江西省尋烏縣長寧-吉潭地區(qū)土壤養(yǎng)分地球化學評價及影響因素分析

劉冰權， 魏星星， 鄧錦明， 鐘春榮， 馮昌和

(1.江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030；2.江西省地質調查勘查院基礎地質調查所，江西 南昌 330030；3.萬安縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江西 贛州 343800)

土壤是植物生長的物質基礎，其氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素含量影響著農(nóng)作物的產(chǎn)量(王鵬等，2020；宋運紅等，2020)。硒是植物生長的重要微量元素。富硒土壤資源的開發(fā)利用是新型農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要途徑。前人研究表明，養(yǎng)分元素在土壤中的地球化學行為與土壤的理化性質密切相關，相同含量的元素在不同性質的土壤中，由于土壤有機質的不同，表現(xiàn)出完全不同的地球化學行為(Lee et al.，2011；Li et al.，2015；鄒勇軍等，2019)。本研究以尋烏縣長寧-吉潭地區(qū)土壤為研究對象，依據(jù)1∶5萬土地質量地球化學調查數(shù)據(jù)，評價氮、磷、鉀、硒等養(yǎng)分元素地球化學等級，討論土壤有機質對養(yǎng)分元素的影響，為精準施肥和特色農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于江西省尋烏縣，面積約166 km2；屬亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤，雨量充沛，冬少嚴寒，夏無酷暑；年平均降水量為1 650.3 mm；年平均氣溫為18.9 ℃。

研究區(qū)大地構造位于華夏板塊-武夷隆起帶，地層出露不完全，主要有新元古界、震旦系、寒武系、白堊系、第四系。地層出露面積為133.57 km2，占總面積的80.46%。其中以新元古界尋烏巖組分布最廣，巖性主要為粉砂質板巖、板巖、變粒巖。巖漿巖出露面積為32.26 km2，約占總面積的19.44%，巖性主要為燕山晚期的黑云母正長花崗巖。研究區(qū)水域面積為0.17 km2。

2 樣品采集及測試

土壤樣點采集依據(jù)土地利用類型，結合最新遙感影像，遵循代表性原則，避開公路、村莊等人為干預影響較大的區(qū)域，以1 km2為單位網(wǎng)格，再將1 km2格子分成4個小格子網(wǎng)格化布點；采樣深度為0～20 cm，平均采樣密度為8 件/km2。本次共采集表層土壤樣品1 586件。

樣品的分析測試是由國土資源部南昌礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成，測試分析方法及檢出限見表1。

表1 樣品分析方法及檢出限要求

3 結果與討論

3.1 土壤養(yǎng)分元素的含量特征

對研究區(qū)土壤氮、磷、鉀、硒等養(yǎng)分元素進行統(tǒng)計分析(表2)，區(qū)內pH值平均為4.96，僅為全國土壤背景值的74%(中國環(huán)境監(jiān)測總站，1990)，略低于贛州市土壤背景值，土壤酸化明顯。氮、磷、鉀、硒的平均含量均高于全國土壤背景值，分別是全國平均值的1.7、1.4、1.6、1.4倍；除鉀元素以外，氮、磷、硒等養(yǎng)分元素平均含量均高于贛州市土壤背景值。硒元素含量為0.10～1.12 mg/kg，中位數(shù)為0.37 mg/kg，平均值為0.41 mg/kg，是贛州市土壤背景值的1.4倍，略高于中國硒生態(tài)景觀值0.40 mg/kg的標準(中華人民共和國地方病與環(huán)境圖集編纂委員會，1989)，說明研究區(qū)養(yǎng)分元素與富硒土壤資源較為豐富。

