贛州市土地質(zhì)量地球化學(xué)評估及其富硒特征研究

雍太健 張明 陳國光 唐志敏 周墨 湛龍 梁曉紅

*收稿日期：20200422修訂日期：20200722責(zé)任編輯：譚桂麗

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查局“海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查（編號：DD2060321）”和“全國土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查成果集成與服務(wù)應(yīng)用（編號：DD20190519）”項目聯(lián)合資助。

第一作者簡介：雍太健，1985年生，男，助理工程師，主要從事農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查與研究工作。Email：1906394028@qq.com。

通信作者簡介： ， 年生， ，，。

摘要： 基于贛州市多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查獲得的表層土壤數(shù)據(jù)，對贛州市土壤硒的地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，并開展了土地質(zhì)量地球化學(xué)評估。贛州市土壤硒的變異系數(shù)屬于中等起伏型，局部存在富硒土壤或貧硒土壤，Se含量與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)。富硒土壤面積為4 224 km2，占總面積的10.76%;硒含量適量的土壤面積為29 248 km2，占總面積的74.49%;硒含量處于邊緣的土壤面積為5 280 km2，占總面積的13.45%;缺硒土壤面積為512 km2，占總面積的1.30%。評估區(qū)土地質(zhì)量整體良好，以優(yōu)良等級土壤為主，占評估區(qū)總面積的57.83%，中等等級土壤占評估區(qū)總面積的40.01%，差等級和劣等級土壤較少，占評估區(qū)總面積的2.16%。

關(guān)鍵詞： 多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查;土地質(zhì)量;富硒土壤;贛州市

中圖分類號：P642.112;S159.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：20961871（2020）0440307

土壤是位于地球陸地表面和淺水域底部的具有生命力和生產(chǎn)力的疏松而不均勻的聚積層，是地球系統(tǒng)的組成部分，也是調(diào)控環(huán)境質(zhì)量的中心要素之一[12]。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土地質(zhì)量問題已成為各國政府和民眾關(guān)注的焦點。合理開發(fā)利用土地資源，發(fā)揮有限土地的最大生產(chǎn)潛力，對社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展具有重要意義[36]。多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查是中國地質(zhì)調(diào)查局實施的基礎(chǔ)性、公益性地質(zhì)調(diào)查工作[7]。目前，多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查工作已獲得了大量高精度數(shù)據(jù)成果，在此基礎(chǔ)上對土壤污染程度與養(yǎng)分的豐缺狀況進(jìn)行評估，進(jìn)而提出土地質(zhì)量地球化學(xué)評估方法，可為生態(tài)文明建設(shè)、土地資源開發(fā)與保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)[8]。

本文以贛州市土壤作為研究對象，在多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，評價土壤污染程度與養(yǎng)分豐缺狀況，劃分土地質(zhì)量等級并找出特色土地資源，為該區(qū)生態(tài)文明建設(shè)及土地資源規(guī)劃、開發(fā)利用及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供參考。

1 研究區(qū)概況

贛州市位于江西省南部，地處贛江上游，位于東南沿海地區(qū)向中部內(nèi)地延伸的過渡帶，是內(nèi)地通向東南沿海的重要通道，地理坐標(biāo)為： 24°29′～27°09′ N，113°54′～116°38′ E。該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有冬夏季季風(fēng)盛行、春秋季降水集中、四季分明、氣候溫和、雨量充沛、酷暑和嚴(yán)寒時間短、無霜期長等氣候特征。該區(qū)地勢四周高中間低，自東南向西北傾斜，地貌類型為剝蝕丘陵和侵蝕山地，丘陵和低山面積約占全區(qū)總面積的83%。全區(qū)山、水、田、園、路可概括為“八山半水一分田，半分道路和莊園”，主要的土壤類型有紅壤、水稻土、黃壤、粗骨土、紫色土等。

