王 浩，张震宇

（山东省地勘局第二水文地质工程地质大队（山东省鲁北地质工程勘察院），山东 德州 253015）

1 引言

曹县是全国芦笋生产第一县，是中国优质芦笋主产地和加工出口基地。芦笋主要种植区位于青堌集镇和苏集镇。目前，曹县芦笋种植面积约1.35万hm2，年产优质芦笋18万t，占全国芦笋种植面积的六分之一。芦笋主要品种有UC800、UC157、芦笋王子、冠军、硕丰等。其优质芦笋实行无公害、标准化种植，已获得国家绿色认证，2003年12月8日被中国优质农产品开发服务协会命名为“中国芦笋之乡”，2018年2月，“曹县芦笋”被国家农业农村部认定为地理标志产品[1]。

2 自然概况

2.1 自然地理

山东省菏泽市曹县地理坐标为东经115°08′00″～115°53′00″，北纬34°33′00″～35°03′00″，面积：1 969 km2。年平均气温13.8 ℃，1月最低，平均-1.2 ℃；7月最热，平均27 ℃；年平均地面温度16.1 ℃，一般在15.6～16.6 ℃之间。七月最高30.1 ℃，一月最低-0.6 ℃，极端最高地面温度68.1 ℃，极端最低地面温度-22.4 ℃；年均无霜期211 d；年平均降水量686.4 mm，最大年降水量1 046.8 mm（1957年），最小年降水量283.9 mm（1966年）；四季降水量以夏季最多，占全年的59%，秋、春次之，冬季最少。其中夏季以7月最多，占季雨量的48.2%，年平均蒸发量1 870.2 mm，为降水量的2.7倍，6月最大，平均331.8 mm；1月最少，平均52.4 mm。区内日照比较充足，年平均日照时数为2 598.1 h，其中6月最多，达280.4 h。2月最少，仅有171.6 h。

2.2 地形地貌

曹县属黄河下游冲积平原区，地势自西南向东北倾斜，海拔高度在45.2～66.9 m之间，坡降平均小于0.15‰。南部有黄河故道，由于历史上黄河泛滥冲积，形成西高东低，岗坡洼相间的地貌特点。依据成因，地貌自南向北依次可分为河滩高地、决口扇形地、背河槽状洼地、缓平坡地、浅平洼地等。

3 地质条件特征

3.1 土壤特征

根据山东省第二次土壤普查结果，菏泽地区土壤类型大致可分为潮土、盐土、碱土、风沙土四大类。芦笋种植区只有潮土一种类型，而潮土在该区域又可细分为砂质潮土及壤质潮土。

砂质潮土：该类型土主要分布于苏集乡的北部及龚楼乡与青堌集镇接壤地带等浅平坡地上，面积约70 km2。

壤质潮土：多分布于洼坡地及浅平洼地。在种植区大面积分布，除砂质潮土外，其余均为壤质潮土，面积约190 km2。

3.2 水文特征

芦笋种植区内主要以浅层地下水作为灌溉水源，地表水系用水量较小。浅层地下水含水层岩性以粉砂为主，局部为细砂、中砂。平面上砂层分布不均匀，富水性各有差异。青堌集镇一带富水性较强，砂层累计厚度在10～20 m，单井涌水量600～800 m3/d；孙老家、苏集镇一带，砂层累计厚度均小于10 m，单井涌水量小于400 m3/d[2]。

芦笋种植区内浅层地下水化学成分的形成及分布主要受地貌、水文、包气带岩性以及人为活动等因素的影响。地下水中pH值一般在7.8～8.9之间，阳离子以Na+、Mg2+为主，阴离子主要为HCO3－、SO42－和Cl－离子。平面上水化学分带明显，南部以HCO3—Na·Mg为主，向北逐渐过渡为HCO3·Cl—Na·Mg。农田灌溉主要取自浅层微承压孔隙淡水，地下水垂直运移交替强烈，矿化度一般小于1.2 g/L。

4 土壤元素地球化学特征

4.1 土壤地球化学基准值

以往研究表明，现代人类活动（主要是农业和工业发展）制约了土壤的形成过程，并在一定程度上影响了土壤中某些元素的空间分布特征[3]。本次土壤地球化学调查主要研究27种元素值含量及其空间分布特征。根据调查内容的不同，可划分为深层、浅层土壤地球化学调查及表层土壤持久性有机污染物调查等。

土壤地球化学基准值和背景值是土壤地球化学调查研究最基础的特征参数[4]，分别代表了不同环境土壤中元素含量水平和变化规律。土壤地球化学基准值和背景值两者有着密切的内在联系，但由于表生条件下土壤元素易发生迁移，或淋失减少或富集增加，两者之间往往具有一定的差别。表1为芦笋种植土壤地球化学元素基准值与荷泽市、全省对比统计表。

根据表1统计结果可以看出，芦笋种植区内土壤地球化学基准值具有以下规律：

表1 芦笋种植区内土壤地球化学元素基准值与菏泽市、山东省对比统计表

①区内土壤地球化学元素基准值中，有机质、F元素明显高于菏泽市基准值，分别为1.2、1.1倍；CaO、Mn、P、As、Ni、Co元素略高于菏泽市基准值；有机质元素平均值低于全省基准值，仅为山东省基准值的0.7倍，F元素基准值略高于全省平均值，仅高约1.1倍。

②区内土壤地球化学元素基准值中，Cl、Se两元素平均值明显低于菏泽市基准值，仅为菏泽市的0.6与0.7倍；其中Se元素明显低于山东省基准值，仅为0.6倍。

③区内土壤地球化学元素基准值中，I与N两元素基准值略低于菏泽市基准值，分别为0.9与0.8倍；其中I、N两元素明显低于全省基准值，分别为0.7与0.6倍。

④区内土壤地球化学元素基准值中，除上述元素外，其他元素与菏泽市基准值基本一致，但是CaO元素含量明显高于全省基准值，为1.7倍；P、As、B等元素略高于全省基准值，K2O、Mn、V、Co、Pb等元素略低于全省基准值，Zn、Cr、Cu、Ge等元素含量与全省基准值基本一致。

