安徽省廬江縣礬山地區(qū)富硒土壤資源調(diào)查與評價

王延明，侯照方

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊， 安徽合肥 230011）

0 引言

硒是地球上一種稀少并且分散的元素，也是生命健康的必要元素。我國土壤硒含量水平在全世界范圍內(nèi)屬于中等偏下，其中72%的國土面積屬于缺硒地區(qū)[1]。全國將開發(fā)綠色富硒土壤資源、種植天然綠色富硒農(nóng)作物作為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的一項特色。湖北、廣西、青海、浙江、福建、四川、江西、海南、湖南等省（區(qū)）人民政府已將開發(fā)富硒土地作為實施農(nóng)業(yè)強省戰(zhàn)略的一項重要工作，大力開發(fā)富硒、富鋅等特色耕地，形成特色農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

本次在廬江縣礬山地區(qū)開展富硒土壤資源調(diào)查工作，圈定了118km2的富硒土壤，且環(huán)境質(zhì)量良好，多種農(nóng)產(chǎn)品富硒程度高，為地方生態(tài)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐。

1 調(diào)查區(qū)概況

廬江縣位于合肥市東南部，巢湖南側(cè)，交通位置便利。調(diào)查區(qū)位于廬江縣的東南部，涉及行政區(qū)劃有礬山鎮(zhèn)、龍橋鎮(zhèn)、泥河鎮(zhèn)，調(diào)查面積195km2。地形總體為南東高、北西低，其中東南以丘陵崗地地貌為主，西北為平原地貌；區(qū)內(nèi)主要水系有瓦洋河、失曹河、黃屯河，均為南北向；區(qū)內(nèi)溫熱多雨，四季分明，寒暑明顯；調(diào)查區(qū)土壤基本為酸性土壤，環(huán)境質(zhì)量整體較好，土壤類型主要有水稻土、黃棕壤、黃褐土、粗骨土、石質(zhì)土等五類[2]，其中水稻土和黃褐土為區(qū)內(nèi)主要的農(nóng)業(yè)種植土壤，黃棕壤為林地主要土壤。調(diào)查區(qū)地層出露有三疊系、侏羅系、白堊系及第四系巖層，主要以白堊系火山巖為主。調(diào)查區(qū)農(nóng)用地面積160.9km2，農(nóng)用地占土地總面積82.5%；調(diào)查區(qū)農(nóng)作物主要有水稻、油菜、玉米、山芋等，其次還有竹筍、油菜、茶葉、藍莓等。

2 樣品采集及分析測試

2.1樣品采集

2.1.1表層土壤樣采集

全區(qū)表層土壤測量采集樣品3635件，林地平均采樣密度8點/km2,耕地平均采樣密度32點/km2,采樣深度為0～20cm，野外采樣以地形圖和土地利用現(xiàn)狀圖為底圖，先按照網(wǎng)格進行布設，然后根據(jù)土地利用現(xiàn)狀進行調(diào)整。

2.1.2垂向剖面樣品采集

土壤剖面布設主要依據(jù)土壤硒含量水平分布特征，同時考慮不同土壤類型。全區(qū)調(diào)查40個剖面點，每個剖面高1.5～2.0m，根據(jù)土壤分層由深至淺分別采樣，共采集200個樣品。

2.1.3農(nóng)作物樣品采集

本次主要采集該區(qū)主要種植的農(nóng)作物，包括水稻71個，油菜29個，山芋21，另外采集了部分地方特色的經(jīng)濟作物，如竹筍31件、毛豆12件、板栗11件、茶葉9件，藍莓13件等，共涉及21種農(nóng)作物，計267件樣品。各類農(nóng)產(chǎn)品采樣時間為該種作物大面積采摘或收獲期，采集部位為農(nóng)作物可食用部分，不同作物采集方法不盡相同。

野外樣品的采集、加工均按照《土地質(zhì)量地球化學評價范規(guī)》（DZ/T 0295-2016）和《安徽省市縣級（1∶50000）土地質(zhì)量地球化學調(diào)查評價技術(shù)指南（試行）》等關(guān)規(guī)范規(guī)程執(zhí)行。

2.2分析測試

本次分析測試單位為安徽省地質(zhì)實驗研究所，表層土壤樣品分析的項目有：N、P、K2O、有機質(zhì)、Mn、TFe2O3、Se、F、S、Cr、Zn、Pb、Cu、Ni、Cd、As、Hg、pH、CEC等19項，農(nóng)作物樣品分析的項目有：As、Hg、Se、Cd、Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、F等10項。其中Se的分析方法為原子熒光光譜法（AFS），分析方法檢出限為0.008mg/kg。

