玉林市福綿區(qū)樟木鎮(zhèn)天然富硒土地劃定及來源識(shí)別

● 吳含志,岳國(guó)輝,吳 哲

（廣西地質(zhì)調(diào)查院，廣西 南寧 530023）

人體主要通過食物與Se 元素發(fā)生聯(lián)系，通過食物鏈提供Se 營(yíng)養(yǎng)，以滿足人體基本需求。而土壤是食物最基本的來源，因而對(duì)土壤Se 元素的研究成為眾多學(xué)者的關(guān)注熱點(diǎn)問題[1-2]。

為促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和鄉(xiāng)村振興，助力新時(shí)代地質(zhì)工作轉(zhuǎn)型發(fā)展，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局以科技支撐服務(wù)鄉(xiāng)村振興發(fā)展，開展富Se 土地劃定與標(biāo)識(shí)，以支撐服務(wù)鄉(xiāng)村振興。2019 年11 月中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局印發(fā)了《天然富硒土地劃定與標(biāo)識(shí)》（試行）（DD 2019-10）標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了耕地、園地、牧草地等天然富Se 土地分類、劃定與標(biāo)識(shí)等方面的要求。廣西地質(zhì)調(diào)查院經(jīng)過多年的1∶5 萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了大量的優(yōu)質(zhì)連片優(yōu)質(zhì)富Se 土地[3]，但這些資源大部分未能獲得充分的開發(fā)與利用，單位面積的耕地產(chǎn)值和農(nóng)產(chǎn)品的附加值很低。因而對(duì)富Se 土地進(jìn)行天然劃定，保護(hù)富Se 耕地，發(fā)展特色富Se 經(jīng)濟(jì)，助力鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)振興，迫在眉睫。2021 年8 月，玉林市福綿區(qū)樟木鎮(zhèn)入圍全國(guó)30 個(gè)首批天然富Se 土地地塊之一。此次研究以土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)調(diào)查成果為基礎(chǔ)，查明玉林市福綿區(qū)樟木鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)土壤、灌溉水中營(yíng)養(yǎng)、有益元素、重金屬元素含量的水平特征及空間分布，劃分土壤環(huán)境質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí)，并進(jìn)行天然富Se 土地劃定，確定其分布、面積，對(duì)土壤富Se 成因來源及其轉(zhuǎn)化遷移進(jìn)行研究，為樟木鎮(zhèn)土地利用規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐，可推動(dòng)富Se 土地資源的合理開發(fā)利用。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于玉林市福綿區(qū)樟木鎮(zhèn)，涉及的行政村主要有樟木村、中村、東山村、莘鳴村及塘基村等，主要出露的地層有第四系桂平組（Qhg）、望高組（Qpw）粘土、亞粘土層、砂質(zhì)粘土層，周邊出露少量泥盆系小董組（D1-2xd）深灰、灰綠色泥巖，風(fēng)化后呈灰白、紫紅色泥巖。郁江組（D1y）巖性為淺灰、灰黃、淺紫紅色中厚層狀碎屑巖。欽州組（D1q）巖性為灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂巖，風(fēng)化后為灰白、黃綠、紫紅色薄層碎屑巖，底部為薄層砂巖夾泥巖等。

1.2 樣品采集與分析測(cè)試

研究小組于2020 年10-11 月在研究區(qū)采集190 件耕地土壤樣品和3 個(gè)土壤剖面樣品。研究區(qū)耕地采樣密度為40～50 件/km2，以GPS 定點(diǎn)為中心，在10～15 m 范圍內(nèi)的四周采集4～6 個(gè)分樣點(diǎn)，等組份混勻組合成一個(gè)樣品，采樣深度為耕作層0～20 cm；深層土壤剖面以單點(diǎn)采樣的方法采集，采樣深度為0～200 cm，每隔20 cm 取1 件樣品，每個(gè)點(diǎn)位共10 件樣品。分析指標(biāo)包括Se，鐵、鋁氧化物及重金屬等。

