免费文献传递   相关文献

岩石-土壤-铁芒萁系统中稀土元素的分布、迁移和累积



全 文 :!世纪中叶欧洲地质学家法鲁、李希霍芬等提
出的“农业地质”概念,只简单地用于解释土壤的形
成关系。#年代末在中国兴起的现代(新义)
“农业地质”包含大农业(农、林、牧、副、渔)的地质
背景研究和矿物农用(农肥、农药、饲料等)研究。此
后不同观点不同提法上有 “生物地质”、“农业地
学”、“生态环境地质”等,主要指的都是生物的生态
地质环境或地质背景系统的研究[!&’];同时,部分学
者强调母岩(土壤(植物是一个不可分割的整体,强
调注重岩(土(植的关联性,注重地质体对于植物的
潜在性资源作用。现代农业地质作为一门新兴的交
叉学科,目前还处在探索阶段,较多的是从生态地
球化学、土壤及地下水资源的角度开展区域农业生
态地质调查评价和农业生态地质环境的利用、改造
与调控等方面的研究[)];也有的开展名特优农林作
物和中药材的道地性与地质背景关系的研究[*&%];
对岩(土(植关联性、制约性的探究,仅有以李正积
教授为代表的少数专家做了较系统的研究和理论
的升华[+]。本课题拟对岩(土(植生态立体剖面元素
运行轨迹作系统解剖,本文首先从研究稀土元素由
母岩!土壤(各层位)!植物(各器官)大系统中的分
布、迁移和累积入手,探寻元素在岩(土(植大系统
中的迁聚规律,由此剖析岩(土(植的关联性,试图
为地质背景系统潜在资源复杂综合作用找出科学的
理论依据。铁芒萁(!#+ ,#-’)’.%)是比较
典型的富集稀土元素的植物种类[&!!](铁芒萁植物体
中稀土元素最高可达’ $,!$(-)。因此,铁芒萁是研 究植物体内稀土元素含量和分布、迁移、累积规律的 理想材料。 ! 样品的采集、检测概况 采样点选择在江西赣县、寻乌、定南’县不同稀土 矿区的)个点和赣州市章贡区非稀土矿区的一个点, 采集岩石、土壤和铁芒萁样品。采样点概况见表!。 赣南稀土为离子吸附型矿床,这几个稀土矿区 的稀土氧化物一般为$.$*/&$.$%/,最高的达$.!/, 其中离子相%’/&%*/,但采样点都在残矿区,品位要 低一些。 岩石(土壤(铁芒萁系统中稀土元素 的分布、迁移和累积 汪振立! 魏正贵# 陶 冶’ 张 巽# 胡敦华) (!0江西应用技术学院 江西 赣州 ’)!;#0中国科技大学 安徽 合肥 #’#-; ’0中国科学院高能物理研究所 北京 !)0西)!!
摘要:在赣南非稀土矿区和四处不同稀土矿区内取样,用123(45法测定岩石(土壤(铁芒萁系统中!*个稀土元素的
含量,并对其分布、迁移、累积特征进行了研究。结果表明:稀土元素在岩石、土壤各层含量由高到低的顺序为2(心土
层)67(表土层)68(底土层)69(成土母岩);在铁芒萁植物体内的分布规律是:轻稀土元素含量为叶6根6茎6叶柄;
重稀土元素含量为根6叶6茎6叶柄;稀土元素演化、迁移的难易是由稀土元素的重轻所决定的;岩(土(芒萁系统各
环节间稀土元素的含量模式基本相似,表征元素在岩石!土壤!植物大系统中存在着向量(非均衡性)关系。
关 键 词:稀土元素;岩石;土壤;铁芒萁;分布;迁移;累积;向量关系
中图分类号:3** 文献标识码:7 文章编号:!-%!(#**#(##)!#($++!($ 收稿日期:#!(;修订日期:#$$#($%(’$
作者简介:汪振立,!*)年生,男,工程师,从事农业地质方面的研究。
地 质 通 报
:;<=<:127= 8>==;?1@ 第 #! 卷第 !# 期
## 年 !# 月 CDE.#!,@D.!# 9FG.,##
地 质 通 报 !##!%&’ ()*%+ #, &-%+’ !! 年
图# 岩芒萁系统中稀土元素含量(总量)变化比较
%&’( # )*+,-.&/*0 *1 234 53-0’4/
*1 234 5*02402/ *1 677/ &0 689 /:/24+
含量高的 (9)8)为!!;#(!< !’ = ’,低的 (>98)为
?;@(A枝,占铁芒萁植物体的大部分)中的含量却非常接近
