浦江桃形李适生环境地球化学研究
2013-11-08宋明义黄春雷简中华徐明星陈再宏
宋明义,黄春雷,简中华,徐明星,郑 文,陈再宏
(1.浙江省地质调查院,浙江 杭州 311203;2.浦江县农业局 经济特产站,浙江 浦江 322200)
浦江桃形李果实新奇,色青黄,果肉半离核,口感酸甜适中,肉质醇厚甘美,兼具桃、李风味,深受人们青睐。20 世纪90年代浦江桃形李发展迅速,全县种植面积达667 hm2,出口港澳及东南亚等地区,经济效益逐年提高,先后获得农业部金奖,浙江省金奖,成为浙江省果品业一颗耀眼的新星。近几年由于该县葡萄产业的迅猛发展,桃形李种植规模逐渐萎缩,目前种植面积仅有467 hm2。
作为发源于浦江的这一名贵特产,怎样才能保持持续发展的势头,继续领先于水果市场?笔者认为,关键靠2 条,一是靠地方政府的重视,加大资金投入;二是靠技术,促使果品质量的大幅度提升。
以往关于桃形李的研究文献较少,除少数涉及果树栽培和施肥方面的报道外[1-6],对其品质和土壤地质条件的研究报道较为鲜见。2010年由金华市人民政府和浙江省国土资源厅联合启动的金华市农业地质环境调查项目,为浦江桃形李的深入研究和规模种植提供了机遇。本次在浦江桃形李主要产地浦南街道、浦江街道、仙华街道、虞宅乡等5个种植基地系统采集表层土壤样450 件,开挖土壤研究剖面8个,分层次采集土壤样69 件,形态分析样品8 套,桃形李果实样品21 件。野外调查表明,桃形李的品质除与气温、降雨量和农业管理有关外,还与土壤地质、地球化学背景有着深刻的联系。研究桃形李品质与其立地背景之间的关系将为桃形李的区域规划和规模扩种以及基地选址等,提供重要的科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区地质背景
在大地构造上,浦江县地处华夏古陆南岭准地槽钱塘江凹陷带。浦江盆地形成于白垩纪末的断裂活动,盆地内厚达1 600 m 的河流相沉积物方岩组红层,下粗上细,上覆第四纪红土砾石,下伏中生代侏罗系地层。盆地南北边界断层在第四纪仍有活动,以致在中更新世,堆积了大量的冲积相物质,网纹红土层发育,构成浦阳江二、三级阶地。盆地在上更新世,接受流水的侵蚀和来自上游物质的堆积,在山前低洼地段发育较大规模的洪积扇。浦江桃形李广泛分布于浦南街道、浦江街道、仙华街道,以及虞宅乡等地的低山、丘陵及盆地的缓坡岗地等。
在地质背景上,区内主要出露侏罗系黄尖组、寿昌组,第四系之江组、莲花组、鄞江桥组等。其中黄尖组岩性为块状流纹斑岩与流纹质晶屑凝灰岩;寿昌组岩性为杂色中至厚层状石英细砂岩、岩屑砂岩、钙质泥质砂岩、钙质泥质粉砂岩、钙质粉砂质泥岩夹流纹质凝灰岩、凝灰质砂岩等;第四系岩性为松散沉积物,在矿物成分、化学成分上与母岩密切相关,在很大程度上受母岩成分控制。总体上之江组为棕红色亚粘土、亚砂土,具网纹构造;莲花组为浅黄色亚粘土、亚砂土和砾石层;局部地段鄞江桥组上部为粉砂质亚粘土,下部为含砂质砾石层。
浦南街道朱云村、大店村、水阁村、毛阳村一带地势南高北低,主要出露第四系之江组、莲花组亚砂土、亚粘土;浦江街道杭口岭脚村、大塘坞村地势西高东低,前者出露侏罗系黄尖组流纹质岩类风化残坡积物,后者出露侏罗系寿昌组砂泥质岩类风化残坡积物;仙华街道田畈中央村、灵岩朱村、道卢宅村一带出露侏罗系寿昌组砂岩、砂泥质岩类风化残坡积物以及第四系之江组砂泥质松散沉积物;虞宅乡前山畈村一带南高北低,主要出露侏罗系黄尖组流纹质岩类风化残坡积物。该地区土层较深厚,土壤地球化学特征主要受控于源区地层岩性,表层土壤地球化学特征总体上承袭了源区岩石地球化学特点。
据浦江县第2 次土壤普查资料,研究区土壤类型主要为红壤、黄红壤、紫色土、粗骨土以及水稻土等。桃形李种植区海拔50~300 m 不等,面积大小不一,一般数公顷,少数可达30 hm2。在地貌上,总体选择了北有屏障,南有开阔地的山间或山前盆地建园。在农业管理方面一般较为精细,基本做到合理施肥,适时滴灌,及时疏果,生态除虫,病害喷药以及果品采摘等。
