山東曹縣地區(qū)土壤地球化學特征

邱成貴，張桂林，王東平，張　斌，畢征峰，張朋朋（.山東省物化探勘查院，山東濟南 5003；.山東省第四地質礦產勘查院，山東濰坊 60）

?

山東曹縣地區(qū)土壤地球化學特征

邱成貴1，張桂林1，王東平1，張斌1，畢征峰2，張朋朋1
（1.山東省物化探勘查院，山東濟南 250013；2.山東省第四地質礦產勘查院，山東濰坊 261021）

山東省曹縣地區(qū)土壤地球化學調查是按淺層土壤樣品1點/4 km2，深層土壤樣品1點/16 km2。測試N，P，K，Cu，Zn，B，Mo，Mn，F(xiàn)，As，Hg，Pb，Cr，Cd等14種指標。在統(tǒng)計這些指標的表層、深層土壤地球化學特征參數(shù)的基礎上，對其與世界、全省同類參數(shù)的差異進行了分析，并分析了區(qū)內表層、深層土壤元素含量的相關性，認為該區(qū)表層土壤元素含量的顯著特征是高F而低P，Zn，Mo。大部分元素在表層土壤中的含量繼承了土壤母質的成分特征，但N，P，F(xiàn)，Hg等受人為活動和污染源的作用在表層土壤中明顯富集。

地球化學調查；表層土壤；深層土壤；元素含量；山東曹縣

引文格式：邱成貴，張桂林，王東平，等.山東曹縣地區(qū)土壤地球化學特征［J］.山東國土資源，2016，32（5）：47-50. QIU Chenggui，ZHANG Guiling，WANG Dongping，etc.Geochemical Characteristics of Soil in Caoxian County of Shandong Province［J］.Shandong Land and Resources，2016，32（5）：47-50.

曹縣是山東省重要的農業(yè)大縣，自改革開放以來，農業(yè)經濟迅速發(fā)展，目前已成為全地區(qū)乃至全省重要的農林牧生產基地。為了進一步提高農產品的產量和品質，促使農業(yè)向多元化發(fā)展，在區(qū)內開展農業(yè)環(huán)境土壤地球化學調查，查清土壤中元素的含量及分布狀況，為該區(qū)農業(yè)經濟的持續(xù)發(fā)展提供因地制宜的科學管理依據(jù)［1-2］，改變曹縣貧困面貌是十分重要的①山東省物化探勘查院，山東省曹縣農業(yè)環(huán)境土壤地球化學調查成果報告，2002年。。

圖1　區(qū)域地質簡圖（基巖地質圖）

1　測區(qū)地質背景

研究區(qū)地處魯西南坳陷的西南部［3］。全境為第四系所覆蓋，覆蓋層下部凸起區(qū)與凹陷區(qū)交錯相間，東北部為凹陷區(qū)。凸起區(qū)地層發(fā)育有新太古代泰山巖群，古生代有寒武系、奧陶系；凹陷區(qū)地層發(fā)育有古生代石炭—二疊系，中生代侏羅系及新生代古近系。區(qū)內斷裂構造較發(fā)育，為物探推測斷裂并被鉆探工作證實，主要有NE向的曹縣斷裂和EW向的單縣斷裂。區(qū)內的巖漿巖不發(fā)育（圖1）。

第四紀沉積物以黃河沖洪積、湖沼相堆積物為主［4］，沉積厚度多在370～450 m間，大部分地區(qū)第四紀沉積物物源復雜，與其下的基巖沒有成因聯(lián)系。全區(qū)共分為脫潮土、潮土、鹽化潮土、堿化潮土、潮鹽土、潮堿土及半固定風砂土等7個亞類［5］。

2　樣品的采集及測試

2.1樣品的采集和加工

野外調查嚴格按照《1∶250 000區(qū)域地質調查技術要求（暫行）》及《多目標區(qū)域地球化學調查規(guī)范（1∶250 000）》的規(guī)定執(zhí)行［6-7］。工作中采用點線結合的方法布置觀測點和觀測路線，并以1∶5萬地形圖為工作手圖，采用GPS進行定點。按淺層土壤樣品1點/4 km2，采樣深度為15～25 cm，深層土壤樣品1點/16 km2，采樣深度為80～90 cm。樣品過20目的尼龍篩，送樣重量為150 g。

2.2樣品測試元素及指標

該次土壤地球化學調查全量分析項目有N，P，K，Cu，Zn，B，Mo，Mn，F(xiàn)，As，Hg，Pb，Cr，Cd。樣品測試單位為山東省物化探勘查院，樣品測試各項指標均達到優(yōu)秀級標準，保證了樣品質量的可靠性。

3　測區(qū)土壤地球化學特征

3.1土壤中元素的組合關系

元素在土壤中的組合關系受元素本身性質和客觀外在條件雙重控制，因表、深層土壤客觀外在條件差異明顯，故其組合關系理應差異較大。為研究此問題，以元素含量為基礎，進行R型聚類分析，對測區(qū)內元素的共生組合關系及其差異性進行研究，揭示生態(tài)環(huán)境與元素含量間的內在規(guī)律性。

