关于贵州省兴仁县表层土壤微量元素丰缺评价及相关性分析_代启先.pdf

2021年第1期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-28修回日期 2020-04-29 作者简介 代启先 （1990-） ， 女 （汉族） ， 贵州兴义人， 工程师， 现从事地质矿产等相关工作。 关于贵州省兴仁县表层土壤微量元素 丰缺评价及相关性分析 代启先* （贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队， 贵州 六盘水 553004） 摘要 为了研究兴仁县表层土壤微量元素丰缺状况及其影响因素， 对表层土壤8个养分微量元素 （包括Mn、 Cu、 Se、 Ge、 I、 F、 Co、 V） 的含量情况进行了统计分析及丰缺评价， 并进行了相关分析。结 果表明 表层土壤微量元素含量整体分布不均匀， 变幅大； 表层土壤Mn、 Cu、 Co、 V、 F等微量元素含 量均很丰富， 其中Cu、 Co、 V等微量元素含量总体处于过剩水平； Ge、 I等微量元素含量处于中等丰 富水平； Se元素含量处于较缺乏水平； 表层土壤Co、 Ge等微量元素含量与K2O含量不相关， 与pH、 有机质、 N、 P等理化参数呈显著线性拟合关系； Mn、 Cu、 Se、 I、 F、 V等微量元素含量均与土壤理化参 数呈显著线性拟合关系； 除了Mn与Ge含量不相关外， Cu、 Se、 I、 F、 Co、 V等微量元素间均呈显著线 性拟合关系。 关键词 兴仁县； 表层土壤； 微量元素； 丰缺评价； 相关性分析 中图分类号 P57 文献标识码 A 文章编号 1004-5716 （2021） 01-0147-05 微量元素是维持生物体正常生理机能不可缺少的 元素。当供给不足时，植物往往表现出特定的缺乏症 状，农作物产量降低，质量下降，严重时可能绝产[1]。但 稍有过剩就会对植物产生毒害， 反而影响作物的产量 和品质[2]。因此研究土壤微量元素丰缺状况及其影响 因素对提高农产品种植质量显得尤为重要。 本文以2017年10月～2019年9月完成的兴仁县 1 ∶5万耕地土壤地球化学调查为基础， 以表层土壤为 研究对象， 对微量元素进行丰缺评价及相关性分析， 以便为指导全县科学合理施肥、 促进农产品高产稳 产提供理论依据。 1研究区概况 兴仁县地处贵州省西南部。兴仁位属低纬度的高 原性中亚热带温和湿润季风气候区。兴仁县地处云南 高原向广西丘陵过渡的斜坡面上， 境内从西向东， 从西 北向东南， 从西南向东北逐渐倾斜降低。兴仁县出露 地层主要为二叠系、 三叠系、 白垩系、 古近系、 第四系， 其中以三叠系出露较全， 下统、 中统、 上统均有出露， 二 叠系次之， 白垩系、 古近系出露较少。兴仁县境地质构 造极为复杂， 断层褶皱广泛发育。成土母质的分布与 土壤类型分布关系十分密切， 如碳酸盐岩分布区主要 以石灰土为主。 2工作方法 2.1样品采集方法 样品采集主要针对0～20cm浅表层耕地土壤。样 品布设在土壤汇集区。以野外实际确定的采样点为中 心， 根据采样地块形状确定子样的位置。采样地块为 长方形时， 采用 “S” 形布设子样点； 采样地块近似正方 形时， 采用 “X” 形或 “棋盘” 形布设子样点。子样点需在 同一地块内布设， 且距采样地块野外样品的GPS定点 点位距离为20～50m。采样地块较小时， 应在相同用 地类型的地块内采集子样， 各子样需等份组合成一件 混合样， 严禁在不同的土地利用类型的地块内采集子 样。验收合格后的样品交制样间， 加工前首先除去非 土壤杂质 （植物残体、 石子等） ， 进行试样加工， 并将样 品充分混匀后， 取50g （-20目） 土壤样品装袋直接用于 pH值分析。剩下样品由制样人员将样品在小于60℃ 恒温干燥箱内充分烘干。烘干后的样品混匀后， 取80g 样品， 粉碎至0.074mm （-200目） 分装5份用于化学分 析 （凭手感检查样品粒度） 。 147 2021年第1期西部探矿工程 2.2测试指标、 方法及质量 本次采集耕地土壤样6850件做微量元素全量分 析， 采样点分布见图1。Co、 Cu、 Mn、 V、 P、 K2O采用X 射线荧光光谱法 （XRF） ； Ge采用电感耦合等离子体质 谱法 （ICP-MS） ； Se采用原子荧光光谱法 （AFS） ； F采 用离子选择电极法 （ISE） ； 有机质采用氧化还原容量法 （VOL） ； N采用酸碱滴定容量法 （VOL） ； I采用催化光 度法 （COL） ； pH采用pH计电极法 （ISE） ； N采用酸碱 滴定容量法 （VOL） 。 