玉林市福綿區樟木鎮天然富硒土地劃定及來源識別

● 吳含志,岳國輝,吳 哲

（廣西地質調查院，廣西 南寧 530023）

人體主要通過食物與Se 元素發生聯系，通過食物鏈提供Se 營養，以滿足人體基本需求。而土壤是食物最基本的來源，因而對土壤Se 元素的研究成為眾多學者的關注熱點問題[1-2]。

為促進生態文明建設和鄉村振興，助力新時代地質工作轉型發展，中國地質調查局以科技支撐服務鄉村振興發展，開展富Se 土地劃定與標識，以支撐服務鄉村振興。2019 年11 月中國地質調查局印發了《天然富硒土地劃定與標識》（試行）（DD 2019-10）標準，規定了耕地、園地、牧草地等天然富Se 土地分類、劃定與標識等方面的要求。廣西地質調查院經過多年的1∶5 萬土地質量地球化學調查，發現了大量的優質連片優質富Se 土地[3]，但這些資源大部分未能獲得充分的開發與利用，單位面積的耕地產值和農產品的附加值很低。因而對富Se 土地進行天然劃定，保護富Se 耕地，發展特色富Se 經濟，助力鄉村經濟振興，迫在眉睫。2021 年8 月，玉林市福綿區樟木鎮入圍全國30 個首批天然富Se 土地地塊之一。此次研究以土地質量地球化學評價調查成果為基礎，查明玉林市福綿區樟木鎮區內土壤、灌溉水中營養、有益元素、重金屬元素含量的水平特征及空間分布，劃分土壤環境質量地球化學等級，并進行天然富Se 土地劃定，確定其分布、面積，對土壤富Se 成因來源及其轉化遷移進行研究，為樟木鎮土地利用規劃提供數據支撐，可推動富Se 土地資源的合理開發利用。

1 材料與方法

1.1 研究區地質概況

研究區位于玉林市福綿區樟木鎮，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、粉砂質泥巖、砂巖，風化后為灰白、黃綠、紫紅色薄層碎屑巖，底部為薄層砂巖夾泥巖等。

1.2 樣品采集與分析測試

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

用原子熒光光譜法（AFS）測定Se 濃度，用X 射線熒光光譜法（XRF）檢測鐵、鋁氧化物含量。針對土壤樣品測定的指標情況，根據《多目標區域地球化學調查規范（1∶250 000）》（DZ/T 0258-2014）、《地質礦產實驗室測試質量管理規范》（DZ/T 0130-2006）、《區域地球化學樣品分析方法》（DZ/T 0279-2016）等相關規范的要求，對土壤樣品進行加工與研磨后再分析測試，并按照上述規范及《生態地球化學評價樣品分析技術要求》（DD 2005-03）等規范進行質量控制。

2 地球化學特征

研究小組依據《數據的統計處理和解釋正態性檢驗》（GB/T4882-2001），對研究區土壤Se 含量數據頻率分布進行正態檢驗。經反復剔除異常值，以確定Se 地球化學背景值。研究區土壤重金屬含量很低，環境質量屬于一等清潔水平[4]。Se 元素變異系數為28.7 %，屬于弱變異分布。對比研究區土壤Se 背景值（0.51×10-6）與全國A 層土壤均值（0.2×10-6）及廣西土壤背景值（0.52×10-6）后結果顯示，研究區Se 含量高于全國背景值，與廣西多目標土壤背景值相當，這表明研究區土壤Se 養分總體豐富。

土壤有益元素Se 地球化學圖如圖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，富集系數為2.54，呈明顯富集狀態。高值區-強高值區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-強低值區分布于研究區中南部的莘鳴村-太平村一帶。

圖1 研究區土壤Se 地球化學圖

研究區土壤富Se 程度較高，其背景值是富Se 土壤標準下限值的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，研究區無Se 缺乏、邊緣和過剩等級土壤。

3 富Se 土地劃定

結合土壤Se、重金屬環境質量調查結果與灌溉水調查相關資料，通過富Se 土地劃定，確定研究區天然富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 土地地球化學調查數據為基礎，疊加土地利用現狀調查成果，運用富Se 土地的分類指標標準，進行富Se 土地劃定。依據中國地質調查局《天然富硒土地劃定與標識》（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）。當土壤中Se 含量未達到中等富Se 標準閾值時，重金屬元素含量符合GB 15 618-2018標準；當種植的農作物富Se 比例＞70 %時，也劃入富Se 土地。

表1 富Se 土地類型劃分指標表

3.2 天然富Se 土地劃定

研究小組根據富Se 土地劃定方法，以土地利用現狀圖斑為單元，對樟木鎮研究區土壤富Se 土地進行分級并統計。因為研究區灌溉水環境質量綜合和土壤重金屬等級為一等清潔水平，即灌溉水中各重金屬含量遠低于無公害產地灌溉水質量要求的濃度限值，符合無公害產地要求，所以研究區的富Se 土地為無公害或綠色富Se 土地。