3.1.1表層土壤中元素的組合關系

圖2為該區(qū)表層土壤中元素R型聚類分析譜系圖。在圖中如以相關系數(shù)值0.4為標準，可將14種元素分為3個簇群。第一簇群為K，As，F(xiàn)，Cu，Zn，B組合，相關系數(shù)值為0.5，達到明顯相關；Cd與該簇群相關系數(shù)值為0.3，達到基本相關，且與Zn同為第二副族元素，化學性質相近，故將Cd歸屬于該群中；第二簇群為Mo，Cr，Mn組合；相關系數(shù)值達到0.65，相關程度密切；N，P，Hg，Pb雖然相關系數(shù)值小于0.4；但地球化學圖分布特征共性明顯，基本一致，故歸為第三簇群。

3.1.2深層土壤中元素的組合關系

由圖3為該區(qū)深層土壤中元素R型聚類分析譜系圖，以相關系數(shù)值0.4分界，可將14種元素基本分為3個簇群。第一簇群為K，As，F(xiàn)，Zn，Cd，N，Hg，B，Cu，Pb組合；其中Cu，Pb與該簇群的相關系數(shù)值略小于0.4；呈明顯相關；N與該簇群的相關系數(shù)值為0.2，基本相關，故將Cu，Pb，N歸入該簇群；第二簇群為Mo，Cr，Mn組合；組合相關系數(shù)值為0.85，為極相關。第三簇群為單元素P。

圖2　淺層全量元素R型聚類分析譜系圖

圖3　深層全量元素R型聚類分析譜系圖

對比表、深層組合關系，可以發(fā)現(xiàn)深層第一簇群包容了表層第一簇群和第三簇群除P以外的所有元素，P為單元素簇群，這種組合變化，進一步說明在表層土壤中人為活動對元素含量的影響程度；深層第二簇群與淺層第二簇群元素組合一致，同為Mo，Cr，Mn；說明表、深層元素含量未發(fā)生明顯變化，基本代表了土壤的原始含量。

3.2土壤中全量元素地球化學特征

表層、深層土壤中元素含量平均值是土壤地球化學調查研究的基礎參數(shù)［8］（表1），分別代表了不同環(huán)境土壤中元素含量水平和變化規(guī)律［9-11］。

表1　曹縣地區(qū)表、深層土壤地球化學參數(shù)統(tǒng)計

3.2.1表層土壤中元素地球化學特征

（1）與世界土壤豐度值比較，區(qū)內表層土壤K，Cu，Mn與世界土壤豐度值基本相當。B，F(xiàn)，As，Hg，Pb高于世界土壤值。其中B，F(xiàn)，Hg明顯偏高；是世界土壤值的2.9，2.5和2.7倍。Pb，F(xiàn)，Hg，As為有毒有害元素；應引起重視。N，P，Zn，Mo，Cr，Cd均低于世界土壤值；其中Zn，Mo，Cr，Cd明顯偏低；僅是世界土壤值的71%，34%，54%和25%。Zn，Mo為農作物生長所必需的微量營養(yǎng)元素，當其儲備量不足時，在土壤中往往出現(xiàn)缺乏區(qū)，易產生農作物生長發(fā)育不良，出現(xiàn)病蟲害，影響產量和品質。

（2）與省內土壤豐度值比較，區(qū)內表層土壤中K，Cu，As，Hg，Pb與省內土壤豐度值基本相當；但Pb微高。N，Mn，F(xiàn)，Cd高于省內土壤值；其中N，Mn明顯偏高。P，Zn，B，Mo，Cr低于省內土壤值；其中Zn，B，Mo明顯偏低；僅是省內土壤值的63%，71%和58%。

3.2.2深層土壤中元素地球化學特征

深層土壤中K，Cu，Zn，B，As，Pb，Cr，Cd與表層土壤值相當或基本相當；說明后期人為的活動，對土壤值未引起大的變化。N，P，F(xiàn)，Hg均低于表層土壤值。進一步說明了后期人為的活動對表層土壤的影響程度，究其原因，N，P土壤值的變化；是由于增施相應肥料而引起；而F，Hg為地表環(huán)境下；局部污染源所引起。Mo，Mn高于表層土壤值。兩元素均為農作物生長所必需的微量營養(yǎng)元素，由于作物長年累月的吸收，促使表層土壤含量降低。

3.2.3表、深層土壤元素地球化學含量相關特征

為了進一步揭示表、深層土壤中元素含量的內在規(guī)律性，利用同土壤類型、同點位，表、深層元素含量對元素進行了的相關分析（表2）。該次工作選擇的土壤類型分別是潮土、脫潮土、鹽化潮土。

表2　淺、深層土壤元素地球化學含量相關特征

（1）潮土r＞r0的元素有N，Pb，Cd；為明顯相關，其相關程度Pb＞Cd＞N。其余元素均不相關，說明有的元素因作物吸收，在表層土壤中含量有所減少；而有的元素因地表局部污染，其含量有所增加。

