與中國A層土壤背景值比，除K、Ti含量偏低外，其余元素含量均超過背景值。土壤整體偏酸性，酸性土壤面積為4 700 hm2，占園區(qū)耕地面積的83.21%。耕地土壤環(huán)境以安全利用類為主，占園區(qū)耕地面積的80.56%，主要分布在PG鎮(zhèn)中部至東部。刺梨樣品中僅1個刺梨樣品富硒，刺梨對土壤中Se的富集作用較強，Hg和Cd次之。綜上，可依據(jù)PG鎮(zhèn)耕地土壤養(yǎng)分和環(huán)境情況，選擇土壤養(yǎng)分肥力較好、土壤環(huán)境為安全利用類的耕地進行規(guī)模化種植。