经检查， 所有元素准确度与精密度合格率为 100。重复性检验合格率大于95.51； 报出率达到 100； 外检合格率均为100。测试质量合格， 数据可 靠。 2.3数据统计方法 图1兴仁县表层土壤采样点分布示意图 采用Excel软件对土壤样品元素或指标的原始数 据进行算术平均值、 算术标准偏差统计。以X ˉ（算术 平均值） 3S （算术标准偏差） 剔除原始数据中的离群值 后， 再统计各类参数。相关性分析采用SPSS22.0软件 计算。 3微量元素丰缺评价 3.1评价标准 本文采用 贵州省兴仁县耕地质量地球化学调查 评价报告 （贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总 队） 中的微量元素分级指标 （表1） ， 对微量元素丰缺状 况进行评价。 3.2结果与分析 3.2.1表层土壤微量元素含量特征 兴仁县耕地土壤中微量元素在空间存在差异，为 研究各微量元素全量含量特征，对采集的6850件样品 进行描述统计， 列于表2。变异系数反映了元素的空间 离散程度。由表2可知表层土壤微量元素含量整体分 布不均匀， 变幅大。其中Mn元素或指标变异系数大于 1， 说明其含量分布比较离散。 3.2.2表层土壤微量元素丰缺状况 148 2021年第1期西部探矿工程 本文评价单元分为上限值、 一等、 二等、 三等、 四 等、 五等共计六个单元， Mn、 Cu、 Se、 Ge、 I、 F、 Co、 V等 微量元素含量丰缺状况列于表3。 由统计结果可知表层土壤Mn、 Cu、 Co、 V、 F等微 量 元 素 含 量 均 很 丰 富 ， 含 量 变 幅 分 别 为 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等微量元素含量总体处于过剩水平， 处于过剩水 平的样本数均超过样本总数60； Ge、 I等微量元素含 量处于中等丰富水平， 含量变幅分别为 0.65～ 2.90mg/kg、 0.44～26.80mg/kg， 处于中等以上水平的 样本数均超过样本总数80； Se元素含量处于较缺乏 水平， 含量变幅为0.07～9.00mg/kg， 处于稍缺以下水 平的样本数超过样本总数60。 指标 五等 四等 三等 二等 一等 上限值 缺 稍缺 适中 丰 很丰 Cu （） 0.4 1.4 2.1 5.4 29.2 61.5 Co （） 2.6 2.8 2.9 2.9 21.5 67.3 V （） 0.2 0.2 0.4 0.7 17.4 81.1 Mn （） 9.0 6.3 6.5 5.6 46.0 26.6 Se （） 9.2 57.0 15.1 11.2 4.2 3.3 Ge （） 3.1 14.5 35.5 31.1 15.8 I （） 2.7 6.7 40.0 50.6 F （） 1.4 3.4 3.5 10.9 80.8 表3兴仁县表层土壤微量元素丰缺状况表（n6850） 表1兴仁县表层土壤微量元素分级指标 （单位 mg/kg） 指标 五等 四等 三等 二等 一等 上限值 缺乏 稍缺 适中 丰富 很丰 Cu ≤16 16～21 21～24 24～29 ＞29 ≥50 Co ≤8 8～11 11～13 13～15 ＞13 ≥24 V ≤63 63～75 75～84 84～96 ＞96 ≥150 Mn ≤375 375～500 500～600 600～700 ＞700 ≥1500 Se ≤0.2 0.2～0.4 0.4～0.5 0.5～0.8 ＞0.8 ≥1.2 Ge ≤1.2 1.2～1.4 1.4～1.6 1.6～1.8 ＞1.8 I ≤1 1～1.5 1.5～5 5～100 ＞100 F ≤400 400～500 500～550 550～700 ＞700 类别 平均 中位数 标准差 最小值 最大值 变异系数 Co 30.36 29.50 12.87 0.79 188.00 0.42 Cu 67.89 62.40 31.94 5.27 193.00 0.47 V 208.89 195.00 68.41 26.30 577.00 0.33 I 5.66 5.06 3.57 0.44 26.80 0.63 F 1424.74 1262.00 785.22 207.00 9480.00 0.55 Mn 1230.49 1094.00 1562.40 12.30 96941.00 1.27 Ge 1.60 1.59 0.22 0.65 2.90 0.14 Se 0.42 0.33 0.33 0.07 9.22 0.80 注 微量元素含量单位为mg/kg。 