山东曹县地区土壤地球化学特征

邱成贵，张桂林，王东平，张　斌，毕征峰，张朋朋（.山东省物化探勘查院，山东济南 5003；.山东省第四地质矿产勘查院，山东潍坊 60）



山东曹县地区土壤地球化学特征

邱成贵1，张桂林1，王东平1，张斌1，毕征峰2，张朋朋1
（1.山东省物化探勘查院，山东济南 250013；2.山东省第四地质矿产勘查院，山东潍坊 261021）

山东省曹县地区土壤地球化学调查是按浅层土壤样品1点/4 km2，深层土壤样品1点/16 km2。测试N，P，K，Cu，Zn，B，Mo，Mn，F，As，Hg，Pb，Cr，Cd等14种指标。在统计这些指标的表层、深层土壤地球化学特征参数的基础上，对其与世界、全省同类参数的差异进行了分析，并分析了区内表层、深层土壤元素含量的相关性，认为该区表层土壤元素含量的显著特征是高F而低P，Zn，Mo。大部分元素在表层土壤中的含量继承了土壤母质的成分特征，但N，P，F，Hg等受人为活动和污染源的作用在表层土壤中明显富集。

地球化学调查；表层土壤；深层土壤；元素含量；山东曹县

引文格式：邱成贵，张桂林，王东平，等.山东曹县地区土壤地球化学特征［J］.山东国土资源，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.

曹县是山东省重要的农业大县，自改革开放以来，农业经济迅速发展，目前已成为全地区乃至全省重要的农林牧生产基地。为了进一步提高农产品的产量和品质，促使农业向多元化发展，在区内开展农业环境土壤地球化学调查，查清土壤中元素的含量及分布状况，为该区农业经济的持续发展提供因地制宜的科学管理依据［1-2］，改变曹县贫困面貌是十分重要的①山东省物化探勘查院，山东省曹县农业环境土壤地球化学调查成果报告，2002年。。

图1　区域地质简图（基岩地质图）

1　测区地质背景

研究区地处鲁西南坳陷的西南部［3］。全境为第四系所覆盖，覆盖层下部凸起区与凹陷区交错相间，东北部为凹陷区。凸起区地层发育有新太古代泰山岩群，古生代有寒武系、奥陶系；凹陷区地层发育有古生代石炭—二叠系，中生代侏罗系及新生代古近系。区内断裂构造较发育，为物探推测断裂并被钻探工作证实，主要有NE向的曹县断裂和EW向的单县断裂。区内的岩浆岩不发育（图1）。

第四纪沉积物以黄河冲洪积、湖沼相堆积物为主［4］，沉积厚度多在370～450 m间，大部分地区第四纪沉积物物源复杂，与其下的基岩没有成因联系。全区共分为脱潮土、潮土、盐化潮土、碱化潮土、潮盐土、潮碱土及半固定风砂土等7个亚类［5］。

2　样品的采集及测试

2.1样品的采集和加工

野外调查严格按照《1∶250 000区域地质调查技术要求（暂行）》及《多目标区域地球化学调查规范（1∶250 000）》的规定执行［6-7］。工作中采用点线结合的方法布置观测点和观测路线，并以1∶5万地形图为工作手图，采用GPS进行定点。按浅层土壤样品1点/4 km2，采样深度为15～25 cm，深层土壤样品1点/16 km2，采样深度为80～90 cm。样品过20目的尼龙筛，送样重量为150 g。

2.2样品测试元素及指标

该次土壤地球化学调查全量分析项目有N，P，K，Cu，Zn，B，Mo，Mn，F，As，Hg，Pb，Cr，Cd。样品测试单位为山东省物化探勘查院，样品测试各项指标均达到优秀级标准，保证了样品质量的可靠性。

3　测区土壤地球化学特征

3.1土壤中元素的组合关系

元素在土壤中的组合关系受元素本身性质和客观外在条件双重控制，因表、深层土壤客观外在条件差异明显，故其组合关系理应差异较大。为研究此问题，以元素含量为基础，进行R型聚类分析，对测区内元素的共生组合关系及其差异性进行研究，揭示生态环境与元素含量间的内在规律性。

3.1.1表层土壤中元素的组合关系

图2为该区表层土壤中元素R型聚类分析谱系图。在图中如以相关系数值0.4为标准，可将14种元素分为3个簇群。第一簇群为K，As，F，Cu，Zn，B组合，相关系数值为0.5，达到明显相关；Cd与该簇群相关系数值为0.3，达到基本相关，且与Zn同为第二副族元素，化学性质相近，故将Cd归属于该群中；第二簇群为Mo，Cr，Mn组合；相关系数值达到0.65，相关程度密切；N，P，Hg，Pb虽然相关系数值小于0.4；但地球化学图分布特征共性明显，基本一致，故归为第三簇群。

3.1.2深层土壤中元素的组合关系

由图3为该区深层土壤中元素R型聚类分析谱系图，以相关系数值0.4分界，可将14种元素基本分为3个簇群。第一簇群为K，As，F，Zn，Cd，N，Hg，B，Cu，Pb组合；其中Cu，Pb与该簇群的相关系数值略小于0.4；呈明显相关；N与该簇群的相关系数值为0.2，基本相关，故将Cu，Pb，N归入该簇群；第二簇群为Mo，Cr，Mn组合；组合相关系数值为0.85，为极相关。第三簇群为单元素P。