（2）脫潮土r值均小于r0值，說明元素均不相關（這是由統(tǒng)計件數(shù)較少所造成）。但r＞0.40呈基本相關的元素有N，K，Zn，B，F(xiàn)，Hg，As和Cd；基本相關程度N＞Hg＞Zn＞As＞F＞B＞K＞Cd。

（3）鹽化潮土r＞r0的元素有K，Cu，Zn，F(xiàn)，As；呈明顯相關和顯著相關，相關程度順序為K＞As＞Zn＞Cu＞F?；鞠嚓P的元素有Mo和Pb。

由表1、表2可以發(fā)現(xiàn)，鹽化潮土區(qū)元素的相關性最好，主要原因為該土壤不是主要的農田區(qū)，人為活動影響程度最小，表層土壤基本保持了深層土壤的元素含量。

4　結論

（1）該區(qū)表層土壤值的顯著特征是：高F而低P，Zn，Mo。F是人體必需元素之一，但含量過高則有害，易產生高氟病，應注意改良土壤，控制氟含量，并進行區(qū)域性氟病調查。P，Zn，Mo是農作物生長所必需的主要營養(yǎng)元素和微量營養(yǎng)元素；其儲備量不足是導致農作物產量徘徊不前、品質下降、病蟲害增多的原因，應引起高度重視，加強土壤改良，合理種植，并增施相應肥料，提高土壤肥力。

（2）通過計算淺、深層土壤中元素含量的相關性可知：主要的農田區(qū)土壤受后期人為活動的影響較明顯，主要體現(xiàn)在：由于增施相應肥料而引起N，P土壤值淺層土壤高于深層土壤；由于局部污染源引起F，Hg土壤值淺層土壤高于深層土壤。

（3）Mo，Mn深層土壤含量高于表層土壤主要是由于兩元素均為農作物生長所必需的微量營養(yǎng)元素，作物長年累月的吸收促使其表層土壤含量降低。

［1］ 趙西強，王存龍，王紅晉.章丘大蔥特征元素農業(yè)地球化學研究［J］.山東國土資源，2015，31（1）：56-59.

［2］ 朱立新.農業(yè)地球化學的研究進展及近期的主要任務［J］.地質科技情報，1994，13（3）：63-68.

［3］ 孔慶友，鄒國強.山東省礦產資源儲量報告編制指南［M］.濟南：山東省地圖出版社，2010：278-280.

［4］ 龐緒貴，姜相洪，季順樂，等.魯西北覆蓋區(qū)生態(tài)地球化學調查方法與技術探討［J］.山東地質，2003，19（2）：21-25.

［5］ 閻鵬，徐世良，曲克建，等.山東土壤［M］.北京：中國農業(yè)出版社，1994：54-63.

［6］ DD2001-02.1∶250 000區(qū)域地質調查技術要求（暫行）［S］.

［7］ DD2005-1.多目標區(qū)域地球化學調查規(guī)范（1∶250 000）［S］.

［8］ 龐緒貴，代杰瑞，徐春梅，等.平陰縣土壤地球化學基準值與背景值研究［J］.山東國土資源，2015，31（1）：56-59.

［9］ 奚小環(huán).土壤污染地球化學標準及等級劃分問題討論［J］.物探與化探，2006，30（6）：471-474.

［10］ 廖啟林，吳新民，甕志華，等.南京地區(qū)多目標地球化學調查基本成果及其相關問題初探［J］.中國地質，2004，31（1）：70-73.

［11］ 龐緒貴，李霄鵬，王炳華，等.山東黃河沖積平原區(qū)土壤地球化學特征［J］.山東國土資源，2008，24（11）：29-32.

Geochemical Characteristics of Soil in Caoxian County of Shandong Province

QIU Chenggui1，ZHANG Guiling1，WANG Dongping1，ZHANG Bin1，BI Zhengfeng2，ZHANG Pengpeng1
（1.Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute，Shandong Jinan 250013，China；2.No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources，Shandong Weifang 261021，China）

On the basis of selecting one sample in the shallow layer within the scope of 4km2and one sample in the deep layer within the scope of 16km2，geochemical survey has been carried out in Caoxian county.14 kinds of indexs have been tested，such as N，P，K，Cu，Zn，B，Mo，Mn，F(xiàn)，As，Hg，Pb，Cr，Cd and other elements.On the basis of counting geochemical parameters of surface and deep soil，differences of the similar parameters in the entire province and in the world have been analyzed.The correlation between element content s in surface and deep soil has been analyzed.It is regarded that significant characteristics of element content in the soil are high in F and low in P，Zn and Mo.The contents of most elements in the surface soil inherited the compositional characteristics of soil parent material，but the N，P，F(xiàn)，Hg in the surface soil significantly enriched due to human activities and pollution sources.

Geochemical survey；surface soil；deep soil；element content；Caoxian county in Shandong province

P632

B

2015-08-14；

2015-12-15；編輯：王敏

邱成貴（1970—），男，山東濟南人，工程師，主要從事地質礦產、地球化學勘查等工作；E-mail：dzgczp@163.com