表2兴仁县表层土壤微量元素含量描述统计 （n6850） 4微量元素相关性分析 4.1微量元素与土壤理化参数相关性分析 采用SPSS22.0软件对微量元素含量与不同理化 参数的相关性进行了分析， 结果见表4。 表层土壤Co、 Ge等微量元素含量与K2O含量不相 关， 与pH、 有机质、 N、 P等理化参数呈显著线性拟合关 系 （P＜0.05） ； Mn、 Cu、 Se、 I、 F、 V等微量元素含量均与 土壤理化参数呈显著线性拟合关系 （P＜0.05） 。 149 2021年第1期西部探矿工程 （1） 微量元素与土壤pH值相关性分析。由分析结 果可知Mn、 Cu、 Se、 Ge、 I、 Co、 V等微量元素含量与土 壤pH值呈负相关， 相关性强到弱为Cu＞V＞Co＞Ge＞ Se＞I＞Mn； F元素与土壤pH值呈较强正相关。 （2） 微量元素与土壤有机质含量相关性分析。由 分析结果可知Co、 F、 Mn、 Ge等微量元素含量与土壤 有机质含量呈负相关， 相关性由强到弱为F＞Co＞Ge＞ Mn； Cu、 V、 I、 Se等微量元素含量与土壤有机质含量呈 正相关， 相关性由强到弱为Se＞V＞Cu＞I。 （3） 微量元素与土壤K2O含量相关性分析。由分 析结果可知Co、 Ge等微量元素含量与K2O含量不相 关， Mn、 Cu、 Se、 I、 V等微量元素含量与土壤K2O含量 呈负相关， 相关性由强到弱为V＞Se＞I＞Cu＞Mn； F元 素与土壤K2O含量呈较强正相关。 （4） 微量元素与土壤N含量相关性分析。由分析 结果可知F、 Co、 Ge等微量元素含量与土壤N含量呈 负相关， 相关性由强到弱为F＞Ge＞Co； Cu、 V、 I、 Mn、 Se等微量元素含量与土壤N含量呈正相关， 相关性由 强到弱为Se＞V＞Cu＞I＞Mn。 （5） 微量元素与土壤P含量相关性分析。由分析 结果可知F元素与土壤P含量呈较强负相关； Mn、 Cu、 Se、 Ge、 I、 Co、 V等微量元素含量与土壤P含量呈正相 关， 相关性由强到弱为Cu＞V＞Co＞Ge＞Se＞Mn＞I。 4.2微量元素间的相关性分析 Pearson相关性 P N K2O 有机质含量 pH Co .502** -.077** -.002 -.107** -.312** Cu .653** .200** -.162** .231** -.467** V .618** .246** -.403** .298** -.404** I .104** .119** -.212** .095** -.142** F -.502** -.202** .506** -.280** .604** Mn .115** .039** -.031* -.064** -.039** Ge .248** -.076** .004 -.092** -.247** Se .170** .424** -.282** .547** -.224** 注 **. 在 .01 水平上显著相关； *. 在 0.05 水平上显著相关。 表4兴仁县表层土壤微量元素与土壤理化参数相关性分析表 （n6850） 采用SPSS22.0软件对微量元素间的相关性进行了统计， 结果见表5。 表5兴仁县表层土壤微量元素间的相关性分析表 （n6850） Pearson相关性 Cu Co V Mn Se Ge I F Cu 1 .690** .707** .089** .137** .410** .060** -.441** Co 1 .536** .197** -.211** .450** .161** -.253** V 1 .068** .316** .425** .193** -.361** Mn 1 .026* .012 .265** -.039** Se 1 -.100** .119** -.223** Ge 1 .108** -.101** I 1 -.041** F 1 注 **. 在 .01 水平上显著相关； *. 在 0.05 水平上显著相关。 由分析结果可知除了Mn与Ge含量不相关外， Cu、 Se、 I、 F、 Co、 V等微量元素间均呈显著线性拟合关系 （P＜0.05） 。