图2　浅层全量元素R型聚类分析谱系图

图3　深层全量元素R型聚类分析谱系图

对比表、深层组合关系，可以发现深层第一簇群包容了表层第一簇群和第三簇群除P以外的所有元素，P为单元素簇群，这种组合变化，进一步说明在表层土壤中人为活动对元素含量的影响程度；深层第二簇群与浅层第二簇群元素组合一致，同为Mo，Cr，Mn；说明表、深层元素含量未发生明显变化，基本代表了土壤的原始含量。

3.2土壤中全量元素地球化学特征

表层、深层土壤中元素含量平均值是土壤地球化学调查研究的基础参数［8］（表1），分别代表了不同环境土壤中元素含量水平和变化规律［9-11］。

表1　曹县地区表、深层土壤地球化学参数统计

3.2.1表层土壤中元素地球化学特征

（1）与世界土壤丰度值比较，区内表层土壤K，Cu，Mn与世界土壤丰度值基本相当。B，F，As，Hg，Pb高于世界土壤值。其中B，F，Hg明显偏高；是世界土壤值的2.9，2.5和2.7倍。Pb，F，Hg，As为有毒有害元素；应引起重视。N，P，Zn，Mo，Cr，Cd均低于世界土壤值；其中Zn，Mo，Cr，Cd明显偏低；仅是世界土壤值的71%，34%，54%和25%。Zn，Mo为农作物生长所必需的微量营养元素，当其储备量不足时，在土壤中往往出现缺乏区，易产生农作物生长发育不良，出现病虫害，影响产量和品质。

（2）与省内土壤丰度值比较，区内表层土壤中K，Cu，As，Hg，Pb与省内土壤丰度值基本相当；但Pb微高。N，Mn，F，Cd高于省内土壤值；其中N，Mn明显偏高。P，Zn，B，Mo，Cr低于省内土壤值；其中Zn，B，Mo明显偏低；仅是省内土壤值的63%，71%和58%。

3.2.2深层土壤中元素地球化学特征

深层土壤中K，Cu，Zn，B，As，Pb，Cr，Cd与表层土壤值相当或基本相当；说明后期人为的活动，对土壤值未引起大的变化。N，P，F，Hg均低于表层土壤值。进一步说明了后期人为的活动对表层土壤的影响程度，究其原因，N，P土壤值的变化；是由于增施相应肥料而引起；而F，Hg为地表环境下；局部污染源所引起。Mo，Mn高于表层土壤值。两元素均为农作物生长所必需的微量营养元素，由于作物长年累月的吸收，促使表层土壤含量降低。

3.2.3表、深层土壤元素地球化学含量相关特征

为了进一步揭示表、深层土壤中元素含量的内在规律性，利用同土壤类型、同点位，表、深层元素含量对元素进行了的相关分析（表2）。该次工作选择的土壤类型分别是潮土、脱潮土、盐化潮土。

表2　浅、深层土壤元素地球化学含量相关特征

（1）潮土r＞r0的元素有N，Pb，Cd；为明显相关，其相关程度Pb＞Cd＞N。其余元素均不相关，说明有的元素因作物吸收，在表层土壤中含量有所减少；而有的元素因地表局部污染，其含量有所增加。

（2）脱潮土r值均小于r0值，说明元素均不相关（这是由统计件数较少所造成）。但r＞0.40呈基本相关的元素有N，K，Zn，B，F，Hg，As和Cd；基本相关程度N＞Hg＞Zn＞As＞F＞B＞K＞Cd。

（3）盐化潮土r＞r0的元素有K，Cu，Zn，F，As；呈明显相关和显著相关，相关程度顺序为K＞As＞Zn＞Cu＞F。基本相关的元素有Mo和Pb。

由表1、表2可以发现，盐化潮土区元素的相关性最好，主要原因为该土壤不是主要的农田区，人为活动影响程度最小，表层土壤基本保持了深层土壤的元素含量。

4　结论

（1）该区表层土壤值的显著特征是：高F而低P，Zn，Mo。F是人体必需元素之一，但含量过高则有害，易产生高氟病，应注意改良土壤，控制氟含量，并进行区域性氟病调查。P，Zn，Mo是农作物生长所必需的主要营养元素和微量营养元素；其储备量不足是导致农作物产量徘徊不前、品质下降、病虫害增多的原因，应引起高度重视，加强土壤改良，合理种植，并增施相应肥料，提高土壤肥力。

（2）通过计算浅、深层土壤中元素含量的相关性可知：主要的农田区土壤受后期人为活动的影响较明显，主要体现在：由于增施相应肥料而引起N，P土壤值浅层土壤高于深层土壤；由于局部污染源引起F，Hg土壤值浅层土壤高于深层土壤。

（3）Mo，Mn深层土壤含量高于表层土壤主要是由于两元素均为农作物生长所必需的微量营养元素，作物长年累月的吸收促使其表层土壤含量降低。

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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，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，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；编辑：王敏

邱成贵（1970—），男，山东济南人，工程师，主要从事地质矿产、地球化学勘查等工作；E-mail：dzgczp@163.com