来凤地区锗元素地球化学特征及其与藤茶的适生关系

2024年3月19日发(作者：时间说说)

第

34

卷第

4

期

2020

年

12

月

资源环境与工程

Resources

Environment

&

Engineering

Vol.

34

,

No.

4

Dec.

,

2020

来凤地区错元素地球化学特征及其与藤茶的适生关系

白

洋

，

赵

辞

，

吴

颖

，

罗军强

，

张元培

，

郑雄伟

（

湖北省地质局地球物理勘探大队

，

湖北武汉

430056

）

摘

要：

以来凤县全域为研究对象

，

分析研究区表层土壤

Ge

及藤茶

Mn

、

Se

元素地球化学特征

，

结果表

明

，

泥盆系地层区及志留系地层区土壤表层

Ge

含量明显高于其它地质单元区

，

高

Fe

含量土壤中

Ge

元素含

量相对较高

，

人工扰动对土壤

Ge

含量的影响作用有限

；研究区高

Se

及高

Mn

藤茶产区土壤元素

Ge

含量明

显高于低

Se

及低

Mn

藤茶产区

，

高

Se

、

高

Mn

藤茶产地环境优良

。

关键词

：

锗

；

藤茶

；

富集效应

中图分类号

：

P618.75

文献标识码

：

A 文章编号

：

1671

-1211

（

2020

）

04

-0541

-04

DOI

：

10.

16536/j.

cnki.

issn.

1671

-

1211.

2020.

04.

010

错属于典型的稀散元素

，

在地壳中广泛分布但含

1

•

3

样品分析测试

量甚微

，

极少以独立矿物出现

，

多与硫化物伴生

［

1

］

。

自

然界中错元素主要以有机错和无机错两类形式存在

，

样品分析由湖北省地质实验测试中心完成

，

分析质

土壤中无机错易形成络合物

，

被植物吸收利用转化为具

有高生物活性的有机错

［

2

］

。

山地表生带基岩

、

风化层

（

成土母质

）

、

土壤和植物生长关系密切

，

生态地球化学

过程活跃

［

3］

，

土壤层作为地球关键带的核心要素

，

是控

制地球关键带物质能量和信息流动与转化的重要节点

。

量监控措施遵循中国地质调查局生态地球化学评价样

品分析技术要求⑷

，

重复样品测试结果满足规范

《

多目

标区域地球化学调查规范

》

（

DZ/T

0258

—

2014

）

要求

。

土壤样品经混匀后粉碎至

200

目粒度

，

电感耦合

等离子体原子发射光谱法分析

Mn,

电感耦合等离子体

质谱法分析

Ge

元素

,

原子荧光光谱法分析

Se

。

茶叶

：

将样品用自来水清洗干净

,

再用蒸馏水冲

1

研究方法

1

•

1

工作区概况

洗

3~4

次

，

置于不锈钢托盘内

,45

~50

弋

烘箱内烘

干

，

将烘干的样品直接用粉碎机粉碎

，

将碎好的样品保

存在塑料密封袋内

。

根据土壤第三次普查结果

,

来凤县土地总面积为

1

342.

05

km

2

。

其中耕地

、

园地

、

草地及药材基地面积

为

263.

7

km

2

,

占土地总面积的

19.

64%

；

林地面积

987.0

km

2

,

占土地总面积的

73.52%

。

2

分析与研究

2

.

1

研究思路

Ge

元素的吸收富集

,

对藤茶有效成分黄酮类化合

来凤县土地利用类型主要有

：

乔木林地

、

灌木林

地

、

旱地

、

水田

、

农村宅基地

、

其他林地

、

河流水面

、

果

物的合成具有重要作用

。

土壤

Ge

元素的含量不仅影

园

、

农村道路

、

城镇住宅用地

、

茶园

、

沟渠

、

工业用地

、

水

响着藤茶自身的

Ge

含量

，

同时也能促进藤茶对

Se

、

Mn

库水面

、

公路用地

、

其他园地

、

采矿用地

。

来凤县主要出露于古生界寒武系中统一奥陶系下

等元素的吸收

，

进而促进黄酮类成分的合成

。

本次研究主要针对土壤中

Ge

元素地球化学特征

以及农作物中

Se

、

Mn

两种元素与土壤

Ge

元素含量的

统娄山关组的沉积地层以及中生界白垩系下统五龙组

沉积地层

。

1

•

2

样品采集

关系展开

，

阐明土壤

Ge

元素对

Se

、

Mn

等有益元素在

土壤一藤茶之间中的迁移富集效用

。

2

.

