貴州省花溪區(qū)耕地土壤硒元素分布特征及富硒資源評價

楊 磊，周 澤，2，李鴻磊

(1.貴州省煤田地質(zhì)局174隊，貴州 貴陽 550000；2.貴州省煤田地質(zhì)局，貴州 貴陽 550000)

硒是人類生命活動所必需的微量元素(宮麗2007、劉義等2012)，能抑制某些致癌物的致癌作用，區(qū)域性的硒生物利用度與當(dāng)?shù)鼐用癜┌Y死亡率呈明顯的負(fù)相關(guān)性(陳亮2004)，人體攝入的硒主要由植物供給，來源于耕作的土壤，受一系列地質(zhì)、地理因素控制(王銳等2017)。

前人研究顯示土壤母質(zhì)的硒含量與其時代和巖石類型密切相關(guān)(雒昆利等2001、張光弟等2001、溫漢捷等2003)，而土壤的硒含量與其分布區(qū)地層的原始含硒量和化學(xué)活動性密切相關(guān)(王世杰等1999、雒昆利等2002、李永華等2004、朱建明等2007)，土壤硒元素遷移，主要是向下游遷移，在低洼處富集，垂向土壤剖面硒元素主要是向下部遷移，在中下部淋溶淀積層富集(宋明義等2005、顧濤等2019)。研究硒元素在一定區(qū)域內(nèi)的分布特征，對于該區(qū)域內(nèi)富硒土壤的開發(fā)和利用具有非常重要的意義，能很好的推動當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。

本次主要依托2017年開展的“貴州省耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價”項目，以貴州省花溪區(qū)耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合花溪區(qū)地質(zhì)、自然地理、土壤類型、土地利用類型等資料，對該區(qū)硒元素分布特征進(jìn)行了綜合分析并評價富硒資源，為區(qū)內(nèi)富硒耕地的開發(fā)利用提供重要的理論基礎(chǔ)及科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理

花溪區(qū)位于貴州高原中部，苗嶺山系的中段，長江水系清水江與珠江水系蒙江的分水嶺地帶。山脈水系的展布均受地質(zhì)構(gòu)造與現(xiàn)代地貌作用的控制，形成以低中山丘陵為主的丘原地貌。境內(nèi)最低海拔999 m，最高海拔1 655.9 m。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤區(qū)氣候，具有明顯的高原氣候特點，冬暖夏涼，春秋氣候多變。水熱資源豐富，光能資源偏少，無霜期長，光、熱、水同季，垂直氣候差異明顯。多年平均降水量為1 178.1 mm，降雨多集中在5—7月，占全年78%。

1.2 地質(zhì)

區(qū)內(nèi)發(fā)育多個方向的斷裂構(gòu)造，以北東向為主(圖1)。出露的地層由老而新依次為：泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、第四系。泥盆系和石炭系地層均出露在花溪區(qū)東南部及西南一角，侏羅系地層出露在花溪區(qū)東北部，其它區(qū)域出露二疊系至三疊系地層。

圖1 花溪區(qū)地質(zhì)圖

表1 花溪區(qū)地層及成土母巖特征表

1.3 土壤類型、土地利用狀況

區(qū)內(nèi)土壤類型主要有黃壤、黃棕壤、石灰土、紫色土、水稻土5個土類。受地形、氣候、植被與成土母質(zhì)(母巖)的影響，在地勢平緩處，多分布著黃壤、黃棕壤等地帶性土壤，其面積占調(diào)查區(qū)土壤總面積的45.20%；在坡度較大、侵蝕較重的地方，土壤性質(zhì)受母巖影響較大，形成石灰土、紫色土等巖性土壤，其面積約調(diào)查區(qū)土壤總面積的29.92%；水稻土則是受人為因素影響，強(qiáng)烈水耕熟化形成，占調(diào)查土壤面積的24.88%。

區(qū)內(nèi)調(diào)查評價耕地面積315.81 km2。其中：旱地193.90 km2，占評價耕地面積的61.40%；水田110.54 km2，占35.00%；園地11.37 km2，占3.60%；區(qū)內(nèi)大宗農(nóng)作物主要為水稻、玉米。

2 樣品采集及測試

2017—2019年，在研究區(qū)內(nèi)開展了1∶50000耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查。實際采集3142件表層土壤樣品，平均點密度為9.75件/km2。另采集82件農(nóng)作物樣，其中水稻樣33件、玉米樣33件、茶葉樣16件。

樣品測試分析由四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都綜合巖礦測試中心完成，土壤硒元素采用原子熒光光譜法(AFS)測定。以國家一級土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW系列)進(jìn)行準(zhǔn)確度、精密度監(jiān)控，采用外部質(zhì)量控制和內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控相結(jié)合的方法控制分析質(zhì)量，測試數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

