赣州市土地质量地球化学评估及其富硒特征研究

雍太健 张明 陈国光 唐志敏 周墨 湛龙 梁晓红

*收稿日期：20200422修订日期：20200722责任编辑：谭桂丽

基金项目：中国地质调查局“海峡西岸经济区土地质量地球化学调查（编号：DD2060321）”和“全国土地质量地球化学调查成果集成与服务应用（编号：DD20190519）”项目联合资助。

第一作者简介：雍太健，1985年生，男，助理工程师，主要从事农业地质调查与研究工作。Email：1906394028@qq.com。

通信作者简介： ， 年生， ，，。

摘要： 基于赣州市多目标区域地球化学调查获得的表层土壤数据，对赣州市土壤硒的地球化学特征进行研究，并开展了土地质量地球化学评估。赣州市土壤硒的变异系数属于中等起伏型，局部存在富硒土壤或贫硒土壤，Se含量与pH值呈显著负相关。富硒土壤面积为4 224 km2，占总面积的10.76%;硒含量适量的土壤面积为29 248 km2，占总面积的74.49%;硒含量处于边缘的土壤面积为5 280 km2，占总面积的13.45%;缺硒土壤面积为512 km2，占总面积的1.30%。评估区土地质量整体良好，以优良等级土壤为主，占评估区总面积的57.83%，中等等级土壤占评估区总面积的40.01%，差等级和劣等级土壤较少，占评估区总面积的2.16%。

关键词： 多目标区域地球化学调查;土地质量;富硒土壤;赣州市

中图分类号：P642.112;S159.2

文献标识码：A

文章编号：20961871（2020）0440307

土壤是位于地球陆地表面和浅水域底部的具有生命力和生产力的疏松而不均匀的聚积层，是地球系统的组成部分，也是调控环境质量的中心要素之一[12]。随着社会经济的快速发展，土地质量问题已成为各国政府和民众关注的焦点。合理开发利用土地资源，发挥有限土地的最大生产潜力，对社会经济持续发展具有重要意义[36]。多目标区域地球化学调查是中国地质调查局实施的基础性、公益性地质调查工作[7]。目前，多目标区域地球化学调查工作已获得了大量高精度数据成果，在此基础上对土壤污染程度与养分的丰缺状况进行评估，进而提出土地质量地球化学评估方法，可为生态文明建设、土地资源开发与保护提供科学依据[8]。

本文以赣州市土壤作为研究对象，在多目标区域地球化学调查的基础上，评价土壤污染程度与养分丰缺状况，划分土地质量等级并找出特色土地资源，为该区生态文明建设及土地资源规划、开发利用及农业种植结构调整提供参考。

1 研究区概况

赣州市位于江西省南部，地处赣江上游，位于东南沿海地区向中部内地延伸的过渡帶，是内地通向东南沿海的重要通道，地理坐标为： 24°29′～27°09′ N，113°54′～116°38′ E。该区属于亚热带季风气候区，具有冬夏季季风盛行、春秋季降水集中、四季分明、气候温和、雨量充沛、酷暑和严寒时间短、无霜期长等气候特征。该区地势四周高中间低，自东南向西北倾斜，地貌类型为剥蚀丘陵和侵蚀山地，丘陵和低山面积约占全区总面积的83%。全区山、水、田、园、路可概括为“八山半水一分田，半分道路和庄园”，主要的土壤类型有红壤、水稻土、黄壤、粗骨土、紫色土等。

2 样品采集及分析测试

2.1 样品采集

表层土壤样品的采样密度为1个点/km2，城区加密至2个点/km2。研究区总体为山地丘陵，样品以具有代表性、广泛分布的成熟土壤为主。采样点控制在3/4个小格面积以上，采样点位布置在采样格中最大汇水面积的沟谷中，采集广泛分布的成熟土壤。若存在多个水系或沟谷即分别采样组合，采样点位布置在主要沟系或近中间部位采样点上。在500 m以上的山地区，采样点布置在大面积分布的母岩区冲沟或坡地下部汇集处。对研究区边界采样大格进行扩边处理，布设4个采样点[9]。全区共采集表层土壤单点样39 264件，按1个点/km2组合分析样品9 816件。

2.2 分析测试

土壤样品经风干并过20目尼龙筛加工处理后，在国土资源部南昌矿产资源监督检测中心完成分析测试工作。采用密码插入法，按照分析样品数插入一定数量的一级土壤标准物质（GBW系列）监控测试质量，保证样品分析测试的准确度和精密度[10]。X射线荧光光谱法（XRF）测定SiO2、P、Pb、CaO、Cr、Zn、N、S、Cl、Co、Cu、TFe2O3、MgO、Mn、Na2O、K2O、Ni;石墨炉原子吸收法（GFAAS）测定Cd;深孔对电极摄谱法（ES）测定B;原子荧光法（AFS）测定Hg、As、Se;分光光度法（COL）测定I;催化极谱法（POL）测定Mo;离子选择性电极法（ISE）测定F、pH值;氧化还原容量法（VOL）测定有机质。用于监控准确度和精密度的国家一级标准物质（GBW 系列）各元素或指标合格率为100%，实验室内部检查合格率>98%，密码样抽查合格率>90%，异常点检查合格率>85%。