2

土壤

Ge

元素在各成土母质单元含量特征

全县共采集表层土壤样品

5

674

件

，

藤茶样品

75

件

，

藤茶样品涵盖主要藤茶产区

,

具体采样点位分布在

富

Ge

土壤是一个相对概念

，

目前并无明确定义

。

孔祥瑞在

《

错的医学地理分布:论

“

浅井数据

”

的不可

后续论述中有具体描述

。

收稿日期

：

2020

-08

-04

；

改回日期

：

2020

-08

-31

基金项目

：

湖北省

“

金土地

”

工程一一咼标准基本农田地球化学调查项目

（

项目编号

：

ESXPC201907

）

。

作者简介

：

白洋

（

1988

-

）

,

男

，工程师

，

地球化学专业

，

从事地球化学找矿及农业地质调查工作

。

E-mail

：

****************

542

资源环境与工程

2020

年

靠性

》

中指出地壳

Ge

含量范围为

1.

2

~

15

mg/kg,

而

大陆上地壳中

Ge

元素丰度为

1.3

-1•6

mg/kg

；

西北地

区青海东部和新疆若羌县将富

Ge

土地标准定为

1.

3

mg/kg

⑸

。

与国内其他地区相比

，

来凤县表层土壤

Ge

1.31

mg/kg

和全国地球化学基准网确立的表层土壤

Ge

元素背景基准值

1.

3

mg/kg

[10]

°

岩石圈是地球上所有自然形成化学元素的根本来

源

，

山地表生带土壤主要为基岩就近风化形成

,

具有定

积母质特点

,

地球化学元素亲缘性强

,

基岩建造影响土

壤元素的原生背景

°

评价区主要出露古生界一中生界地层

，

自寒武系

元素含量平均值相对低于常山县表层土壤

Ge

元素含

量平均值

1.59

mg/kg

[6]

；

高于广西北部湾地区表层土

壤

Ge

含量平均值

1.43

mg/kg,

广西南部地区

(

南宁

、

贵港

、

北海

、

钦州

、

玉林等

)

表层土壤

Ge

元素平均值

1.44

mg/kg

⑺

，

重庆市南川区土壤

Ge

元素平均值

1.50

mg/kg

⑻

，

黄淮海平原土壤

Ge

元素生态地球化学

中统一奥陶系下统娄山关组至白垩系下统五龙组

，

碳

酸盐岩广布

。

全县共采集表层土壤样品

5

674

件

，

全区及各环境单

基准值

1.40

mg/kg

[9]

,

新疆若羌县表层土壤

Ge

含量

元土壤地球化学数据源自表层土壤测量样本

，

其表层土壤

及各成土母质单元

Ge

、

Se

、

Mn

元素地球化学参数见表

1

°

平均值

1.

16

mg/kg,

松辽平原生态地球化学基准值

表

1

各地质单元土壤

Ge

元素含量均值

Table 1

Average

content

of

Ge in

soil

of

each

geological unit

元素

全区

第四系

白垩系

三叠系

二叠系

泥盆系

志留系

奥陶系寒武系

样品数

5

674

Ge

107

1.62

1.58

164300

1.58

449

1.40

1.51

21

1.82

1

954

1.68

2

323

1.57

356

1.34

注

:

元素含量单位为

mg/kg°

来凤地区的表层土壤

Ge

含量平均值相对全国大

多数已统计土壤表层

Ge

平均含量的重要农耕区较高

,

仅略低于常山县的表层土壤

Ge

含量

。

对比不同地质

单元土壤

Ge

含量平均值

，

可见泥盆系

＞

志留系

＞

第四

系

＞

三叠系

＞

奥陶系

＞

白垩系

＞

二叠系

＞

寒武系

。

其

關乡

革勒•车镇

中泥盆系地层区表层土壤

Ge

元素含量平均值为

1.82

mg/kg

、

志留系表层土壤

Ge

元素含量平均值为

1.

68

mg/kg,

第四系表层土壤

Ge

元素含量平均值为

1.

62

mg/kg

，

均大于前述重要农耕区的土壤

Ge

含量平均

大河镇

值

,

具有较好的农用地资源利用价值

。

从地球化学图来看

，

本次工作

Ge

元素的空间分布

不均匀

,

主要富集区分布面积较大

，

主要位于中部旧司

镇柏杨坪村一龙桥村一大岩板村一团坛子村一西北车

绿水镇

Ge/(ug

•

g_1

)

村一带

，

以及东南部的百福司镇洞塘坝村一安家堡

村一可洞村一带

，

具体见图

1°

2

.

3

元素在不同土壤类型中的地球化学特征

评价区主要土壤类型为

:

黄红壤

(

J)

、

黄壤

(2

1

),

其次主要土壤类型为黄壤性土

(2

2

)

、

暗黄棕壤

(3

2

)

、

黄

I

百福司镇.

