福建省莆田市荔城区表层土壤地球化学元素分布特征_王文君.pdf

2023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK收稿日期：2023-04-13基金项目：荔城区农业地质调查评价（2020017）作者简介：王文君（1993），女，研究生，工学硕士，助理工程师，从事农业地质调查工作。福建省莆田市荔城区表层土壤地球化学元素分布特征王文君（福建省煤田地质局福建福州350005）摘要通过对荔城区1 242个土壤样品理化性质和重金属元素含量进行测定，获得荔城区表层土壤19种元素的地球化学参数基准值和背景值，研究其分布特征，进一步分析不同地质单元和不同土壤类型化学元素的富集贫化规律。研究结果表明：与福建省表层土壤基准值相比，N、P、K、CaO、MgO、B和Cu含量较高，Cl背景值较低；速效钾、有效磷、P、S、MgO、B和Cl区域分布存在差异，受人类活动或成矿地质作用影响较大；表层土壤中N、P和K存在明显富集现象，主要来源于农业活动和植物凋落；有效磷、CaO、Se、Cl和MgO在不同地质单元和不同土壤类型中的分布均呈现一定差异性。关键词表层土壤地球化学元素分布特征莆田市荔城区中图分类号：S153.6文献标识码：A文章编号：1672-9064(2023)0309403土壤作为基本的生产资料和农业生产基地，与人类生产生活息息相关。土壤元素的构成和含量影响农产品的产量和质量1，因此，对土壤地球化学元素分布特征进行研究，可以为土地质量评估、耕地保护和土地资源合理利用提供参考资料2。本研究以荔城区农业地质调查项目中土壤元素含量为依据，分析荔城区表层土壤地球化学元素分布特征，为荔城区农业、环境和生态建设提供基础性地球化学资料。1研究区概况荔城区位于福建省东南沿海中部，隶属福建省莆田市，东经1184911939、北纬24592546，北接涵江区，南壤秀屿区，西邻城厢区，东临兴化湾，是莆田市的中心城区和经济中心之一。荔城区全区辖西天尾、黄石、新度、北高4个镇和镇海、拱辰2个街道，130个村居，常住人口52万，陆地面积269 km2，海域面积55.89 km2。荔城区交通位置如图1所示。荔城区地质构造属闽浙活化台地部分，原属闽东南滨海，在加里东运动时期被抬升为陆地，第三纪末至第四纪初，继承喜马拉雅运动使内陆地区再次上升，形成山地和丘陵，地质的基底由变质岩系所组成，岩层分布广泛。全区出露的地层较为简单，主要为第四系全新统或更新统的海积层，局部为第四系的冲洪积和残坡积层，岩性以海积砂、风积砂、淤泥、粘土为主3。2材料与方法2.1样品采集本次研究采用2000国家大地坐标系，按照福建省农业地质调查评价工作技术指南开展荔城区15万和11万农业地质调查评价。调查地类均为耕地，面积共94.21 km2，其中11万调查面积为10.33 km2；15万调查区域耕地全覆盖，11万调查主要在黄石镇、新度镇等2片区域，如图2所示。2021年7月24日8月22日，采用多点组合方式采集耕地土壤样品1 242个，共计调查面积92.41 km2。将野外采集的样品风干、研磨，分别过10目和200目供测试。2.2样品测试样品测试方法如表1所示。样品测试委托福建省121地质大队化验测试中心测定。2.3数据分析运用Excel 2016对1 242个样品的19个地球化学参数进图1荔城区交通位置图环 境 大 视 野942023NO3.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK书书书表 荔城区表层土壤地球化学参数统计表元素（指标）平均值变异系数区域背景值富集系数有机质碱解氮速效钾有效磷全氮全磷全钾注：（）区域背景值采用“福建福建省沿海经济带 万多目标区域地球化学调查”成果中表层土壤元素含量数据剔除离群值后的算术平均值；（）为剔除离群样品后的算术平均值 区域背景值；（）全氮、全磷、全钾、有机质单位为 ，值无量纲，氧化物指标单位为，其他元素（指标）单位为 。图2荔城区调查评价范围简图行数理统计。对全区、各地质单元和各土壤类型的表层土壤元素采用样本迭代剔除离群值（均值3倍标准差）后的算数平均值作背景值。2.4元素变异系数和富集系数变异系数（Cv）表示元素含量分布的均匀程度，Cv值越大表示元素分布越不均匀；富集系数（q）表示局部元素相对于全区的富集程度。2个系数计算方法如式（1）和式（2）。Cv=标准值/平均值（1）q=单元平均值/全区平均值（2）Cv0.25为均匀分布，0.250.5为较均匀分布，Cv0.5为不均匀分布；q0.7表示贫乏，q1.3统称为富集4。3结果与讨论3.1表层土壤地球化学分布特征与福建省表层土壤基准值相比（表2），区内表层土壤N、P、K、CaO、MgO、B和Cu背景值较高，q值均大于1.3，呈富集状态，其中N、P和K的富集状态最为显著。研究区为耕地，农业施肥以及植物凋落是表层土壤主要来源4。大部分元素背景值与基准值相当，说明表生作用和人类活动对表层土壤影响较小。