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(jì)南 5003；.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東濰坊 60）

?

山東曹縣地區(qū)土壤地球化學(xué)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(jì)南 250013；2.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東濰坊 261021）

山東省曹縣地區(qū)土壤地球化學(xué)調(diào)查是按淺層土壤樣品1點(diǎn)/4 km2，深層土壤樣品1點(diǎn)/16 km2。測(cè)試N，P，K，Cu，Zn，B，Mo，Mn，F(xiàn)，As，Hg，Pb，Cr，Cd等14種指標(biāo)。在統(tǒng)計(jì)這些指標(biāo)的表層、深層土壤地球化學(xué)特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)其與世界、全省同類參數(shù)的差異進(jìn)行了分析，并分析了區(qū)內(nèi)表層、深層土壤元素含量的相關(guān)性，認(rèn)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(zhì)的成分特征，但N，P，F(xiàn)，Hg等受人為活動(dòng)和污染源的作用在表層土壤中明顯富集。

地球化學(xué)調(diào)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(xué)特征［J］.山東國(guó)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(nóng)業(yè)大縣，自改革開(kāi)放以來(lái)，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，目前已成為全地區(qū)乃至全省重要的農(nóng)林牧生產(chǎn)基地。為了進(jìn)一步提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，促使農(nóng)業(yè)向多元化發(fā)展，在區(qū)內(nèi)開(kāi)展農(nóng)業(yè)環(huán)境土壤地球化學(xué)調(diào)查，查清土壤中元素的含量及分布狀況，為該區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展提供因地制宜的科學(xué)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(nóng)業(yè)環(huán)境土壤地球化學(xué)調(diào)查成果報(bào)告，2002年。。

圖1　區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖（基巖地質(zhì)圖）

1　測(cè)區(qū)地質(zhì)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(cuò)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(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，為物探推測(cè)斷裂并被鉆探工作證實(shí)，主要有NE向的曹縣斷裂和EW向的單縣斷裂。區(qū)內(nèi)的巖漿巖不發(fā)育（圖1）。

第四紀(jì)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(jì)沉積物物源復(fù)雜，與其下的基巖沒(méi)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(fēng)砂土等7個(gè)亞類［5］。

2　樣品的采集及測(cè)試

2.1樣品的采集和加工

野外調(diào)查嚴(yán)格按照《1∶250 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查技術(shù)要求（暫行）》及《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范（1∶250 000）》的規(guī)定執(zhí)行［6-7］。工作中采用點(diǎn)線結(jié)合的方法布置觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)路線，并以1∶5萬(wàn)地形圖為工作手圖，采用GPS進(jìn)行定點(diǎn)。按淺層土壤樣品1點(diǎn)/4 km2，采樣深度為15～25 cm，深層土壤樣品1點(diǎn)/16 km2，采樣深度為80～90 cm。樣品過(guò)20目的尼龍篩，送樣重量為150 g。

2.2樣品測(cè)試元素及指標(biāo)

該次土壤地球化學(xué)調(diào)查全量分析項(xiàng)目有N，P，K，Cu，Zn，B，Mo，Mn，F(xiàn)，As，Hg，Pb，Cr，Cd。樣品測(cè)試單位為山東省物化探勘查院，樣品測(cè)試各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)秀級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，保證了樣品質(zhì)量的可靠性。

3　測(cè)區(qū)土壤地球化學(xué)特征

3.1土壤中元素的組合關(guān)系

元素在土壤中的組合關(guān)系受元素本身性質(zhì)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(guān)系理應(yīng)差異較大。為研究此問(wèn)題，以元素含量為基礎(chǔ)，進(jìn)行R型聚類分析，對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)元素的共生組合關(guān)系及其差異性進(jìn)行研究，揭示生態(tài)環(huán)境與元素含量間的內(nèi)在規(guī)律性。

3.1.1表層土壤中元素的組合關(guān)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(guān)系數(shù)值0.4為標(biāo)準(zhǔn)，可將14種元素分為3個(gè)簇群。第一簇群為K，As，F(xiàn)，Cu，Zn，B組合，相關(guān)系數(shù)值為0.5，達(dá)到明顯相關(guān)；Cd與該簇群相關(guān)系數(shù)值為0.3，達(dá)到基本相關(guān)，且與Zn同為第二副族元素，化學(xué)性質(zhì)相近，故將Cd歸屬于該群中；第二簇群為Mo，Cr，Mn組合；相關(guān)系數(shù)值達(dá)到0.65，相關(guān)程度密切；N，P，Hg，Pb雖然相關(guān)系數(shù)值小于0.4；但地球化學(xué)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(guān)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(guān)系數(shù)值0.4分界，可將14種元素基本分為3個(gè)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(guān)系數(shù)值略小于0.4；呈明顯相關(guān)；N與該簇群的相關(guān)系數(shù)值為0.2，基本相關(guān)，故將Cu，Pb，N歸入該簇群；第二簇群為Mo，Cr，Mn組合；組合相關(guān)系數(shù)值為0.85，為極相關(guān)。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(duì)比表、深層組合關(guān)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(jìn)一步說(shuō)明在表層土壤中人為活動(dòng)對(duì)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(shuō)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(xué)特征

