貴州省石阡縣耕地土壤硒元素地球化學(xué)特征及開發(fā)利用建議

洪萬華，蔣天銳，涂飛飛，余萬澤，沈小慶

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局103地質(zhì)大隊，貴州 銅仁 554300)

硒是人體必需的微量元素，能抑制化學(xué)致癌物、分解致癌物質(zhì)，如黃曲霉素、四乙鉛基等，還能將長期積存在人體中的有害金屬離子如鉛、汞、砷、鎳等排出體外，具有天然的解毒、排毒作用。具有“生命之火”、“天然解毒劑”和“抗癌之王”的美稱(Raman M P2000、Raman M P2012、楊忠芳等2012)。除此之外，對防止克山病、心腦血管疾病、肝臟疾病和糖尿病等也有益處(呂瑤瑤等2012、譚見安等1996、劉建新等2012)。1988年中國營養(yǎng)學(xué)會將硒列入人們每日膳食營養(yǎng)素之一。國內(nèi)外大量資料表明，世界上40多個國家土壤中缺硒，我國約有三分之二地區(qū)屬于國際公認(rèn)的缺硒地區(qū)，其中近三分之一地區(qū)又為嚴(yán)重缺硒地區(qū)，缺硒可導(dǎo)致相關(guān)的地方病(李洪奎等1990、王銳等2017)。

1 調(diào)查區(qū)概況

調(diào)查區(qū)位于貴州省東部銅仁市境內(nèi)，國土面積2 375 km2，石阡縣位于貴州省東北部，銅仁市西南部。東與江口、岑鞏縣為鄰，南與鎮(zhèn)遠、施秉縣接壤，西與鳳崗、余慶縣相望，北同思南、印江縣毗連。區(qū)內(nèi)地形地貌受地層構(gòu)造控制明顯，其山脈、溝谷、河流的展布，大部份與構(gòu)造線方向一致。石阡縣出露的地層，除缺失泥盆系、石炭系外，從元古界板溪群至三疊系均有出露。石阡縣礦產(chǎn)資源總體貧乏，主要礦產(chǎn)資源有：地?zé)崴?、煤、釩、重晶石、建筑用灰?guī)r、大理石等；成土母巖主要有灰?guī)r、白云巖、頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、砂巖和板巖；土壤類型主要有黃壤、石灰土、紫色土、水稻土等4個土類。

2 樣品采集及分析方法

3 硒元素地球化學(xué)特征

3.1 硒元素地球化學(xué)含量變化特征

表1 石阡縣硒元素地球化學(xué)特征統(tǒng)計表 (n=5923)

3.2 不同土壤類型含量變化特征

石阡縣采集的耕地表層土壤樣主要集中在黃壤(4104件)和水稻土(1668件)中，黃棕壤、石灰土、紫色土中采集較少。

表2 石阡縣耕地表層土壤不同土壤類型硒含量地球化學(xué)特征統(tǒng)計表

3.3 不同土地利用硒含量變化特征

采集的耕地表層土壤樣主要集中在水田(1580件)、旱地(3629件)中，果園、茶園、裸地、水澆地采集樣品相對較少，詳見表3。

石阡縣旱地中硒元素含量變化較大，極差達到8.27 mg/kg；水田中硒元素變化相對較小，極差為1.75；裸地中采樣量較小，耕種年限較短，土壤活性低，硒元素數(shù)據(jù)較為均勻?？傮w來看石阡縣表層土壤樣硒元素平均含量果園>水澆地>旱地>茶園>裸地>水田，硒元素大于0.4 mg/kg含量平均值水澆地>果園>旱地>水田>茶園>裸地，這與耕地耕作精細程度和耕作習(xí)慣密切相關(guān)，其他指標(biāo)及參數(shù)詳見表3。