3 评价标准与方法

3.1 土壤养分分级标准

根据《DZ/T 0295—2016土地质量地球化学评价规范》[11]选择N、P、K 3个养分元素指标，按照表1所示的土壤养分地球化学等级划分界限进行单指标土壤养分地球化学等级划分。

在N、P、K土壤单指标养分地球化学等级划分的基础上进行土壤养分地球化学综合等级划分，公式为

f养综=∑ni=1kifi，（1）

式中：f养综为土壤N、P、K评价总得分，1≤f养综≤5;ki为N、P、K权重系数，分别为0.4、0.4和0.2;fi分别为土壤N、P、K的单元素等级得分，单指标评价结果5等、4等、3等、2等、1等对应的fi得分分别为1分、2分、3分、4分、5分。当f养综<1.5 时，表明土壤中养分元素缺乏;当1.5

3.2 土壤环境地球化学等级划分标准

选择As、Cd、Cr、Pb、Hg、Ni、Cu、Zn进行单因子评价[1217]。根据《GB 15618-2018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》[18]评价该区土壤环境质量状况，分为优先保护区、安全利用区和严格管控区，其中Ni、Cu、Zn不划分严格管控区。当土壤中的污染物含量等于或低于规定的风险筛选值时，农用地土壤污染风险低，一般可忽略，该类地区可划分为优先保护区。当土壤中的污染物含量高于风险筛选值时，农用地土壤可能存在污染风险，应加强土壤环境监测和农产品协调监测。当土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr含量高于风险筛选值，等于或低于风险管制值时，农用地土壤可能存在食用农产品不符合质量安全标准等土壤污染风险，该类地区划分为安全利用区，原则上应采取农艺调控、替代种植等安全利用措施。当土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr含量高于风险管制值时，农用地土壤存在食用农产品不符合质量安全标准的污染风险较高，且难以通过安全利用措施降低农用地土壤污染风险等级，该类地区应划分为严格管控区，原则上应采取禁止种植食用农产品、退耕还林等严格管控措施。

在单因子指标评价的基础上，运用一票否决法[1921]进行多因子综合分级评价。当单因子指标均为优先保护区时，综合评价认定为优先保护区;当单因子指标有1个为安全利用区，其他单因子指标均为优先保护区时，综合评价认定为安全利用区;当单因子指标有1个为严格管控区，其他单因子指标为优先保护区或安全利用区时，综合评价认定为严格管控区。

3.3 土壤质量地球化学综合等级划分方法

土壤质量地球化学综合等级由评价单元的土壤养分地球化学综合等级与土壤环境地球化学综合等级叠加产生，具体划分方法及含义见表2。

4 土地质量地球化学评价

4.1 区域元素地球化学参数特征

研究区表层样土壤各元素丰度平均值与全国土壤各元素丰度之比K1>1.2的元素有Cd、Hg、N，其中Cd、Hg在表层土壤中的富集，除了与人类生产及生活造成的污染有关外，还与地质背景具有一定关系。N的富集主要与植物的固氮作用有关。K1<0.9的元素有Cr、Cu、Ni，反映该区具有较清洁的土壤环境。

As、Cd、Hg、Cr、Cu、Ni等6项指标的变异系数>50%，这些元素含量分布不均匀，分异显著，表明其受人类活动或成矿地质作用影响明显。Zn、P、N、K等4项指标的变异系数为25%～50%，属于中等起伏型，这些元素含量变化较大，分布不均匀，具有一定的分异性，主要受人类活动或成矿地质作用影响（表3）。

4.2 土壤养分地球化学等级评价

土壤养分地球化学等级将养分划分为一等（丰富）、二等（较丰富）、三等（中等）、四等（较缺乏）、五等（缺乏）。单指标土壤养分评价结果（表4）显示，评估区N为丰富—较丰富区占19.04%，主要分布在研究区西侧和章贡、贛县地区;评估区N为较缺乏—缺乏区占27.34%，主要分布在研究区中部和东部地区。由于土壤中的N主要来源于大气氮分子、雨水、灌溉水的带入及施用肥料等，易受淋溶损失，且主要受土壤有机质、土壤黏粒及生物固氮能力影响，故土壤中的N主要富集于盆地农耕土壤中。P丰富—较丰富区占8.63%，主要分布在章贡区、赣县、南康和信丰县;P较缺乏—缺乏区占71.25%，主要分布在东部地区和全南、龙南、上犹等地区。P缺乏的原因可能是，研究区主要为红层发育区，土壤养分含量较低，长期的耕作及其他人类活动对土壤P的流失具有重要影响。K丰富—较丰富区占60.34%，全区均有分布;K较缺乏—缺乏区占11.11%，在全区零星分布。土壤中的K受地质背景控制，主要来源于岩石中的长石，研究区花岗岩出露区土壤中的K较富集。