速效钾、有效磷、P、S、MgO、B和Cl共7种元素的变异系数均大于0.5，属强分异性元素，区域分布差异较大，表明这些元素在成土过程和风化淋滤等表生作用中，有明显的地球化学迁移过程2；有机质、碱解氮、全氮、CaO、Mo、Mn、Se、TFe2O3、Cu和Zn共10种元素变异系数位于0.250.5之间，属弱分异型，较均匀分布；K和pH变异系数均小于0.25，属均匀分布型，地质体间含量变化较小，基本未受人类活动影响。3.2各地质单元内土壤元素地球化学特征本研究将不同时代地层岩体和侵入岩体归并成第四纪沉积物、火山岩和侵入岩三大地质单元，各地质单元区土壤背景值分布如表3所示。第四纪沉积物土壤19种元素富集指数1.011.27，均略高于全区背景值。由于第四纪沉积物为全区分布最广的地层，因此该地层内元素含量与全区背景值基本一致。火山岩区土壤Se、碱解氮、有机质、S、N和Mo含量均高于全区背景值，其中Se元素相对富集，Se元素的局部富集主要是由于成土过程中有机质的吸附作用5；Zn、Mn、有效磷、pH、TFe2O3、Cu、K和P含量与全区背景值无明显差异，无明显亏损；速效钾、Cl、B、MgO和CaO贫乏。侵入岩区土壤K、pH和CaO含量不低于全区基准值，Mn和TFe2O3含量与全区背景值无明显差异，Cl、碱解氮、Se、有机质、Zn、Cu、Mo、N、有效磷、MgO、S、P、B和速效钾贫乏。各地质单元有效磷、速效钾、N、P、S、CaO、MgO、B、Se和Cl书书书表 指标测试方法元素（指标）测试方法发射光谱法原子荧光光谱法、荧光光谱法电感耦合等离子体质谱法有机质重铬酸钾氧化法全氮化学容量法碱解氮碱解 扩散法离子选择性电极法红外吸收法测有效磷钼锑抗比色法速效钾乙酸铵提取 等离子体发射光谱法环 境 大 视 野952023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK书书书表 评价区不同类型土壤的元素（指标）地球化学背景值土类有机质碱解氮有效磷速效钾全氮全磷全钾滨海盐土 赤红壤 风砂土 红壤 水稻土 全区 土类滨海盐土 赤红壤 风砂土 红壤 水稻土 全区 注：全氮、全磷、全钾、有机质单位为 ，值无量纲，氧化物指标单位为，其他元素（指标）单位为 。书书书表 评价区不同地质单元土壤元素（指标）地球化学背景值地质单元有机质碱解氮有效磷速效钾全氮全磷全钾第四纪沉积物 火山岩 侵入岩 全区 地质单元第四纪沉积物 火山岩 侵入岩 全区 注：全氮、全磷、全钾、有机质单位为 ，值无量纲，氧化物指标单位为，其他元素（指标）单位为 。含量最大值/最小值均大于2，表明这些元素在不同地质单元中分布存在一定差异性。3.3各土壤类型元素地球化学特征根据福建省土壤分类系统，本次所采土壤类型主要为水稻土、赤红壤、滨海盐土、红壤和风砂土，不同类型土壤中元素背景值统计如表4所示。水稻土有效磷呈富集状态，其余元素含量与评价区背景值基本一致。风砂土CaO、pH和K含量高于全区背景值，CaO富集；其余元素均低于全区背景值，其中有机质、碱解氮、速效钾、N、P、S、MgO、B、Mo、Mn、Se、TFe2O3、Cl、Zn和Cu贫乏。滨海盐土pH、速效钾、K、CaO、MgO、B、Mn、TFe2O3和Cl含量高于全区背景值，其余元素均低于背景值。Cl、MgO和CaO在滨海盐土中呈富集状态，有效磷和Mo贫乏。红壤Se、Mo和Mn含量高于全区背景值，Mo和Se呈富集状态；其余元素均低于全区背景值，其中有效磷、速效钾、P、CaO、MgO、B、Cl和Cu贫乏。赤红壤K、pH和CaO含量略高于全区背景值；其余元素均低于全区背景值，其中有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、NP、S、MgO、B、Mo、Se、Cl、Zn和Cu贫乏。4结论（1）速效钾、有效磷、P、S、MgO、B和Cl区域分布差异较大，受人类活动或成矿地质作用影响明显。N、P和K的富集状态最为显著，其主要来源为农业施肥以及植物凋落。（2）Se在火山岩区土壤中呈富集状态。有效磷、速效钾、N、P、S、CaO、MgO、B、Se和Cl在不同地质单元中分布存在一定差异性。（3）有效磷水稻土中相对富集；CaO在风砂土中富集；Cl、MgO和CaO在滨海盐土中呈富集状态；Se和Mo明显富集于红壤。参考文献1张云霞，李玲，付巧玲，等.开封市土壤地球化学元素分布特征研究J.土壤通报，2014，45（2）：272-279.2鲍丽然，龚媛媛，严明书，等.渝西经济区土壤地球化学基准值与背景值及元素分布特征J.地球与环境，2015，43（1）：31-40.3林才浩.福建省沿海经济带1/25万多目标区域地球化学调查报告R.福州：福建省地质调查研究院，2017.4曾琴琴，王永华，刘才泽，等.四川省南部县土壤地球化学元素分布特征研究J.沉积与特提斯地质，2021，41（4）：656-662.5魏然，侯青叶，杨忠芳，等.江西省鄱阳湖流域根系涂硒元形态分析及其迁移富集规律J.物探与化探，2012，36（1）：109-113.环 境 大 视 野96