湖南省江永縣香柚產(chǎn)區(qū)地球化學(xué)特征及適生地質(zhì)環(huán)境研究

朱麗芬，駱檢蘭，黃逢秋，徐雪生

摘 要 本文以湖南省江永縣香柚大宗產(chǎn)區(qū)為研究對(duì)象，采用1∶2.5萬(wàn)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法對(duì)香柚果實(shí)中理化性狀指標(biāo)與根系土中相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。研究結(jié)果表明：香柚土壤綜合質(zhì)量一等及二等的面積占比為77.38%，產(chǎn)區(qū)內(nèi)果實(shí)樣本富硒比例達(dá)100%，果品皆為一等優(yōu)質(zhì)?？h域香柚優(yōu)質(zhì)適生區(qū)地塊總面積為27.51 km2，占全縣耕地及園地面積比例為7.32%，確定了香柚優(yōu)質(zhì)適生區(qū)的集中分布區(qū)域。

關(guān)鍵詞 江永縣;香柚;土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià);適生地質(zhì)環(huán)境

中圖分類號(hào)：P596 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Geochemical Characteristics and Suitable Geological Environment of Fragrant Pomelo Production Area in Jiangyong County， Hunan Province

Zhu Lifen， Luo Jianlan， Huang Fengqiu， Xu Xuesheng

（Hunan Institute of Geophysical and Geochemical Exploration，Changsha Hunan 410116）

Abstract： The bulk production area of fragrant pomelo in Jiangyong County， Hunan Province was taken as study project in this article.? Land quality geochemical evaluation of 1∶25 000 was used to analyze the correlation between the physical and chemical properties of the pomelo fruit and the related indexes in the root soil. The results show that the comprehensive soil quality of the fragrant pomelo is the first-class and second-class soil areas， accounting for 77.38% of the total area. The selenium-enriched ratio of fruit samples in the production area reaches 100%， and the fruits are of first-class quality. The total area of the high-quality suitable area for fragrant pomelo in the county is 27.51 km2， which accounts for 7.32% of the county's cultivated land and garden area. At the same time， the concentrated distribution area of the high-quality suitable fragrant pomelo is determined.

Keywords： Jiangyong County; fragrant pomelo; land quality; geochemical evaluation; geological environment suitable for growth

江永縣位于湖南省南端，毗鄰廣東，與廣西接壤，自然資源得天獨(dú)厚，適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)，特色農(nóng)業(yè)資源豐富[1]。江永縣名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品眾多，“香柚、香芋、香姜、香米、香菇”等“江永五香”遠(yuǎn)近聞名，多次獲各級(jí)農(nóng)博會(huì)金獎(jiǎng)，且皆為國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品[2]。近年來(lái)，江永縣立足特色農(nóng)業(yè)資源優(yōu)勢(shì)，把優(yōu)質(zhì)水果、優(yōu)質(zhì)蔬菜、優(yōu)質(zhì)稻等特色區(qū)域產(chǎn)業(yè)作為最具優(yōu)勢(shì)和潛力的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)來(lái)發(fā)展。本文在前人工作基礎(chǔ)上，以江永香柚為研究對(duì)象，從香柚名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)的地層、巖性、土壤類型、土壤pH、土壤肥力、土壤環(huán)境質(zhì)量、地球化學(xué)特征元素等7個(gè)方面特征著手，對(duì)香柚產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景及地球化學(xué)特征進(jìn)行綜合研究，綜合分析江永香柚名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品的適宜性和限制性條件，揭示其品質(zhì)優(yōu)劣與特殊農(nóng)業(yè)地質(zhì)條件的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，建立香柚的適生地質(zhì)環(huán)境模式，提出適生區(qū)劃建議，為科學(xué)指導(dǎo)名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品推廣種植、因地制宜發(fā)展名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

江永縣位于永州市南部，都龐嶺南麓，地理坐標(biāo)為北緯24°55′～25°28′、東經(jīng)110°32′～111°56′。南北長(zhǎng)63 km，東西寬55.5 km，區(qū)域總面積1540 km2。四境山嶺綿亙，中部地形較高，西南和東北地勢(shì)較低，都龐嶺橫貫北、西、南邊境，萌諸嶺回環(huán)于東部邊陲。境內(nèi)山多平地少，山峰聳立，丘崗起伏。整個(gè)地勢(shì)基本上呈中山—中低山—丘陵—崗地—平原（盆地）。江永縣土地類型大體上為六分山崗、四分崗平。各類土地分布明顯，相對(duì)集中。西北以山地為主，西南為桃川盆地，東部崗地占優(yōu)勢(shì)，南部為丘陵向低山過(guò)渡。江永縣境屬地臺(tái)基礎(chǔ)隆起（臺(tái)凸）上的斷裂坳陷帶，即南嶺褶皺帶中段，處湘南弧之西翼、弧頂及反射弧兩面張力集中之處[3]。江永縣地層從老到新有：寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、第四紀(jì)。

