天然富硒土地划定：以湖南省临澧县新安镇为例

2021-08-05胡航宋江涛贺晨骋陈珍宝

国土资源导刊 2021年2期

胡航宋江涛贺晨骋陈珍宝

摘要以1：50000土地质量调查数据为基础，参照《天然富硒土地划定与标识》（DD 2019—10）（试行），对湖南省临澧县新安镇的耕地（包括水田、旱地、茶园和果园）开展了土壤富硒程度、环境质量、肥力质量和灌溉水质的系统评价。结果表明：新安镇东部地区分布有大面积连片的天然富硒土地，包括天然绿色富硒土地8535亩和天然无公害富硒土地10500亩。进一步对新安镇富硒土地的硒来源开展研究，发现硒主要来源于新安镇西部山区高背景的二叠系黑色岩系风化物质，并推断新安镇东部地区所属的澧阳平原具有很大的寻找天然富硒土地的潜力。

关键词富硒土地;临澧县;土地质量调查

中图分类号：P69 文献标识码：A

Delimitation for Natural Selenium-Enriched Land：

A case of Xinan Town， Linli County， Hunan Province

Hu Hang ， Song Jiangtao ， He Chencheng ， Chen Zhenbao

（Hunan Institute of Geological Survey， Changsha Hunan 410116）

Abstract： Based on the land quality survey data of 1：50000， the systematic evaluation of soil selenium-rich degree， environmental quality， fertility quality and irrigation water quality was carried out on the cultivated land of Xin'an Town， Linyi County， Hunan Province by reference to Delimitation and the logo for natural selenium-enriched land （DD 2019-10）（Trial）. The results show that there are large areas of natural selenium-rich land in the eastern part of Xin'an town， including 8535 mu of natural green selenium-riched land and 10500 mu of natural pollution-free selenium-riched land. Further research shows that the selenium mainly comes from the weathering material of black rock system of Permian in western regions of Xin'an Town， which is with highly geochemical background values. Its concluded that the the Liyang plain where Xin'an town is located， has great potential to find natural selenium-riched land.

Keywords： selenium-enriched land; Linli County; survey of land quality

硒（Se）元素是人體所必需的微量元素之一。研究表明，适量硒的摄入能预防心血管疾病及癌症，对人体的氧化、衰老及病毒感染等有一定的抵抗能力。因此，对于土壤硒含量评价及富硒土地划定已逐渐成为自然资源部中国地质调查局的工作重点和研究热点[1-2]。

硒是地球上极其稀少而又分散的微量元素之一，主要来源于地壳物质，其克拉克值为0.05 mg/kg。地壳中各种岩石矿物中的硒是土壤中硒的主要天然来源。全球高硒地区均分布在不同地质时期的黑色页岩上，据有关调查，德国、波兰、英国、法国、荷兰等国黑色页岩面积达6.00×105 km2。我国自云南孟洪，经贵州、四川、重庆、湖北、湖南、安徽、江西等省市，直达杭州湾的黑色页岩带，是潜在的可利用区[3-7]。

研究表明，硒在自然环境中非常活泼，易于迁移，分布很不均匀。因此，除了硒背景含量高的地层分布区表层土壤中硒含量高之外，硒元素还通常随着风化物质的扩散而迁移。例如湖南省二叠系大隆组、吴家坪组为代表的黑色岩系广泛分布，硒背景含量高[8-10]。由于以硅质岩为主的地层岩性特征，大隆组和吴家坪组往往位于地势较高的山区，其风化物质随水流汇集到下游地势低洼处，形成连片大面积分布的富硒土壤[7]。

2020年6月，中国地质学会组织申报全国第一批天然富硒土地。由此，以湖南省国土资源厅2018年批准实施的“湖南省临澧县土地质量调查”专项为基础，系统评价了临澧县新安镇的耕地（包括水田、旱地、茶园和果园）的土壤富硒程度、土壤环境质量、土壤肥力质量和灌溉水质，划定富硒土地，分析硒的来源，提出天然富硒土地开发利用建议。

