江西省寻乌县长宁-吉潭地区土壤养分地球化学评价及影响因素分析

刘冰权， 魏星星， 邓锦明， 钟春荣， 冯昌和

(1.江西省地质调查研究院，江西 南昌 330030；2.江西省地质调查勘查院基础地质调查所，江西 南昌 330030；3.万安县农业农村局，江西 赣州 343800)

土壤是植物生长的物质基础，其氮、磷、钾等养分元素含量影响着农作物的产量(王鹏等，2020；宋运红等，2020)。硒是植物生长的重要微量元素。富硒土壤资源的开发利用是新型农业经济发展的重要途径。前人研究表明，养分元素在土壤中的地球化学行为与土壤的理化性质密切相关，相同含量的元素在不同性质的土壤中，由于土壤有机质的不同，表现出完全不同的地球化学行为(Lee et al.，2011；Li et al.，2015；邹勇军等，2019)。本研究以寻乌县长宁-吉潭地区土壤为研究对象，依据1∶5万土地质量地球化学调查数据，评价氮、磷、钾、硒等养分元素地球化学等级，讨论土壤有机质对养分元素的影响，为精准施肥和特色农业的发展提供依据。

1 研究区概况

研究区位于江西省寻乌县，面积约166 km2；属亚热带季风气候，温暖湿润，雨量充沛，冬少严寒，夏无酷暑；年平均降水量为1 650.3 mm；年平均气温为18.9 ℃。

研究区大地构造位于华夏板块-武夷隆起带，地层出露不完全，主要有新元古界、震旦系、寒武系、白垩系、第四系。地层出露面积为133.57 km2，占总面积的80.46%。其中以新元古界寻乌岩组分布最广，岩性主要为粉砂质板岩、板岩、变粒岩。岩浆岩出露面积为32.26 km2，约占总面积的19.44%，岩性主要为燕山晚期的黑云母正长花岗岩。研究区水域面积为0.17 km2。

2 样品采集及测试

土壤样点采集依据土地利用类型，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的区域，以1 km2为单位网格，再将1 km2格子分成4个小格子网格化布点；采样深度为0～20 cm，平均采样密度为8 件/km2。本次共采集表层土壤样品1 586件。

样品的分析测试是由国土资源部南昌矿产资源监督检测中心完成，测试分析方法及检出限见表1。

表1 样品分析方法及检出限要求

3 结果与讨论

3.1 土壤养分元素的含量特征

对研究区土壤氮、磷、钾、硒等养分元素进行统计分析(表2)，区内pH值平均为4.96，仅为全国土壤背景值的74%(中国环境监测总站，1990)，略低于赣州市土壤背景值，土壤酸化明显。氮、磷、钾、硒的平均含量均高于全国土壤背景值，分别是全国平均值的1.7、1.4、1.6、1.4倍；除钾元素以外，氮、磷、硒等养分元素平均含量均高于赣州市土壤背景值。硒元素含量为0.10～1.12 mg/kg，中位数为0.37 mg/kg，平均值为0.41 mg/kg，是赣州市土壤背景值的1.4倍，略高于中国硒生态景观值0.40 mg/kg的标准(中华人民共和国地方病与环境图集编纂委员会，1989)，说明研究区养分元素与富硒土壤资源较为丰富。

3.2 土壤养分元素的等级评价

根据《土地质量地球化学评价规范》(中华人民共和国国土资源部，2016)，选择氮、磷、钾元素进行土壤养分地球化学等级综合评价。结果显示：中等等级土壤面积为78.25 km2，占比47.14%，为区内主要的土壤等级，分布于研究区的大部分区域；丰富等级土壤面积仅为0.51 km2，占比0.31%，零星分布在长布村、田背村及图合村区域；较丰富等级土壤面积为25.20 km2，占比15.18%，分布于图合村-长布村-长举村及杨梅村-河岭村一带地区(表3，图1)。

表2 土壤养分元素含量统计表

根据富硒土壤划分标准，对研究区土壤进行了地球化学评价(表4，图2)。结果显示：区内未见硒过量土壤；富硒土壤较为丰富，中部分布大面积的富硒及足硒土壤，其中富硒土壤区(3.0 mg/kg>w(Se)≥0.4 mg/kg)面积为97.29 km2，占全区面积的58.61%，主要分布于新元古界、寒武系牛角河组的变质岩以及燕山晚期花岗岩出露区；潜在富硒土壤区(0.4 mg/kg>w(Se)≥0.3 mg/kg)面积为42.34 km2，占全区面积的25.51%，主要分布于研究区东部滋溪村-黎坑村-吉潭村；足硒、硒不足与缺乏土壤仅占总面积的15.88%。本区丰富的富硒土壤资源为发展富硒产业与开发富硒农产品提供了基础。

表3 土壤养分地球化学综合等级

表4 土壤硒元素地球化学等级

3.3 土壤有机质对养分元素的影响

土壤有机质影响着氮、磷、钾、硒等元素的含量与有效性(廖启林等，2016；陈怀满，2018；曾庆良等，2018)。土壤有机质含量与养分元素含量关系见图3，土壤有机质含量与氮含量、碱解氮含量呈极显著正相关(图3a,b)，说明土壤中的氮绝大部分以有机形态存在，土壤氮元素含量大体上决定了土壤有机质水平。磷与有效磷含量随着有机质含量的增高而增高(图3c,d)。有机质含量与钾元素含量没有明显的相关性(图3e)，却与根系土速效钾含量有显著的正相关(图3f)，说明有机质含量的增加能够提高钾元素的生物有效性。本次研究与前人的研究结果基本一致(王鹏等，2019；林万树，2015)，因此提高土壤有机质含量，可以有效地改善土壤肥力。

有机质能够吸附固定土壤中的硒，使土壤硒含量增加(仝双梅等，2013；汤明等，2021)。但是较强的固定能力，会降低硒的生物可利用性(张均华等，2012)。研究区土壤中硒含量随有机质的增加而升高，但增加的幅度较小(图3g)。对农作物吸收具有重要影响的有效硒而言，其与有机质有显著的正相关关系(图3h)，说明区内有机质主要以富里酸的形式存在，可与硒结合为易溶于水的富里酸鳌合物，能够提高硒的生物有效性。

4 结论

(1)研究区土壤氮、磷、钾、硒含量均大于全国土壤背景值，且土壤硒含量高于中国硒生态景观值，说明研究区养分元素与富硒土壤资源较为丰富。

(2)土壤养分地球化学综合评价等级以中等为主，富硒土壤面积占总面积的58.61%，主要分布于新元古界、寒武系牛角河组的变质岩以及燕山晚期花岗岩出露区。

(3)有机质对土壤养分元素的含量影响显著，有机质与氮、磷、钾、硒全量存在不同程度的正相关，与碱解氮、有效磷、速效钾、有效硒呈极显著的正相关关系。农业生产时适量加大有机肥的施撒有助于农作物对养分元素的吸收。