北京懷柔板栗種植區(qū)地質(zhì)背景研究

黃 勇, 陳恩科，安永龍, 鄧凱文

（1.北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院，北京 102218；2. 陜西省地質(zhì)調(diào)查中心, 陜西西安 710065）

北京懷柔板栗種植區(qū)地質(zhì)背景研究

黃 勇1, 陳恩科2，安永龍1, 鄧凱文1

（1.北京市地質(zhì)勘察技術(shù)院，北京 102218；2. 陜西省地質(zhì)調(diào)查中心, 陜西西安 710065）

通過對北京懷柔板栗種植區(qū)的地質(zhì)特征和土壤地球化學(xué)特征進行研究，發(fā)現(xiàn)其廣泛發(fā)育的花崗巖和片麻巖地質(zhì)背景、適宜的海拔高度、降水量、溫度以及呈弱酸性的疏松土質(zhì)等條件十分適合板栗生長。研究評價結(jié)果顯示，種植區(qū)土壤中富含P、Mn、Fe等礦質(zhì)營養(yǎng)元素，以及有效銅、有效鋅和有效鐵等，并且環(huán)境質(zhì)量總體優(yōu)良，土壤和灌溉水重金屬元素含量基本符合無公害板栗種植的產(chǎn)地要求，為懷柔板栗產(chǎn)品附加值的提升及品牌宣傳提供了依據(jù)。

土壤；板栗；地質(zhì)背景；元素含量

板栗作為一種具有較高經(jīng)濟價值的名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品，不僅具有豐富的營養(yǎng)價值而且具有一定的保健功能[1]。而名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品多數(shù)是在特定環(huán)境基礎(chǔ)上形成的，它對生長的地域環(huán)境具有很強的選擇性和依賴性[2～6]。比如懷柔板栗，因為其獨特的品質(zhì)而享譽中外，這與懷柔板栗種植區(qū)獨特的土質(zhì)有著密切關(guān)系。通過對懷柔板栗種植區(qū)地質(zhì)背景的研究，掌握種植區(qū)土壤元素地球化學(xué)分布特征，可為科學(xué)施肥、土壤改良等工作提供理論依據(jù)，為板栗種植的適生環(huán)境評價提供依據(jù)，為農(nóng)產(chǎn)品附加值的提升提供技術(shù)支撐[7～8]。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理概況

懷柔板栗種植區(qū)主要分布在北京懷柔平原區(qū)北側(cè)的丘陵區(qū)，海拔100～250m，主要由剝蝕殘丘組成，階坡地和溝谷土層較厚，土質(zhì)良好，光照充足，雨量充沛，資源豐富，是懷柔區(qū)干鮮果的主產(chǎn)區(qū)。處于燕山山脈，屬溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候，溫和冷涼，年降水量500～600mm，從地理位置、海拔高度、降水量、溫度、土質(zhì)等條件上都十分適合板栗生長，是北京市重要的板栗生產(chǎn)基地。獨特的地理、土壤和氣候條件，造就了懷柔板栗的特點，它以果形玲瓏、色澤美觀、肉質(zhì)細膩、果味甘甜、營養(yǎng)豐富、易剝內(nèi)皮、糯性強、便于貯存等特點馳名中外。

板栗喜生長在疏松且風(fēng)化良好的以片麻巖、花崗巖、石英二長巖、砂巖等為母質(zhì)的土壤中，而石灰?guī)r風(fēng)化的土壤多為堿性，土壤質(zhì)地較粘，一般不適合板栗生長。板栗生長良好的地球化學(xué)環(huán)境要求土層較厚，結(jié)構(gòu)疏松，有機質(zhì)含量高，土壤pH在5.0～6.0之間[9～10]。懷柔山前地區(qū)分布著廣泛的花崗巖，風(fēng)化后呈中性或微酸性土，通氣透水性好，自然肥力高，富含磷、鈣、鎂、錳等礦質(zhì)營養(yǎng)元素。為研究懷柔板栗種植區(qū)的地質(zhì)地球化學(xué)特征，采集了118件表層土壤樣品、18件板栗樣品和3件灌溉水樣品（圖1）。

1.2 地質(zhì)背景

懷柔板栗種植區(qū)地質(zhì)背景主要以巖漿巖為主，該區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境受巖漿侵入及后期變質(zhì)的影響，分布廣泛的花崗巖系列，主要有早白堊紀的花崗巖系列和晚侏羅紀的花崗巖系列（圖2）。懷柔板栗主產(chǎn)區(qū)域土質(zhì)為花崗巖、片麻巖等風(fēng)化形成的微酸性土壤，土壤pH值為6～6.8，正適合板栗的生長需要，而且這種土壤含有大量的硅酸，栗果吸收硅酸后，內(nèi)皮蠟質(zhì)含量增加，炒熟后內(nèi)果皮易剝落，懷柔板栗的這一特點是國內(nèi)其他地區(qū)板栗種群所不能比擬的。