用原子熒光光譜法（AFS）測(cè)定Se 濃度，用X 射線熒光光譜法（XRF）檢測(cè)鐵、鋁氧化物含量。針對(duì)土壤樣品測(cè)定的指標(biāo)情況，根據(jù)《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范（1∶250 000）》（DZ/T 0258-2014）、《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》（DZ/T 0130-2006）、《區(qū)域地球化學(xué)樣品分析方法》（DZ/T 0279-2016）等相關(guān)規(guī)范的要求，對(duì)土壤樣品進(jìn)行加工與研磨后再分析測(cè)試，并按照上述規(guī)范及《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求》（DD 2005-03）等規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量控制。

2 地球化學(xué)特征

研究小組依據(jù)《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋正態(tài)性檢驗(yàn)》（GB/T4882-2001），對(duì)研究區(qū)土壤Se 含量數(shù)據(jù)頻率分布進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)。經(jīng)反復(fù)剔除異常值，以確定Se 地球化學(xué)背景值。研究區(qū)土壤重金屬含量很低，環(huán)境質(zhì)量屬于一等清潔水平[4]。Se 元素變異系數(shù)為28.7 %，屬于弱變異分布。對(duì)比研究區(qū)土壤Se 背景值（0.51×10-6）與全國(guó)A 層土壤均值（0.2×10-6）及廣西土壤背景值（0.52×10-6）后結(jié)果顯示，研究區(qū)Se 含量高于全國(guó)背景值，與廣西多目標(biāo)土壤背景值相當(dāng)，這表明研究區(qū)土壤Se 養(yǎng)分總體豐富。

土壤有益元素Se 地球化學(xué)圖如圖1 所示，Se 元素含量為0.26×10-6～1.04×10-6，平均值為0.51×10-6，富集系數(shù)為2.54，呈明顯富集狀態(tài)。高值區(qū)-強(qiáng)高值區(qū)主要分布于羅沖村西南部、塘基村-樟木村一帶及中村南部一帶；低值區(qū)-強(qiáng)低值區(qū)分布于研究區(qū)中南部的莘鳴村-太平村一帶。

圖1 研究區(qū)土壤Se 地球化學(xué)圖

研究區(qū)土壤富Se 程度較高，其背景值是富Se 土壤標(biāo)準(zhǔn)下限值的1.28 倍，Se 含量在0.4×10-6～3×10-6之間的富Se 土壤占比83.93 %，呈連片分布。Se 適量等級(jí)土壤面積較少，占16.07 %，主要分布于莘鳴村-太平村一帶，研究區(qū)無Se 缺乏、邊緣和過剩等級(jí)土壤。

3 富Se 土地劃定

結(jié)合土壤Se、重金屬環(huán)境質(zhì)量調(diào)查結(jié)果與灌溉水調(diào)查相關(guān)資料，通過富Se 土地劃定，確定研究區(qū)天然富Se 土地的分布、面積及邊界范圍。

3.1 富Se 土地劃定方法

以富Se 土地地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，疊加土地利用現(xiàn)狀調(diào)查成果，運(yùn)用富Se 土地的分類指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行富Se 土地劃定。依據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《天然富硒土地劃定與標(biāo)識(shí)》（DD 2019-10），本次研究圈劃出綠色富Se土地、無公害富Se 土地和一般富Se 土地（見表1）。當(dāng)土壤中Se 含量未達(dá)到中等富Se 標(biāo)準(zhǔn)閾值時(shí)，重金屬元素含量符合GB 15 618-2018標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)種植的農(nóng)作物富Se 比例＞70 %時(shí)，也劃入富Se 土地。

表1 富Se 土地類型劃分指標(biāo)表

3.2 天然富Se 土地劃定

研究小組根據(jù)富Se 土地劃定方法，以土地利用現(xiàn)狀圖斑為單元，對(duì)樟木鎮(zhèn)研究區(qū)土壤富Se 土地進(jìn)行分級(jí)并統(tǒng)計(jì)。因?yàn)檠芯繀^(qū)灌溉水環(huán)境質(zhì)量綜合和土壤重金屬等級(jí)為一等清潔水平，即灌溉水中各重金屬含量遠(yuǎn)低于無公害產(chǎn)地灌溉水質(zhì)量要求的濃度限值，符合無公害產(chǎn)地要求，所以研究區(qū)的富Se 土地為無公害或綠色富Se 土地。