1 研究区概况

1.1 自然地理

新安镇位于临澧县西北部，澧水下游北岸，澧阳平原西部，地势平坦，土地肥沃。新安镇西与石门县接壤，西北与澧县毗邻，总面积59.02km2。临澧县属中亚热带向北亚热带过渡的湿润季风气候。气候温和，热量丰富，无霜期长，冰冻较弱;日照充足，春季寒潮频繁，秋季寒露风活跃;雨水充沛，但分布不匀;四季分明，季节性强。新安镇境内主要河流有澧水干流。澧水从石门出山后，历年带来的大量沉积物在澧水以北堆积起来，形成澧阳平原。

1.2 地质背景

新安镇境内主要出露第四系地层（图1），少量白垩系、二叠系、三叠系、泥盆系和志留系。其中，龙潭组+吴家坪组（P3l+w）上段为黑色炭质页岩和薄层硅质岩，属于硒背景含量高的地层。

2 研究选点与样品采集测试

2.1 研究选点

新安镇西部为山区，东部属于澧阳平原，是湘西北山区向洞庭湖平原的过渡地带。因此，其地理位置对于研究基岩风化物质的扩散迁移具有重要意义。

2.2 样品采集

本次工作所有样品均在执行湖南省国土资源厅省级财政专项“湖南省临澧县土地质量调查”项目实施过程中统一采集。样品均在耕地采集，进行GPS定位、拍照留存和航迹监测，确保采样质量。新安镇境内共计采集测试表层土壤样品343件，水稻样品27件，灌溉水样品11件。

2.3 样品测试

所有样品在湖南省地质调查院测试中心完成分析，其中：土壤样品的pH采用电极法测定，P、K、Mo、Mn、Zn、Cu、Cd、Pb、Cr、Ni和V采用ICP-MS和ICP-OES方法测定，As、Hg和Se采用AFS方法测定，N采用凯氏定氮法测定，碱解氮、有机质、阳离子交换量采用容量法测定，有效磷、速效钾采用ICP-OES方法测定;灌溉水样品的pH采用ISE方法测定，As和Hg采用AFS方法测定，Cd、Pb、Cu、Zn、Se、B采用ICP-MS方法测定，Cr6+采用比色法测定;水稻样品的As、Hg和Se采用AFS方法测定，Cd、Pb和Cr采用ICP-MS方法测定。各项测试均以空白试验、标准物质的测定、平行样测定等进行严格的质量控制。

3 富硒土地划定方法

3.1 富硒土地类型划分指标

据DD 2019—10“天然富硒土地划定与标识”（试行），富硒土地类型划分指标见表1。

3.2 图斑赋值方法

本次评价的土地利用图斑数据或边界来源于临澧县三调数据，均为耕地图斑（水田、旱地、茶园和果园），评价软件为中国地质调查局发展研究中心研发的“土地质量地球化学调查与评价数据管理与维护子系统”。图斑评价方法如下：

（1）当单一土地利用图斑中有一个实测数据时，将该数据作为图斑的含量赋值。

（2）当单一土地利用图斑中有两个以上的实测数据时，将实测数据的平均值作为图斑的含量赋值。

（3）当单一土地利用图斑中没有调查数据时，用插值法获得图斑的元素含量数据，作为图斑的元素含量赋值。

3.3 富硒评价

图斑赋值后，将图斑的Se元素赋值结果与该图斑的pH相对应的土壤硒标准阈值（表1）相比较，高于硒标准阈值的认定为符合天然富硒土地的硒含量要求。

土壤硒含量是基本要求，后续土壤环境质量、灌溉水质量和土壤肥力质量均在此项评价合格的图斑上进行评价。

3.4 土壤环境质量评价

图斑的As、Cd、Cr、Hg和Pb五种重金属元素赋值结果分别与土壤环境质量标准比较，低于污染物筛选值的，认定为符合天然富硒土地的土壤环境质量要求。

图斑的土壤环境质量评价最终结果采用一票否决制，即只有As、Cd、Cr、Hg和Pb五种重金属元素环境质量评价结果都合格的图斑，才被认定为符合天然富硒土地土壤环境质量标准的图斑。

土壤环境质量标准是共同标准，后续的灌溉水和土壤肥力质量都在土壤环境质量认定为合格的富硒图斑上进行评价。

3.5 灌溉水环境质量评价

（1）绿色富硒土地灌溉水质量评价

图斑的pH、As含量、Cd含量、Hg含量、Pb含量、Cr6+含量和氟化物等7种指标赋值结果分别与绿色食品产地农田灌溉水质标准相比较，低于标准值的，认定为符合天然绿色富硒土地的灌溉水质量要求。

