關(guān)于貴州省興仁縣表層土壤微量元素豐缺評價(jià)及相關(guān)性分析

代啟先

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊(duì)，貴州六盤水553004）

微量元素是維持生物體正常生理機(jī)能不可缺少的元素。當(dāng)供給不足時(shí)，植物往往表現(xiàn)出特定的缺乏癥狀，農(nóng)作物產(chǎn)量降低，質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)可能絕產(chǎn)[1]。但稍有過剩就會對植物產(chǎn)生毒害，反而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。因此研究土壤微量元素豐缺狀況及其影響因素對提高農(nóng)產(chǎn)品種植質(zhì)量顯得尤為重要。

本文以 2017 年 10 月～2019 年 9 月完成的興仁縣1∶5 萬耕地土壤地球化學(xué)調(diào)查為基礎(chǔ)，以表層土壤為研究對象，對微量元素進(jìn)行豐缺評價(jià)及相關(guān)性分析，以便為指導(dǎo)全縣科學(xué)合理施肥、促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

興仁縣地處貴州省西南部。興仁位屬低緯度的高原性中亞熱帶溫和濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。興仁縣地處云南高原向廣西丘陵過渡的斜坡面上，境內(nèi)從西向東，從西北向東南，從西南向東北逐漸傾斜降低。興仁縣出露地層主要為二疊系、三疊系、白堊系、古近系、第四系，其中以三疊系出露較全，下統(tǒng)、中統(tǒng)、上統(tǒng)均有出露，二疊系次之，白堊系、古近系出露較少。興仁縣境地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，斷層褶皺廣泛發(fā)育。成土母質(zhì)的分布與土壤類型分布關(guān)系十分密切，如碳酸鹽巖分布區(qū)主要以石灰土為主。

2 工作方法

2.1 樣品采集方法

樣品采集主要針對0～20cm 淺表層耕地土壤。樣品布設(shè)在土壤匯集區(qū)。以野外實(shí)際確定的采樣點(diǎn)為中心，根據(jù)采樣地塊形狀確定子樣的位置。采樣地塊為長方形時(shí)，采用“S”形布設(shè)子樣點(diǎn)；采樣地塊近似正方形時(shí)，采用“X”形或“棋盤”形布設(shè)子樣點(diǎn)。子樣點(diǎn)需在同一地塊內(nèi)布設(shè)，且距采樣地塊野外樣品的GPS 定點(diǎn)點(diǎn)位距離為20～50m。采樣地塊較小時(shí)，應(yīng)在相同用地類型的地塊內(nèi)采集子樣，各子樣需等份組合成一件混合樣，嚴(yán)禁在不同的土地利用類型的地塊內(nèi)采集子樣。驗(yàn)收合格后的樣品交制樣間，加工前首先除去非土壤雜質(zhì)（植物殘?bào)w、石子等），進(jìn)行試樣加工，并將樣品充分混勻后，取50g（-20目）土壤樣品裝袋直接用于pH 值分析。剩下樣品由制樣人員將樣品在小于60℃恒溫干燥箱內(nèi)充分烘干。烘干后的樣品混勻后，取80g樣品，粉碎至0.074mm（-200 目）分裝5 份用于化學(xué)分析（憑手感檢查樣品粒度）。

2.2 測試指標(biāo)、方法及質(zhì)量

本次采集耕地土壤樣6850 件做微量元素全量分析，采樣點(diǎn)分布見圖1。Co、Cu、Mn、V、P、K2O 采用X射線熒光光譜法（XRF）；Ge采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）；Se 采用原子熒光光譜法（AFS）；F 采用離子選擇電極法（ISE）；有機(jī)質(zhì)采用氧化還原容量法（VOL）；N 采用酸堿滴定容量法（VOL）；I 采用催化光度法（COL）；pH 采用pH 計(jì)電極法（ISE）；N 采用酸堿滴定容量法（VOL）。

經(jīng)檢查，所有元素準(zhǔn)確度與精密度合格率為100%。重復(fù)性檢驗(yàn)合格率大于95.51%；報(bào)出率達(dá)到100%；外檢合格率均為100%。測試質(zhì)量合格，數(shù)據(jù)可靠。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

