卢家龙， 徐阳东*， 侯林洋， 陈应华

(1.贵州省地矿局 地球物理地球化学勘查院， 贵州 贵阳550018； 2.贵州省黔西南州农业农村局， 贵州 兴义 562400)

0 引言

【研究意义】贵州省六盘水地区属喀斯特地貌，山多地少，现代农业产业的发展既要立足当地实际，又要选择适应当地环境条件的作物，从而促进当地经济发展。刺梨(Roxburghrose)为蔷薇科多年生落叶灌木缫丝花的果实，生长于海拔500～2 500 m的向阳山坡、沟谷、路旁及灌木丛中。刺梨酸甜轻涩，芳香醇厚，营养丰富，含多种维生素、氨基酸及其他营养成分[1]，同时还含丰富的铁、硒、锌等多种微量元素[2]。刺梨鲜果的VC含量远高于其他水果，被称为“VC之王”[3]，具有健脾、滋补强肾、延缓衰老和提高肌体免疫力等作用[4]。刺梨作为六盘水地区盘州市的特色植物资源，其产业已初具规模，打造了刺梨产业带，建设生产、加工、销售一体化产业链，成为推动经济发展和助力乡村振兴的重要手段之一。评价盘州市刺梨主产区耕地质量及生态效应，为提升盘州市刺梨种植园区的建设具有重要意义。【前人研究进展】白静等[5]研究贵州各地区野生刺梨果实品质多样性表明，不同地区或同一地区刺梨果实Vc含量差异较大，与其种植地区海拔高度有较大联系；敖芹等[6]研究影响刺梨产量和品质的主导气象因子表明，5—8月平均气温、3—10月≥10℃活动积温和3—8月降水量是影响刺梨产量和品质的主导气象因子。【研究切入点】近年来，前人主要研究气候对刺梨果实产质量的影响，缺乏对其土壤生长环境的影响研究。因此，有必要对盘州刺梨主产区耕地质量与刺梨生态效应展开深入研究。【拟解决的关键问题】以刺梨主产区为研究区，基于多元统计分析和耕地土壤养分质量评价等方法，采集土壤和刺梨样品，测定其pH、有机质、土壤养分和重金属含量，并对研究区耕地质量及刺梨生态效应进行评价分析，以期为盘州市刺梨产业的合理开发及利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

盘州市刺梨主产区位于三叠系与二叠系交汇处，地层岩性为灰岩、泥岩，以高原山地为主体，地势西北高，东南低，中南部隆起。刺梨主产区属亚热带季风性气候、亚热带高原季风湿润气候，冬无严寒，夏无酷暑，立体气候明显，耕地总面积5 646.67 hm2，刺梨种植面积40 693.33 hm2，年产刺梨10 000 t，加工大型企业4家。土壤类型主要有黄壤、黄棕壤和紫色土，土壤样采自PG镇主要农作物种植区，刺梨果实样主要采自PG镇JX村万亩刺梨果园基地(图1)。

图 1 PG镇土壤类型及刺梨种植区分布

1.2 样品采集方法

根据PG镇耕地土壤分布情况，结合《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T 0295—2016)[7]及盘州市耕地质量地球化学调查结果[8]，共采集土壤样品558个，刺梨果实样品6个，根系土样6个。

1.2.1 土壤样品采集 采用GPS结合1∶5万地形图进行定点[9-10]，坐标系统选择西安80坐标系，GPS自动生成航迹进行监控，在设计点50 m范围内选取合理采样位置，连续采集0～20 cm表层土，并用校正后的手持GPS定位(图2)。用梅花状法多点采集，5点组合为1个样品，充分混匀后用四分法留土1.5 kg，压碎的土样过2 mm尼龙孔径筛，供实验室检测分析。

图 2 刺梨主产区的表层土壤及刺梨采样点

1.2.2 刺梨果实采集 在刺梨果实成熟期，人工随机采摘成熟度和体型一致的果实，按0.1～0.2 hm2为采样单元，在采样单元内选取5～10株，每株纵向4分，从其中1份的上、中、下、内、外各侧均匀采摘，混合成1个样品，同时按土壤采集方法采集刺梨根系土，供实验室检测分析。

