福安市耕地土壤硒鋅地球化學特征研究

＊黃 景

（福建省第四地質大隊 福建 352100）

1.福安市耕地現狀、土壤類型及分布情況

福安市地處鷲峰山脈東南坡，太姥山脈西南部、洞宮山脈東南延伸部分，這三大山脈控制著全市的地形骨架。根據福安市土地利用現狀更新調查結果，2019年初福安市耕地總面積為231.8092km2，占全市土地總面積的12.81%。主要分布在城陽鎮、甘棠鎮、康厝畬族鄉、穆云畬族鄉、上白石鎮、潭頭鎮、灣塢鎮、溪柄鎮、溪潭鎮和下白石鎮，合計面積為152.7838km2，占全市耕地總面積的65.91%。福安市農業以水稻、茶葉、葡萄、畜牧、水產為主，享有中國茶葉之鄉、南國葡萄之鄉、中國綠竹之鄉、中國油茶之鄉等美譽，獲批的農業產業強鎮有社口鎮、賽岐鎮、穆云畬族鄉，鄉鎮及主要特色農產品有社口茶葉，賽岐和羅江葡萄、穆陽和穆云水蜜桃、溪潭臍橙、潭頭芙蓉李等。

全市耕作土壤類型以水稻土占絕對優勢，面積達207.42 km2，占全市耕地總面積的89.48%，包括漂洗水稻土、潛育水稻土、滲育水稻土、淹育水稻土、鹽漬水稻土和潴育水稻土6個亞類，主要土種類型有灰黃泥田、灰黃砂泥田、烏黃泥田等37種；耕作紅壤面積21.92km2，占全市耕地總面積的9.46%，包括紅泥沙土和紅泥土2個土屬，紅泥砂土、灰紅泥砂土、紅泥土、灰紅泥土4個土種；濱海鹽土面積約0.56km2，占全市耕地總面積的0.24%，包括埭土和砂埭土2個土屬、埭土和砂埭土2個土種；灰潮土面積約1.70km2，占全市耕地總面積的0.73%，包括耕作灰砂土1個土屬，灰砂土和烏砂土2個土種；耕作紫色土面積僅約0.14km2，占全市耕地總面積的0.06%，包括豬肝土1個土屬，油豬肝土1個土種，分布于溪尾鎮、下白石鎮、城陽鎮、穆云畬族鄉；耕作黃壤面積僅約0.07km2，占全市耕地總面積的0.03%，包括黃泥砂土和黃泥土2個土屬，黃泥砂土、黃泥土、灰黃泥土3個土種，僅分布于上白石鎮、范坑鄉。

2.福安市耕地表層土壤質量地球化學特征分析

為了滿足福安市農業、環境和生態建設需要，對福安市耕地表層土壤開展了1:5萬農業地質調查評價工作，共計完成耕地表層土壤樣品測試2100件，經福建省地質測試研究中心分析，獲得了1:5萬比例尺的高密度的表層土壤25項指標和多種代表性作物8種指標的高質量數據。在對福安全市表層土壤數據系統分析研究的基礎上，總結規納了本區耕地土壤地化狀況：全區耕地土壤整體為強酸性-酸性。

(1)福安市耕地表層土壤質量地球化學總體特征

福安市表層土壤元素整體變異特征屬于弱分異型至較強分異型，絕大部分屬于弱分異型，即：

①變異系數位于25%～50%之間（弱分異型）：耕地表層土壤硫、堿解氮、全氮、氯、有機質、全鉀、硒、鋅、鎳、汞、速效鉀、全磷等元素指標變異系數在29%～49%之間，屬弱分異型，含量在分布空間變化相對較小；②變異系數位于50%～75%之間（較強分異型）：耕地表層土壤鉛、鎘、氧化鈣、硼、錳、氧化鎂、全鐵等元素指標變異系數在50%～67%之間，屬較強分異型，含量變化大，空間分布差異中等。

元素含量水平特征與全國豐度比，全鉀含量平均值與全國豐度值相當。氧化鈣、氧化鎂、全氮、硼、鎳、鉻、鐵、銅、砷、錳等含量平均值遠低于全國豐度值，氯、全磷、鋅、硒、硫、鉬等含量平均值高于全國豐度值。

(2)福安市耕地表層土壤富硒、富鋅特性研究

根據福安市高標準農田建設及優勢、特色農產品基地建設及農業產業結構布局建議的需要，特別是滿足農業產業強鎮農產品品牌可持續發展的需要，以福安市耕地表層土壤富硒、富鋅為代表對其地球化學特征進行研究。

