龙海市菠萝种植区生态地球化学特征研究

叶信栋; 孙彬彬; 周国华; 贺灵; 刘银飞; 侯树军

doi:10.19303/j.issn.1008-0384.2017.09.017

龙海市菠萝种植区生态地球化学特征研究

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2017.09.017

叶信栋^{1, 2,},
孙彬彬^{2, 3, ,},
周国华^{2, 3},
贺灵^{2, 3},
刘银飞¹,
侯树军^{2, 3}

1.
中国地质大学地球科学与资源学院, 北京 100083
2.
中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所, 河北廊坊 065000
3.
国土资源部地球化学勘查技术重点实验室, 河北廊坊 065000

基金项目:

国土资源部公益性行业科研专项 201411091-2

详细信息

作者简介:
叶信栋(1992-), 男, 硕士研究生, 研究方向:地球化学(E-mail:663788851@qq.com)

通讯作者:
孙彬彬(1982-), 男, 博士, 高级工程师, 研究方向:应用地球化学(E-mail:sunbinbin@igge.cn)

中图分类号: P632
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出版历程
- 收稿日期: 2017-01-10
- 修回日期: 2017-04-26
- 刊出日期: 2017-09-28

Ecological Geochemistry of Pineapple Growing Lands in Longhai City

YE Xin-dong^{1, 2
,},
SUN Bin-bin^{2, 3
, ,},
ZHOU Guo-hua^{2, 3},
HE Ling^{2, 3},
LIU Yin-fei¹,
Hou Shu-jun^{2, 3}

1.
School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
2.
Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei 065000, China
3.
Key Laboratory for Geochemical Exploration Technology, Ministry of Land and Resources, Langfang, Hebei 065000, China

摘要

摘要: 以龙海市程溪镇菠萝种植区为研究区，采集菠萝果实、同点配套岩石、土壤样品，探讨种植区岩石、土壤地球化学特征，及其与菠萝之间的关系。结果表明：种植区岩石中Hg、N、Se、U含量高于华南褶皱系及中国花岗岩中相应元素含量；土壤中N、P、K含量高于全国表层土壤平均值，且铵态N、有效P、速效K含量极其丰富，主要来源于岩石风化累积以及肥料的施用；Ca、Mg、Fe受到强烈淋滤作用而相对贫乏，但其中Fe有效态含量较高。此外，重金属元素主要受地质背景影响，无明显污染。对比表明，程溪菠萝比湛江菠萝富P贫Ca、Fe，且有毒重金属Cd、Pb含量低。土壤-菠萝相关性及元素迁移系数研究表明：菠萝对土壤中S、P、Cu、B、K等植物营养元素的吸收能力大，对Pb、F、As、Cr等有毒有害元素吸收富集能力小。综合而言，种植区内土壤N、P、K含量高，肥力条件好，菠萝吸收能力强，有毒有害元素含量低，土壤环境质量优良，菠萝吸收少，适宜农作物的种植。
- 菠萝 /
- 富集因子 /
- 迁移系数 /
- 重金属和营养元素 /
- 生态地球化学 /
- 龙海
Abstract: Pineapple growing areas in Chengxi Town, Longhai was selected for an ecological geochemical study. Samples of pineapple flesh, rock, and soil at a same site for various locations were collected to determine the correlations between the land geochemical characteristics and the fruits grown on the same site. It is found that (a) the contents of Hg, N, Se, and U in the rocks were higher than those in the granite found in South China fold system or other places in China; (b) the N, P, K contents in the soil were higher than the national average for surface soil, and the soil was particularly rich in ammonium N, available P and rapid released K, possibly due to the natural weathering and artificial fertilization in the area; (c) the contents of Ca, Mg, and Fe were relatively low by eluviation, but the available Fe was high; (d) the heavy metals came basically from the geological background with little input from pollution; and, (e) in comparison, the local pineapples were richer in P, but poorer in Ca, Fe, Cd and Pb than those grown in Zhanjiang city. The correlations between the land geochemistry and the chemical contents of the pineapple flesh, as well as the element transfer from the rocks and/or soils to the fruits, indicated that the pineapples efficiently absorbed S, P, Cu, B, K and other nutrients, but did not accumulate the pollutants such as Pb, F, As, and Cr, from the ground. Consequently, with the fertile soil, desirable nutrient transfer and minimal concern with heavy metals, Chengxi seemed to be ideal for pineapple plantation.
- pineapple /
- enrichment factor /
- transfer factor /
- heavy metals and nutrients /
- ecological geochemistry /
- Longhai

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图 1 研究区位置与采样点位

Figure 1. Study areas and sampling sites

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表 1 表层土壤元素含量统计(n=25)

