樟樹市中洲—經樓地區農用地土壤環境及富硒資源評價

鐘春榮，黃 錦，凡秀君

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

江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030

Jiangxi Geological Survey Research Institute, Nanchang 330030, China

隨著社會的高速發展，土壤正面臨著前所未有的污染脅迫，嚴重威脅到農產品質量安全。開展農用地土壤環境的調查與評價，對從源頭保障農產品質量安全，促進地區農業的優質、高效和可持續發展具有重要意義[1-4]。

硒是地球上一種稀少且分散的元素，對維持人體正常生理功能至關重要，具有保護心肌健康、抗氧化、防衰老、增強人體免疫力、重金屬解毒以及防癌、抗癌、治癌等功能[5]。人體缺硒容易產生高血壓引起的心臟病、克山病、癌癥、蛋白質營養不良等多種疾病[6]。我國是一個貧硒國家，72%地區缺硒或低硒，2/3的人口硒攝入不足[7]。因此，尋找并利用富硒土地資源，開發富硒農產品，具有積極的經濟價值和社會價值。

本文對樟樹市中洲—經樓地區農用地土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn八項重金屬元素進行了安全性評價，并研究了該地區的土壤富硒特征，開展富硒土壤資源評價，為該地區土壤保護治理，富硒土壤資源的開發利用提供科學依據。

1 研究區概況

研究區位于江西省樟樹市西北部，行政區劃包括經樓鎮、劉公廟鎮、吳城鄉、義成鎮、中洲鄉等5個鄉鎮，國土面積為450 km2，其中農用地（含水田、旱地、水澆地、果園、其他園地）面積245.52 km2。區內土壤類型主要有紅壤、水稻土兩類，地貌以平原和丘陵為主，屬中亞熱帶季風氣候，具有氣候溫潤，四季分明，霜期較短，日照充足的特點。

區內地質構造條件較復雜，地層主要以古近紀古新世—始新世新余組、臨江組和第四紀全新世聯圩組、贛江組及更新世進賢組為主；其次為青白口紀庫里組、上施組和第四紀更新世望城崗組；出露較少的有白堊紀早世冷水塢組、晚世圭峰群蓮荷組，侏羅紀早世水北組，三疊紀晚世安源群紫家沖組、三家沖組以及二疊紀中世南港組、晚世樂平組。

2 樣品采集與分析測試

2.1 樣品采集與處理

本研究1∶5萬土地質量地球化學調查野外工作方法執行中華人民共和國地質礦產行業標準《土地質量地球化學評價規范》（DZ/T 0295-2016），土壤樣點布設依據土地利用方式，結合最新遙感影像，遵循代表性原則，避開公路、村莊等人為干預影響較大區域，以1 km2為單位格子，將1 km2格子分成4個小格子網格化布點，基本采樣密度為4～16個點/km2，平均采樣密度8件/km2，采樣深度為0～20 cm。本次共采集土壤樣品1 930件。

把采集的土壤樣品放置于通風開闊打掃干凈的室內自然風干后用木錘等非金屬器具進行碾壓，充分過10目尼龍篩，用四分法取樣裝袋。

2.2 分析測試

將采集的土壤樣品送往國土資源部南昌礦產資源監督檢測中心進行分析測試，本研究以電感耦合等離子體質譜法（以下簡稱ICP-MS）和原子熒光光譜法（AFS）為主體，輔以其它分析方法組成，各元素的分析方法、檢出限見表1。

表1 土壤樣品元素分析方法Table 1 Analysis methods of soil samples

按照《地質礦產實驗室測試質量管理規范》（DZ/T0130-2006）的要求，采用國家一級標準物質控制土壤樣品分析準確度；按照《地質礦產實驗室測試質量管理規范》（DZ/T0130-2006）以及《多目標區域地球化學調查規范（1∶25萬）》（DZ/T0258-2014）的要求，每一分析批中以密碼形式插入四個一級標準物質，按每個標準物質計算測定值與監控樣標準值的對數偏差，然后計算四個監控樣的對數標準偏差，用以衡量樣品分析的精密度；分析結果顯示所有樣品的分析準確度和精密度均符合規范要求。

3 土壤元素地球化學特征

對研究區農用地土壤樣品測試元素地球化學特征進行統計，結果如表2所示，區內表層土壤pH值變化范圍4.21～8.15，平均值5.31。按照土壤的酸堿性，將土壤pH值劃分為五級，＞8.5為強堿性，7.5～8.5為堿性，6.5～7.5為中性，5.0～6.5為酸性，＜5.0為強酸性。區內以酸性土壤為主，在采集的1 930件土壤樣品中，有534件樣品pH值小于5，有1 368件樣品pH值為5.0～6.5，兩者合計占比98.55%，由此可見，區內土壤酸化較為嚴重。

區內表層土壤Cd的含量在0.02～1.1 mg/kg之間，平均含量為0.14 mg/kg，變異系數0.6，屬分異型，表層土壤Cd的分布不均勻，存在局部富集的現象。

區內表層土壤Hg的含量在0.01～5.12 mg/kg之間，平均含量為0.12 mg/kg，變異系數1.13，屬強分異型，表明表層土壤Hg的分布不均勻，存在局部富集的現象，高值區域大部分都出現在城鎮人口聚集區，說明人類活動顯著影響了Hg元素的分布。

區內表層土壤Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As等元素含量平均值較低，變異系數均小于0.5，在區內分布較為均勻。

根據研究區農用地土壤硒元素分析測試結果顯示（表2），全區表層土壤硒元素含量在0.08～1.18 mg/kg之間，平均含量為0.43 mg/kg，變異系數為0.27，表明區內硒元素分布較為均勻。