對福安市農業地質調查評價耕地表層土壤樣品數據采用皮爾遜公式計算，得出硒元素和指標間的相關性：硒元素和TFe2O3、鎳、鉻、砷、鉬均為中度相關，結合其變異系數，推測其相關性受地質背景影響較大，另外硒元素與土壤全鉀呈中度負相關。福安市富硒區面積286.9km2，占全區的15.58%，主要分布在曉陽鎮、穆云鄉、康厝鄉、下白石鎮、松羅鄉以及賽岐鎮、溪尾鎮、灣塢鄉的鄉鎮交界處（如圖1所示）。其他大面積為硒適量區（土壤硒含量在0.175～0.4mg/kg之間），面積1482.9km2，占全區的80.55%。

圖1 福安市富硒土壤分布圖

鋅的高值區面積982.5km2，占全區的53.37%，主要分布在賽岐鎮—溪柄鎮—松羅鄉一線以南、社口鎮—曉陽鎮—穆云鄉一帶以及范坑鄉—上白石鎮—潭頭鎮一帶，如圖2所示。

圖2 福安市富鋅土壤分布圖

①不同地質成因土壤硒、鋅指標含量分布特征

評價區土壤地質成因類型主要為坡積、殘坡積、沖積、坡沖積、沖洪積等五類，部分為殘積物、海積物、沖-海積物。不同成因類型土壤養分、環境、質量均存在一定的差異，調查區山地、丘陵多，且河流分布多，故殘坡積、坡積、坡-沖積、沖-洪積沖積等成因類型較發育。就硒元素含量而言，坡積土壤中含量最高為0.313mg/kg，其次為殘坡積0.284mg/kg，沖-洪積土壤含量最低；就鋅元素含量而言，沖積土壤中最高102.4mg/kg，沖-洪積次之為97.4mg/kg，坡積、殘坡積和坡沖積土壤中含量接近、相對較低，由于此類土壤容易被剝蝕，土體相對不穩定，造成鋅元素流失。

②不同地形地貌土壤硒、鋅指標含量分布特征

在六類地形地貌的土壤中總體為灘涂、盆地、谷地土壤的各類指標高于其他類型土壤；崗地、丘陵、山地土壤含量相對較低。就硒元素含量而言（即單項指標），山地土壤中含量最高0.336mg/kg，其次為崗地0.33mg/kg，盆地土壤含量最低；就鋅元素含量而言，灘涂土壤中最高123.1mg/kg，谷地、盆地次之，崗地、丘陵、山地相對較低，由于此類土壤容易被剝蝕，土體相對不穩定，造成鋅元素流失。

③不同土地利用類型土壤硒、鋅指標含量分布特征

本次調查工作任務為耕地調查，涉及的土地利用類型僅有水田、水澆地、旱地，不同土地利用類型土壤養分、環境、質量均存在一定的差異。在三類土地利用類型的土壤中，大量營養元素總體為水田較高、部分旱地較高，水田耕作后，稻桿等植物殘體還田提高了有機質含量，同時不同作物的輪作、間作，有效地保持和提高了有機質及各類養分的利用。中量、微量營養元素含量總體均為旱地最高，硒（0.44mg/kg）、鋅（98.4mg/kg）元素含量旱地均高于其他兩種利用類型土壤。

④不同土壤類型硒、鋅指標含量分布特征

評價區耕地土壤類型主要分為水稻土、濱海鹽土、潮土、紫色土、紅壤等5大類。在5類土壤類型的點位中，營養元素總體為濱海鹽土的含量較高；硒元素含量紅壤（0.437mg/kg）明顯高于其他類型土壤，潮土及水稻土含量相對較低（0.266mg/kg）；鋅元素含量為紫色土最高（144.5mg/kg）、水稻土最低（83.3mg/kg）。

(3)土壤養分地球化學特征及等級劃分

土壤中養分的種類以及其含量不僅影響作物的產量，還是決定作物質量的關鍵因素。土壤養分的豐缺是土壤肥力的重要物質基礎，能夠直接反映土壤肥力的高低，了解土壤主要養分的豐缺狀況，對提高作物的產量，改善作物品質，培肥地力，保持農田土壤生態系統良性循環，防治土壤退化，以及提高農業生產效益等方面具有重要意義，因福安市地域特點，現對其土壤中硒、鋅養分指標地球化學特征進行分析。