1.2 样品采集
土壤样采样点一般布设于水田和旱地中。表土样采样密度为4 件·km-2,由多坑点采集0~20 cm表层土壤组合而成。剖面样品按土壤发生层次采集,每个层次取1 件样品。采样时避开新近搬运的堆积土和局部污染区。本次共采集表层土壤样986 件。土壤样品晾干后过20 目筛 (孔径0.84 mm),外送分析。农产品样品选择桃形李成熟期采摘,做到各园区样品同时采摘,同时外送实验室分析测试。
1.3 测试方法
样品分析由国土资源部杭州矿产资源监督检测中心承担。其中采用粉末压片 X 荧光光谱法(XRF)分析,CaO,MgO,K2O,Fe2O3的检出限为0.05%;SiO2,Na2O 的检出限为0.1%;Mn,P的检出限为10 μg·g-1。采用等离子体光学发射光谱法 (ICP-OES) 分析,Cu,Co 的 检出限为1 μg·g-1,Zn 为2 μg·g-1。Cr,Mo 采用电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS)分析,检出限为0.2 μg·g-1。B 采用发射光谱法 (OES)进行分析,检出限为1.0 μg·g-1。As,Hg 采用原子荧光光谱法 (AFS)测定,检出限分别为0.3 μg·g-1和0.000 5 μg·g-1。Cd,Pb,Ni 采用等离子质谱法 (ICP-MS)测定,检出限分别为0.02 μg·g-1和2 μg·g-1。pH 采用玻璃电极法 (ISE)测试,检出限为0.1。
2 结果与分析
2.1 基本特征
2.1.1 土壤环境质量
依据GB 15168—1995 《土壤环境质量标准》,对土壤环境质量进行了分级评价。从表1 可知,从各级土壤质量的分布状况来看,浦江县土壤质量较好,以二类土壤为主,其次为一类土壤,超三类土壤仅为3.12%。在单项重金属中,仍以一类土壤为主,超三类土壤分布很少,相对来说,As 的超三类土壤比例较高,但也仅占2.21%。
表1 浦江县土壤环境质量的评价
2.1.2 土壤地球化学
通过区域土壤地球化学调查,以及对986 件土壤样品的测试结果进行统计分析,结果如下。
有机质缺乏比例较高,有30.5% 的耕地处于有机质不足的状态;氮素的缺乏也较普遍,全县平均缺氮耕地在20.9%左右。
钾素在浦江县土壤中含量尚好,适中和丰富水平的耕地占90.0%,有10.0% 的耕地存在缺钾的情况,主要在白马镇一带集中分布,浦南街道和大畈乡则零星分布。
磷素缺乏区在全县范围内零星分布,约占15.7%,尚未形成规模。
调查表明,与作物生长关系密切的Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,B 等微量元素,浦江土壤不存在Fe,Cu,Zn 元素的缺乏,仅有小比例的Mn 缺乏;与全省情况相似的是,浦江土壤中的B 也处于不足状态。其次Mo 的缺乏也应引起足够的注意,全县缺Mo 的土壤约占耕地总量的13.5%。缺Mo 对豆科作物,十字花科作物的生长发育以及葡萄的品质等具有明显影响。
2.2 地球化学特征
2.2.1 岩石地球化学
南区浦南街道朱云村、大店村、水阁村、毛阳村一带地势南高北低,主要出露侏罗系寿昌组杂色中至厚层状石英细砂岩、岩屑砂岩、钙质泥质砂岩、钙质泥质粉砂岩、钙质粉砂质泥岩夹流纹质凝灰岩、凝灰质砂岩等,测试结果 (表2)主要表现为Fe2O3,MgO,CaO,Na2O 等氧化物含量较高,分别为3.36%,1.57%,4.29%,3.13%;Co,P,Mo,Cu,Zn,B 等元素含量也很高,分别为6.7 mg·kg-1,317 mg·kg-1,4.71 mg·kg-1,17.6 mg·kg-1,83.2 mg·kg-1,62.0 mg·kg-1,高出北区对应成分50%~150%;而北区虞宅乡一带出露侏罗系黄尖组块状流纹斑岩与流纹质晶屑凝灰岩,化学成分表现为SiO2,Al2O3,K2O,Mn 含量较高,分别为72.28%,13.53%,4.11%,580 mg·kg-1,而Fe,Mg,Ca,Na,Co,P,Mo,Cu,Zn,B 等含量均较低,与南区出露岩性形成鲜明对比。