棕壤性土

(3

3

)

、

潴育型水稻土

(

14

2

)

°

统计各土壤类型

中元素背景值

，

结果列于表

2°

表

2

不同土壤类型元素地球化学背景值

Table

2

Geochemical

background

values

of

elements

in

different

soil

types

土壤

类型

图

1

来凤地区错元素地球化学图

Fig.

1

Ge

geochemical

map

of

Laifeng

area

红壤

黄壤

黄棕壤

水稻土

在不同土壤类型中

，

黄红壤中

Ge

元素含量较高

,

Ge

元素含量平均值达到

1.7

mg/kg,

高于其它土壤类

黄红壤黄壤黄壤性土暗黄棕壤黄棕壤性土潴育型水稻土

样品数

877

1.7

Ge

2

968

1.59

209

1.45

637

1.46

203

1.43

776

1.59

型

,

这可能与红壤中较高含量的

Fe

及其他亲铁元素具

注

:

兀素含量单位为

mg/kg°

有较大的联系

，

为了更好的阐明土壤

Ge

含量与土壤铁

第

4

期

白 洋等

:来凤地区锗元素地球化学特征及其与藤茶的适生关系

543

含量之间的关系

,

本次工作制作全区表层土壤

Ge

与土

壤铁散点图

，

如图

2

所示

，

由图可见

，

土壤

Ge

含量与土

壤铁含量之间呈现出较好的正相关性

,

这也进一步说

含量区间

表

4

藤茶茶叶中

Ge

含量特征

Table

4

Characteristics

of

Ge

content

in

Ampelopsis

grosdentata

样品数

平均值

标准差

最大值

最小值

全区

明了在成土母质风化形成土壤的过程中主量元素

Fe

对稀散元素

Ge

具有较好的吸附富集作用

。

0.008

〜

0.03

75

24

0.

071

0.

020

0.

043

0.

111

0.

005

0.

008

0.

863

0.

027

0.

058

0.

008

0.

008

0.

030

0.03

〜

0.06

33

♦

Ge

—

线性

(Ge)

on

2

-

y=0.068x+1.203

誠

2

-

型1

'

幫

0-

0

2

4

6

8 10

12

14

土壤全铁含量

/%

图

2

土壤

TFe

2

O

3

和

Ge

含量协变图

Fig.

2

Covariance

map

of

TFe

2

O

3

and

Ge

contents

in

soil

2

.

4

元素在不同土地利用中的地球化学特征

根据评价区土地利用现状

,

结合本次土地质量地球

化学评价的主题

，

按照耕地的利用现状及实用性

，

评价

区划为茶园

、

果园

、

水田

、

旱地

、

其他园地

、

其他林地

、

灌木

林地

、

乔木林地等

8

类主要土地利用区进行评价

，

各土地

利用区的表层土壤背景值列于表

3

。

对比各土地利用中

元素

（

指标

）

含量的背景值

，

基本分布规律总体如下

。

表

3

不同土地利用类型土壤背景值

Table

3

Soil

background

values

of

different

land

u

types

土地

利用

茶园

果园

水田

旱地

其他

其他

灌木

乔木

园地

林地

林地林地

样品数

87

139

1

900

2

158

16

73

453

628

Ge

1.54

1.59

1.57

1.6

1.5

1.59

1.42

1.3

Mn

632726

481

973

891

968

1073

923

Se

0.

43

0.

4

0.

43

0.

46

0.

45

0.

44

0.

52

0.

49

注

:

兀素含量单位为

mg/kg

。

土壤

Ge

元素含量平均值在耕地和园地中的含量

明显大于其在灌木林地和乔木林地中的含量

，

即人工

耕作土壤中

Ge

含量平均值大于人工扰动相对较少的

灌木林和乔木林土壤

，

说明人工干扰对土壤

Ge

含量的

扰动作用有限

。

2

.

5

土壤

Ge

元素含量与藤茶

Se

、

Mn

含量协同关系

本次工作共采集藤茶样品

75

件

,

藤茶样品中的

Ge

、

Mn

元素含量特征见表

4

及表

5

,

通过研究发现藤

茶

Se

、

Mn

含量与土壤

Ge

元素含量关系密切

,

其中高

Se

、

Mn

含量藤茶主要分布于错元素呈高背景一高值分

布的地区

，

中低

Se

、

Mn

含量的藤茶则主要分布于错元

素呈低值一背景分布的地区

。

为直观表现藤茶茶叶中

Se

含量高低与土壤

Ge

含

量关系

,

现根据藤茶采样点的坐标

,

将其投影于

Ge

元素地球化学图之上

,

元素含量的高低用不同直径

的圆点表示

,

如图

3

所示

,

通过该图可见

，

藤茶

Se

含量

0.06

〜

0.863

18

0.

188

0.

1840.

862

0.

