樟树市中洲—经楼地区农用地土壤环境及富硒资源评价

钟春荣，黄 锦，凡秀君

ZHONG Chun-rong, HUANG Jin, FAN Xiu-jun

江西省地质调查研究院，江西 南昌 330030

Jiangxi Geological Survey Research Institute, Nanchang 330030, China

随着社会的高速发展，土壤正面临着前所未有的污染胁迫，严重威胁到农产品质量安全。开展农用地土壤环境的调查与评价，对从源头保障农产品质量安全，促进地区农业的优质、高效和可持续发展具有重要意义[1-4]。

硒是地球上一种稀少且分散的元素，对维持人体正常生理功能至关重要，具有保护心肌健康、抗氧化、防衰老、增强人体免疫力、重金属解毒以及防癌、抗癌、治癌等功能[5]。人体缺硒容易产生高血压引起的心脏病、克山病、癌症、蛋白质营养不良等多种疾病[6]。我国是一个贫硒国家，72%地区缺硒或低硒，2/3的人口硒摄入不足[7]。因此，寻找并利用富硒土地资源，开发富硒农产品，具有积极的经济价值和社会价值。

本文对樟树市中洲—经楼地区农用地土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn八项重金属元素进行了安全性评价，并研究了该地区的土壤富硒特征，开展富硒土壤资源评价，为该地区土壤保护治理，富硒土壤资源的开发利用提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于江西省樟树市西北部，行政区划包括经楼镇、刘公庙镇、吴城乡、义成镇、中洲乡等5个乡镇，国土面积为450 km2，其中农用地（含水田、旱地、水浇地、果园、其他园地）面积245.52 km2。区内土壤类型主要有红壤、水稻土两类，地貌以平原和丘陵为主，属中亚热带季风气候，具有气候温润，四季分明，霜期较短，日照充足的特点。

区内地质构造条件较复杂，地层主要以古近纪古新世—始新世新余组、临江组和第四纪全新世联圩组、赣江组及更新世进贤组为主；其次为青白口纪库里组、上施组和第四纪更新世望城岗组；出露较少的有白垩纪早世冷水坞组、晚世圭峰群莲荷组，侏罗纪早世水北组，三叠纪晚世安源群紫家冲组、三家冲组以及二叠纪中世南港组、晚世乐平组。

2 样品采集与分析测试

2.1 样品采集与处理

本研究1∶5万土地质量地球化学调查野外工作方法执行中华人民共和国地质矿产行业标准《土地质量地球化学评价规范》（DZ/T 0295-2016），土壤样点布设依据土地利用方式，结合最新遥感影像，遵循代表性原则，避开公路、村庄等人为干预影响较大区域，以1 km2为单位格子，将1 km2格子分成4个小格子网格化布点，基本采样密度为4～16个点/km2，平均采样密度8件/km2，采样深度为0～20 cm。本次共采集土壤样品1 930件。

把采集的土壤样品放置于通风开阔打扫干净的室内自然风干后用木锤等非金属器具进行碾压，充分过10目尼龙筛，用四分法取样装袋。

2.2 分析测试

将采集的土壤样品送往国土资源部南昌矿产资源监督检测中心进行分析测试，本研究以电感耦合等离子体质谱法（以下简称ICP-MS）和原子荧光光谱法（AFS）为主体，辅以其它分析方法组成，各元素的分析方法、检出限见表1。

表1 土壤样品元素分析方法Table 1 Analysis methods of soil samples

按照《地质矿产实验室测试质量管理规范》（DZ/T0130-2006）的要求，采用国家一级标准物质控制土壤样品分析准确度；按照《地质矿产实验室测试质量管理规范》（DZ/T0130-2006）以及《多目标区域地球化学调查规范（1∶25万）》（DZ/T0258-2014）的要求，每一分析批中以密码形式插入四个一级标准物质，按每个标准物质计算测定值与监控样标准值的对数偏差，然后计算四个监控样的对数标准偏差，用以衡量样品分析的精密度；分析结果显示所有样品的分析准确度和精密度均符合规范要求。

3 土壤元素地球化学特征

对研究区农用地土壤样品测试元素地球化学特征进行统计，结果如表2所示，区内表层土壤pH值变化范围4.21～8.15，平均值5.31。按照土壤的酸碱性，将土壤pH值划分为五级，＞8.5为强碱性，7.5～8.5为碱性，6.5～7.5为中性，5.0～6.5为酸性，＜5.0为强酸性。区内以酸性土壤为主，在采集的1 930件土壤样品中，有534件样品pH值小于5，有1 368件样品pH值为5.0～6.5，两者合计占比98.55%，由此可见，区内土壤酸化较为严重。