总体来说，全区元素基准值与菏泽、全省基准值基本一致，无其他明显元素含量富集区与匮乏区，元素含量较为稳定。

4.2 土壤纵剖面中元素的分布特征

根据《山东省菏泽曹县芦笋种植区特色农业地质调查与评价报告》项目中布设的65个深层土壤样品（共取样品647件）测试数据，分析N、P、K、Ca、Mg、S等27种元素，对不同深层土壤上同一元素相同深度的元素含量值进行平均，利用各元素不同深度的归一化值做芦笋种植区深层土壤纵剖面元素分布归一化图（图1）。

图1 曹县芦笋特色种植区深层土壤纵剖面元素分布归一化图

图1中可以看出：①N、P、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、Se、I、Cd、Cl、Hg等11种元素在土壤纵剖面上含量变化较大，特别是N、P、碱解氮、速效磷、有机质、Se、I等7元素变化量均超过60%，其中速效磷的变化量最大，达到91.79%；而剩余其他元素在土壤纵剖面上含量变化较小，K、Mn、F、Cr、Ge、Ni、V、Co等8种元素变化量小于10%，土壤纵剖面曲线变化平缓；②地表含量明显偏高的元素有N、P、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、Se、I、Hg，这些元素随着深度的增加，其含量值呈递减趋势，且N、P、S、Hg等4种元素在浅部含量起伏较大；地表含量偏低的元素有Cl，随着深度的增加，元素含量值呈递增趋势，表层土壤中元素出现贫化现象；而Se元素地表和深部含量都较低。

由上述特征可以看出，元素在土壤垂向剖面中的分布不仅受自然条件下成土过程的影响，同时后期人类活动等因素往往也会改变土壤垂向剖面中元素的原始分布状态。

5 灌溉水环境地球化学特征

5.1 灌溉水元素含量地球化学特征

芦笋种植区内灌溉用水主要利用浅层地下水，与人类生产生活密切相关。由于灌溉水直接为农作物提供生长所需养分和水分，其环境污染状况将直接影响到农业生产和农产品的质量与安全[6]。

不同土壤类型中灌溉水地球化学背景值与菏泽市的灌溉水地球化学背景值见表2。

表2 不同土壤类型灌溉水地球化学背景值与菏泽市灌溉水地球化学背景值对比表

通过对比发现砂质潮土区灌溉水中碘化物与Cu元素含量背景值与菏泽市背景值相比偏高，分别为菏泽市背景值的1.4与1.6倍；As元素含量背景值偏低，仅为菏泽市背景值的49%，其他元素均与菏泽市背景值含量相当。壤质潮土区灌溉水中元素含量背景值与菏泽市背景值含量相当，整体各元素含量趋于稳定态势。

5.2 灌溉水元素含量空间分布特征

影响灌溉水质量的指标和因子众多，包括构成灌溉水化学类型的常规水化学组成及理化指标、常见的金属（重金属）和非金属指标、有毒有害类有机污染物及细菌、寄生虫卵、病毒等微生物病毒类有害物等。本次灌溉水主要分析常规水化学组成及理化指标、常见的重金属和非金属指标。

总硼（B）：高值区主要分布在苏集镇的葛庄-邵庄，朱老家，青堌集东-韦庄，柴庄-刘新庄等地区，灌溉水中硼（B）元素含量相对较高，普遍高于0.3 mg/L；其余地区灌溉水中硼（B）元素含量普遍在0.13～0.29 mg/L之间。

总磷（P）：芦笋种植灌溉水中磷（P）元素含量普遍在0.1 mg/L左右，高值区主要分布在青堌集赵小楼村，灌溉水中磷（P）元素含量相对较高为0.18 mg/L，除该地区以外，总磷含量相对较为稳定。

氟化物（F-）：芦笋种植区灌溉水中氟化物高值区主要分布在苏集镇北部，主要分布在薛庄村、土地庙村、葛庄村、张小楼村—苗楼村等地区，氟化物含量大于2 mg/L。

碘化物（I-）：芦笋种植区灌溉水中碘化物高值区主要分布苗楼村-高英楼村，邱海村等地区，含量普遍在0.97 mg/L以上；其余地区含量相对偏低，值普遍在0.09～0.65 mg/L之间。

另外Cr6+、pH、As、Hg、Se、Cu、Zn、Cd、Pb在芦笋种植区灌溉水中含量普遍较低，所有样品均符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2021）规定，无明显高值区与低值区，相对趋于稳定状态。

6 结论

（1）芦笋种植区表层土壤地球化学元素中有机质、F元素明显高于菏泽市基准值，CaO、Mn、P、As、Ni、Co元素略高于菏泽市基准值；Cl、Se两元素平均值明显低于菏泽市基准值，I、N两元素平均值略低于菏泽市基准值。其余元素与菏泽市基准值基本持平。

（2）CaO、F、P、As元素含量明显高于全省平均值；B、Cl元素略高于全省平均值；有机质、I、N、Mn、Se元素明显低于全省平均值，K2O、V、Co、Hg、Pb等元素略低于全省平均值。其余元素与全省土壤平均值基本持平。

（3）砂质潮土区灌溉水中碘化物与Cu元素含量背景值与全区背景值相比偏高；As元素含量背景值偏低，其他元素均与全区背景值含量相当。壤质潮土区灌溉水中元素含量背景值与全区背景值含量相当，整体各元素含量趋于稳定态势。