圖1 興仁縣表層土壤采樣點(diǎn)分布示意圖

采用Excel 軟件對土壤樣品元素或指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均值、算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差統(tǒng)計(jì)。以Xˉ（算術(shù)平均值）±3S（算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差）剔除原始數(shù)據(jù)中的離群值后，再統(tǒng)計(jì)各類參數(shù)。相關(guān)性分析采用SPSS22.0軟件計(jì)算。

3 微量元素豐缺評價(jià)

3.1 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本文采用《貴州省興仁縣耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價(jià)報(bào)告》（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊(duì)）中的微量元素分級指標(biāo)（表1），對微量元素豐缺狀況進(jìn)行評價(jià)。

3.2 結(jié)果與分析

3.2.1 表層土壤微量元素含量特征

興仁縣耕地土壤中微量元素在空間存在差異，為研究各微量元素全量含量特征，對采集的6850 件樣品進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)，列于表2。變異系數(shù)反映了元素的空間離散程度。由表2可知：表層土壤微量元素含量整體分布不均勻，變幅大。其中Mn元素或指標(biāo)變異系數(shù)大于1，說明其含量分布比較離散。

3.2.2 表層土壤微量元素豐缺狀況

表1 興仁縣表層土壤微量元素分級指標(biāo)（單位：mg/kg）

表2 興仁縣表層土壤微量元素含量描述統(tǒng)計(jì)（n=6850）

本文評價(jià)單元分為上限值、一等、二等、三等、四等、五等共計(jì)六個(gè)單元，Mn、Cu、Se、Ge、I、F、Co、V 等微量元素含量豐缺狀況列于表3。

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知：表層土壤Mn、Cu、Co、V、F 等微量元素含量均很豐富，含量變幅分別為12.30～96941.00mg/kg、5.27～193.00mg/kg、0.79～188mg/kg、26.3～577.00mg/kg、207.00～9480.00mg/kg，其中 Cu、Co、V等微量元素含量總體處于過剩水平，處于過剩水平的樣本數(shù)均超過樣本總數(shù)60%；Ge、I 等微量元素含量處于中等—豐富水平，含量變幅分別為0.65～2.90mg/kg、0.44～26.80mg/kg，處于中等以上水平的樣本數(shù)均超過樣本總數(shù)80%；Se 元素含量處于較缺乏水平，含量變幅為0.07～9.00mg/kg，處于稍缺以下水平的樣本數(shù)超過樣本總數(shù)60%。

表3 興仁縣表層土壤微量元素豐缺狀況表（n=6850）

4 微量元素相關(guān)性分析

4.1 微量元素與土壤理化參數(shù)相關(guān)性分析

采用SPSS22.0 軟件對微量元素含量與不同理化參數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行了分析，結(jié)果見表4。

表層土壤Co、Ge等微量元素含量與K2O含量不相關(guān)，與pH、有機(jī)質(zhì)、N、P等理化參數(shù)呈顯著線性擬合關(guān)系（P＜0.05）；Mn、Cu、Se、I、F、V 等微量元素含量均與土壤理化參數(shù)呈顯著線性擬合關(guān)系（P＜0.05）。

（1）微量元素與土壤pH值相關(guān)性分析。由分析結(jié)果可知：Mn、Cu、Se、Ge、I、Co、V 等微量元素含量與土壤pH 值呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性強(qiáng)到弱為Cu＞V＞Co＞Ge＞Se＞I＞Mn；F元素與土壤pH值呈較強(qiáng)正相關(guān)。

（2）微量元素與土壤有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)性分析。由分析結(jié)果可知：Co、F、Mn、Ge 等微量元素含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性由強(qiáng)到弱為F＞Co＞Ge＞Mn；Cu、V、I、Se等微量元素含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，相關(guān)性由強(qiáng)到弱為Se＞V＞Cu＞I。