①土壤中微量元素鋅地球化學特征

鋅元素是植物必需的微量元素，其作為植物體內一些酶的組成成分，參與植物的呼吸過程和氧化還原過程，與葉綠素和生長素的合成有關。鋅還參與碳水化合物的轉化。因此，土壤中維持一定量的鋅濃度，能提高籽實產量和顆粒重，提高植物的抗寒性和耐鹽性。當植物缺鋅時，光合作用減弱、生長受到抑制、產量降低。

福安市耕地表層土壤鋅元素含量在18.9～538.4mg/kg之間，均值82.4mg/kg，中值73.3mg/kg，略高于福建省豐度值（77.2mg/kg），表明評價區土壤鋅元素含量相對較高；變異系數約為45%，表明區內土壤中鋅含量分布較均勻，含量值集中在39.36～155.67mg/kg之間（如圖3所示）。

圖3 鋅元素（Zn）含量分布直方圖

確定了福安市耕地鋅元素地球化學等級以一等（豐富，＞84～200mg/kg）為主，占全市調查評價耕地比例為38.24%；鋅元素二等（較豐富，＞71～84mg/kg），占調查評價面積的15.96%；鋅元素三等（中等，＞62～71mg/kg），占調查評價面積的13.01%。

②土壤中微量元素硒地球化學特征

硒是一種對動植物以及微生物比較重要的微量元素，硒可以促進作物生長，提高產量，對提升品質有積極的影響，對植物有抗逆性作用；硒是人體必需的微量元素，硒的高抗氧化作用，適量補充能起到增強免疫力、防止器官老化與病變、延緩衰老、增強免疫、抵御疾病、抵抗有毒害重金屬、減輕放化療副作用、防癌抗癌的作用，人類主要通過食物攝取，硒還可以與其他的一些重金屬元素有拮抗作用，所以食用富硒食品既可以增強體質，達到預防疾病的目的，還可以預防人體重金屬元素中毒。

福安市耕地表層土壤硒元素含量在0.070～1.226mg/kg之間，均值0.283mg/kg，中值0.257mg/kg，變異系數約為42%，表明區內土壤中硒元素含量分布總體較均勻，含量值集中在0.13～0.53mg/kg之間（如圖4所示）。

圖4 硒元素（Se）含量分布直方圖

土壤酸堿度（pH）被認為是影響土壤硒含量的重要因素之一，通過控制土壤元素的活性（生物有效性）進而影響作物中硒的含量。一般的，亞硒酸鹽與吸附質間的親和力較強，易受黏粒礦物和倍半氧化物固定，而硒酸鹽與吸附質的親和力較弱，溶解度大，因此pH越高，土壤中的硒越容易淋失。

評價區內表層土壤中硒含量與土壤中pH值呈現負相關，線性回歸分析：y=-0.0137x+0.353，R2=0.0021（圖5）。表明在評價區范圍內，隨著表層土壤酸性的增強，土壤硒含量有增加的趨勢。這與其他地區的相關結論是一致的。此外，土壤pH對土壤硒的甲基化也有影響，在一定pH范圍內土壤硒的甲基化隨著pH的增加而加強，產生易揮發的二甲基化合物，從而使硒的移動性和從表土中溢出的可能性增加。

圖5 土壤pH與硒含量散點關系圖

土壤全鐵對土壤硒的積累也起到積極作用，土壤的鐵鋁氧化物對土壤中硒具有極強的吸附性作用，使硒在土壤中的遷移能力降低，從而全鐵含量高，土壤硒含量也高。通過分析本區土壤硒元素含量與全鐵含量關系，發現兩者呈顯著線性正相關性（圖6），線性回歸分析：y=0.057x+0.1763，R2=0.3131。表明區內硒元素含量與全鐵含量有正相關性，全鐵含量越高，硒元素含量越高。

圖6 土壤全鐵與硒含量散點關系圖

確定了福安市耕地硒元素地球化學等級以“適量”等級（＞0.175～0.4mg/kg）為主，占福安市調查評價耕地比例為69.11%；其次為“高”等級（＞0.4～3.0mg/kg），占比14.22%；硒邊緣（＞0.125～0.175mg/kg），福安市硒邊緣耕地分布面積為6.56km2。

3.結論

福安市耕地表層土壤質量地球化學特征研究結合地方農業特點，側重于該地區富硒、富鋅元素評價了福安市耕地表層土壤的總體特征，以及不同地質成因、不同地形地貌、不同土地利用類型、不同土壤類型條件下的硒、鋅指標含量分布。評價結果對福安市耕地規劃、富硒富鋅等優質土地開發、農產品種植結構調整、高標準農田建設等提供科學依據。