貴州安龍縣耕地土壤富鍺含量特征及成因探討

游桂芝，鮑大忠，李丕鵬

(貴州省有色金屬和核工業地質勘查局二總隊，貴州 六盤水 553004)

微量元素鍺是生命的必需元素，能提高人體細胞的供養能力，并能清除多種致命的病變，具有殺菌、消炎、抑制腫瘤惡化、治療老年癡呆、延緩衰老等作用[1-2]。鍺是典型的分散性稀有元素，獨立礦物極少，多與硫化物伴生。在硫銀鍺礦、鍺石、鉛鋅礦等礦物及含煤巖系中，鍺含量均較高[3]。中國土壤鍺含量平均值為1.7 mg / kg[4]。亦有研究認為，中國土壤鍺含量平均值為1.3 mg / kg[5]。國內已報道的富鍺土壤地區有新疆若羌縣、貴州沿河縣、廣西南部、山東濰坊、青海東部、浙江常山縣等[6-11]，其中，貴州沿河縣土壤中鍺平均含量達2.17 mg / kg。目前，富鍺食品研究開展較少,大部分處于試驗階段，前景廣闊[12]。

至今尚無安龍縣鍺元素的相關報道，本文以2017—2018年貴州省1∶5萬安龍縣耕地質量地球化學調查數據為基礎，分析耕地土壤富鍺含量特征，并進一步對其成因進行探討，以便為今后富鍺農產品、藥材開發研究及規劃等提供基礎資料。

1 研究區概況

安龍縣地處貴州南西部，地理坐標東經104°59′～105°41′，北緯24°55′～25°33′；國土面積為2 232 km2,其中耕地面積為470.85 km2；屬中亞熱帶濕潤季風氣候區,多年均溫15.4 ℃,平均降水量為1 256.1 mm；屬典型的低中山地形；海拔高度407～1 966.4 m；地貌主要為侵蝕地貌和溶蝕地貌；出露地層主要為二疊系和三疊系，巖性主要為碳酸鹽巖、碎屑巖。

2 工作方法

2.1 樣品采集

本次調查樣品為0至20 cm耕地土壤，采樣密度為12.16 點/km2。樣點布設采用方格網格法。通過踏勘，縣內裸地主要為荒山，大多無法采樣，水澆地過少不滿足布樣條件，工礦用地基本未廢棄，故水澆地和工礦用地不參與評價。樣點主要集中布置在農田、菜地、果園等地,采集時間一般選在上茬作物成熟或收獲以后，下茬作物尚未施用底肥和種植以前。1件樣品由4～6個子樣等量混合組成。實際采樣點位以野外實際采樣點為中心，據采樣地塊形狀確定子樣位置。樣品釆集并進行初加工后入庫或送檢。

2.2 測試方法及質量

本次采集耕地土壤樣品5 727件。測試工作由四川省地質礦產勘查開發局成都綜合巖礦測試中心完成。鍺含量分析測試主要采用電感耦合等離子體質譜法。經檢查，內外檢質量均合格。

2.3 數據統計方法

3 土壤鍺元素地球化學特征

3.1 耕地土壤鍺含量特征

3.2 富鍺土壤標準

富鍺土壤是一個相對性的概念，目前并無權威性的規范或者標準給出富鍺土壤明確的定義[7]。本次貴州省1∶5萬安龍縣耕地質量地球化學調查工作，采用鍺含量>1.6 mg / kg為富鍺耕地。富鍺耕地包含豐富(鍺含量>1.8 mg / kg)和較豐富(1.6 mg / kg <鍺含量≤1.8 mg / kg)兩個等級。

圖1 安龍縣耕地土壤鍺含量統計直方圖Fig.1 Statistical histogram of Germanium content in soil of cultivated land in Anlong County

3.3 富鍺空間分布特征

按本次富鍺劃分標準，共圈定富鍺耕地土壤面積208.13 km2，占耕地面積的44.20%。其中：鍺含量>1.8 mg / kg,面積為72.06 km2，占耕地面積的15.30%；1.6 mg / kg <鍺含量≤1.8 mg / kg,面積為136.07 km2，占耕地面積的28.90%。各鄉鎮鍺含量分布及富鍺分布特征見表1。

表1 安龍縣不同鄉鎮耕地土壤鍺含量特征及富鍺分布特征Tab.1 Characteristics of Soil Germanium content and distribution of germanium-rich in different villages and towns in Anlong County