3.4 不同成土母巖硒含量變化特征

采集的耕地表層土壤樣主要集中在石灰?guī)r(2103件)、白云巖(1968件)和頁巖(1600)中，板巖、粉砂質(zhì)頁巖、砂巖采集樣品相對較少。

表3 石阡縣耕地表層土壤不同土地利用硒含量地球化學(xué)特征統(tǒng)計表

表4 石阡縣耕地表層土壤不同成土母巖硒含量地球化學(xué)特征統(tǒng)計表

土壤中的硒元素來源主要為成土母巖及人為因素，硒元素存在于所有類型的巖石中，但含量受巖石的巖性及巖石的形成時代影響(王銳等2017)，在原生環(huán)境中硒的主要來源為富硒的沉積巖，如中生代黑色頁巖和煤(Wang Z等2001)，石阡縣硒元素來源主要為二疊系吳家坪含煤巖系、寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組黑色碳質(zhì)頁巖和其他地層含碳質(zhì)灰?guī)r、板巖等。石阡縣耕地主要分布在山間溝谷和平壩，土壤來源主要為高處基巖風(fēng)化后順地表水匯集在溝谷和平壩，耕地土壤大部分為次生堆集。

4 耕地表層土壤硒元素空間分布特征

4.1 耕地表層土壤硒元素等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《貴州省耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價總體設(shè)計》要求，將石阡縣表層土壤硒元素劃分為7個區(qū)，硒元素含量劃分登記及意義詳見表5。

表5 表層土壤硒等級劃分及圖示統(tǒng)計表

4.2 耕地表層土壤硒元素空間分布特征

結(jié)合上述劃分標(biāo)準(zhǔn)和《天然富硒土地劃定與標(biāo)示(試行)》(DD2019-10)≥0.4 mg/kg為富硒標(biāo)準(zhǔn)閾值，即為表6中可見石阡縣以含硒為主，面積651 808畝，占石阡縣耕地面積的71.14%；富硒區(qū)面積243 410畝，占石阡縣耕地面積的26.57%，其中以三級富硒為主。

表6 石阡縣耕地土壤硒元素等級劃分統(tǒng)計表

富硒區(qū)主要在龍?zhí)伶?zhèn)-龍井鄉(xiāng)、本莊鎮(zhèn)-河壩鄉(xiāng)、本莊-聚豐鄉(xiāng)、石固鄉(xiāng)-青陽鄉(xiāng)連片分布，區(qū)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)零星分布，詳見圖1。

5 清潔富硒耕地地球化學(xué)特征

石阡縣存在天然富硒土地資源面積243 410畝，其中清潔富硒面積有240 401.29畝(圖2)，清潔富硒土地資源主要集中分布在本莊、龍?zhí)?、龍井、青陽、石固、聚鳳、河壩等七個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(面積10 000畝以上)。水田76 904.21畝、旱地154 854.95畝、茶園668.76畝、果園6 513.18畝、裸地1 460.2畝。

5.1 成土母巖

富硒土地資源的分布主要受地質(zhì)背景控制，龍?zhí)?龍井、山口坳-永和一帶連片富硒土地資源成土母巖主要為二疊系吳家坪組碎屑灰?guī)r夾含煤炭質(zhì)頁巖和三疊系夜郎組灰?guī)r；馬屯-聚鳳、朝陽-新豐一帶富硒土地資源成土母質(zhì)主要為寒武系石冷水組白云巖和婁山關(guān)組白云巖及牛蹄塘組炭質(zhì)頁巖。

5.2 富硒成因淺析

土壤在形成過程中往往受母巖繼承性的影響，成土母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，成土母質(zhì)元素含量是決定土壤元素含量的重要因素。富硒區(qū)成土母質(zhì)主要有二疊系吳家坪組煤系地層、寒武系牛蹄塘組炭質(zhì)頁巖，區(qū)域構(gòu)造較發(fā)育，受構(gòu)造抬升區(qū)域長期處于風(fēng)化剝蝕，將富含硒的母質(zhì)源源不斷的向低洼地區(qū)搬運，在地勢低洼的山前沖積平原沉淀下來，并不斷富集，最終形成了硒富區(qū)。

