广东佛冈富硒土壤地质成因及其空间控制因素研究

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硒被世界卫生组织(WHO)确定为人类的必备营养元素之一,有抗肿瘤防癌,抗氧化,增强免疫功能,提高机体基础代谢,以及抑制砷、镉、铅等的生物毒性等功效。早期研究认为中国土地上整体缺硒省份地区大约占我国土地总面积的百分之七十,在全球范围内属于硒缺乏最严重的国家之一。因此通过寻找和开发利用绿色富硒土壤资源,发展绿色富硒农业,有着积极的经济价值和社会价值。本文以广东省佛冈县为研究对象,通过对研究区的162个表层(A层)土壤样和37个深层(C层)土壤样以及6个土壤元素剖面进行统计分析,利用MAPGIS、SPSS、JADE等数据分析及画图软件,分析研究区多种土壤元素的地球化学特征,通过PMF(正定矩阵因子分析模型)、PCA(主成分分析法)受体模型方法分析多种土壤元素的来源,结合多种土壤元素的地球化学特征及源解析结果,对研究区硒元素含量的影响因素及其来源问题进行分析,探讨富硒土壤成因及其影响因素,为佛冈县绿色富硒耕地土壤资源合理有效的开发利用、优质特色农业的发展提供土壤地球化学依据。本文研究结论主要有:(1)通过研究区土壤元素地球化学调查,研究区表层(A层)及深层(C层)含量的地球化学特征分析,表层土壤元素指标As、Cr、Cu、Hg、Mo、Ni、Cd、Pb、Se、Zn、B、Co、Mn、N、Nb、P、Sb、Sr、Th、W、Zr元素含量算术平均值含量分别为11.52、26.16、11.90、0.108、1.55、10.14、0.13、49.72、0.548、67.86、49.29、7.73、339.31、941.38、23.57、425.65、0.829、35.12、39.08、5.38、303.09mg/kg,有机质含量算术平均值9.7%,p H值算术平均值为5.22。深层土壤元素指标As、B、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、N、Ni、P、Pb、Sb、Se、Sr、Th、W、Zn、Zr、Nb含量算术平均值为10.56、35.22、0.05、8.75、24.21、8.30、0.05、472.41、2.26、234.70、9.24、233.52、46.76、0.83、0.44、35.65、47.18、5.59、65.62、242.31、16.41mg/kg,有机质含量算术平均值3.3%,p H值算术平均值为5.17。表层土壤元素变异系数范围为19.93%(Nb)—113.49%(As),深层土壤元素变异系数范围为21.01%(Zr)—114.64%(Sb)。元素的富集系数在0.150~15.614之间。通过表层与深层土壤元素对比发现,表层土壤Se元素有富集特征。空间分布特征方面分别有:Cr、Ni、Co;As、B;Cd、Cu、Sb;Se与有机质;N、P,元素组合都在空间分布上具有相似性。土壤元素剖面分布特征上,随着土壤深度的增加,土壤中的p H大致体现为酸性减弱,而有机质的含量随着土壤深度的增加大致有减少的趋势,硒元素含量也有大致减少的趋势。T01、T04剖面重金属元素的纵向变化较小且无明显变化趋势,林地土壤元素含量受人为影响因素较少;T02、T03、T05、T06剖面纵向变化差异较大,水田与果园土壤元素含量受到人为因素影响较大。(2)通过PCA及PMF方法对土壤元素的源解析发现,PCA和PMF的模型解析结果在总体上趋于一致,但在具体源贡献率上存在一些差异。PCA分析结果为地质背景来源的元素贡献率为29.617%,有Cu、Mn、Cr、Ni、Co、V、Se;交通及工业源来源的元素贡献率为27.101%,有Pb、Zn、Mo、B、Sb、As、Hg、Cd、W;农业源的元素贡献率为13.820%,有N、P、Se、Mo、Hg。PCA累计贡献率70.538%。PMF分析结果为自然来源的元素贡献率为39.610%,元素为Co、Cr、Cu、V、Ni、Mn、Se、B;交通及工业源的元素贡献率为36.103%,元素为As、Sb、Cd、Hg、Mo、Pb、Sr、W、Zn;农业源的元素贡献率为24.287%,元素为N、P。PMF累计贡献率100%。(3)通过对粘土矿物的分析发现,粘土矿物与铁铝氧化物的含量也是影响土壤硒元素含量的因素之一,通过粘土矿物的XRD图谱分析,推断风化作用更强烈的区域可能更有利于硒元素的富集。通过对前人研究成果的总结,以及本文对硒与其它元素及指标的元素地球化学特征分析,结合PCA及PMF源解析结果,研究区富硒土壤成因主要为成土母质及土壤类型、土壤的理化性质、土壤有机质含量、风化作用、土地利用方式及地形地貌。
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