表層、深層土壤中元素含量平均值是土壤地球化學(xué)調(diào)查研究的基礎(chǔ)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(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

3.2.1表層土壤中元素地球化學(xué)特征

（1）與世界土壤豐度值比較，區(qū)內(nèi)表層土壤K，Cu，Mn與世界土壤豐度值基本相當(dāng)。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(yīng)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(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，當(dāng)其儲(chǔ)備量不足時(shí)，在土壤中往往出現(xiàn)缺乏區(qū)，易產(chǎn)生農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育不良，出現(xiàn)病蟲害，影響產(chǎn)量和品質(zhì)。

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

3.2.2深層土壤中元素地球化學(xué)特征

深層土壤中K，Cu，Zn，B，As，Pb，Cr，Cd與表層土壤值相當(dāng)或基本相當(dāng)；說(shuō)明后期人為的活動(dòng)，對(duì)土壤值未引起大的變化。N，P，F(xiàn)，Hg均低于表層土壤值。進(jìn)一步說(shuō)明了后期人為的活動(dòng)對(duì)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(yīng)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(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，由于作物長(zhǎng)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(xué)含量相關(guān)特征

為了進(jìn)一步揭示表、深層土壤中元素含量的內(nèi)在規(guī)律性，利用同土壤類型、同點(diǎn)位，表、深層元素含量對(duì)元素進(jìn)行了的相關(guān)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(xué)含量相關(guān)特征

（1）潮土r＞r0的元素有N，Pb，Cd；為明顯相關(guān)，其相關(guān)程度Pb＞Cd＞N。其余元素均不相關(guān)，說(shuō)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(shuō)明元素均不相關(guān)（這是由統(tǒng)計(jì)件數(shù)較少所造成）。但r＞0.40呈基本相關(guān)的元素有N，K，Zn，B，F(xiàn)，Hg，As和Cd；基本相關(guān)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(guān)和顯著相關(guān)，相關(guān)程度順序?yàn)镵＞As＞Zn＞Cu＞F?；鞠嚓P(guān)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(guān)性最好，主要原因?yàn)樵撏寥啦皇侵饕霓r(nóng)田區(qū)，人為活動(dòng)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(jié)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(guò)高則有害，易產(chǎn)生高氟病，應(yīng)注意改良土壤，控制氟含量，并進(jìn)行區(qū)域性氟病調(diào)查。P，Zn，Mo是農(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的主要營(yíng)養(yǎng)元素和微量營(yíng)養(yǎng)元素；其儲(chǔ)備量不足是導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量徘徊不前、品質(zhì)下降、病蟲害增多的原因，應(yīng)引起高度重視，加強(qiáng)土壤改良，合理種植，并增施相應(yīng)肥料，提高土壤肥力。

（2）通過(guò)計(jì)算淺、深層土壤中元素含量的相關(guān)性可知：主要的農(nóng)田區(qū)土壤受后期人為活動(dòng)的影響較明顯，主要體現(xiàn)在：由于增施相應(yīng)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(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，作物長(zhǎng)年累月的吸收促使其表層土壤含量降低。

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

［2］ 朱立新.農(nóng)業(yè)地球化學(xué)的研究進(jìn)展及近期的主要任務(wù)［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，1994，13（3）：63-68.

［3］ 孔慶友，鄒國(guó)強(qiáng).山東省礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量報(bào)告編制指南［M］.濟(jì)南：山東省地圖出版社，2010：278-280.

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

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

［6］ DD2001-02.1∶250 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查技術(shù)要求（暫行）［S］.

［7］ DD2005-1.多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)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(xué)基準(zhǔn)值與背景值研究［J］.山東國(guó)土資源，2015，31（1）：56-59.

［9］ 奚小環(huán).土壤污染地球化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)及等級(jí)劃分問(wèn)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(biāo)地球化學(xué)調(diào)查基本成果及其相關(guān)問(wèn)題初探［J］.中國(guó)地質(zhì)，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(xué)特征［J］.山東國(guó)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(jì)南人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)、地球化學(xué)勘查等工作；E-mail：dzgczp@163.com