(除9)8点达到#!(B@!’ = ’外,其他B个点均在A(@;C
@B(;;!’ = ’之间)。这表明铁芒萁植物体对稀土元素
既有需求,又能筛检,并能控制一定的量(无论背景
值高低,植物体内都要保持一定的量)。
!(<(! 岩、土各层和铁芒萁各器官稀土元素含量
模式相似
分别计算DE8、>98点的轻、重稀土元素总量,
其结果见图!。从表!和图!可以看出:土壤中稀土元
素的含量模式与其成土母岩中稀土元素的含量模式
FFB
第 ! 卷 第 ! 期
相似。如#层)轻稀土含量较高,而重稀土含量较低,
形成土壤后,仍然保持了这一特征。不同稀土元素
的丰度在土壤和成土母岩中的相似性,也表明稀土
元素的生态与环境地球化学性质具有一定的相似
性。
综合表!、(、)和图、!的数据、图像进行分析:土
壤母岩(层)的稀土元素含量模式与土壤各剖面层 (*、+、,)的稀土元素含量模式基本相似;,层土特 别是,层土可溶态稀土元素含量模式与铁芒萁各器 官的稀土元素含量模式也基本相似。 !-(-( ./ 0 .1值反映的演化、迁移特征 计算,层土、,层土可溶态和铁芒萁根、茎、叶 柄、叶中最轻的稀土元素./与最重的稀土元素.1的 比值,结果见图(。由图(可以看出:!土壤,层中稀 土元素的./ 0 .1值较大的&’%、*%、#%样本,其可
溶态稀土元素的./ 0 .1值也较大,铁芒萁各器官中
稀土元素的./ 0 .1值仍然较大;同样,,层中稀土元
素的./ 0 .1值较小的#*%点两个环节
和#%点一个环节略有回降外,其他各点各环节./ 0
.1值(456)都逐级增高,表明与./相比,.1的演化、
迁移较为困难。
!-(-) 累积系数表征的元素迁聚特征
计算各采样点稀土元素由层到*层(#)、*层 到+层()、+层到,层(%)、,层到,层可溶态(&)
演化过程和,层可溶态到铁芒萁根(’)、根到茎
(()、茎到叶柄())、叶柄到叶(*)迁移过程的累积
系数结果见图)。由图)和各采样点岩3土3芒萁系统
各环节累积系数计算情况可以看出:
!图)中稀土元素的累积系数*、#最大,%、’
较大,)、(、、&较小,其他各点计算结果反映的 级差规律及作图图像基本相似,表明不同演化、迁移 过程的难易程度不同。 经计算,图)的#、%、&、’、)、*均显示出 重稀土元素的累积系数明显小于轻稀土元素的累积 系数,例如&’%点#、%、&、’、)、*轻稀土元素 (总量)的累积系数分别为!!-)7、-45、5-)7、-89、5-5、 (5-7(,重稀土元素(总量)的累积系数分别为:-9:、 -98、5-)(、-)8、5-5)、:-!9,可见轻、重稀土元素演 化、迁移过程的难易程度不同。但轻稀土间、重稀土 间在演化、迁移过程中基本未发生分异作用。 +从层!*层!+层!,层!可溶态!铁芒萁
根!茎!叶柄!叶,其稀土元素含量尽管高低不等,
图! &’%、#$%岩3土3芒萁系统各环节轻、
重稀土元素(总量)含量模式的相似性
;<=- ! %<>LCFAHFA M/AAH@FN NBNAH> /A &’% /FG #$%
图( ,层土3铁芒萁各器官的./ 0 .1值变化趋向
;<=- ( 2 CD I/@G图) &’%岩3土3芒萁系统中稀土元素累积系数变化趋势
;<=- ) P@HFG CD LE/F=HN CD AEH L1>1?/ACD JKKN /A &’%
汪振立等:岩石3土壤3铁芒萁系统中稀土元素的分布、迁移和累积 ::7
地 质 通 报 !##!%&’ ()*%+ #, &-%+’ !! 年
#),完全同向平行的如%&点的2+与,4,
./&点的23与2+,0&点的’(与)*;完全相向对进的
%&点的5与63,
/9与’(、)*,./&点的54与2+、23,07&点的,4与
,-,0&点的5与2+。两个或:个元素在一个采样点的
坐标上呈同向或相向折线,在不同点上又是相同或
相似的折线模式。这种现象,一方面表征出元素间
的协同作用和颉颃作用,另一方面又展示了元素在
岩石!土壤!植物系统演化、迁移过程的坐标上,