图斑的灌溉水质量评价最终结果采用一票否决制，即pH、As含量、Cd含量、Hg含量、Pb含量、Cr6+含量和氟化物等7种指标的灌溉水质量评价结果都合格的图斑，才被认定为符合天然绿色富硒土地灌溉水质量标准的图斑。

（2）无公害富硒土地灌溉水质量评价

如果图斑的灌溉水质量标准达不到天然绿色富硒土地的要求，再采用无公害农产品种植业产地环境水质标准进行评价。

图斑的pH、As含量、Cd含量、Hg含量、Pb含量和Cr6+含量等6种指标赋值结果分别与无公害农产品种植业产地环境水质标准相比较，低于标准值的，认定为符合天然无公害富硒土地的灌溉水质量要求。

图斑的灌溉水质量评价最终结果采用一票否决制，即pH、As含量、Cd含量、Hg含量、Pb含量和Cr6+含量等6种指标的灌溉水质量评价结果都合格的图斑，才被认定为符合天然无公害富硒土地灌溉水质量标准的图斑。

3.6 土壤肥力质量评价

图斑的有机质、全氮、有效磷、速效钾和阳离子交换量等5种指标赋值结果分别与绿色食品产地农田肥力标准相比较，符合肥力指标I级和II级标准值的，认定为符合天然绿色富硒土地的肥力质量要求。

图斑的土壤肥力质量评价最终结果采用一票否决制，即有机质、全氮、有效磷、速效钾和阳离子交换量等5种指标的土壤肥力质量评价结果都合格的图斑，才被认定為符合天然绿色富硒土地土壤肥力质量标准的图斑。

3.7 图斑定级

图斑的富硒评价是基本要求，土壤环境质量评价是共同标准，再依次完成土壤环境、土壤肥力和灌溉水质量评价。

最终，符合天然绿色食品产地农田灌溉水和农田肥力要求的富硒土地图斑认定为天然绿色富硒土地;符合无公害农产品种植业产地环境水质要求的富硒土地图斑认定为天然无公害富硒土地;其他的认定为一般富硒土地。

4 富硒土地划定结果

按照前文确定的富硒土地划定标准和划定方法，临澧县新安镇天然富硒土地划定结果如下。

4.1 土壤硒含量分类

新安镇耕地均为富硒土壤（图2）。

4.2 土壤环境质量分类

镉环境质量评价结果如下：一级（低于筛选值）土壤面积为12.81km2，占评价面积的49.92%;二级（介于筛选值与管制值之间）土壤面积为11.91km2，占评价面积的46.41%;三级（高于管制值）土壤面积为0.94km2，占评价面积的3.66%。其他汞、砷、铅和铬元素质量评价结果均为一级。

土壤环境质量综合分类结果见图3。

4.3 灌溉水质分类

新安镇境内共采集测试了11个灌溉水样品，均符合绿色食品产地农田灌溉水质的要求。

4.4 土壤肥力等级

有机质肥力等级评价结果如下：土壤有机质肥力一般，其中肥力高的面积达到了17.95km2，占到总面积的69.95%，肥力低的面积为1.22 km2。全氮肥力等级评价结果如下：土壤全氮的肥力较好，其中肥力高的面积达到了24.19km2，占到总面积的94.27%。速效钾肥力等级评价结果如下：土壤速效钾的肥力较好，其中肥力高的面积达到了21.55km2，占到总面积83.98%，肥力较差的区域主要分布在澧水两岸。有效磷肥力等级评价结果如下：土壤有效磷的肥力较好，其中肥力高的面积达到了20.04km2，占到总面积的78.10%，肥力稍差的区域主要分布在新安镇东北部。阳离子交换量等级评价结果如下：土壤阳离子交换量的评价结果较好，全部为一级和二级。

4.5 天然富硒土地划定结果

前文根据《天然富硒土地划定与标识》（DD 2019—10，试行）对临澧县新安镇耕地开展了土壤环境质量评价、灌溉水水质评价和土壤肥力评价。最终评价认定新安镇天然富硒土地面积12.69km2（1 9035亩），其中天然绿色富硒土地面积5.69km2（8 535亩），无公害富硒土地面积7.00km2（10500亩）（图4）。