3 表層土壤硒元素地球化學特征

3.1硒元素含量特征

根據(jù)分析測試結(jié)果，調(diào)查區(qū)表層土壤Se含量范圍在0.06～17.15mg/kg，平均含量0.49mg/kg,變異系數(shù)為1.1，為強分異型元素。將本區(qū)Se平均含量與中國表層土壤Se平均值以及安徽省江淮流域土壤Se背景值進行對比（見表1），計算出Se富集系數(shù)分別為1.69和2.13，可見本區(qū)表層土壤硒元素相對較富集。整個調(diào)查區(qū)硒高背景區(qū)分布在中西部的牛頭山—礬山鎮(zhèn)、天光山—花山林場，南部寨腳山—海形村等地區(qū)，土地利用類型主要為林地，其次為耕地；硒低背景區(qū)分布在西北部月形村—夾板村—竹林村一帶、龍橋鎮(zhèn)東側(cè)，南部洪院村—磚橋村一帶，土地利用類型主要為耕地。

表1 廬江礬山調(diào)查區(qū)硒元素參數(shù)表（mg/kg）Table 1.Selenium parameters in the surveyed area of Fanshan,Lujiang(mg/kg)

3.2硒元素相關(guān)性分析

通過對硒元素與其他元素相關(guān)性研究顯示（表2），調(diào)查區(qū)表層土壤Se與F、P、有機質(zhì)、N、S等元素具有顯著正相關(guān)關(guān)系，與pH、Ni等元素（指標）具有較顯著負相關(guān)關(guān)系。整體來看Se主要與養(yǎng)分元素（指標）關(guān)系較為密切，Se含量高的表層土壤養(yǎng)分元素也較高；Se與重金屬元素相關(guān)性均較差，這樣保證了Se含量較高的土壤中重金屬含量較低，有利于土壤的開發(fā)利用；另外可發(fā)現(xiàn)酸性土壤有利于表層土壤Se的富集。

表2 硒元素與其他元素相關(guān)系數(shù)表Table 2.Correlation index of selenium and other elements

3.3硒影響因素分析

3.3.1硒元素在不同母質(zhì)土壤中的分布

分別對不同土壤母質(zhì)區(qū)的土壤樣品硒元素含量進行統(tǒng)計，統(tǒng)計見表3，本區(qū)Se元素在不同母質(zhì)中平均含量從高到低依次為：中堿性火山巖風化物母質(zhì)（0.85）、中堿性侵入巖風化母質(zhì)（0.63）、淺色碎屑巖類風化物母質(zhì)（0.62）、河流沖擊母質(zhì)（0.47）、紅色碎屑巖類風化物母質(zhì)（0.34）、晚更新世黃土母質(zhì)（0.3）。結(jié)果顯示Se元素的分布明顯受土壤母質(zhì)類型控制，巖漿巖母質(zhì)分布區(qū)硒的含量明顯高于沉積巖母質(zhì)分布區(qū)。本區(qū)土壤硒元素含量均達到了足硒含量以上，特別是河流沖擊母質(zhì)土壤分布區(qū)，作為本區(qū)主要的耕作區(qū)，其Se元素含量達到較高的水平。

表3 硒元素在不同母質(zhì)土壤中參數(shù)結(jié)果表（mg/kg）Table 3.Results of selenium parameters in soil with different parent materials(mg/kg)

3.3.2不同土壤類型硒含量特征

土壤類型取決于母質(zhì)類型、地形地貌及土壤成因等多種因素。分別對不同土壤類型樣品硒元素含量進行統(tǒng)計，統(tǒng)計見表4，表中可見Se元素在不同類型土壤中的平均含量排序從高到低依次為：粗骨土（0.9）、黃棕壤（0.69）、黃褐土（0.61）、石質(zhì)土（0.59）、潛育水稻土（0.5）、潴育水稻土（0.46）、淹育水稻土（0.35）。結(jié)果表明，硒含量最高值及最高的平均值均出現(xiàn)在粗骨土，根據(jù)土壤類型的特征可知，粗骨土屬于較為原始的土壤，一般土層較薄，常常缺失淀積層，土壤層型為A-(B)-C型，土壤中原巖成分較多，這說明粗骨土中的Se含量可能與其原巖成分有關(guān)。另外本區(qū)黃棕壤和黃褐土的土壤母質(zhì)成分基本為火山巖風化母質(zhì)，而水稻土的母質(zhì)成分多為第四系巖層。