研究小組統計富Se 土壤劃定結果，發現綠色富Se 土地面積337.72 hm2，占研究區面積的80.63 %，遍布整個研究區，其中，水田占主導地位，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，研究區無公害富Se 土地面積合計為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的西南部莘鳴村。其余一般富Se 土地區面積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，主要位于研究區中部南部和西北部范圍（見圖2）。

圖2 研究區富Se 土地分布圖

3.3 土壤Se 來源識別

3.3.1 土壤Se 來源及影響因素

（1）研究區成土母質相對應的土壤Se 含量都比較高[5]，其含量一般＞0.40 mg/kg，根據土壤Se 元素地球化學空間分布特征，可知研究區富Se 土壤呈面狀分布。從同點位表層土壤Se 與深層土壤Se 含量可以看出，兩者顯著正相關（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）受人為活動干擾小，其含量一般受成土母質控制，因而表層土壤Se 的物質來源為成土母巖。從土壤Se 與Al2O3、Fe2O3含量相關性散點圖可以看出，土壤Se 與土壤鋁、鐵等氧化物顯著正相關，決定系數R2分別為0.335 和0.627（見圖4）。鐵、鋁氧化物的化學性質穩定，一般母巖風化流失量很少，其含量主要來源于成土母巖，這表明研究區土壤Se 的含量受鋁、鐵等粘土礦物吸附作用的影響。

圖3 研究區深層土壤及表層土壤Se 含量相關性散點圖

圖4 研究區土壤Se 與Al2O3、Fe2O3含量相關性散點圖

（2）根據福綿區前期開展的1∶5 萬土地質量地球化學評價發現[5]，研究區土壤Se 元素含量豐富，背景值為0.47～0.84 mg/kg，不同成土母質土壤Se 元素背景值差異較大，其中侵入巖花崗巖母質土壤Se 含量較其他碎屑巖母質高，不同成土母巖土壤Se 元素背景值從高到低的順序為P3ξγ1＞P3γ2＞S1l3＞S1l2＞D1y＞Qpw＞D1q＞Qhg＞S2h＞D1-2xd＞K2l。研究區位于福綿區中部第四系桂平組地層的玉林盆地，地勢較低且平坦，周邊山地地勢高差較大，且水系發達，周邊不同地層土壤的Se 背景值較高，因而研究區土壤Se 的物質來源充足。

（3）對不同地層巖石樣、同點位成土母質樣、表層土壤樣分析結果進行研究發現[5]，Se含量總體上呈表層土壤＞成土母質＞巖石，這說明研究區巖石經風化、成土作用后土壤Se 含量呈次生富集（見表2)。研究區桂平組（Qhg）巖石、母質和土壤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，相對福綿區土壤屬于中等水平。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影響越大。結果顯示，P3ξγ1＞S2h＞P3γ2＞K2l＞D3l＞S3-4f＞Qhg＞D1q，K 值范圍為1.37～6.0，研究區的比值較小，這說明研究區土壤Se 元素含量主要受下伏地層巖石的控制。

表2 福綿區巖石、成土母質、表層土壤Se 平均含量統計表（單位：mg/kg）

3.3.2 土壤Se 來源遷移轉化規律

在研究區范圍內布設3 個垂向剖面，剖面地質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。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，巖石經自然風化、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土壤Se 最初的物質來源，但受到不同程度的風化作用等因素的影響，土壤繼承了成土母巖中Se 元素特征，并在后期發生了不同程度的遷移轉化。

4 結語

（1）研究區Se 元素屬于弱變異分布，與全國背景值相比，Se 含量相對富集，富集系數為2.54，表明研究區土壤Se 養分含量豐富。

（2）查明了研究區土壤富Se 含量分布特征及其分配規律，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。

（3）發現綠色富Se 土地337.72 hm2，占研究區面積的80.63 %，其中，水田占比94.35 %，空間上連片分布；發現無公害富Se 土地16.12 hm2，占比3.85 %。

（4）研究區土壤Se 含量的主要物質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；Se 元素在成土過程中，受到風化淋溶等作用影響，其含量垂向上隨著深度的增加而變化。

（5）根據樟木鎮周邊耕地的天然富Se 土地劃定結果及其含量的物質來源研究，研究小組認為下一步應對研究區水稻、玉米或花生籽的Se 含量及其影響因素進行研究，在綠色、無公害及一般富Se 區開展農作物生態地球化學調查，查明其Se 含量、來源及生態效應，促進富Se 土地開發，提高農產品附加值，助力鄉村經濟振興。