Table 1. Contents of elements in surface soils

元素	含量变化范围	变异系数	中位数	福建沿海经济带表层土壤元素含量基准值^[12]	中国土壤(A层)^[10]
SiO₂	52.7~70.7	0.07	63.5	72.2	66.0^*
Al₂O₃	14.6~24.4	0.15	18.5	15.7	12.5
Fe₂O₃	1.34~4.75	0.32	2.05	3.16	3.9^*
MgO	0.20~0.54	0.27	0.32	0.36	1.3
CaO	0.14~0.55	0.29	0.31	0.30	2.2
Na₂O	0.46~1.87	0.34	0.84	0.42	1.5
K₂O	2.59~5.16	0.16	4.16	2.51	2.3
As	0.88~3.28	0.35	1.55	5.09	11.0
B	3.82~21.20	0.37	8.09	16.7	48
Cd	0.004~0.11	0.64	0.04	0.106	0.097
Cr	2.00~21.20	0.58	6.90	22.9	61
Cu	0.81~54.40	1.00	8.03	13.5	23.0
F	195~728	0.34	368	334	480
Hg	22.1~97.4	0.35	45.2	112	65.0
Mn	286~882	0.32	467	489	585
Mo	0.59~12.9	1.43	1.12	1.66	2.00
N	493~1410	0.25	902	1030	442^*
Ni	3.34~13.5	0.35	5.48	10.1	27.0
P	222~2760	0.64	824	476	475^*
Pb	36.0~60.8	0.14	43.9	45.3	26.0
S	116~314	0.20	185	238	150
Se	0.09~0.50	0.37	0.24	0.507	0.29
Th	28.6~58.8	0.20	40.1	20.3	13.8
Ti	1227~4049	0.25	2670	3354	3800
U	5.86~13.2	0.20	9.33	4.44	3.0
Zn	37.6~127.0	0.29	55.1	70.0	74.0
Zr	133~445	0.28	243	301	255
铵态氮	19.6~586	1.03	72.1	-	-
速效钾	42.0~795	1.04	128	-	-
有效磷	5.81~463	0.81	121	-	-
有机质	0.37~1.32	0.32	0.79	1.25	-
REE总量	97.1~329.0	0.21~0.39	218	-	-
注：常量元素、C、有机质含量单位为%，Hg含量单位为10^-9，其他元素含量单位为10^-6；*为中国东部平原土壤平均值；“-”为无统计值。

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表 2 种植区土壤有机质、N、P、K各级占比(n=25)

Table 2. Proportion of organic matters, N, P and K in soils at pineapple growing areas

分级	有机质/(g·kg^-1)	全氮/(mg·kg^-1)	有效磷/(mg·kg^-1)	速效钾/(mg·kg^-1)
1级	＞25	＞1000	＞15	＞150
	0%	20%	88%	48%
2级	15~25	800~1000	10~15	100~150
	0%	44%	4%	8%
3级	10~25	600~800	5~10	50~100
	36%	28%	8%	28%
4级	＜10	＜600	＜5	＜50
	64%	8%	0%	16%

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表 3 种植区土壤微量元素有效量各级占比(n=25)

Table 3. Proportion of available trace elements in soils at pineapple growing areas

微量元素	很缺	缺	中等	丰	很丰
有效B	＜0.25 0%	0.25~0.5 48%	0.5~1.0 52%	1.0~2.0 0%	＞2.0 0%
有效Cu	＜0.1 0%	0.1~0.2 0%	0.2~1.0 52%	1.0~2.0 16%	＞2.0 32%
有效Fe	＜2.5 0%	2.5~4.5 0%	4.5~10 0%	10~20 12%	＞20 88%
有效Mn	＜5.0 0%	5.0~10 4%	10~20 16%	20~30 16%	＞30 64%
有效Mo	＜0.1 32%	0.1~0.15 36%	0.15~0.2 8%	0.2~0.3 16%	＞0.3 8%
有效Zn	＜0.5 0%	0.5~1.0 0%	1.0~2.0 20%	2.0~4.0 16%	＞4.0 64%

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表 4 菠萝种植区土壤重金属元素分级占比状况(n=25)

Table 4. Proportion of classified heavy metals in soils at pineapple growing areas

(单位/%)
分级	As	Cd	Cr	Cu	Hg	Ni	Pb	Zn	综合
一级	100	100	100	96	100	100	0	96	0
二级	0	0	0	4	0	0	100	4	100
三级	0	0	0	0	0	0	0	0	0
超三级	0	0	0	0	0	0	0	0	0

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表 5 部分元素富集因子统计(n=25)