2 香柚產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景

2.1 景觀地球化學(xué)特征

香柚研究區(qū)屬濕潤(rùn)半濕潤(rùn)崗地地球化學(xué)景觀區(qū)。研究區(qū)地貌特征為：整體地面起伏和緩，崗地呈饅頭狀，海拔高度介于197至259 m之間，比高10～60 m，坡度5°～15°。地塊坡向大多為無(wú)坡向，其次朝南，少量朝東。研究區(qū)屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛;嚴(yán)寒期短，生長(zhǎng)期長(zhǎng);年內(nèi)雨季明顯，但降水分配不均，多年呈前澇后旱;光照充足，但溫光水配合不協(xié)調(diào)。1971—2019年間，年均氣溫18.5～19.2℃，年平均降雨量>1300 mm，受地形的影響，全年以東、東北風(fēng)為主，僅7月多南風(fēng)。大風(fēng)在全年各月均有出現(xiàn)，尤以4月、7月出現(xiàn)最多。

2.2? 地層巖性與土壤母質(zhì)特征

不同地質(zhì)時(shí)代形成的巖石成因不同，巖石類型及組合各異，其礦物組合、化學(xué)成分的種類和含量、巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和物理化學(xué)性質(zhì)等都不同，所以衍生的土壤性狀也就千差萬(wàn)別，造成農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量、品質(zhì)各異。香柚研究區(qū)地層皆為第四系地層，分布有白水江組、橘子洲組。香柚研究區(qū)母質(zhì)母巖主要為砂巖、花崗巖、第四紀(jì)紅色黏土、河湖沖沉積物。土層顏色呈黃色、紅色，土壤厚薄不一，土壤質(zhì)地多為中壤，輕壤、沙壤、砂土亦有少量分布，土質(zhì)疏松，通透性好，保水保肥能力較差，呈酸性反應(yīng)，有機(jī)質(zhì)含量較高。

3? 香柚產(chǎn)區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)特征研究

3.1 土壤地球化學(xué)特征

香柚研究區(qū)面積12.63 km2，共采集表層土壤180件，對(duì)表層土壤樣本各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。從元素離散特征分析，Mo、Cd變異系數(shù)分別為0.51、0.50，屬分異分布;Se、P、As、Ca、Cu、Hg、有機(jī)質(zhì)、Fe、K、N等變異系數(shù)介于0.25至0.5之間，在研究區(qū)中呈弱分異分布;Zn、B、Mg、Pb、Ge、pH等變異系數(shù)小于0.25，在研究區(qū)中分布均勻。相較于全縣豐度，研究區(qū)表層土壤中元素含量大多與全縣豐度水平相當(dāng)，僅Cu、P、Fe、B、As在表層土壤中相對(duì)富集，Cd、Hg、Ca、Pb、Zn在表層土壤中相對(duì)貧化。研究區(qū)土壤pH為4.10～6.96，中位數(shù)為4.92。

3.2? 巖石地球化學(xué)特征

香柚研究區(qū)所采集巖石樣品均為砂巖，共分析Cu、Zn、Mo、Cd、Pb、Ge、Se、As、Hg、B十項(xiàng)元素。采用香柚區(qū)巖石中元素含量中值與江永縣全縣相應(yīng)類型巖石中元素含量中值比值作為富集系數(shù)來(lái)探討巖石中元素地球化學(xué)特征。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，灰?guī)r樣本中Mo、As、Cu、Ge、Pb、Hg、Zn、B較全縣巖石中含量均富集，Se、Cd則缺乏。

3.3? 名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品特征

在研究區(qū)共采集香柚樣品30件，共分析Cu、Pb、Zn、Cd、Mo、As、Hg、B、Ge、Se、Fe、總糖、總酸、維生素C、可溶性固形物等15項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)。參考江西省2017年發(fā)布的地方標(biāo)準(zhǔn)《富硒食品硒含量分類標(biāo)準(zhǔn)》（DB 36/T 566—2017）[6]，水果富硒標(biāo)準(zhǔn)為0.01～0.05 mg/kg，香柚研究區(qū)富硒樣本比例達(dá)100%。

根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)? ?食品中污染物限量》（GB 2762—2017）[7]中規(guī)定的各類食品中重金屬元素限量值，對(duì)香柚果實(shí)樣品中重金屬元素指標(biāo)進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)，香柚樣本中As、Cd、Pb、Hg含量均未超限量值。香柚品質(zhì)良好。

柚為蕓香科柑橘屬喬木，目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的柑橘品質(zhì)指標(biāo)包含可食率、總酸、總糖、維生素C、可溶性固形物、固酸比等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鮮柑橘》（GB/T 12947—2008）[8]明確規(guī)定了甜橙類與寬皮柑橘類果實(shí)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，楊子玉等人研究發(fā)現(xiàn)，不同種類柑橘類植物樣本感官總分與可溶性固形物呈顯著正相關(guān)，可作為表征柑橘類樣本汁胞品質(zhì)的首選理化指標(biāo)[9]。香柚汁胞的可溶性固形物、維生素C、可滴定酸的測(cè)定結(jié)果見表2。香柚樣品中可溶性固形物平均值為13.93%，維生素C平均值為86.43%，總酸平均值為0.41 g/100ml，總糖均值為4.71 g/100g。本次香柚采用《鮮柑橘》（GB/T 12947—2008）中甜橙類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，經(jīng)綜合分析，江永縣香柚所有樣本均符合優(yōu)等果標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)內(nèi)香柚品質(zhì)優(yōu)等。