2 樣品采集及分析測試

2.1 樣品采集

表層土壤樣品的采樣密度為1個點/km2，城區(qū)加密至2個點/km2。研究區(qū)總體為山地丘陵，樣品以具有代表性、廣泛分布的成熟土壤為主。采樣點控制在3/4個小格面積以上，采樣點位布置在采樣格中最大匯水面積的溝谷中，采集廣泛分布的成熟土壤。若存在多個水系或溝谷即分別采樣組合，采樣點位布置在主要溝系或近中間部位采樣點上。在500 m以上的山地區(qū)，采樣點布置在大面積分布的母巖區(qū)沖溝或坡地下部匯集處。對研究區(qū)邊界采樣大格進(jìn)行擴邊處理，布設(shè)4個采樣點[9]。全區(qū)共采集表層土壤單點樣39 264件，按1個點/km2組合分析樣品9 816件。

2.2 分析測試

土壤樣品經(jīng)風(fēng)干并過20目尼龍篩加工處理后，在國土資源部南昌礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成分析測試工作。采用密碼插入法，按照分析樣品數(shù)插入一定數(shù)量的一級土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW系列）監(jiān)控測試質(zhì)量，保證樣品分析測試的準(zhǔn)確度和精密度[10]。X射線熒光光譜法（XRF）測定SiO2、P、Pb、CaO、Cr、Zn、N、S、Cl、Co、Cu、TFe2O3、MgO、Mn、Na2O、K2O、Ni;石墨爐原子吸收法（GFAAS）測定Cd;深孔對電極攝譜法（ES）測定B;原子熒光法（AFS）測定Hg、As、Se;分光光度法（COL）測定I;催化極譜法（POL）測定Mo;離子選擇性電極法（ISE）測定F、pH值;氧化還原容量法（VOL）測定有機質(zhì)。用于監(jiān)控準(zhǔn)確度和精密度的國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 系列）各元素或指標(biāo)合格率為100%，實驗室內(nèi)部檢查合格率>98%，密碼樣抽查合格率>90%，異常點檢查合格率>85%。

3 評價標(biāo)準(zhǔn)與方法

3.1 土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《DZ/T 0295—2016土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》[11]選擇N、P、K 3個養(yǎng)分元素指標(biāo)，按照表1所示的土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級劃分界限進(jìn)行單指標(biāo)土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級劃分。

在N、P、K土壤單指標(biāo)養(yǎng)分地球化學(xué)等級劃分的基礎(chǔ)上進(jìn)行土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級劃分，公式為

f養(yǎng)綜=∑ni=1kifi，（1）

式中：f養(yǎng)綜為土壤N、P、K評價總得分，1≤f養(yǎng)綜≤5;ki為N、P、K權(quán)重系數(shù)，分別為0.4、0.4和0.2;fi分別為土壤N、P、K的單元素等級得分，單指標(biāo)評價結(jié)果5等、4等、3等、2等、1等對應(yīng)的fi得分分別為1分、2分、3分、4分、5分。當(dāng)f養(yǎng)綜<1.5 時，表明土壤中養(yǎng)分元素缺乏;當(dāng)1.5

3.2 土壤環(huán)境地球化學(xué)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

選擇As、Cd、Cr、Pb、Hg、Ni、Cu、Zn進(jìn)行單因子評價[1217]。根據(jù)《GB 15618-2018土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》[18]評價該區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，分為優(yōu)先保護(hù)區(qū)、安全利用區(qū)和嚴(yán)格管控區(qū)，其中Ni、Cu、Zn不劃分嚴(yán)格管控區(qū)。當(dāng)土壤中的污染物含量等于或低于規(guī)定的風(fēng)險篩選值時，農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險低，一般可忽略，該類地區(qū)可劃分為優(yōu)先保護(hù)區(qū)。當(dāng)土壤中的污染物含量高于風(fēng)險篩選值時，農(nóng)用地土壤可能存在污染風(fēng)險，應(yīng)加強土壤環(huán)境監(jiān)測和農(nóng)產(chǎn)品協(xié)調(diào)監(jiān)測。當(dāng)土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr含量高于風(fēng)險篩選值，等于或低于風(fēng)險管制值時，農(nóng)用地土壤可能存在食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)等土壤污染風(fēng)險，該類地區(qū)劃分為安全利用區(qū)，原則上應(yīng)采取農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等安全利用措施。當(dāng)土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr含量高于風(fēng)險管制值時，農(nóng)用地土壤存在食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)的污染風(fēng)險較高，且難以通過安全利用措施降低農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險等級，該類地區(qū)應(yīng)劃分為嚴(yán)格管控區(qū)，原則上應(yīng)采取禁止種植食用農(nóng)產(chǎn)品、退耕還林等嚴(yán)格管控措施。