3.2 土壤養(yǎng)分元素的等級評價

根據(jù)《土地質量地球化學評價規(guī)范》(中華人民共和國國土資源部，2016)，選擇氮、磷、鉀元素進行土壤養(yǎng)分地球化學等級綜合評價。結果顯示：中等等級土壤面積為78.25 km2，占比47.14%，為區(qū)內主要的土壤等級，分布于研究區(qū)的大部分區(qū)域；豐富等級土壤面積僅為0.51 km2，占比0.31%，零星分布在長布村、田背村及圖合村區(qū)域；較豐富等級土壤面積為25.20 km2，占比15.18%，分布于圖合村-長布村-長舉村及楊梅村-河嶺村一帶地區(qū)(表3，圖1)。

表2 土壤養(yǎng)分元素含量統(tǒng)計表

根據(jù)富硒土壤劃分標準，對研究區(qū)土壤進行了地球化學評價(表4，圖2)。結果顯示：區(qū)內未見硒過量土壤；富硒土壤較為豐富，中部分布大面積的富硒及足硒土壤，其中富硒土壤區(qū)(3.0 mg/kg>w(Se)≥0.4 mg/kg)面積為97.29 km2，占全區(qū)面積的58.61%，主要分布于新元古界、寒武系牛角河組的變質巖以及燕山晚期花崗巖出露區(qū)；潛在富硒土壤區(qū)(0.4 mg/kg>w(Se)≥0.3 mg/kg)面積為42.34 km2，占全區(qū)面積的25.51%，主要分布于研究區(qū)東部滋溪村-黎坑村-吉潭村；足硒、硒不足與缺乏土壤僅占總面積的15.88%。本區(qū)豐富的富硒土壤資源為發(fā)展富硒產(chǎn)業(yè)與開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品提供了基礎。

表3 土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級

表4 土壤硒元素地球化學等級

3.3 土壤有機質對養(yǎng)分元素的影響

土壤有機質影響著氮、磷、鉀、硒等元素的含量與有效性(廖啟林等，2016；陳懷滿，2018；曾慶良等，2018)。土壤有機質含量與養(yǎng)分元素含量關系見圖3，土壤有機質含量與氮含量、堿解氮含量呈極顯著正相關(圖3a,b)，說明土壤中的氮絕大部分以有機形態(tài)存在，土壤氮元素含量大體上決定了土壤有機質水平。磷與有效磷含量隨著有機質含量的增高而增高(圖3c,d)。有機質含量與鉀元素含量沒有明顯的相關性(圖3e)，卻與根系土速效鉀含量有顯著的正相關(圖3f)，說明有機質含量的增加能夠提高鉀元素的生物有效性。本次研究與前人的研究結果基本一致(王鵬等，2019；林萬樹，2015)，因此提高土壤有機質含量，可以有效地改善土壤肥力。

有機質能夠吸附固定土壤中的硒，使土壤硒含量增加(仝雙梅等，2013；湯明等，2021)。但是較強的固定能力，會降低硒的生物可利用性(張均華等，2012)。研究區(qū)土壤中硒含量隨有機質的增加而升高，但增加的幅度較小(圖3g)。對農(nóng)作物吸收具有重要影響的有效硒而言，其與有機質有顯著的正相關關系(圖3h)，說明區(qū)內有機質主要以富里酸的形式存在，可與硒結合為易溶于水的富里酸鰲合物，能夠提高硒的生物有效性。

4 結論

(1)研究區(qū)土壤氮、磷、鉀、硒含量均大于全國土壤背景值，且土壤硒含量高于中國硒生態(tài)景觀值，說明研究區(qū)養(yǎng)分元素與富硒土壤資源較為豐富。

(2)土壤養(yǎng)分地球化學綜合評價等級以中等為主，富硒土壤面積占總面積的58.61%，主要分布于新元古界、寒武系牛角河組的變質巖以及燕山晚期花崗巖出露區(qū)。

(3)有機質對土壤養(yǎng)分元素的含量影響顯著，有機質與氮、磷、鉀、硒全量存在不同程度的正相關，與堿解氮、有效磷、速效鉀、有效硒呈極顯著的正相關關系。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時適量加大有機肥的施撒有助于農(nóng)作物對養(yǎng)分元素的吸收。