研究小組統(tǒng)計(jì)富Se 土壤劃定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)綠色富Se 土地面積337.72 hm2，占研究區(qū)面積的80.63 %，遍布整個(gè)研究區(qū)，其中，水田占主導(dǎo)地位，面積318.63 hm2，占綠色富Se 土地的94.35 %；綠色富Se 旱地土壤8.14 hm2，占比2.41 %；綠色富Se 果園地土壤面積8.83 hm2，占比2.61 %，其余類型地類綠色富Se 土地面積較少。

研究區(qū)無公害富Se 土地面積353.84 hm2，由于絕大部分無公害富Se 土地也是綠色富Se土地，兩者空間上有重疊，因而去除重疊地塊范圍后，研究區(qū)無公害富Se 土地面積合計(jì)為16.12 hm2，占比3.85 %，其中，無公害富Se有林地2.77 hm2，占比17.23 %，主要零散分布于研究區(qū)的西南部莘鳴村。其余一般富Se 土地區(qū)面積65 hm2，占比15.52 %，其中，一般富Se 水田46.50 hm2，旱地2.16 hm2，其他園地4.03hm2，主要位于研究區(qū)中部南部和西北部范圍（見圖2）。

圖2 研究區(qū)富Se 土地分布圖

3.3 土壤Se 來源識(shí)別

3.3.1 土壤Se 來源及影響因素

（1）研究區(qū)成土母質(zhì)相對(duì)應(yīng)的土壤Se 含量都比較高[5]，其含量一般＞0.40 mg/kg，根據(jù)土壤Se 元素地球化學(xué)空間分布特征，可知研究區(qū)富Se 土壤呈面狀分布。從同點(diǎn)位表層土壤Se 與深層土壤Se 含量可以看出，兩者顯著正相關(guān)（R2=0.46），這表明深層土壤與表層土壤Se 含量來源相同（見圖3）。深層土壤（150 cm以下）受人為活動(dòng)干擾小，其含量一般受成土母質(zhì)控制，因而表層土壤Se 的物質(zhì)來源為成土母巖。從土壤Se 與Al2O3、Fe2O3含量相關(guān)性散點(diǎn)圖可以看出，土壤Se 與土壤鋁、鐵等氧化物顯著正相關(guān)，決定系數(shù)R2分別為0.335 和0.627（見圖4）。鐵、鋁氧化物的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般母巖風(fēng)化流失量很少，其含量主要來源于成土母巖，這表明研究區(qū)土壤Se 的含量受鋁、鐵等粘土礦物吸附作用的影響。

圖3 研究區(qū)深層土壤及表層土壤Se 含量相關(guān)性散點(diǎn)圖

圖4 研究區(qū)土壤Se 與Al2O3、Fe2O3含量相關(guān)性散點(diǎn)圖

（2）根據(jù)福綿區(qū)前期開展的1∶5 萬土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)[5]，研究區(qū)土壤Se 元素含量豐富，背景值為0.47～0.84 mg/kg，不同成土母質(zhì)土壤Se 元素背景值差異較大，其中侵入巖花崗巖母質(zhì)土壤Se 含量較其他碎屑巖母質(zhì)高，不同成土母巖土壤Se 元素背景值從高到低的順序?yàn)镻3ξγ1＞P3γ2＞S1l3＞S1l2＞D1y＞Qpw＞D1q＞Qhg＞S2h＞D1-2xd＞K2l。研究區(qū)位于福綿區(qū)中部第四系桂平組地層的玉林盆地，地勢(shì)較低且平坦，周邊山地地勢(shì)高差較大，且水系發(fā)達(dá)，周邊不同地層土壤的Se 背景值較高，因而研究區(qū)土壤Se 的物質(zhì)來源充足。