3.3.3不同巖礦石硒含量特征

從前面的分析中可以發(fā)現(xiàn)調(diào)查區(qū)表層土壤Se含量與火山巖母質(zhì)層關(guān)系密切，本次工作采集了23個巖礦石樣品進行了分析，分析結(jié)果顯示高嶺石化、黃鐵礦化蝕變巖石中Se含量明顯較高；其次包括高嶺石化褐鐵礦化蝕變巖石中Se含量也較高；新鮮的粗安巖或火山巖，磁鐵礦化巖石Se含量均不高。本區(qū)硒元素可能賦存在黃鐵礦等硫化物中，以類質(zhì)同像的形式存在[3]。

3.3.4硒元素垂向分布特征

通過土壤剖面樣品分析結(jié)果，Se的垂向分布特征見圖1所示。整體來說，硒元素表現(xiàn)為深層向表層逐漸升高的趨勢，尤其在黃棕壤、黃褐土、潛育水稻土中表現(xiàn)較為明顯的表層富集現(xiàn)象。在粗骨土中表層至深層變化大不，均達到了0.6以上，這由于粗骨土母質(zhì)成分硒含量較高且土壤厚度較薄有關(guān)。主要是因為成土過程中Se趨向于在高鐵富泥炭和腐殖質(zhì)的土壤中富集。土壤呈酸性時，Se易被結(jié)合于土壤腐殖質(zhì)物質(zhì)不利于溶解遷移，降低了Se的淋溶流失，故Se在表土層以腐殖質(zhì)態(tài)、強有機態(tài)、殘渣態(tài)的形式積聚起來。這就說明Se的來源不僅與母質(zhì)成分有關(guān)，還與有機質(zhì)的表層富集作用有關(guān)。

總體來說，調(diào)查區(qū)內(nèi)表層土壤硒元素的來源主要有兩個方面：①土壤中富硒母質(zhì)成分含量；②與有機質(zhì)含量有關(guān)的表層富集作用。查區(qū)內(nèi)淺表火山巖普遍發(fā)育一套淺色蝕變，包括黃鐵礦化、明礬石化、高嶺石化等蝕變，分布十分廣闊，在大小礬山、轎子頂、牛頭山、天關(guān)山、鐘山等地尤其比較明顯，且出露較多，這些區(qū)域表層土壤或者深層母質(zhì)土壤的硒含量均較高，為整個地區(qū)富硒土壤的形成提供了源源不斷的硒元素，然后再通過機械搬運、坡積、沖積作用及土壤表層富集作用，使富硒土壤的面積得到了進一步的擴大。

圖1 硒元素垂向分布特征Figure 1.Vertical distribution characteristics of selenium element

4 富硒土壤資源評價

4.1富硒土壤的分布情況

根據(jù)《土地質(zhì)量地球化學評價》（DZ/T 0295—2016），按照土壤硒含量等級分為缺乏、邊緣、適量、高、過剩五級，分級結(jié)果如圖2所示，其中硒元素等級為高（Se0.4～3mg/kg）的土壤即為富硒土壤。本次工作僅對農(nóng)用土地進行評價，參與評價的農(nóng)用地面積160.9km2，其中耕地68.8km2。

調(diào)查結(jié)果顯示，整個工作區(qū)基本上以適量和富硒土壤為主，其中富硒土壤主要分布于測區(qū)的中部、東部、南部地區(qū)以及瓦洋河、失曹河流域，面積118.35km2，占工區(qū)農(nóng)用地的73.56%。其中富硒耕地面積33.6km2，占工區(qū)耕地面積的48.8%。富硒林地82.90km2，占工區(qū)林地面積的91.8%；其次硒元素等級為適量（0.175≤Se≤0.4）的主要分布于測區(qū)西北部農(nóng)田區(qū)、黃屯磚橋西側(cè)地區(qū)，面積39.16km2，占比為24.23%，其中耕地面積為34.10km2。其余三個等級土壤僅占2%左右。

根據(jù)土壤養(yǎng)分元素豐缺評價結(jié)果顯示，調(diào)查區(qū)內(nèi)富硒土壤的N、P、K綜合養(yǎng)分情況以較豐富為主，其他養(yǎng)分元素，如S、Fe、Zn等元素含量較高，尤其是營養(yǎng)元素Zn十分豐富，為富鋅富硒土壤；根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果顯示，調(diào)查區(qū)內(nèi)富硒土壤中的As、Cd、Cr、Hg、Pb、Ni、Zn等重金屬元素基本以一等清潔為主，環(huán)境質(zhì)量較為優(yōu)良。