表2 浦江桃形李种植区岩石化学特征
2.2.2 土壤地球化学
南区浦南街道一带地势南高北低,土壤母质为第四系之江组、莲花组亚砂土、亚粘土,其物源来自南部侏罗系寿昌组砂泥质岩类风化坡积和冲积物。土壤中地球化学特征总体上与母岩成分有较好的对应关系。表现为SiO2,Fe2O3,P,Co,Mo,Cu,Zn,B 含量较北区高,少数元素甚至更多,如Mo 元素南部高出北部的24 倍;而K2O,MgO,CaO,Na2O 等氧化物含量与南部区以及浙中地区则较接近或略低 (表3)。
表3 桃形李种植区土壤地球化学特征
2.2.3 桃形李果实成分
营养成分与矿质成分。本次研究对南区浦南街道朱云村、大店村、水阁村一带采集桃形李果实样品4 件,虞宅乡前山畈村采集桃形李果实样品4件。测试结果 (表4)表明,果实中可溶性固形物、Vc、可溶性总糖、总酸以及矿质成分的含量均值有着明显的差别。南区浦南街道果实中可溶性固形物、Vc、可溶性总糖、总酸含量分别为12.78%,38.4 mg·kg-1,8.05%,5.43 g·kg-1,而在北区虞宅乡果实中含量则分别为12.14%,28.6 mg·kg-1,7.84%,7.16 g·kg-1。
矿质元素中,南区果实中K,Ca,Mg,P,Mo,B,Fe 的含量均高于北区,表明南区桃形李果实品质明显优于北区。
重金属含量。通过对南区浦南街道朱云村、大店村、水阁村4 件桃形李果实样品,虞宅乡前山畈村2 件桃形李果实样品进行分析测试,结果见表5。
从表5 中可以看出,浦江桃形李果实中除部分样品中F 含量超标外,其他重金属含量均较低,无一超标,总体表现出浦江桃形李果实具有较高的品质和安全性。
表4 浦江南北区桃形李果实营养成分与矿质成分特征
表5 浦江南北区桃形李果实中重金属含量特征
2.2.4 桃形李品质与土壤元素的关系
营养成分与矿质元素。对21 组浦江桃形李果实样品测试结果研究发现,桃形李果实中可溶性总糖与矿质元素Ca 显著正相关,与矿质元素B 明显正相关;Vc 与矿质元素Zn 元素相关性显著,总酸与矿质元素Si 显著正相关。(图1-4)。
图1 可溶性总糖与矿质Ca 相关性分析
矿质元素与土壤地质背景。由于浦江桃形李的品质与矿质元素Ca,B,Cu,Zn,Si 密切相关,相应地,土壤中对应的Ca,B,Cu,Zn,Si 等元素的含量高低就成为问题的关键。园区土壤中上述元素含量丰富,对于促进桃形李植株的生长发育,提升桃形李果实的品质和产量,将会发挥不可替代的作用。相反,园区土壤缺乏上述元素,尽管土层深厚,气候适宜,灌溉、喷药等农业管理有加,也会影响桃形李的生长与生产,在一定程度上难以提高果实的品质,并且随着年代增加其产量、质量将会出现明显的衰减。
图2 可溶性总糖与矿质B 相关性分析
图3 Vc 与矿质Zn 相关性分析
图4 总酸与矿质Si 相关性分析
调查资料表明,寿昌组石英细砂岩、钙质泥质砂岩、钙质泥质粉砂岩夹凝灰岩等含有大量的CaO,B,Cu,Zn,SiO2等成分 (表3),在由其风化残坡积物发育形成的土壤中上述元素的含量就相应地丰富。因此,依据上述研究成果,开展桃形李种植区域规划具有重要的战略意义。
3 小结与建议
研究结果表明,浦江桃形李品质优劣与地质背景具有显著的相关性,地质背景的差异导致桃形李品质差别较大。浦江南部寿昌组地层区岩石和土壤中富含Ca,B,Cu,Zn,Si 等元素,在该类土壤分布区种植桃形李,其果实营养成分包括可溶性总糖、Vc、糖酸比及矿质元素等的含量明显优于北部上述元素贫乏的黄尖组地层。这一研究成果,为当地政府农林部门在开展桃形李种植结构调整和区域规划时,提供了重要的依据。
建议在发展浦江桃形李种植基地时,尽可能选择地质背景有利的浦南街道银坞、火烧张、郑横塘、平安张、樟坞岭脚以及岩头镇天龙来、东门头、新岭脚等地建园。
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