区内表层土壤Cd的含量在0.02～1.1 mg/kg之间，平均含量为0.14 mg/kg，变异系数0.6，属分异型，表层土壤Cd的分布不均匀，存在局部富集的现象。

区内表层土壤Hg的含量在0.01～5.12 mg/kg之间，平均含量为0.12 mg/kg，变异系数1.13，属强分异型，表明表层土壤Hg的分布不均匀，存在局部富集的现象，高值区域大部分都出现在城镇人口聚集区，说明人类活动显著影响了Hg元素的分布。

区内表层土壤Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As等元素含量平均值较低，变异系数均小于0.5，在区内分布较为均匀。

根据研究区农用地土壤硒元素分析测试结果显示（表2），全区表层土壤硒元素含量在0.08～1.18 mg/kg之间，平均含量为0.43 mg/kg，变异系数为0.27，表明区内硒元素分布较为均匀。

表2 研究区重金属元素地球化学特征统计表Table 2 Geochemical characteristics of heavy metal elements in the study area

区内硒元素分布与地质背景呈明显的关联性，在二叠纪乐平组和茅口组地层区的土壤中呈现明显高背景，Se元素含量多在0.64 mg/kg之上；新生代古近纪渐新世临江组、中生代三叠世安源组和杨家组地层区土壤中硒元素含量也较高，多高于0.45 mg/kg。上述几组地层是区内土壤中硒元素的主要来源层。而第四纪地层、古近纪始新世新余组、晚青白口纪库里组和早南华纪上施组区域为低值区。

4 评价标准与方法

4.1 土壤环境评价标准及方法

本文根据生态环境部与国家市场监督管理总局联合发布的《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618-2018）选择Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn八项重金属元素结合pH值作为评价指标，评价研究区内耕地土壤环境质量状况，该标准对Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn八项重金属元素含量分地类设置了风险筛选值，对其中的Cd、Hg、As、Pb、Cr等元素还设置了风险管制值（表3）。根据该标准中设置的阈值对单元素进行土壤环境地球化学等级划分为优先保护区、安全利用区及风险管制区（表4），其中Cu、Ni、Zn仅划分出优先保护区和安全利用区两个等级。

表3 土壤风险筛选值与管制值划分标准Table 3 Classification standard of soil risk screening values and intervention values

表3（续）

表4 土壤环境地球化学等级划分界限Table 4 Classification standard of geochemical grade of soil environment

土壤环境综合质量是在单元素土壤环境地球化学评价的基础上选取最差级别作为该单元土壤环境质量综合分级。

4.2 富硒土壤评价标准与方法

本文采用我国Se元素生态景观界限值作为富硒土壤的分级标准[8]（表5）。

表5 Se生态景观界限值表Table 5 Limittable of ecological landscape of selenium

5 结果与讨论

5.1 土壤环境综合质量状况

参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618-2018）质量类别划分方法，对研究区农用地进行土壤环境质量类别划分。区内表层土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn八项重金属元素综合环境质量评价结果表明：研究区农用地土壤环境质量整体优良。

优先保护区土壤面积为240.53 km2，占97.97%，在区内大面积分布。

安全利用区土壤面积为4.94 km2，占2.01%，5个乡镇均有分布，集中成片分布在经楼镇北部、吴城乡西部边界、中洲乡中东部、刘公庙镇南部以及义成镇中南部地区的水田或旱地中。

严格管控区土壤面积为0.04 km2，占0.02%，仅在刘公庙镇中西部杨家村东部边界的2块水田当中，建议该类地区应当采取禁止种植食用农产品、退耕还林等严格管控措施，其余乡镇没有分布（图1）。

图1 研究区土壤环境质量风险评价综合分区图Fig.1 Geochemical comprehensive classification of soil environment in the study area

从分布面积上看，各乡镇的农用地土壤环境质量综合评价状况见表6：绝大多数行政区划单元土壤环境质量较好，优先保护区面积占到97%以上，仅经楼镇低于97%。其中，义成镇、刘公庙镇最好，98%以上面积为优先保护区。安全利用区面积除经楼镇占比为3.09%以外，其余4乡镇均低于3%，义成镇、刘公庙镇甚至不足2%。仅在刘公庙镇土壤中出现了严格管制区，且面积比重较小仅0.1%。

表6 研究区各乡镇土壤环境质量状况Table 6 The soil environmental quality of all townships in the study area

从土地利用类型上看，各土地利用类型的土壤环境质量综合评价状况见表7，研究区内主要土地利用类型为水田、旱地、水浇地、果园以及其他园地。水浇地全部为优先保护区，但实际面积较小；其他类型土壤95%以上为优先保护区。安全利用区面积水田和果园占比较大，分别为2.62%、4.08%。严格管控区仅水田有0.04 km2。