Table 5. Enrichment factors of some typical elements

元素		N	P	K₂O	S	As	Cd	Cr	Hg	Ni	Pb
EF	最小值	1.13	1.06	1.12	0.41	0.15	0.06	0.09	0.46	0.27	0.6
	最大值	4.62	11.4	3.18	1.48	0.88	1.47	0.99	1.68	1.4	2.01
	均值	2.61	4.27	1.78	0.86	0.35	0.57	0.36	0.96	0.56	1.2

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表 6 菠萝果实元素特征参数统计(鲜重)(n=25)

Table 6. Contents of elements in flesh of pineapples

元素	最大值	最小值	均值	中位数	变异系数	湛江市巴厘	湛江市无刺卡因
As	0.007	0.003	0.004	0.004	0.20	-	-
B	1.34	0.331	0.581	0.513	0.35	-	-
Ca	59.6	17.2	31.7	28.6	0.30	130	210
Cd	4.65	1.10	1.89	1.69	0.36	＜200	＜200
Cr	78.3	39.5	56.1	53.8	0.19	-	-
Cu	0.778	0.099	0.424	0.461	0.40	＜0.8	＜0.8
F	0.565	0.120	0.305	0.309	0.32	-	-
Fe	3.40	0.792	1.76	1.81	0.32	10.2	9.21
Hg	2.62	0.399	1.47	1.48	0.36	-	-
K	1730	792	1191	1145	0.20	1220	1150
Mg	171	87.9	113	110	0.17	140	140
Mn	17.3	1.78	6.11	4.37	0.61	15.8	31.4
Mo	21.4	3.57	7.10	6.17	0.55	-	-
Ni	0.224	0.037	0.092	0.078	0.45	-	-
P	196	46.7	99.4	83.5	0.44	110	71
Pb	15.8	2.02	5.55	4.85	0.48	＜800	＜800
S	123	83.8	99.5	97.8	0.09	-	-
Se	0.003	0.001	0.002	0.002	0.36	-	-
Zn	1.57	0.622	0.919	0.869	0.20	1.33	1.41
REE总量	50.3	2.26	11.3	8.44	1.03	-	-
注：Cd、Cr、Hg、Mo、Pb、REE含量单位为10^-9；其他元素含量单位为10^-6；“-”为无统计值。

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表 7 部分重金属元素含量与国家标准限值对比(n=25)

Table 7. Heavy metals in pineapples as compared to national safety standards

重金属元素	Pb	Cd	Hg	As	Cr
标准限值	0.2	0.05	10	0.5	0.5
实测含量平均值	0.005	0.002	1.412	0.004	0.055
实测含量最小值	0.002	0.001	0.399	0.003	0.040
实测含量最大值	0.016	0.004	2.626	0.007	0.078
注：Hg含量单位为10^-9；其他元素含量单位为10^-6；Hg、As、Cr为标准中新鲜蔬菜限量标准。

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表 8 菠萝与土壤元素全量相关系数

Table 8. Correlation coefficients between elements in pineapples and soil at a same site

元素	B	Cd	Cu	F	Fe	Hg	K	Mo	Mg	N	Ni	P	Pb	S	Se	Zn
相关系数	0.294	0.556^*	0.407	-0.216	0.142	0.283	-0.070	0.702^*	-0.098	0.148	0.257	0.642^*	-0.080	0.046	-0.107	0.360
注：*在0.05水平(双侧)上大于0.42显著相关。

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表 9 菠萝与土壤元素有效态相关系数

Table 9. Correlation coefficients between available elements in pineapples and soil at a same site

元素	有效B	有效Cu	有效Fe	速效K	有效Mo	铵态N	有效P	有效S	有效Se	有效Zn
相关系数	0.250	0.248	0.141	0.336	0.676^*	-0.040	0.659^*	0.183	0.098	0.106
注：*在0.05水平(双侧)上大于0.42显著相关。

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表 10 土壤-菠萝迁移系数统计(n=25)

Table 10. Transfer factors between soil and pineapples

元素	变化范围	均值
As	0.12~0.56	0.28
B	3.11~15.2	7.30
Ca	0.53~2.00	1.08
Cd	1.86~41.4	7.71
Cr	0.24~3.57	0.97
Cu	1.34~.43.3	7.33
F	0.03~0.24	0.09
Fe	0.003~0.01	0.009
Hg	0.97~7.21	3.15
K	1.91~6.68	3.07
Mg	1.63~5.54	3.79
Mn	0.49~2.89	1.20
Mo	0.15~2.55	0.64
Ni	0.79~4.83	1.57
P	4.26~33.8	13.5
Pb	0.004~0.04	0.012
S	30.8~90.7	55.3
Se	0.29~2.75	0.76
Zn	0.91~2.52	1.64

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