在單因子指標(biāo)評價的基礎(chǔ)上，運用一票否決法[1921]進(jìn)行多因子綜合分級評價。當(dāng)單因子指標(biāo)均為優(yōu)先保護(hù)區(qū)時，綜合評價認(rèn)定為優(yōu)先保護(hù)區(qū);當(dāng)單因子指標(biāo)有1個為安全利用區(qū)，其他單因子指標(biāo)均為優(yōu)先保護(hù)區(qū)時，綜合評價認(rèn)定為安全利用區(qū);當(dāng)單因子指標(biāo)有1個為嚴(yán)格管控區(qū)，其他單因子指標(biāo)為優(yōu)先保護(hù)區(qū)或安全利用區(qū)時，綜合評價認(rèn)定為嚴(yán)格管控區(qū)。

3.3 土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級劃分方法

土壤質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級由評價單元的土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級與土壤環(huán)境地球化學(xué)綜合等級疊加產(chǎn)生，具體劃分方法及含義見表2。

4 土地質(zhì)量地球化學(xué)評價

4.1 區(qū)域元素地球化學(xué)參數(shù)特征

研究區(qū)表層樣土壤各元素豐度平均值與全國土壤各元素豐度之比K1>1.2的元素有Cd、Hg、N，其中Cd、Hg在表層土壤中的富集，除了與人類生產(chǎn)及生活造成的污染有關(guān)外，還與地質(zhì)背景具有一定關(guān)系。N的富集主要與植物的固氮作用有關(guān)。K1<0.9的元素有Cr、Cu、Ni，反映該區(qū)具有較清潔的土壤環(huán)境。

As、Cd、Hg、Cr、Cu、Ni等6項指標(biāo)的變異系數(shù)>50%，這些元素含量分布不均勻，分異顯著，表明其受人類活動或成礦地質(zhì)作用影響明顯。Zn、P、N、K等4項指標(biāo)的變異系數(shù)為25%～50%，屬于中等起伏型，這些元素含量變化較大，分布不均勻，具有一定的分異性，主要受人類活動或成礦地質(zhì)作用影響（表3）。

4.2 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級評價

土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級將養(yǎng)分劃分為一等（豐富）、二等（較豐富）、三等（中等）、四等（較缺乏）、五等（缺乏）。單指標(biāo)土壤養(yǎng)分評價結(jié)果（表4）顯示，評估區(qū)N為豐富—較豐富區(qū)占19.04%，主要分布在研究區(qū)西側(cè)和章貢、贛縣地區(qū);評估區(qū)N為較缺乏—缺乏區(qū)占27.34%，主要分布在研究區(qū)中部和東部地區(qū)。由于土壤中的N主要來源于大氣氮分子、雨水、灌溉水的帶入及施用肥料等，易受淋溶損失，且主要受土壤有機質(zhì)、土壤黏粒及生物固氮能力影響，故土壤中的N主要富集于盆地農(nóng)耕土壤中。P豐富—較豐富區(qū)占8.63%，主要分布在章貢區(qū)、贛縣、南康和信豐縣;P較缺乏—缺乏區(qū)占71.25%，主要分布在東部地區(qū)和全南、龍南、上猶等地區(qū)。P缺乏的原因可能是，研究區(qū)主要為紅層發(fā)育區(qū)，土壤養(yǎng)分含量較低，長期的耕作及其他人類活動對土壤P的流失具有重要影響。K豐富—較豐富區(qū)占60.34%，全區(qū)均有分布;K較缺乏—缺乏區(qū)占11.11%，在全區(qū)零星分布。土壤中的K受地質(zhì)背景控制，主要來源于巖石中的長石，研究區(qū)花崗巖出露區(qū)土壤中的K較富集。

