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黑龙江省松嫩平原南部地区硼钼元素地球化学特征及丰缺现状

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  [摘要] 研究发现微量元素硼、钼均是植物体所需的重要营养元素,在农业生产中起着重要作用。黑龙江省是农业大省,松嫩平原地区亦是国家重要的商品粮基地,本文在近年来开展的黑龙江省松嫩平原南部多目标区域地球化学调查工作的基础上,着重对该地区土壤中硼、钼元素的地球化学特征进行研究,系统阐述了硼、钼元素的含量和分布特征,以及耕层土壤中硼、钼元素丰缺程度现状,为该区进一步的农业发展、合理施用微肥等方面提供资料。
  [关键字] 松嫩平原南部 硼钼 地球化学
  [中图分类号] P595[文献码] A [文章编号] 1000-405X(2013)-1-65-3
  硼,微量元素,在大陆上地壳中丰度为15×10-6,1808年由法国化学家盖·吕萨克和泰纳尔分别用金属钾还原硼酸制得单质硼而确证存在,而后大约半个多世纪,人们从植物中检出了硼,从1914年起,逐渐认识到硼在植物生长中的重要作用[1]。钼,微量元素,在大陆上地壳中丰度为1.5×10-6,1782年由瑞典化学家P.J.耶尔姆从辉钼矿中首先分离出来而发现,18世纪末,Demarcay从植物中检出了钼元素,1939年Arnon和Stout确证钼是高等植物不可缺少的元素[1]。
  随着社会科学的发展进步,发现硼、钼元素均是植物体所需的重要微量营养元素,在植物生长过程中起着非常重要的作用。硼元素可以促进植物体内碳、氮元素合成,有利于光合作用,促进根系的生长发育,促进营养器官和生殖器官的生长,影响作物的产量和品质,促进作物早熟,增强抗逆性等;而钼元素亦可以促进氮元素代谢,促进生物固氮,增强光合作用,促进碳水化合物的转移,提高作物的产量与质量,亦有利于提高植株抗旱、扰寒能力等。因而硼钼元素在农业生产方面有着重要的作用。黑龙江省是农业大省,松嫩平原南部亦是国家粮食主产区及重要的商品粮基地,因而开展黑龙江省松嫩平原南部地区土壤中硼、钼元素含量分布特征研究,对该地区农业种植配肥调整,提高作物品质及产量有着重要意义。
  1 自然地理及地质概况
  本文中研究区主要是指黑龙江省松嫩平原南部的哈尔滨、大庆、齐齐哈尔及绥化一带地区,面积约8.15万平方公里,区内铁路、公路发达,交通十分便利。除研究区东部及西北部有部分低山丘陵区外,该区大部分地貌景观以平原为主,地势平坦开阔,水系发育,嫩江、松花江、拉林河、呼兰河等水系及其支流纵横交错。区内湖泊众多,主要分布在松嫩平原西部低平原区,湖泊与沼泽多联为一体,形成独特的沼泽湿地生态景观。该区地处中纬度亚洲大陆东岸,属温带大陆性季风气候,年气温变化较大,四季分明。
  研究区主要处在小兴安岭-松嫩地块之松嫩中断(坳)陷带内,少部分处在伊春-延寿地槽褶皱系内,松嫩中断(坳)陷带在地貌构造上构成广阔的冲积平原,是一个大型的中、新生代内陆断(坳)陷盆地。区内地层从元古界到第四系均有分布,其中以第四系沉积物为主,成因类型有冲积、冲洪积、残积、湖积等,主要岩性为粘土、亚粘土及黄土等;前第四系地层及岩浆岩主要分布于研究区西北部及东部一带低山丘陵区。研究区内土壤类型丰富,其中以黑土、黑钙土和草甸土为主。区内地势平坦,土质肥沃,气候适宜,水资源丰富,生态环境优良,农牧业发展条件得天独厚,土地利用以农牧业用地为主,黑龙江省松嫩平原是国家重要的商品粮基地和牧业重要产区。
  2 研究区硼、钼元素地球化学特征
  2005年以来中国地质调查局与黑龙江省政府合作开展了黑龙江省农业地质调查工作,对黑龙江省粉嫩平原大部分地区表层及深层土壤进行了1:25万多目标区域地球化学调查研究,取得了丰硕的研究成果。本文所采用数据资料主要来源与此,其中表层土壤取样密度为1件/4km2,取地表0~20cm土壤,深层土壤取样密度为1件/16km2。本文重点对微量元素硼、钼进行研究。