线条指向有一定方向又有规律地向一定方向偏斜
的非稳定性向量关系。
: 结 论
(;)稀土元素在岩<土<芒萁系统中演化、迁移
的难易是由稀土元素的重轻所决定的,即轻稀土容
易重稀土难;岩石、土壤各层位和铁芒萁植物体各
器官稀土元素含量差异较大,但岩<土<芒萁各环节
间含量模式相似(本次研究结果对特殊地质背景条
件下特殊果品品质等相关研究工作的启示,将另文
探讨)。
(!)岩石(土壤母岩)!土壤(各层位)!植物(各
器官)大系统中,矿质元素从起始点(基岩)!终端
(植物末稍器官)之间确实存在一个向量 (非均衡
性)关系,岩石<土壤<植物实为一向量大系统[=]
——这就是母岩对土壤的制约以及母岩、土壤对植
物生长繁衍的制约机制之所在,这就是 “农业地
质”、“生物地质”研究地质背景系统潜资源复杂综
合作用的理论基础。
(:)土壤母岩或成土母质是构成土壤物质的基
本材料,也是植物矿质营养元素的最初来源。母岩
的矿物组成影响着土壤的化学成分及土壤内部的
化学过程。母岩的许多性质长期保留在土壤中。土
壤从“娘胎”(母岩)带来的组成物质(无机物质)直
接影响到由它承载的植物体的生长繁衍、荣枯兴
衰。通过水、土环境和食物链因子等作用,地质背景
进一步对特定环境内的动物族群 (包括人)产生影
响。所以,研究植物、研究某些特定的生物的生长繁
衍时,要研究它所赖以存在的生态地质环境,即把岩
石<土壤<植物(生物)当做一个整体来研究——这
就是“农业地质”、“生物地质”的整体观。
成文过程中得到李正积教授、单孝全教授、冯宗
炜院士的指导和古自纯、张沐恩、吴信全老师的帮
助,在此一并致谢!
参考文献:
[;]李正积> 地质与农业[?]> 成都:四川科学技术出版社,;@=A>
;B!!A>
[!]山东省地矿局科技处> 全国首届地学与大农业结合学术讨论会
文摘汇编[/]> ;@=@>;B;:=>
[:]汪振立> 地质与生物[C]> 见:全国首届地学与大农业结合学术
讨论会文摘汇编[/]> 山东省地矿局科技处,;@=@D!@B:!>
[E]姜建军,侯春堂> 中国农业地学研究新进展[C]> 见:!年全
国农业地学年会论文集[/]> !;D;B:!:>
[F]李正积,傅平都,庞在祥> 涪陵榨菜优质的原因[?]> 成都:四川
科学技术出版社,;@=@>;B;EE>
[A]曾群望,杨双兰> 云烟生产的土壤地质背景[?]> 昆明:云南科
学技术出版社,;@@:>;B;E;>
[#]曾群望,杨双兰,高宏光> 云南生物地质环境研究[?]> 昆明:云
南科学技术出版社,!;>;B;#@>
[=]李正积> 岩土植物大系统研究[?]> 北京:科学出版社,;@@A>
;B::=>
[@]李凡庆,朱育新,毛振伟,等> 电感耦合等离子体原子发射光谱
法测定植物体铁芒萁中的稀土元素[G]> 分析化学,;@@!,!(=):
@=;>
[;]倪嘉 > 稀土生物无机化学[?]> 北京:科学出版社,;@@F>##>
[;;]魏正贵,尹明,张巽,等> 稀土元素在赣南非稀土矿区和不同稀
土矿区土壤<铁芒萁(./012345671/8 9/0:464;2)中的分布、累积
和迁移[G]> 生态学报,!;,!;(A):@B@A>
[;!]王宏康> 土壤中金属污染的研究进展[G]> 环境化学,;@@;,;
(F)::@>
[;:]顾志忙,王晓蓉,顾雪元,等> 富里酸对小麦植株积累稀土元素
的影响[G]> 环境科学学报,!;,!;(:)::::B::#>
[;E]顾雪元,顾志忙,王晓蓉,等> 土壤中腐殖酸对外源农用稀土生
物可利用性的影响[G]> 环境化学,!;,!(:):!!AB:!;>
[;F]胡霭堂,周权锁,郑绍健,等> 稀土元素在小麦体内分配行为的
研究[G]> 生态学报,!,!(E):A:@BAEF>

===
第 ! 卷 第 ! 期
!#(),*+%,(),),../,() (0 %,%1 1,%21/11)# (344)
) 211%# -.2((*, (3686!)#9#1*