研究表明：研究區(qū)一等土壤和二等土壤占全區(qū)總面的10.68%，主要分布在贛縣、信豐、定南等地區(qū);三等土壤占全區(qū)總面的59.17%，全區(qū)分布;四等土壤和五等土壤占全區(qū)總面積的30.15%，主要分布在于都、瑞金、安遠(yuǎn)等地區(qū)（圖1）。

4.3 土壤環(huán)境地球化學(xué)等級評價

由土壤環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)綜合評價等級劃分結(jié)果（表5）可知：贛州市表層土壤中，As、Cd嚴(yán)格管控類面積占比>0.1%，其中As嚴(yán)格管控類面積占全區(qū)面積的0.14%，主要分布在大余縣和崇義縣，Cd嚴(yán)格管控類面積占全區(qū)面積的0.23%，主要分布在大余縣和崇義縣。Hg、Cr、Pb嚴(yán)格管控類面積占全區(qū)面積的0.08%，在評估區(qū)零星分布。Ni、Cu、Zn無嚴(yán)格管控類土地。

由土壤環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)綜合評價分級圖（圖2）可知，優(yōu)先保護(hù)區(qū)面積占全區(qū)面積的79.13%，在全區(qū)廣泛分布;安全利用區(qū)面積占全區(qū)面積的20.49%;嚴(yán)格管控區(qū)面積占全區(qū)面積的0.38%，主要分布在崇義和大余等地區(qū)。研究區(qū)嚴(yán)格管控區(qū)主要影響元素為As和Cd，礦業(yè)活動可能是導(dǎo)致該區(qū)As、Cd異常的主要原因。崇義及大余地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，礦產(chǎn)開采過程中產(chǎn)生的尾礦具有較高含量的As、Cd，而As、Cd在表生環(huán)境下活性較強，易發(fā)生遷移。

4.4 土地質(zhì)量地球化學(xué)評價

按表2劃分方案，將土壤環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)綜合等級與土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級進(jìn)行疊加產(chǎn)生土地質(zhì)量地球化學(xué)等級。評價結(jié)果（表6，圖3）表明：評估區(qū)土地質(zhì)量整體良好，其中以優(yōu)良等級土壤為主，占評估區(qū)總面積的57.83%，在全區(qū)廣泛分布;中等級別的土壤占總面積的40.01%，主要分布在崇義、大余、于都、安遠(yuǎn)、全南、定南等地區(qū);差等及劣等土壤在評估區(qū)分布較少，占評估區(qū)總面積的2.16%，主要分布在崇義、大余地區(qū)，其他地區(qū)零星分布。

4.5 土壤硒豐缺評價

根據(jù)《DZ/T 0295—2016土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》[11]劃分土壤硒的豐缺等級：土壤硒含量缺乏（≤0.125×10-6）、硒含量邊緣（（0.125～0.175）×10-6）、硒含量適量（（0.175～0.40）×10-6）、硒含量高（（0.40～3.0）×10-6）和硒含量過剩（>3.0×10-6）。評估區(qū)富硒土壤面積為4 224 km2，占總面積的10.76%;硒含量適量土壤面積為29 248 km2，占總面積的74.49%;硒含量處于邊緣的土壤面積為5 280 km2，占總面積的13.45%;缺硒土壤面積為512 km2，占總面積的1.30%。評估區(qū)富硒土壤主要分布在崇義縣、信豐縣、龍南縣和全南縣，在其他地區(qū)零星分布;缺硒土壤主要分在石城縣及周邊地區(qū)（圖4）。評估區(qū)富硒、足硒土壤面積占全區(qū)面積的85.25%，區(qū)內(nèi)土地質(zhì)量總體良好，為在該區(qū)開發(fā)天然富硒土地提供基礎(chǔ)條件。開發(fā)天然富硒土地意義為在不添加外源硒的情況下，為開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品提供條件，增加富硒土壤的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