研究表明：研究区一等土壤和二等土壤占全区总面的10.68%，主要分布在赣县、信丰、定南等地区;三等土壤占全区总面的59.17%，全区分布;四等土壤和五等土壤占全区总面积的30.15%，主要分布在于都、瑞金、安远等地区（图1）。

4.3 土壤环境地球化学等级评价

由土壤环境质量地球化学综合评价等级划分结果（表5）可知：赣州市表层土壤中，As、Cd严格管控类面积占比>0.1%，其中As严格管控类面积占全区面积的0.14%，主要分布在大余县和崇义县，Cd严格管控类面积占全区面积的0.23%，主要分布在大余县和崇义县。Hg、Cr、Pb严格管控类面积占全区面积的0.08%，在评估区零星分布。Ni、Cu、Zn无严格管控类土地。

由土壤环境质量地球化学综合评价分级图（图2）可知，优先保护区面积占全区面积的79.13%，在全区广泛分布;安全利用区面积占全区面积的20.49%;严格管控区面积占全区面积的0.38%，主要分布在崇义和大余等地区。研究区严格管控区主要影响元素为As和Cd，矿业活动可能是导致该区As、Cd异常的主要原因。崇义及大余地区矿产资源丰富，矿产开采过程中产生的尾矿具有较高含量的As、Cd，而As、Cd在表生环境下活性较强，易发生迁移。

4.4 土地质量地球化学评价

按表2划分方案，将土壤环境质量地球化学综合等级与土壤养分地球化学综合等级进行叠加产生土地质量地球化学等级。评价结果（表6，图3）表明：评估区土地质量整体良好，其中以优良等级土壤为主，占评估区总面积的57.83%，在全区广泛分布;中等级别的土壤占总面积的40.01%，主要分布在崇义、大余、于都、安远、全南、定南等地区;差等及劣等土壤在评估区分布较少，占评估区总面积的2.16%，主要分布在崇义、大余地区，其他地区零星分布。

4.5 土壤硒丰缺评价

根据《DZ/T 0295—2016土地质量地球化学评价规范》[11]划分土壤硒的丰缺等级：土壤硒含量缺乏（≤0.125×10-6）、硒含量边缘（（0.125～0.175）×10-6）、硒含量适量（（0.175～0.40）×10-6）、硒含量高（（0.40～3.0）×10-6）和硒含量过剩（>3.0×10-6）。评估区富硒土壤面积为4 224 km2，占总面积的10.76%;硒含量适量土壤面积为29 248 km2，占总面积的74.49%;硒含量处于边缘的土壤面积为5 280 km2，占总面积的13.45%;缺硒土壤面积为512 km2，占总面积的1.30%。评估区富硒土壤主要分布在崇义县、信丰县、龙南县和全南县，在其他地区零星分布;缺硒土壤主要分在石城县及周边地区（图4）。评估区富硒、足硒土壤面积占全区面积的85.25%，区内土地质量总体良好，为在该区开发天然富硒土地提供基础条件。开发天然富硒土地意义为在不添加外源硒的情况下，为开发富硒农产品提供条件，增加富硒土壤的经济和社会效益。

5 讨论

5.1 硒的地球化学参数

由表3可知，评估区表层土壤中的Se含量为（0.08～3.42）×10-6，平均含量为0.27×10-6，高于全国土壤Se含量（0.2×10-6）。表层土壤Se含量平均值与全国土壤Se含量平均值之比K1>1.2，说明Se在表层土壤中的富集与地质背景[2325]具有一定关系。Se的变异系数为25%～50%，属于中等起伏型，区域上Se含量變化较大，分布不均匀，具有一定的分异，说明局部存在富硒土壤或贫硒土壤。

5.2 酸碱度对土壤硒含量的影响

土壤酸碱度（pH值）是影响土壤硒含量的重要指标[26]，是土壤在其形成过程中受生物、气候、地质和水文等因素综合作用所产生的属性，主要影响土壤硒的赋存形式和生物有效性，进而影响土壤硒含量。由表3可知，评估区表层土壤pH值为4.09～8.32，平均值为5.19，变异系数<25%，表明其空间变异性较小，酸性土壤广泛分布。运用SPSS 22.0软件对评估区土壤的Se含量与pH值做相关分析，发现Se含量与pH值呈显著负相关，说明评估区酸性土壤中硒较容易富集。在中酸性土壤中，硒主要以亚硒酸态盐存在，其活动性较弱，在土壤中容易累积[2730]。

6 结 论

（1）赣州市土壤硒的变异系数属于中等起伏型，局部存在富硒土壤或贫硒土壤，Se含量与pH值呈显著负相关。

（2）赣州市富硒土壤主要分布在崇义县、信丰县、龙南县和全南县，其他地区零星分布;缺硒土壤主要分在石城县及周边地区。

（3）赣州市以优良等级土壤为主，占总面积的57.83%;中等等级土壤占总面积的40.01%;差等级和劣等级土壤占总面积的2.16%。本次评估结果与该区以农业、旅游业为主的实际情况相吻合，评估结果较可靠。

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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