2 土壤地球化學(xué)特征

圖1 采樣點位圖

圖2 懷柔板栗種植區(qū)地質(zhì)圖

表1 研究區(qū)土壤地球化學(xué)參數(shù)表

2.1 土壤全量分布特征

針對板栗主要種植區(qū)，統(tǒng)計了118件表層土壤樣品成分含量分布特征（表1）。由表可知，比值≥1.15的指標有F、Fe2O3、Mn、N、Na2O、P、Se、Zn、Corg，反映出研究區(qū)土壤 中的主要成分具有高背景值，即土壤富有機碳、鈉、氟與（鐵、錳、鋅等）過渡族元素。比值＜0.85的指標有As、B、CaO、pH，其中B的比值僅為0.48，As、CaO的比值分別為0.52和0.75，表明懷柔板栗種植區(qū)土壤的這三項指標含量處于較低的背景狀態(tài)。pH的比值為0.76，平均值呈現(xiàn)弱酸性，土壤鈣、硼的低含量及呈弱酸性特征與成土母巖多為中酸性巖漿巖地球化學(xué)性質(zhì)相一致。

2.2 元素有效量分布特征

采用相關(guān)標準對板栗作物根系土的元素有效量進行評價，樣品量18件。其中有效磷和速效鉀采用北京市土肥站北京地區(qū)土壤肥力評價分級標準，有效鉬、有效硼、有效鐵、有效鋅、有效銅則采用全國第二次農(nóng)業(yè)普查指定的土壤微量元素有效態(tài)的分級標準進行評價（表2）。

根系土有效磷的平均含量為50.80 μg/g，與北京市土壤有效磷的臨界值20μg/g相比，稍微偏高，大部分處于適度以上水平。速效鉀的平均含量為276.2μg/g，平均處于富足的水平，變化范圍較大。

對于微量營養(yǎng)元素有效態(tài)，根系土有效硼的平均含量為0.52μg/g，反映研究區(qū)的有效硼基本處于缺乏的水平。有效鉬的平均含量為0.091μg/g，反映研究區(qū)的有效鉬含量較低，平均處于很缺乏的水平。有效鋅的平均含量為6.24μg/g，總體上含量較高，大多處于很富足的級別，且所有樣品都處于富足以上水平。有效銅的平均含量1.87 μg/g，反映了有效銅水平很高，處于富足的級別，沒有缺乏級別的樣點分布。有效鐵的平均含量為50.49 μg/g，差異較大，但總體含量較高，平均含量遠高于很富足的水平。

表2 土壤元素有效量分級統(tǒng)計表

3 板栗果實中元素含量及安全特征

3.1 板栗果實元素含量特征

對18件板栗樣品（鮮樣）進行了礦質(zhì)營養(yǎng)成分與衛(wèi)生指標的測試，統(tǒng)計了各項指標的含量特征。根據(jù)板栗果實中元素含量劃分出各自所對應(yīng)的含量區(qū)間，見表3。從表中可以看出，板栗果實中Fe和Mn等微量元素含量相對較高，其它元素含量相對較低，反映了作物生長對不同元素的需求不一樣。從植物營養(yǎng)生理角度來看，F(xiàn)e和Mn對板栗的生長是不可或缺的。板栗是高錳植物，需錳量比其他果樹多。酸性土壤有利于板栗對錳的吸收，所以板栗適宜在酸性土壤上種植。

以0.1μg/g作為界限，含量大于0.1μg/g的元素有Cr、F、Ni、Cu、Zn、B、Fe、Mn，這些元素都是作物生長過程中所必需的微量營養(yǎng)元素和有益元素；小于0.1μg/g的元素有As、Cd、Hg、Pb、Mo、I、Se，主要以有害元素和健康元素為主，其中，As和Hg元素在板栗果實中含量極其低下。

對懷柔不同地質(zhì)背景下的板栗果實中礦質(zhì)營養(yǎng)成分含量進行對比，總體上，晚侏羅世巖漿巖背景下板栗中Pb、Fe、Mn和F等元素含量總體偏高，其它元素含量差異不大。其中板栗中Fe元素含量與土壤有效Fe含量存在較好的一致性（圖3），都表現(xiàn)為晚侏羅世里長溝二長閃長巖單元的要高，反映了土壤中有效Fe的高含量有利于板栗從土壤中吸收更多的Fe。