  通过研究区农业地质调查所取得的土壤样品分析成果,查明该地区土壤中硼、钼元素地球化学特征。通过统计分析得出研究区硼、钼元素地球化学参数特征如下表所示:
  由表所示,研究区内表层土壤中,硼元素平均含量与黑龙江省土壤A层平均含量较为相近,明显低于全国土壤A层平均值,研究区内硼元素在全国范围内处于较低背景场;钼元素在研究区内表层土壤中平均含量显著低于黑龙江省及全国A层土壤中平均值,可见研究区亦处于区域范围的较低背景场,而黑龙江省与全国A层土壤中钼元素含量较为相近。而在深层土壤中硼、钼元素含量均略高于表层,但相差不大,表层富集系数均在0.9左右。由变异系数特征可见,研究区内硼元素分布不甚均匀,而钼元素则呈现相对分异特征。研究区内硼、钼元素的具体分布特征见元素地球化学图。
  由图1可见研究区内硼元素的含量及分布特征,总体上该区中东部地区硼元素含量高于西部地区。由图可见齐齐哈尔及大庆市西部地区大面积呈现硼元素低背景场,含量普遍在27×10-6以下,仅在齐齐哈尔市龙江县背部及杜尔伯特至林甸县之间有两处硼元素含量较高区域。而嫩江、阿伦河、雅鲁河等河流沿岸及泰来-杜尔伯特一带地区硼元素含量则显著偏低,普遍低于20×10-6。而在中东部较大的水系沿岸硼元素含量亦略低于其他地区,可见冲击沉积成土不利于硼元素的赋存。研究区中东部地区主要硼元素含量较高,呈现背景-高背景场分布。其中大庆市大同区-绥化市安达-明水一带地区硼元素含量显著偏高,大部分地区均超过35×10-6;此外青冈、绥化市周边、巴彦、宾县及五常南部一带地区硼元素含量亦较高,处于高背景场,而其他大部地区则为背景场分布。结合研究区内土壤类型分布特征可见,草甸土、风沙土区硼元素含量普遍较低,而黑土、黑钙土区硼元素含量略高。研究区内深层土壤中硼元素含量及分布特征与表层相似,亦呈现中东部高、西部较低的分布特征。结合和研究区内土壤类型、第四系沉积类型等特征,推测该地区硼元素含量分布特征主要由自然的沉积成土作用形成,后期扰动不明显。   由图2可见研究区内钼元素的含量及分布特征,总体上呈现东西两侧高中部低的分布特征。由图可见该区内钼元素含量普遍偏低,中部大部地区均处于背景-低背景场,含量普遍低于0.60×10-6,仅在大同区-安达市一带地区呈现局部的钼元素含量较高分布。在嫩江东岸齐齐哈尔东部扎龙湿地延伸至大庆市杜尔伯特、让胡路区、红岗区等一带地区钼元素含量甚低,呈现典型低背景场。而研究区内钼元素含量较高区域主要分布在嫩江、阿伦河等大的水系沿岸,且上游水系明显高于下游水系,同时在研究区西北部龙江-甘南一带及研究区东部的庆安-巴彦、阿城-五常一带山区钼元素含量亦较高,呈现较明显的高背景场。研究区深层层土壤中钼元素分布特征较为相似,亦在研究区西部、东部山区及明水-肇东一带地区呈现高背景场,在齐齐哈尔东部及大庆市西杜尔伯特一带地区呈现显著低背景;与表层不同的是在大的水系沿岸深层土壤中钼元素含量均低于其周边地区。由研究区土壤钼元素地球化学特征与地质地貌等特征关系推测,该地区表层钼元素分布特征主要源于成土母质,在山区基岩层较平原区浅,钼元素含量较高。由以嫩江为界的明显高低背景场分布特征推测,表层土壤中钼元素经雨水冲刷随水系沉积物迁移,在水系沿岸沉积富集,且向下游水系逐渐减少,形成现今的分布特征,而平原地区受后期扰动并不明显。
  3 研究区硼、钼元素丰缺现状
  硼、钼元素均为农作物必须的重要营养元素,亦是土壤肥力的重要参考评价指标,在近期研究中,人们普遍采用以第二次全国土壤普查养分分级为基础,中量及微量元素全量按全国土壤背景顺序统计量的10%、25%、50%、75%、90%作为分级限的方法对硼、钼元素全量进行丰缺评价分级,本文亦采用此方法对研究区内表层土壤中硼、钼元素的丰缺现状进行分级评价。
  依据表中硼、钼丰缺分级标准可见,本次研究区内绝大部分地区表层土壤中硼元素全量处于四级或五级标准,属硼元素缺乏-严重缺乏区,局部地区为三级适中硼元素状态,一、二级硼元素丰富地区甚少,仅肇东与安达交界地区零星可见。而研究区表层土壤中钼元素全量丰缺情况亦然,中部大部分地区均为五级,呈钼元素严重缺乏状态,西部齐齐哈尔市碾子山区-龙江-甘南县一带及东部的绥化市庆安县、哈尔滨市阿城区-五常一带地区处于三、四级,其中西部三级地区大部分分布在水系沿岸;研究区钼元素一、二级达标准区十分鲜见。可见研究区内硼、钼元素全量总体均呈现贫乏状态。