065

注

:

元素含量单位为

mg/kg

。

表

5

藤茶茶叶中

Mn含量特征

Table

5

Characteristics

of

Mn

content

in

Ampelopsis

grosdentata

含量区间

样品数

平均值

标准差

最大值

最小值

全区

75

653389

1

903

55

55

〜

334

16

197

97

334

55

334

〜

951

44

616

153

915

344

951

〜

1

903

15

1

251

302

1

903

951

注

:

兀素含量单位为

mg/kg

。

:阴乡

革勒车镇

「

高硒含量藤茶产区

•翔尿

高硒含量藤茶产区

'绿水镇

Ge/(ug

•

g_1

)

高询含量藤苞词

Se/(iig

•

g_1

)

百福司镇

⑥

0.07

二|

0.03

I

高硒含量藤茶产反

I

21

0.01

图

3

土壤

Ge

含量与藤茶

Se

含量协同关系

Fig.

3

Synergistic

relationship

between

Ge

content

in

soil

and

Se

content

in

Ampelopsis

grosdentata

>0.06

mg/kg

的点位几乎全部位于

Ge

兀素的高背景一

高值区

;

在

Ge

的低值一背景区未见

Se

含量

>0.06

mg/kg

的点位

，

该区以

0.

03

〜

0.

06

mg/kg

的藤茶为主

。

说明土壤

Ge

含量与藤茶

Se

含量具有一定的协同关

系

,

即土壤高的

Ge

含量更有利于高

Se

含量的藤茶产出

。

为直观表现藤茶茶叶中

Mn

含量高低与土壤

Ge

含量关系

，

现根据藤茶采样点的坐标

，

将其投影于

Ge

544

资源环境与工程

2020

年

元素地球化学图之上

，

元素含量的高低用不同直径的

圆点表示

，

如图

4

所示

，

通过该图可见

，

藤茶

Mn

含量

>951

mg/kg

的点位几乎全部位于

Ge

元素的高背景一

3

结论

(1)

研究区土壤中

Ge

元素含量平均值相对全国

高值区

;

在

Ge

的低值一背景区未见

Mn

含量

>951

mg/kg

大多数重要农耕区表层土壤较高

,

仅略低于常山县的

表层土壤

Ge

含量

。

(2)

研究结果表明

，

研究区高

Se

及高

Mn

藤茶产区

的点位

，

该区以

334

~951

mg/kg

的藤茶为主

。

说明土壤

Ge

含量与藤茶

Mn

含量具有一定的协同关

系

,

即土壤高的

Ge

含量更有利于高

Mn

含量的藤茶产出

。

表层土壤

Ge

含量明显高于低

Se

及低

Mn

藤茶产区

。

(3)

高的土壤

Fe

及有机质含量有利于土壤对

Ge

元素的富集

，

人工扰动对土壤

Ge

含量的影响作用有限

。

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,2006,33(6)

：

1400

-1405.

[10]

王学求

，

周建

，

徐善法

，

等

•

全国地球化学基准网建立与土壤地球

化学基准值特征

[J].

中国地质

,2016,43(5)

：

1469

-1480.

图

4

土壤

Ge

含量与藤茶

Mn

含量协同关系

Fig.

4

Synergistic

relationship

between

Ge

content

in

soil

and

(

责任编辑

：

李雯

)

Mn

content

in

Ampelopsis

grosdentata

Geochemical

Characteristics

of

Germanium

in

Laifeng

Area

and

Its

Relationship

with

Ampelopsis

Grosdentata

Bai

Yang,

Zhao

Ci

,

Wu

Ying,

Luo

Junqiang

,

Zhang

Yuanpei

,

Zheng

Xiongwei

(

Geophysical

Exploration

Brigade

of

Hubei

Geological

Bureau

,

Wuhan

,

Hubei

430056

)

Abstract

:

Taking

Laifeng

County

as

the

rearch

object,the

geochemical

characteristics

of

Ge

,

Mn

and

Se

elements

in

the

topsoil

of

the

study

area

were

analyzed.

The

results

showed

that

the

Ge

content

in

the

surface

soil

of

Devonian

and

Siluri

­

an

strata

was

significantly

higher

than

that

of

other

geological

units

,

and

the

Ge

content

in

the

soil

with

high

Fe

content

was

relatively

high

,

and

the

effect

of

artificial

disturbance

on

the

Ge

content

of

soil

was

limited.

The

high

Se

and

high

Mn

Tengcha

in

the

study

area

was

high.

The

content

of

Ge

in

the

soil

of

the

tea

producing

area

was

significantly

higher

than

that

of

the

low

Se

and

low

Mn

rattan

tea

producing

areas

，

and

the

environment

of

the

high

Se

and

high

Mn

rattan

tea

pro

­

ducing

areas

was

excellent.

Key

words

:

germanium

；

Ampelopsis

grosdentata

；

enrichment

effect