其中 Cu与V、 Co等微量元素呈显著正相关 关系 ， 这是因为Cu与V、 Co等铁族元素同属第四周期 过渡元素， 它们的离子 半径十分接近， 因此在硅酸盐矿 物中发生同晶置换时的性质相似[3]； 作为唯一性质活泼 的矿化剂， F与Cu、 V、 Co、 Se等微量元素呈显著负相关 关系 ， 这是因为F元素主要以化合物形式富集于碳酸盐 岩矿物而Cu、 V、 Co、 Se等微量元素主要以同晶置换方 式富集于硅酸盐矿物所致。（下转第153页） 150 2021年第1期西部探矿工程 特定的区域确定不同的成矿标志和找矿标志， 选择适 宜的找矿方式及手段， 特别是那些可以直接反映出矿 区成矿特征的主要标志， 同时也要有的放矢地采用正 确方法来查明。不可不分区域和种类的采用传统方法 与手段。 2.3最大限度运用两个市场与两种资源 （1） 正确认识走出去这一长期性与艰巨性战略。 除了要紧抓机遇， 还要认识到这一战略的紧迫性与重 要性， 不断开拓， 但不可急于求成。实际工作中要切实 做好规划， 在信息、 人才和资金等不同方面熟悉相应的 运作规则， 并切实做好各方面准备工作[8]。 （2） 在实行走出去战略的过程中， 要优先考虑与关 系良好的国家或地区合作。 （3） 走出去战略的实行方式有很多， 常用的有合 资、 兼并或收购、 建立战略联盟和提供必要的技术服 务。 （4） 对于勘查单位， 必须严格实行走出去战略， 做 好深化改革， 及时转换机制， 提高管理水平， 不断进行 技术创新， 保证企业的竞争水平。另外， 还要建立灵 活、 明确的治理结构， 保证企业稳定发展， 适应地质与 矿产资源勘查实际发展需要。 3结束语 综上所述， 地质矿产资源勘查是一项关系到国民 经济发展的重要工作， 但由于受到多方面因素的制约， 使得当前的地质矿产资源勘查还存在很多问题， 但通 过对这些问题的分析， 以及对上述措施的使用， 能有效 解决现存问题， 促进地质矿产资源勘查发展， 实现预期 的勘查和发展目标。 参考文献 [1]车申，贺非凡，黄舞炎.矿山地质资源勘查与找矿工作中应注 意问题研究[J].世界有色金属，20186113， 115. 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[8]张洪洲.探矿工程在地质资源勘察研究中的作用[J].山西建 筑，2016，421778-80. （上接第150页） 5结论 （1） 兴仁县表层土壤微量元素含量整体分布不均 匀， 变幅大。 （2） 兴仁县表层土壤Mn、 Cu、 Co、 V、 F等微量元素 含量均很丰富， 其中Cu、 Co、 V等微量元素含量总体处 于过剩水平； Ge、 I等微量元素含量处于中等丰富水 平； Se元素含量处于较缺乏水平。 （3）兴仁县表层土壤 Co、 Ge 等微量元素含量与 K2O含量不相关， 与pH、 有机质、 N、 P等理化参数呈显 著线性拟合关系 （P＜0.05） ； Mn、 Cu、 Se、 I、 F、 V等微量 元素含量均与土壤理化参数呈显著线性拟合关系 （P＜ 0.05） 。除了Mn与Ge含量不相关外， Cu、 Se、 I、 F、 Co、 V等微量元素间均呈显著线性拟合关系 （P＜0.05） 。 （4） 在 Se 元素含量缺乏区域， 适当降低土壤 pH 值， 施加P肥、 N肥及有机质肥料可有效提高表层土壤 Se元素含量； 在Ge元素含量缺乏区域， 适当降低土壤 pH值， 施加P肥可有效提高表层土壤Ge元素含量； 在I 元素含量缺乏区域， 适当降低土壤pH值， 施加P肥、 N 肥可有效提高表层土壤I元素含量； 在Mn、 Cu、 Co、 V、 F等微量元素含量缺乏区域可从其处于过剩水平区域 的表层土壤进行迁移补充， 在Mn、 Cu、 Co、 V等微量元 素含量过剩区域适当提高土壤pH值可有效稀释其含 量， 在F元素含量过剩区域适当降低土壤pH值可有效 稀释其含量。 参考文献 [1]武斌.微量元素对作物生长的影响[J].河南水利与南水北调， 2014 （1） 44-45. [2]巩丽，刘振东，高晗，高天雪，龚宜杰，范丽霞，邱念伟.微量元素 过量对农作物的危害[J].现代农业科技，2017 （8） 132-134. [3]陶澍，曹军，李本纲，徐福留， 陈伟元.深圳市土壤微量元素含 量成因分析[J].土壤学报， 2001， 38 （2） 248-255. 153