（3）對(duì)不同地層巖石樣、同點(diǎn)位成土母質(zhì)樣、表層土壤樣分析結(jié)果進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)[5]，Se含量總體上呈表層土壤＞成土母質(zhì)＞巖石，這說明研究區(qū)巖石經(jīng)風(fēng)化、成土作用后土壤Se 含量呈次生富集（見表2)。研究區(qū)桂平組（Qhg）巖石、母質(zhì)和土壤Se 含量分別為0.48 mg/kg、0.73 mg/kg 和0.68 mg/kg；望高組（Qpw）和小董組（D1-2xd）土壤Se 平均值分別為0.6 mg/kg和0.54 mg/kg，相對(duì)福綿區(qū)土壤屬于中等水平。不考慮其他影響因素，以土壤均值/巖石均值（K）表示土壤中元素受其地質(zhì)背景的影響程度，兩者比值越小，說明受原巖的影響越大；而比值越大，則說明在成土過程中受外源物質(zhì)影響越大。結(jié)果顯示，P3ξγ1＞S2h＞P3γ2＞K2l＞D3l＞S3-4f＞Qhg＞D1q，K 值范圍為1.37～6.0，研究區(qū)的比值較小，這說明研究區(qū)土壤Se 元素含量主要受下伏地層巖石的控制。

表2 福綿區(qū)巖石、成土母質(zhì)、表層土壤Se 平均含量統(tǒng)計(jì)表（單位：mg/kg）

3.3.2 土壤Se 來源遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律

在研究區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)3 個(gè)垂向剖面，剖面地質(zhì)背景為第四系桂平組砂粘土層，土地利用類型為水田或旱地，主要種植香蕉或甘蔗，垂向剖面從表層到深層每隔20 cm 采集1 件土壤樣品，研究垂向剖面樣品Se 含量變化趨勢(shì)。總體而言，Se 含量隨著深度的增加而變化，含量曲線類型屬于表聚型或心聚型，說明Se 元素在成土過程中，受到風(fēng)化淋溶等作用影響，表層土壤受外界因素影響較大，Se 元素從表層土壤往中間層（100～150 cm）遷移，導(dǎo)致表層土壤Se 含量低于中間層。而深層（150～200 cm）土壤受外源影響較小，其Se 含量主要受下伏地層成土母巖控制，因而其含量總體較低。

綜上所述，不同地層成土巖石Se 含量差異較大，巖石經(jīng)自然風(fēng)化、成土作用后，造巖礦物鉀、鈉、鎂等氧化物大量流失，而Se 在土壤中隨鋁、鐵等氧化物總體保留下來。由此可見，周邊地層巖石是研究區(qū)土壤Se 最初的物質(zhì)來源，但受到不同程度的風(fēng)化作用等因素的影響，土壤繼承了成土母巖中Se 元素特征，并在后期發(fā)生了不同程度的遷移轉(zhuǎn)化。

4 結(jié)語

（1）研究區(qū)Se 元素屬于弱變異分布，與全國(guó)背景值相比，Se 含量相對(duì)富集，富集系數(shù)為2.54，表明研究區(qū)土壤Se 養(yǎng)分含量豐富。

（2）查明了研究區(qū)土壤富Se 含量分布特征及其分配規(guī)律，Se 背景值為0.51 μg/g，含量范圍為0.26～1.04 μg/g，富Se 土壤占比83.93 %，連片分布于研究區(qū)。

（3）發(fā)現(xiàn)綠色富Se 土地337.72 hm2，占研究區(qū)面積的80.63 %，其中，水田占比94.35 %，空間上連片分布；發(fā)現(xiàn)無公害富Se 土地16.12 hm2，占比3.85 %。

（4）研究區(qū)土壤Se 含量的主要物質(zhì)來源為周邊地層的成土母巖，其含量與Al2O3、Fe2O3等氧化物的含量呈顯著正相關(guān)；Se 元素在成土過程中，受到風(fēng)化淋溶等作用影響，其含量垂向上隨著深度的增加而變化。

（5）根據(jù)樟木鎮(zhèn)周邊耕地的天然富Se 土地劃定結(jié)果及其含量的物質(zhì)來源研究，研究小組認(rèn)為下一步應(yīng)對(duì)研究區(qū)水稻、玉米或花生籽的Se 含量及其影響因素進(jìn)行研究，在綠色、無公害及一般富Se 區(qū)開展農(nóng)作物生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查，查明其Se 含量、來源及生態(tài)效應(yīng)，促進(jìn)富Se 土地開發(fā)，提高農(nóng)產(chǎn)品附加值，助力鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)振興。