4 富鍺土壤成因探討

研究表明，土壤類型、成土母質、地形、土地利用類型、人類活動(燃煤、冶煉)等是影響土壤鍺含量的主要因素[7]。本次未對礦權地取樣，且不考慮人類活動影響。樣品大多布置在平緩的水田和旱地中，地形起伏總體較小，地形因素可不考慮。故本次探討主要從土壤類型、成土母質和土地利用類型3個方面進行。

4.1 土壤類型

不同土壤類型耕地土壤鍺含量參數見表2。由表2可知：鍺含量范圍為1.41～1.68 mg / kg，最大變幅為0.27 mg / kg,最大變異系數為0.21,差異性不大；紫色土的鍺含量最高，平均鍺含量達1.68 mg / kg。

表2 安龍縣不同土壤類型鍺含量特征Tab.2 Characteristics of Germanium content in different soil types in Anlong County

4.2 成土母質

成土母質是土壤形成的基礎，母質的差異致使土壤特性存在著很大變異[14-16]。不同類型成土母質的風化物鍺含量參數見表3。由表3可知：鍺含量范圍為1.45～1.73 mg / kg，最大變幅為0.28 mg / kg, 最大變異系數為0.21,故不同母質的鍺含量差異不明顯。

表3 安龍縣不同類型成土母質的風化物鍺含量特征Tab.3 Characteristics of Germanium content in weathering materials of different parent materials in Anlong County

4.3 土地利用類型

土地利用方式與土壤理化性狀的變化有著密切關系[14]。不同的輪作制度、管理模式、肥料類型等都可能會導致土壤鍺的含量差異[7]。安龍縣不同土地利用類型鍺含量參數見表4。由表4可知：不同土地利用類型耕地土壤鍺含量范圍為1.48～1.78 mg / kg，最大變幅為0.30 mg / kg, 最大變異系數為0.24,故不同土地利用類型的鍺含量差異不明顯。

表4 安龍縣不同土地利用類型鍺含量特征Tab.4 Characteristics of Germanium content in different land use types in Anlong County

4.4 富鍺成因探討

(1)從上述土壤類型、成土母質和土地利用類型3個主要影響因素來看，鍺含量變化差異不明顯，這是由鍺的性質決定。由于鍺具有親石、親鐵、親硫和親有機質等多重地球化學性質，大多數原生含鍺礦物(如硫銀鍺礦)在表生條件下都不穩定，通常以 Ge4 +淋濾進入地下水中[17]。Ge元素活動性較強，相對較易隨地下水遷移，且大部分遷移距離較遠[18]，可能是這種遠距離遷移作用導致鍺含量相對均一化[11]。

(2)據研究，不同巖石類型鍺平均含量差異明顯，砂巖、粉砂巖>泥巖>花崗巖>蝕變凝灰巖>碳質頁巖>泥灰巖>石英砂巖>凝灰巖>白云巖>灰巖[11]?？傮w表現為含泥質沉積巖類的鍺含量高于碳酸鹽巖，這是由于碳酸鹽巖礦物和石英的鍺含量相對黏土類礦物(如伊利石、高嶺土)低1～2個數量級[19]。但本次研究鍺含量表現為：灰巖夾碎屑巖風化物>白云巖風化物>含煤碎屑巖風化物>灰巖風化物>灰巖白云巖混合巖風化物>碎屑巖風化物，與劉道榮研究結果相反[11]，表明砂巖、泥巖等碎屑巖風化形成土壤的過程中鍺總體相對貧化，而其他巖類成壤過程中鍺相對富集。這是成壤作用均一化的結果[5]。

(3)安龍縣大面積分布的碎屑巖類巖石(如砂、泥、粉砂巖等) 鍺含量較高，是土壤鍺含量總體相對較高的原因。

總之，安龍縣鍺含量總體較高且較均勻，是碎屑巖類巖石中鍺含量較高及成壤作用均一化的結果。

5 結論

(1)安龍縣耕地土壤鍺平均含量為1.58 mg / kg。不同土壤類型、母質風化物、土地利用類型中，鍺的含量最大變幅分別為0.27 mg / kg、0.28 mg / kg、0.30 mg / kg，變異系數分別為0.21、0.21、0.24，差異均不明顯。

(2)圈定富鍺耕地土壤面積208.13 km2，占耕地面積的44.20%。其中：鍺含量>1.8 mg / kg，面積為72.06 km2；1.6 mg / kg<鍺含量≤1.8 mg / kg，面積為136.07 km2。

(3)安龍縣富鍺含量高且均勻是有大面積分布鍺含量較高的碎屑巖類巖石及成壤均一化的結果。