4 香柚研究區(qū)土壤質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)

香柚土壤綜合質(zhì)量以一等最多，占全區(qū)總面積的43.93%，優(yōu)質(zhì)土壤占地面積為5.55 km2。二等土壤面積占比為33.45%。一等、二等土壤主要分布在疊樓村、宋村、新合村、黃金山村、清溪村、竹根塘村等地。三等土壤面積占比為21.64%，主要分布在宋村中部、槐木村、桂陽(yáng)村中部及東北部等地。四等土壤面積占比不多，僅為0.98%。

5? 名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品適生地質(zhì)環(huán)境評(píng)研究

5.1? 香柚質(zhì)量影響因素相關(guān)性分析

將香柚果實(shí)中相關(guān)指標(biāo)分別與植物樣中元素全量、根系土中的元素全量及元素含量有效態(tài)進(jìn)行相關(guān)分析。

通過(guò)香柚果實(shí)中理化性狀指標(biāo)（總糖、總酸、維生維C、可溶性固形物）與果實(shí)中全量分析指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)總糖與果實(shí)中Ge含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.617，總糖與果實(shí)中Fe含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.525（見表3）。

將香柚果實(shí)中理化性狀指標(biāo)與根系土中相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)果實(shí)中維生素C含量與根系土中有效Fe含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.469（見表4）;果實(shí)總糖與根系土中Ge呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.487，而與根系土中Mg全量含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.576;果實(shí)中總酸與根系土中Mg全量含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.586（見表5）。

5.2? 適生地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)模型

因香柚研究區(qū)為名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)，在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇上以香柚研究區(qū)各方面條件參數(shù)作為優(yōu)質(zhì)適生區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，由已知至未知，在全縣范圍內(nèi)選擇與其相同或相似條件的地塊作為優(yōu)選適生區(qū)，條件不滿足的地塊作為一般區(qū)。結(jié)合上文中香柚研究區(qū)土地質(zhì)量特征，建立香柚適生地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)模型（表6）。

5.3? 評(píng)價(jià)結(jié)果

據(jù)1∶250 000多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查表層土壤元素或指標(biāo)含量數(shù)據(jù)，對(duì)江永縣全縣24 890個(gè)耕地及園地土地利用地塊圖斑（總面積375.63 km2）進(jìn)行差值分析。對(duì)全縣耕地及園地的地質(zhì)背景、土壤類型、土壤肥力、土壤環(huán)境、表層土壤pH、地球化學(xué)特征元素Fe、Mg進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在江永縣內(nèi)發(fā)現(xiàn)香柚優(yōu)質(zhì)適生區(qū)地塊總面積為27.51 km2，占江永縣全縣耕地及園地面積比例為7.32%，集中分布在桃川鎮(zhèn)、粗石江鎮(zhèn)、瀟浦鎮(zhèn)，源口瑤族鄉(xiāng)內(nèi)有零星適生地塊分布。江永縣香柚適生一般區(qū)總面積為348.12 km2。

6 結(jié)論

通過(guò)多種采樣介質(zhì)的元素地球化學(xué)特征分析，香柚研究區(qū)的地球化學(xué)特征總結(jié)如下：

（1）巖石樣本中：灰?guī)r中Mo、As、Cu、Ge、Pb、Hg、Zn、B相較于全縣灰?guī)r水平富集;Cd、Se相較于全縣灰?guī)r水平缺乏。

（2）表層土壤樣本中：表層土壤中的元素含量大多與全縣豐度水平相當(dāng)，僅Cu、P、Fe、B、As在表層土壤中相對(duì)富集，而Cd、Hg、Ca、Pb、Zn在表層土壤中相對(duì)貧化。

（3）香柚果實(shí)中相關(guān)指標(biāo)相關(guān)性分析情況：香柚果實(shí)中總糖與果實(shí)中Ge含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.617，總糖與果實(shí)中Fe含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.525。

（4）香柚果實(shí)與根系土中元素含量關(guān)系情況：香柚果實(shí)中維生素C含量與根系土中有效Fe含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.469;果實(shí)總糖與根系土中Ge呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.487，而與根系土中Mg全量含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均為0.576;果實(shí)中總酸與根系土中Mg全量含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.586。

（5）土壤垂向剖面中：土壤pH、Pb含量隨深度變化不大;剖面中Cd呈現(xiàn)隨深度增大含量減小的特征，Hg則呈相反規(guī)律特征;As在淀積層含量達(dá)到峰值。與全縣深層土壤元素豐度進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)，Cd、Hg、Pb的K值介于0.18至0.78之間，相對(duì)于全縣深層土壤豐度水平較貧乏，而As的K值介于1.17至2.12之間，相對(duì)于全縣深層土壤豐度水平較富集。

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