另外，临澧县土地质量调查项目在新安镇境内共采集测试了27件水稻样品（表2）。从表2可以看出，所有水稻样品的硒含量都达到了《富硒稻谷》（GB/T22499—2008）的要求（0.04～0.30mg/kg），部分样品超过了上限。同时，稻谷重金属含量方面，有一个样品的镉含量超过了《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB2762—2017）的要求（0.20mg/kg），其他样品的所有重金属元素含量均符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB2762—2017）的要求。

5 土壤硒成因来源分析

新安镇境内共采集测试了343个表层土壤样品，所有样品的硒元素含量描述性统计特征见表3。

从表3可以看出，新安镇耕地表层土壤硒含量均值较高，标准差和方差数据说明硒含量数据相对较为离散、分布范围较广，峰度和偏度数据说明硒含量数据具有明显的右偏型偏态分布特征。

经统计，有31个样品的硒含量高于3mg/kg。为了更直观地考察硒含量数据的分布情况，对含量低于3mg/kg的312个样品进行了直方图分析（图5）。

从图5可知，新安镇耕地表层土壤硒含量总体呈正态分布，但是在0.5mg/kg左右有个峰值区，并且在剔除硒含量大于3mg/kg的31个样品后，高值区仍具有明显的拖尾现象，说明新安镇耕地表层土壤硒有多个来源。

新安镇大部分地区位于第四系，从土壤类型和地质背景无法判断硒来源，只有追溯成土母质来源。新安镇所在澧阳平原正好位于西部山区与洞庭湖平原的过渡带。1：25万洞庭湖多目标区域地球化学调查覆盖了临澧全县，临澧县及周边地区1：25万多目标表层土壤、深层土壤硒元素分布与地质背景见图6 ～图8（图中红色虚线范围是临澧县，黑色虚线范围是新安镇）。

从图6可知，区域内表土硒含量从西、北部山丘区向东、南方向呈递减分布趋势，新安镇全境表层土壤都富硒，说明区内表层土壤硒很可能来源于西、北部山丘区风化物质的扩散。

从图7可知，区域深层土壤硒含量从西、北部山丘区向东、南方向呈递减分布趋势，包括新安镇在内的澧阳平原明显比南北部地区的深层土壤更为富硒，说明区内富硒风化物质的堆积经历了长期的过程，并且澧阳平原是传输通道。

从图8可知，P2l-P3w地层分布区域与深层土壤、表层土壤高硒分布区高度吻合。P2l-P3w包括了梁山组、龙潭组、栖霞组、茅口组和吴家坪组。根据本文作者在湖南省内完成的涟源、双峰等县的土地质量地球化学调查成果看[7]，该套地层、尤其是龙潭组煤系组分和吴家坪组黑色硅质岩等是典型的硒高背景含量地层，极有可能就是澧阳平原硒的物源区。

新安镇位于澧阳平原西部，南边是澧水，北边是澧水的一级支流澹水。澧水和澹水上游均流经硒背景含量非常高的P2l-P3w地层区。在硒高背景含量的P2l-P3w地层长期风化过程中，河流将富含硒的风化物质输送到下游澧阳平原堆积，形成富硒土壤。

6 建议

根据地方特色和本次评价结果，建议对本地天然富硒土地采取以下措施进行合理开发利用。

（1）主要天然富硒土地位于肥沃的澧阳平原，除本次划定的天然富硒土地之外，还有些耕地富含硒，但是由于土壤中镉元素含量介于筛选值和管制值之间，以及个别地块有效磷、有机质或者全氮偏低，导致这些耕地不能评价认定为天然富硒土地。建议对上述耕地开展质量提升与修复，采取施肥措施增加耕地中有机质、有效磷和全氮含量，综合采取休耕、轮耕以及植物修复手段降低土壤中镉元素含量。

（2）对本次评价认定的天然富硒土地，挂牌保护，并由地方政府牵头，对土壤中硒有效态含量、农作物富硒状况及重金属含量进行动态监测。

（3）除了富硒水稻外，尽快在划定的天然富硒土地中采集其他各种农作物进行测试，按照国家及有关行业标准，确定富硒农产品类型，对本区种植农作物种类采取准入制，以使天然富硒土地得到充分开发利用。

（4）以地方特色为基础，加大富硒土地与富硒农产品宣传力度，进行招商引资，打造富硒品牌。

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