3 硒元素分布特征

通過地質(zhì)背景特征、土地利用類型、土壤類型分析發(fā)現(xiàn)(表3、表4、表5)，研究區(qū)硒元素含量與地層相關(guān)性較好，硒元素全量高值區(qū)主要分布在二疊系、三疊系地層分布區(qū)域，其中二疊系合山組含煤炭質(zhì)頁巖分布區(qū)平均含量最高，達(dá)1.18 mg/kg，低值區(qū)主要分布在侏羅系、泥盆系區(qū)域，其中侏羅系自流井組地層分布區(qū)域平均含量最低，為0.32 mg/kg。研究區(qū)硒元素含量受土地利用類型有一定影響，在旱地、林地、園地等干旱耕地含量略高，其中果園最高，為0.83 mg/kg。在水田地平均值略低，為0.64 mg/kg。研究區(qū)硒元素含量受土壤類型影響明顯，在黃棕壤中最高，為0.87 mg/kg，在侏羅系紫色土中平均值略低，為0.37 mg/kg。

表2 花溪區(qū)耕地土壤地球化學(xué)參數(shù)表 (mg/kg)

表3 花溪區(qū)各成土母巖耕地土壤地球化學(xué)參數(shù)表 (mg/kg)

表4 花溪區(qū)各土地利用方式耕地土壤地球化學(xué)參數(shù)表 (mg/kg)

表5 花溪區(qū)各土壤類型耕地土壤地球化學(xué)參數(shù)表 (mg/kg)

4 硒元素地球化學(xué)等級評價

本次土壤中硒分級標(biāo)準(zhǔn)是貴州省耕調(diào)項目辦公室按照現(xiàn)行規(guī)范再結(jié)合貴州省實際硒元素特征劃分的，等級標(biāo)準(zhǔn)與圖示見表6。其中硒元素等級為特級、一級、二級和三級的耕地為富硒耕地，含硒和低硒未達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，過剩為超過富硒標(biāo)準(zhǔn)。

表6 耕地土壤硒元素地球化學(xué)等級評價表 (mg/kg)

評價結(jié)果顯示(圖2)，研究區(qū)耕地土壤硒元素總體表現(xiàn)為西高東低、北高南低。富硒耕地面積41.046 6萬畝，占比86.65%；硒元素過剩等級耕地面積為0.113 5萬畝，占比0.24%；硒元素含硒等級面積為6.013 0萬畝，占比12.69%；硒元素低硒等級面積為0.197 8萬畝，占比0.42%。

富硒耕地大面積分布于久安、麥坪、石板、黨武、湖潮、燕樓、青巖等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，富硒耕地資源豐富。富硒耕地區(qū)域與地質(zhì)圖對比(圖1)，基本與二疊系及三疊系地層分布區(qū)域吻合。

圖2 花溪區(qū)耕地土壤硒等級圖

5 結(jié)論

(1)研究樣品包括3142件表層土壤樣品，其采集及分析測試均嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)，通過驗收，質(zhì)量合格。

(2)區(qū)內(nèi)硒元素含量平均值高值區(qū)按地層分布于二疊系地層分布區(qū)域，按土地利用類型分布于旱地、園地類型，按土壤類型分布于黃棕壤類型；低值區(qū)按地層分布于侏羅系、石炭系和泥盆系地層分布區(qū)域，按土地利用類型分布于水田類型，按土壤類型分布于紫色土類型；結(jié)合全區(qū)變異系數(shù)、偏度及峰度等指標(biāo)，硒元素含量分布較穩(wěn)定，有少量極值存在。

(3)區(qū)內(nèi)硒元素含量平均值較高，為0.71 mg/kg，因花溪區(qū)出露地層廣，土壤類型多等原因，在全區(qū)范圍內(nèi)分布存在一定的變化和極值。富硒耕地面積41.046 6萬畝，占全區(qū)耕地土壤面積86.65%，區(qū)內(nèi)富硒耕地資源豐富，有較大的開發(fā)價值。

(4)本次采集的農(nóng)作物中：水稻樣33件，富硒18件，富硒比例48%；玉米樣33件，富硒9件，富硒比例24%。農(nóng)作物整體富硒情況較好，下一步應(yīng)充分發(fā)揮富硒耕地優(yōu)勢，增加富硒農(nóng)產(chǎn)品調(diào)查，選擇適宜本地的優(yōu)質(zhì)特色農(nóng)產(chǎn)品，發(fā)展地方特色產(chǎn)業(yè)，提高農(nóng)產(chǎn)品附加值。

(5)硒元素能提高人體免疫力，對多種癌癥具有明顯的抑制和防護(hù)的作用，具有抗氧化的功效，減輕和緩解重金屬毒性的作用，因此，補(bǔ)硒已經(jīng)成為大眾追尋健康的一種潮流。同時，花溪區(qū)少量區(qū)域富硒耕地也伴生鎘元素，但含量較低，在安全利用范圍，可通過農(nóng)藝調(diào)整、風(fēng)險控制加以利用。