5 討論

5.1 硒的地球化學(xué)參數(shù)

由表3可知，評估區(qū)表層土壤中的Se含量為（0.08～3.42）×10-6，平均含量為0.27×10-6，高于全國土壤Se含量（0.2×10-6）。表層土壤Se含量平均值與全國土壤Se含量平均值之比K1>1.2，說明Se在表層土壤中的富集與地質(zhì)背景[2325]具有一定關(guān)系。Se的變異系數(shù)為25%～50%，屬于中等起伏型，區(qū)域上Se含量變化較大，分布不均勻，具有一定的分異，說明局部存在富硒土壤或貧硒土壤。

5.2 酸堿度對土壤硒含量的影響

土壤酸堿度（pH值）是影響土壤硒含量的重要指標(biāo)[26]，是土壤在其形成過程中受生物、氣候、地質(zhì)和水文等因素綜合作用所產(chǎn)生的屬性，主要影響土壤硒的賦存形式和生物有效性，進(jìn)而影響土壤硒含量。由表3可知，評估區(qū)表層土壤pH值為4.09～8.32，平均值為5.19，變異系數(shù)<25%，表明其空間變異性較小，酸性土壤廣泛分布。運用SPSS 22.0軟件對評估區(qū)土壤的Se含量與pH值做相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)Se含量與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)，說明評估區(qū)酸性土壤中硒較容易富集。在中酸性土壤中，硒主要以亞硒酸態(tài)鹽存在，其活動性較弱，在土壤中容易累積[2730]。

6 結(jié) 論

（1）贛州市土壤硒的變異系數(shù)屬于中等起伏型，局部存在富硒土壤或貧硒土壤，Se含量與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)。

（2）贛州市富硒土壤主要分布在崇義縣、信豐縣、龍南縣和全南縣，其他地區(qū)零星分布;缺硒土壤主要分在石城縣及周邊地區(qū)。

（3）贛州市以優(yōu)良等級土壤為主，占總面積的57.83%;中等等級土壤占總面積的40.01%;差等級和劣等級土壤占總面積的2.16%。本次評估結(jié)果與該區(qū)以農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)為主的實際情況相吻合，評估結(jié)果較可靠。

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Geochemical evaluation and seleniumrich characteristics of land quality in Ganzhou City

YONG Taijian， ZHANG Ming， CHEN Guoguang， TANG Zhimin， ZHOU Mo， ZHAN Long， LIANG Xiaohong

（Nanjing Center， China Geological Survey， Nanjing 200016， China）

Abstract：Based on the surface soil data obtained from the multitarget regional geochemical survey in Ganzhou City， the paper studies the geochemical characteristics of Se in soil and carries out the geochemical evalution of land quality. The results show that the variation coefficient of soil Se belongs to moderate fluctuation type， with Serich soil or Sedepleted soil partly， and the Se content has significant negative correlation with pH value. The Serich soil area is 4 224 km2， accounting for 10.76% of the total area， soil with moderate Se content is 29 248 km2， accounting for 74.49% of the total area， soil with marginal Se content is 5 280 km2， accounting for 13.45% of the total area and Sedeficient soil is 512 km2 which accounting for 1.30% of the total area. The overall land quality in the study area is good， with finegrade soil dominated， accounting for 57.83%， and mediumgrade soil accounting for 40.01%， a few poorgrade and badgrade soils accounting for 2.16%.

Key words：multitarget regional geochemical survey; land quality; Serich soil; Ganzhou City