表3 板栗果實中礦質(zhì)元素的含量區(qū)間

圖3 板栗中Fe與土壤中有效Fe含量對比圖

表4 無公害板栗質(zhì)量安全要求及實測樣品合格率統(tǒng)計

3.2 板栗果實安全性評價

對于有害元素，總體上含量比較低，與《無公害干果》（LY/T 1782-2008）重金屬及其他有害物質(zhì)限量要求相比（表4），研究區(qū)板栗中Cd、Hg和Pb等有害元素的含量都要低于限量標準，即都符合無公害板栗質(zhì)量安全要求。

4 板栗種植環(huán)境安全性

通過對板栗種植區(qū)的土壤和灌溉水環(huán)境進行評價，判斷土壤和灌溉水質(zhì)量是否達到無公害或綠色食品產(chǎn)地環(huán)境要求，有效保障板栗的生態(tài)安全。

（1）土壤環(huán)境評價

利用《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量 無公害水果產(chǎn)地環(huán)境條件》（GB/T18407.2-2001）對板栗種植區(qū)土壤進行評價，結(jié)果表明，絕大部分樣點能達到無公害水果產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量要求。其中個別點位的土壤中Cd、Hg、Cr存在超標現(xiàn)象，超標樣點呈零星分布，主要分布在公路及居民地附近，反映了局部人為活動對土壤的污染。

（2）灌溉水環(huán)境評價

用于灌溉的水源主要以淺層地下水為主，在研究區(qū)采集了3件灌溉水樣品。利用《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量 無公害水果產(chǎn)地環(huán)境條件》（GB/T18407.2-2001）的灌溉水質(zhì)量要求對板栗種植區(qū)灌溉水進行評價。結(jié)果表明，研究區(qū)的灌溉水質(zhì)量較好，都能達到無公害食品產(chǎn)地的質(zhì)量要求。

5 結(jié)論

懷柔山前地處燕山山脈，地理位置、海拔高度、降水量、溫度、土質(zhì)等條件十分適合板栗生長。板栗喜酸性環(huán)境，不宜種植在堿性土壤上，但pH值不宜低于5.5，最適pH值為6.5左右，而花崗巖、片麻巖風(fēng)化形成的土壤多為弱酸性，適宜板栗生長。懷柔山前地區(qū)分布廣泛的花崗巖，P、Mn、Fe等礦質(zhì)元素含量高，風(fēng)化后的土壤肥沃，呈微酸性反應(yīng)，結(jié)構(gòu)疏松，通氣透水性好，極適宜板栗生長。

研究區(qū)環(huán)境質(zhì)量總體優(yōu)良，土壤和灌溉水重金屬元素含量基本符合無公害板栗種植的產(chǎn)地要求。土壤中Fe、Mn等有益元素含量較高，尤其是部分元素的有效態(tài)含量較高，包括有效銅、有效鋅和有效鐵等，為作物的生長提供了豐富的有益元素。

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Study on Geological Background of Planting Chestnut Region in Huairou District, Beijing

HUANG Yong1，CHEN Enke2，AN Yonglong1，DENG Kaiwen1
（1. Beijing Institute of Geo-exploration Technology, Beijing 102218; 2. Shaanxi Center of Geological Survey, Shanxi 710065）

The geological and soil geochemical characteristics of planting chestnut region in Huairou District are studied. It is found that there are some good conditions suitable for chestnut growing in the study region. The conditions include wide distribution of granite and gneiss, proper altitude, precipitation, temperature and loose soil of weak acidity. The results indicate that soil in planting region contains abundant the mineral nutrient elements P, Mn, Fe, and available Cu, available Zn, available Fe and so on. Also, environmental quality of soil is generally favorable, and heavy metal element content of soil and irrigation water basically corresponds to the requirement of producing area for non-pollution chestnut planting. Thus added value of chestnut product in Huairou District can be promoted, and brand value can be embodied better.

Soil；Chestnut；Geological background；Element content

S153

A

1007-1903 (2015) 04-0016-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2015.04.004

北京市政府公益性項目“北京城市地質(zhì)土壤調(diào)查與評價（1041STC00611）”。

黃勇（1980- ），男，碩士，工程師，主要從事環(huán)境地球化學(xué)和農(nóng)業(yè)地質(zhì)研究工作。E-mail: huangyongxyz@163.com。