  硼、钼元素均是植物生长所必需的重要营养元素,耕作土壤中硼、钼元素缺乏会在一定程度上抑制农作物生长,目前普遍采用增施硼、钼微肥的形式补充土壤中微量元素贫乏的现状。增施硼肥对果树等的增产效果明显,对玉米、水稻等亦有一定的增产作用,而增施钼肥对大豆科植物增产效果显著,对十字花科、茄科等蔬菜作物增产亦有很好的效果。
  4 结论及建议
  通过本次调查研究可见,硼元素在黑龙江省松嫩平原南部地区表层土壤中分布较为均匀,总体呈东高西低的分布特征,主要由自然成土作用形成后期扰动不明显。而钼元素在该区内普遍呈现低背景场,仅在研究区西部和东部部分山区以及水系沿岸含量较高,表层土壤中钼元素主要来源于成土母质,后期自然扰动作用不明显。研究区内绝大部分地区均处于硼、钼元素缺乏-严重缺乏的现状。
  黑龙江省松嫩平原南部地区地势平坦,土质肥沃,温度适宜,环境优良,农牧业发展条件得天独厚,是黑龙江省主要的农牧业产区,亦是国家重要的商品粮基地。在今后的研究工作中应针对该区耕层土壤中硼、钼元素显著贫乏的现状,开展进一步的调查研究,探索合理的肥料配施方案,有效提高农作物产量,为本区的农牧业增产增值提供有用资料。
  Geochemical Features of the Boron and Molybdenum and Their Deficiencies and Excesses in the southern Song-Nen Plain, Heilongjiang Province
  Liu Li-Fen
  (Heilongjiang Institute of Geological Survey, Harbin 150036, China)
  Abstract: Boron and Molybdenum are essential nutrient elements for plant growth, which is of great significance for agricultural production. Heilongjiang Province is a big agricultural province, and Song-Nen Plain is also an important commodity grain base of the country. On the basis of the multi-purpose regional geochemical survey for the southern Song-Nen Plain in the Heilongjiang Province in recent years, this paper are mainly focus on the B and Mo geochemical features in the soil of the area. We illustrate the contents and distribution features of the elements, as well as their deficiencies and excesses in the tilth soil. The results obtained in this study can provide reference for local agricultural development and reasonable administration of trace fertilizers.
  Key words: Southern Song-Nen Plain; Boron; Molybdenum; Geochemistry
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