4.2農(nóng)作物硒含量

4.2.1農(nóng)作物硒含量特征

根據(jù)農(nóng)作物（可食用部分）的含量均值分析：花生Se含量最高，其后依次為毛豆、油菜籽、大米、小麥、蕨菜玉米、板栗、山芋、蓮藕、蒜苗、豆角、韭菜、蘿卜、竹筍、藍莓、桃子、萵筍、辣椒和葡萄?？傮w來說，油料、茶葉和毛豆硒含量較高，糧食類次之，水果和蔬菜最低（圖3）。

表4 硒元素在不同土壤類型的參數(shù)結(jié)果表（mg/kg）Table 4.Results of selenium parameters in different soil types(mg/kg)

圖2 調(diào)查區(qū)硒元素等級分布圖Figure 2.Distribution of selenium levels in the surveyed area

圖3 農(nóng)作物硒含量均值圖Figure 3.Average selenium content of crops

依據(jù)國家及地方富硒農(nóng)作物標準，調(diào)查區(qū)內(nèi)98.6%大米達到國家富硒大米標準（表5），全部小麥、玉米、油菜籽、毛豆、花生、板栗、茶葉及蔬菜（蓮藕、蒜苗、蕨菜、蘿卜）達到富硒農(nóng)作物標準，大部分韭菜、山芋、豆角、藍莓、山芋滿足富硒農(nóng)產(chǎn)品要求。

表5 部分農(nóng)作物硒含量特征統(tǒng)計表Table 5.Statistics of selenium content characteristics of some crops

4.2.2農(nóng)作物硒元素富集程度

從富集系數(shù)均值分析，Se富集能力從大到小依次為：花生＞毛豆＞油菜籽＞小麥＞大米＞玉米＞板栗＞蓮藕＞蕨菜＞山芋＞蘿卜＞豆角＞蒜苗＞韭菜＞竹筍＞桃子＞萵筍＞藍莓＞辣椒＞葡萄?；ㄉ⒚?、茶葉和油菜籽Se富集能力大于其它糧食類，水果類和蔬菜類Se富集能力相對較差（圖4）。

同時本次工作初步研究了大米—土壤間元素遷移的影響因素，研究發(fā)現(xiàn)大米Se與土壤全Se、浸提性Se、水溶態(tài)Se、腐殖酸態(tài)Se、強有機態(tài)Se和殘渣態(tài)Se含量均顯著正相關(guān)。土壤有機質(zhì)影響有機態(tài)Se含量，大米Se與土壤Se/有機質(zhì)的相關(guān)性顯著大幅度增加，意味著增加單位有機質(zhì)中的Se含量能促進水稻吸收并將之轉(zhuǎn)移到籽實中，土壤Se/有機質(zhì)可做為衡量土壤Se生物有效性指標[4]。

5 結(jié)論及建議

（1）整個調(diào)查區(qū)基本上以富硒土壤為主，分布于調(diào)查區(qū)的中部、東部、南部地區(qū)以及瓦洋河、失曹河流域，面積118.35km2，占調(diào)查區(qū)農(nóng)用地的73.56%，且環(huán)境質(zhì)量良好，適合開發(fā)利用。

圖4 農(nóng)作物富硒系數(shù)均值圖Figure 4.Average values of selenium enrichment coefficients of crops

（2）綜合農(nóng)作物重金屬含量、重金屬富集能力及富硒能力，區(qū)內(nèi)可推廣開發(fā)富硒大米、油菜籽等農(nóng)產(chǎn)品；山芋、玉米、花生、板栗、茶葉、藍莓、毛豆、韭菜、豆角、蒜苗、蕨菜、蓮藕等富硒潛力研究成果具有參考價值，建議進一步開展富硒農(nóng)產(chǎn)品的專項調(diào)查研究提供了依據(jù)。

（3）調(diào)查區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，礦產(chǎn)開發(fā)導致的環(huán)境地質(zhì)問題對生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)產(chǎn)業(yè)具有較大的影響，建議地方政府加強地質(zhì)環(huán)境修復工作，為富硒農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供良好的生態(tài)環(huán)境。

（4）建議加大宣傳工作，打造富硒農(nóng)作物品牌，將富硒農(nóng)業(yè)與生態(tài)旅游結(jié)合起來共同發(fā)展。