圖1 石阡縣表層土壤硒元素評價等級圖

圖2 石阡縣清潔富硒耕地開發(fā)利用建議圖

6 清潔富硒土地開發(fā)利用建議

天然富硒土地的開發(fā)利用是生產(chǎn)天然富硒農(nóng)產(chǎn)品的先決條件，只有其得到了有效地開發(fā)利用與保護，才能轉(zhuǎn)為真正的經(jīng)濟價值，為農(nóng)民增加收入提供保障。高效利用富硒土地資源，大力開發(fā)富硒特色農(nóng)產(chǎn)品，優(yōu)化土地利用方式，提高土地綜合利用價值，進而加快地方農(nóng)業(yè)發(fā)展方式。

6.1 富硒土地開發(fā)區(qū)劃分原則

a.1∶5萬耕地調(diào)查圈出的清潔富硒耕地；

b.農(nóng)作物總體含硒量高及農(nóng)作物安全性較好；

c.土壤肥力充足，能滿足富硒農(nóng)產(chǎn)品生長需要，土壤環(huán)境質(zhì)量以清潔、尚清潔為主，土壤環(huán)境對農(nóng)作物安全沒有影響；

d.交通便利、水利設(shè)施較為完備，便于集約式開發(fā)。

6.2 清潔富硒優(yōu)先開發(fā)區(qū)劃分結(jié)果

根據(jù)評價原則共劃分四個重點富硒優(yōu)先開發(fā)區(qū)，分別為龍?zhí)?龍井富硒茶葉及茶山觀光園區(qū)、山口坳-永和富硒茶葉、富硒水果優(yōu)先開發(fā)區(qū)、馬屯-聚鳳富硒水稻、蔬菜、茶葉優(yōu)先開發(fā)區(qū)、朝陽-新豐富硒水果種植區(qū)，詳見圖2、表7。

表7 石阡縣清潔富硒優(yōu)先開發(fā)區(qū)劃分統(tǒng)計表

7 結(jié)論

通過對石阡縣的耕地質(zhì)量地球化學(xué)評價研究后，對石阡縣表層土壤硒元素和清潔富硒元素的地球化學(xué)特征和展布規(guī)律有了一些初步的認(rèn)識和了解，并提出了相關(guān)的開發(fā)利用建議。

(1)石阡縣耕地表層土壤硒元素總體平均含量為0.38 mg/kg，是中國土壤A層背景值1.48倍。

(2)根據(jù)石阡縣耕地稟賦和富硒區(qū)展布特征，對石阡縣富硒成因進行了初步的解析，石阡縣富硒區(qū)主要受構(gòu)造和地層控制，特別是二疊系吳家坪含煤巖系和寒武系黑色巖系富硒。

(3)按照富硒土壤評價標(biāo)準(zhǔn)，石阡縣共圈定富硒區(qū)243 410畝，清潔富硒區(qū)240 401.29畝，主要集中分布在本莊、龍?zhí)?、龍井、青陽、石固、聚鳳、河壩等七個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。清潔富硒區(qū)主要成土母巖為二疊系吳家坪組灰?guī)r、煤炭質(zhì)頁巖和寒武系牛蹄塘組碳質(zhì)頁巖。

(4)根據(jù)富硒區(qū)交通位置、土壤環(huán)境、肥力、富硒強度等參數(shù)共劃分了龍?zhí)?龍井富硒茶葉及茶山觀光園區(qū)、山口坳-永和富硒茶葉、富硒水果優(yōu)先開發(fā)區(qū)、馬屯-聚鳳富硒水稻、蔬菜、茶葉優(yōu)先開發(fā)區(qū)、朝陽-新豐富硒水果種植區(qū)四個富硒優(yōu)先開發(fā)區(qū)。