表7 研究区各土地利用类型土壤环境质量状况Table 7 The soil environmental quality of different land types in the study area

由表8各重金属元素评价结果可以看出，研究区安全利用区的分布主要受Cd元素影响，受Cd元素影响的安全利用区面积为2.9 km2，主要位于吴城乡白路村、莲塘村、吴城村，经楼镇后窑村、湾头村以及中洲乡的荷陂村，其他重金属元素也有少量分布。严格管控区分布主要受Hg元素影响，面积为0.04 km2。

表8 研究区单元素土壤环境质量状况Table 8 The soil environmental quality of different elements in the study area

5.2 富硒土壤分布特征

研究区表层土壤中Se元素平均含量0.43 mg/kg，高于全国土壤（0.29 mg/kg）平均含量值。根据硒元素土壤评价分级划分的标准，对研究区土壤硒元素进行了评价：主要总体呈现为富硒与潜在富硒。区内地形地貌以岗地、冲积平原地区为主，一方面土壤腐殖质层较厚，有机质含量较高，土壤中硒元素易被有机质吸附积累，另一方面这些地区地质背景出露是三叠世安源组和杨家组地层、二叠纪乐平组和茅口组地层等富硒地质体分布区。因此，形成了富硒土壤或潜在富硒土壤（图2）。

图2 研究区土壤硒地球化学丰缺分级图Fig.2 Geochemical classification of soil selenium in the study area

由表9可见，研究区表层土壤硒含量达到富硒级别面积为146.57 km2，占全区农用地总面积的59.7%；其次为潜在富硒，面积为90.68 km2，占比36.94%；足硒区面积8.11 km2，占比3.3%；低硒与缺硒区面积为0.12 km2和0.03 km2，仅占比0.06%。除刘公庙镇杨家村与吴城乡上京村出现低硒与吴城乡上京村出现缺硒，其他乡镇均达到富硒至足硒。

表9 研究区各乡镇硒元素地球化学分级评价结果Table 9 Geochemical classification of soil selenium in all townships in the study area

从土地利用类型上看，富硒土壤土地利用类型主要为水田和旱地，富硒土壤面积分别为45.27 km2和89.2 km2，果园其和他园地也相对较大，分别为2.79 km2和9.24 km2，水浇地富硒土壤面积0.07 km2。潜在富硒土壤也主要分布在旱地和水田中，其次为果园、其他园地，水浇地分布相对较少（表10）。

表10 研究区各土地利用类型硒元素地球化学分级评价结果Table 10 Geochemical classification of soil selenium in different land types in the study area

5.3 富硒土壤资源开发利用建议

根据土壤富硒丰缺等级和土壤环境质量综合情况，将土地划分为7个等级，如表11所示。

表11 富硒土壤资源分级Table 11 Classification standard of selenium-rich soil resources

根据以上的划分标准，对樟树市中洲—经楼地区富硒土壤资源分级情况统计如表12所示，

表12 研究区富硒土壤资源分级统计表Table 12 Classification statistics of selenium-rich soil resources in the study area

富硒保护区面积142.81 km2，占区内农用地土壤面积的58.17%，潜在富硒保护区面积89.62 km2，占区内农用地土壤总面积的36.5%，在5个乡镇都有分布（图3），富硒土壤资源丰富，开发富硒农产品潜力大，建议当地政府可以在该区域大力发展富硒农产品种植及相关产业。富硒可利用区和潜在富硒可利用区面积较小，共4.79 km2，占区内农用地土壤总面积的1.94%，该区域土壤虽然富硒，但存在一定的安全隐患，建议当地政府在该区域发展富硒农产品种植时需查明作物中重金属元素与土壤中的对应关系，调整种植结构，合理施用肥料，从而减少农作物中重金属元素超标的风险。

图3 研究区富硒土壤资源开发利用建议图Fig.3 Suggestions for selenium-rich soil resources development and utilization in the study area

6 结论

樟树市中洲—经楼地区农用地土壤环境质量整体优良，绝大多数土壤为优先保护区。优先保护区土壤面积为240.53 km2，占97.97%；安全利用区土壤面积为4.94 km2，占2.01%；严格管控区土壤面积为0.04 km2，仅占0.02%。

樟树市中洲—经楼地区农用地富硒土壤资源丰富，富硒土壤面积146.57 km2，潜在富硒土壤面积90.68 km2，两者占农用地总面积的96.64%；富硒保护区面积142.81 km2，潜在富硒保护区面积89.62 km2，两者占农用地总面积的94.67%。该地区开发富硒农产品潜力大，可以大力推广富硒产业发展。