#2 3)4 ’5%& ’())*%* (+ ,--)*. /*01()(41(5 4:<<<,!##;
!;6789:2(+;00* #./01()(%2 (+ ’1#,<*+* !4<=,,$15,’1$#;<br4;=9::5:* (+ <%1>?8*9* ,0#.*A2 (+ ;0*0BC% <<<4>,’1#; :;3#&#B58*#5 (+ 3*()(%2 #. D*8#) E*9(580*9,3#&#,4:<<,!#%&,’1#) :&#%,.: 1() ?@*A)*AB @C D E9E) )9EA( )+)F)*AB (G--) ,* B9FH+)B A9I)* CE@F A() E@?IJB@,+J8,?E9K *@HA)E,B L,?(@A@F9 BMBA)F (GJNJ8) ,* @*) *@*JG-- F,*,*/ 9E)9 9*L C@0E G-- F,*,*/ 9E)9B ,* B@0A(K )E* O,9*/P, Q)E) L)A)EF,*)L RM A() .STJUN F)A(@L 9*L A(),E L,BAE,R0A,@*, F,/E9A,@* 9*L 9??0F0+9A,@* Q)E) BA0L,)LV G)B0+AB B(@Q A(9A A() B)W0)*?) @C A() +9M)EB ,* A() BMBA)F, ,* A() @EL)E @C L)?E)9B,*/ G-- ?@*A)*AB,,B 9B C@++@QB:+9M)E S (B0RB@,+)X +9M)E (A@HB@,+)X +9M)E Y (R@AA@F B@,+)X +9M)E 8 (F@A(K
)E E@?I)V 1() ?@*A)*AB @C G--B ,* A() L,CC)E)*A H9EAB @C 8,?E9*@HA)E,B L,?(@A@F9 9E) +)9C X E@@A X BA)F
X H)A,@+) C@E +,/(A G--B,9*L E@@A X +)9C X BA)F X H)A,@+) C@E ()9ZM G--BV 1() G-- )Z@+0A,@* 9*L F,K
/E9A,@* ,* A() GJNJ8 BMBA)F L)H)*L @* A() Q),/(AB @C A() G--BV 1() G-- L,BAE,R0A,@* H9AA)E*B ,* Z9E,K
@0B +,*IB @C A() GJNJ8 BMBA)F 9E) B,F,+9E A@ )9?( @A()E, ,*L,?9A,*/ 9 Z)?A@E,9+ (,*(@F@/)*)@0B) E)+9A,@*
@C )+)F)*AB ,* A() E@?IJB@,+JH+9*A BMBA)FV .A ?9* R) ?@*?+0L)L A(9A A()E) F0BA R) 9 BA)E)@J?@EE)+9A,@* R)K
AQ))* A() H+9*AB Q,A( A() )*Z,E@*F)*AV
;19 <(%-#: E9E) )9EA( )+)F)*A; E@?I; B@,+;F08#$(-:*89 .01(:(A#; L,BAE,R0A,@*;F,/E9A,@*; 9??0F0+9K
A,@*;Z)?A@E,9+ E)+9A,@*
汪振立等:岩石J土壤J铁芒萁系统中稀土元素的分布、迁移和累积
更 正
由于校对问题,本刊 !<应改为“伊海生”,特向文章作者及广大读者致歉。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!
!
!
!
!
!
!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!
!
!
!
!
!
!
!

[[>

  鄂ICP备06018747号 Copyright @ 2017
  植物通 All Rights Reserved
  Email:23198511@qq.com
回顶部
51La