1.3 测定方法

依据《土地质量地球化学评价规范》和《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T 0130—2006)[11]进行土壤化学指标和农作物指标测定。土壤指标主要测定SOM、N、P、K、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Se、Ge、I、F、Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Co、V、Ti和pH共23项，农作物指标主要测定Cd、Hg、As、Pb、Cr、Se和Ge共7项，样品的测试均进行平行测试和空白试验[12]。

1.4 评价方法

1.4.1 耕地土壤养分质量评价 参照《土地质量地球化学评价规范》对氮、磷、钾进行养分地球化学等级划分，再计算土壤养分地球化学综合等级。评价结果分为缺乏、较缺乏、中等、较丰富和丰富5个等级，其对应的fi为1分、2分、3分、4分和5分。当f养综≥4.5时，养分地球化学综合等级为丰富；3.5≤f养综≤4.5为较丰富；2.5≤f养综≤3.5为中等，1.5≤f养综≤2.5为较缺乏，<1.5为缺乏。公式：

式中，f养综为土壤氮、磷、钾的评价总分，1≤f养综≤5；ki为氮、磷、钾的权重系数，氮、磷、钾分别占40%、30%、30%；fi为氮、磷、钾各元素的等级得分。

1.4.2 耕地环境质量评价 土壤中污染物含量(Ci)参照《土壤环境质量 农用土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的筛选值(Si)和管控值(Gi)将土壤风险程度分为3类：优先保护类(Ci≤Si)、安全利用类(SiGi)。耕地环境质量类别按照级别优先选择风险较高的污染物类别进行划定。

1.4.3 刺梨评价及富集系数 依据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)[13]和盘州市耕地质量地球化学调查结果对刺梨进行安全性评价；刺梨富硒评价依据《土地质量地球化学评价规范》及湖北富硒食品地方标准(DB 42/211—2002)[14]，若Se含量≥0.01 mg/kg，为富硒。并用生物富集系数[15]表示养分元素和有害元素向农作物转化迁移特征及其生态效应，公式：

式中，生物富集系数大，表明植物对其吸收能力强；生物富集系数小，表明植物对其吸收能力弱。

1.5 数据统计与分析

利用Excel 2016、SPSS 22.0、Mapgis和ArcGIS 10.2等对试验数据进行统计分析与绘图。

2 结果与分析

2.1 刺梨主产区耕地土壤元素或指标特征及养分等级评价

2.1.1 耕地土壤元素或指标地球化学特征 由表1可知，与中国A层土壤背景值比，除K、Tl含量偏低外，其余元素含量均较高。N、P、K和有机质的平均含量分别为2.02 g/kg、1.17 g/kg、13.07 g/kg和45.05 mg/kg。pH中值为5.81，表明刺梨主产区土壤整体偏酸性，体现了碳酸盐岩分布区强烈风化淋滤作用下的酸化特性。

表1 刺梨主产区耕地土壤地球化学参数统计

2.1.2 耕地养分质量评价 从表2看出，刺梨主产区耕地土壤养分等级可分为丰富、较丰富、中等、较缺乏和缺乏5个等级，其耕地面积分别为173.33 hm2、4 226.67 hm2、1 146.67 hm2、80.00 hm2和20.00 hm2，分别占园区耕地面积的3.07%、74.85%、20.31%、1.45%和0.32%。其中，养分丰富级耕地主要分布在PG镇东部及南部，较丰富级耕地全镇均有分布，中等级耕地主要分布在PG镇中西部，较缺乏级耕地与缺乏级耕地零星分布在刺梨主产区西南部一带(图3)。

表2 刺梨主产区的耕地养分质量等级

注：1为丰富，2为较丰富，3为中等，4为较缺乏，5为缺乏。

2.1.3 耕地酸碱度评价 由表3和图4可知，PG镇耕地酸碱度主要受二叠系及三叠系碳酸盐岩成土母质影响，土壤整体偏酸性，酸性土壤面积为4 700 hm2，占园区耕地面积的