（3）微量元素與土壤K2O 含量相關(guān)性分析。由分析結(jié)果可知：Co、Ge 等微量元素含量與K2O 含量不相關(guān)，Mn、Cu、Se、I、V 等微量元素含量與土壤 K2O 含量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性由強(qiáng)到弱為V＞Se＞I＞Cu＞Mn；F 元素與土壤K2O含量呈較強(qiáng)正相關(guān)。

（4）微量元素與土壤N 含量相關(guān)性分析。由分析結(jié)果可知：F、Co、Ge 等微量元素含量與土壤N 含量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性由強(qiáng)到弱為F＞Ge＞Co；Cu、V、I、Mn、Se 等微量元素含量與土壤N 含量呈正相關(guān)，相關(guān)性由強(qiáng)到弱為Se＞V＞Cu＞I＞Mn。

（5）微量元素與土壤P 含量相關(guān)性分析。由分析結(jié)果可知：F元素與土壤P含量呈較強(qiáng)負(fù)相關(guān)；Mn、Cu、Se、Ge、I、Co、V 等微量元素含量與土壤P 含量呈正相關(guān)，相關(guān)性由強(qiáng)到弱為Cu＞V＞Co＞Ge＞Se＞Mn＞I。

4.2 微量元素間的相關(guān)性分析

表4 興仁縣表層土壤微量元素與土壤理化參數(shù)相關(guān)性分析表（n=6850）

采用SPSS22.0 軟件對微量元素間的相關(guān)性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表5。

表5 興仁縣表層土壤微量元素間的相關(guān)性分析表（n=6850）

由分析結(jié)果可知：除了Mn與Ge含量不相關(guān)外，Cu、Se、I、F、Co、V 等微量元素間均呈顯著線性擬合關(guān)系（P＜0.05）。其中Cu與V、Co等微量元素呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)镃u與V、Co等鐵族元素同屬第四周期過渡元素，它們的離子半徑十分接近，因此在硅酸鹽礦物中發(fā)生同晶置換時(shí)的性質(zhì)相似[3]；作為唯一性質(zhì)活潑的礦化劑，F(xiàn)與Cu、V、Co、Se等微量元素呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)镕元素主要以化合物形式富集于碳酸鹽巖礦物而Cu、V、Co、Se等微量元素主要以同晶置換方式富集于硅酸鹽礦物所致。

5 結(jié)論

（1）興仁縣表層土壤微量元素含量整體分布不均勻，變幅大。

（2）興仁縣表層土壤Mn、Cu、Co、V、F等微量元素含量均很豐富，其中Cu、Co、V等微量元素含量總體處于過剩水平；Ge、I 等微量元素含量處于中等—豐富水平；Se元素含量處于較缺乏水平。

（3）興仁縣表層土壤Co、Ge 等微量元素含量與K2O含量不相關(guān)，與pH、有機(jī)質(zhì)、N、P等理化參數(shù)呈顯著線性擬合關(guān)系（P＜0.05）；Mn、Cu、Se、I、F、V 等微量元素含量均與土壤理化參數(shù)呈顯著線性擬合關(guān)系（P＜0.05）。除了Mn與Ge含量不相關(guān)外，Cu、Se、I、F、Co、V等微量元素間均呈顯著線性擬合關(guān)系（P＜0.05）。

（4）在Se 元素含量缺乏區(qū)域，適當(dāng)降低土壤pH值，施加P肥、N肥及有機(jī)質(zhì)肥料可有效提高表層土壤Se 元素含量；在Ge 元素含量缺乏區(qū)域，適當(dāng)降低土壤pH值，施加P肥可有效提高表層土壤Ge元素含量；在I元素含量缺乏區(qū)域，適當(dāng)降低土壤pH 值，施加P 肥、N肥可有效提高表層土壤I 元素含量；在Mn、Cu、Co、V、F等微量元素含量缺乏區(qū)域可從其處于過剩水平區(qū)域的表層土壤進(jìn)行遷移補(bǔ)充，在Mn、Cu、Co、V等微量元素含量過剩區(qū)域適當(dāng)提高土壤pH 值可有效稀釋其含量，在F元素含量過剩區(qū)域適當(dāng)降低土壤pH值可有效稀釋其含量。