表3 刺梨主产区的耕地酸碱度

注：1为强碱性，2为碱性，3为中性，4为酸性，5为强酸性。

83.21%。碱性土壤零星分布在PG镇中部及东部。

2.1.4 耕地环境质量评价 耕地质量地球化学调查结果显示(表4、图5)，刺梨主产区耕地土壤环境质量总体一般，耕地土壤环境综合等级分为优先保护类、安全利用类和严格管控类，其面积分别为0 hm2、4 546.67 hm2和1 100 hm2，分别占园区耕地面积的0、80.56%、19.44%。安全利用类耕地主要分布在PG镇中部至东部，严格管控类耕地主要分布在PG镇西部。

表4 刺梨主产区的耕地环境质量等级

图 5 刺梨主产区的耕地环境质量等级分布

2.2 刺梨主产区刺梨安全评价及富集系数

从表5看出，6个刺梨样品中均未发现重金属超标，符合食品安全国家标准中污染物限量标准。富硒评价结果显示，仅1个刺梨样品富硒。6种重金属的生物富集系数依次为Se>Hg>Cd>Pb>Cr>As，表明，刺梨对土壤中Se的富集作用较强，富集系数达0.65，Hg和Cd次之，富集系数分别为0.63和0.22，对Pb、Cr和As的富集能力较弱。表明，Cd、Hg和Se易被刺梨果实吸收并富集。

表5 刺梨主产区刺梨的元素含量与生物富集系数

3 讨论

刺梨喜温暖湿润环境，且适宜生长温度约16°C，在年降雨量1 400～1 600 mm，pH为5.5～6.5的微酸性壤土、砂壤土、黄壤、红壤和紫色土上均能生长[17]。刺梨主产区位于盘州市中北部，该地区气候温和、雨水充足，夏季气候温暖，且土壤类型多为黄壤、黄棕壤。研究结果表明，土壤pH均值为5.91，整体偏酸性，酸性土壤面积为4 700 hm2，且耕地土壤的土层深厚、肥沃，保水保肥性强。因此，刺梨主产区地理气候等条件适宜刺梨生长。

刺梨富集系数受土壤理化性质如pH、有机质含量等影响，不同农作物受土壤理化性质影响亦不同。白静等[5]研究表明，刺梨品质与不同地区气候条件、土壤理化性质、海拔等密切相关。卢家龙等[8]研究表明，刺梨根系土pH、有机质与Cd含量的生物富集系数均呈负相关。试验结果显示，研究区除K、Tl含量偏低外，其余元素含量均超过中国A层土壤背景值；耕地土壤整体偏酸性，占园区耕地面积的83.21%；耕地土壤环境以安全利用类为主，占园区耕地面积的80.56%。因此，针对盘州市大面积分布Cd含量高的安全利用类耕地，可通过提高土壤pH、有机质含量来降低Cd的生物吸收率。研究仅通过调查研究，分析盘州市刺梨主产区当前耕地土壤质量状况，后期还应开展富硒耕地资源调查评价工作，补充样品有效态测试；同时，筛选区内富硒的刺梨品种进一步调整种植结构。打造规模化、产业化、高效益的富硒刺梨生产基地，从而推进富硒土地资源的开发利用，提高土地附加值，助推乡村振兴。

4 结论

刺梨主产区耕地土壤N、P、K和有机质的平均含量分别为2.02 g/kg、1.17 g/kg、13.07 g/kg和45.05 mg/kg；刺梨主产区耕地土壤养分肥力以较丰富为主，其耕地面积占园区耕地面积的74.85%，在全镇均有分布。与中国A层土壤背景值比，除K、Ti含量偏低外，其余元素含量均超过背景值。土壤整体偏酸性，酸性土壤面积为4 700 hm2，占园区耕地面积的83.21%。耕地土壤环境以安全利用类为主，占园区耕地面积的80.56%，主要分布在PG镇中部至东部。刺梨样品中仅1个刺梨样品富硒，刺梨对土壤中Se的富集作用较强，Hg和Cd次之。综上，可依据PG镇耕地土壤养分和环境情况，选择土壤养分肥力较好、土壤环境为安全利用类的耕地进行规模化种植。