表2 研究區重金屬元素地球化學特征統計表Table 2 Geochemical characteristics of heavy metal elements in the study area

區內硒元素分布與地質背景呈明顯的關聯性，在二疊紀樂平組和茅口組地層區的土壤中呈現明顯高背景，Se元素含量多在0.64 mg/kg之上；新生代古近紀漸新世臨江組、中生代三疊世安源組和楊家組地層區土壤中硒元素含量也較高，多高于0.45 mg/kg。上述幾組地層是區內土壤中硒元素的主要來源層。而第四紀地層、古近紀始新世新余組、晚青白口紀庫里組和早南華紀上施組區域為低值區。

4 評價標準與方法

4.1 土壤環境評價標準及方法

本文根據生態環境部與國家市場監督管理總局聯合發布的《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618-2018）選擇Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn八項重金屬元素結合pH值作為評價指標，評價研究區內耕地土壤環境質量狀況，該標準對Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn八項重金屬元素含量分地類設置了風險篩選值，對其中的Cd、Hg、As、Pb、Cr等元素還設置了風險管制值（表3）。根據該標準中設置的閾值對單元素進行土壤環境地球化學等級劃分為優先保護區、安全利用區及風險管制區（表4），其中Cu、Ni、Zn僅劃分出優先保護區和安全利用區兩個等級。

表3 土壤風險篩選值與管制值劃分標準Table 3 Classification standard of soil risk screening values and intervention values

表3（續）

表4 土壤環境地球化學等級劃分界限Table 4 Classification standard of geochemical grade of soil environment

土壤環境綜合質量是在單元素土壤環境地球化學評價的基礎上選取最差級別作為該單元土壤環境質量綜合分級。

4.2 富硒土壤評價標準與方法

本文采用我國Se元素生態景觀界限值作為富硒土壤的分級標準[8]（表5）。

表5 Se生態景觀界限值表Table 5 Limittable of ecological landscape of selenium

5 結果與討論

5.1 土壤環境綜合質量狀況

參照《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618-2018）質量類別劃分方法，對研究區農用地進行土壤環境質量類別劃分。區內表層土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn八項重金屬元素綜合環境質量評價結果表明：研究區農用地土壤環境質量整體優良。

優先保護區土壤面積為240.53 km2，占97.97%，在區內大面積分布。

安全利用區土壤面積為4.94 km2，占2.01%，5個鄉鎮均有分布，集中成片分布在經樓鎮北部、吳城鄉西部邊界、中洲鄉中東部、劉公廟鎮南部以及義成鎮中南部地區的水田或旱地中。

嚴格管控區土壤面積為0.04 km2，占0.02%，僅在劉公廟鎮中西部楊家村東部邊界的2塊水田當中，建議該類地區應當采取禁止種植食用農產品、退耕還林等嚴格管控措施，其余鄉鎮沒有分布（圖1）。

圖1 研究區土壤環境質量風險評價綜合分區圖Fig.1 Geochemical comprehensive classification of soil environment in the study area

從分布面積上看，各鄉鎮的農用地土壤環境質量綜合評價狀況見表6：絕大多數行政區劃單元土壤環境質量較好，優先保護區面積占到97%以上，僅經樓鎮低于97%。其中，義成鎮、劉公廟鎮最好，98%以上面積為優先保護區。安全利用區面積除經樓鎮占比為3.09%以外，其余4鄉鎮均低于3%，義成鎮、劉公廟鎮甚至不足2%。僅在劉公廟鎮土壤中出現了嚴格管制區，且面積比重較小僅0.1%。

表6 研究區各鄉鎮土壤環境質量狀況Table 6 The soil environmental quality of all townships in the study area

從土地利用類型上看，各土地利用類型的土壤環境質量綜合評價狀況見表7，研究區內主要土地利用類型為水田、旱地、水澆地、果園以及其他園地。水澆地全部為優先保護區，但實際面積較小；其他類型土壤95%以上為優先保護區。安全利用區面積水田和果園占比較大，分別為2.62%、4.08%。嚴格管控區僅水田有0.04 km2。

表7 研究區各土地利用類型土壤環境質量狀況Table 7 The soil environmental quality of different land types in the study area

由表8各重金屬元素評價結果可以看出，研究區安全利用區的分布主要受Cd元素影響，受Cd元素影響的安全利用區面積為2.9 km2，主要位于吳城鄉白路村、蓮塘村、吳城村，經樓鎮后窯村、灣頭村以及中洲鄉的荷陂村，其他重金屬元素也有少量分布。嚴格管控區分布主要受Hg元素影響，面積為0.04 km2。

表8 研究區單元素土壤環境質量狀況Table 8 The soil environmental quality of different elements in the study area

5.2 富硒土壤分布特征

研究區表層土壤中Se元素平均含量0.43 mg/kg，高于全國土壤（0.29 mg/kg）平均含量值。根據硒元素土壤評價分級劃分的標準，對研究區土壤硒元素進行了評價：主要總體呈現為富硒與潛在富硒。區內地形地貌以崗地、沖積平原地區為主，一方面土壤腐殖質層較厚，有機質含量較高，土壤中硒元素易被有機質吸附積累，另一方面這些地區地質背景出露是三疊世安源組和楊家組地層、二疊紀樂平組和茅口組地層等富硒地質體分布區。因此，形成了富硒土壤或潛在富硒土壤（圖2）。

圖2 研究區土壤硒地球化學豐缺分級圖Fig.2 Geochemical classification of soil selenium in the study area

由表9可見，研究區表層土壤硒含量達到富硒級別面積為146.57 km2，占全區農用地總面積的59.7%；其次為潛在富硒，面積為90.68 km2，占比36.94%；足硒區面積8.11 km2，占比3.3%；低硒與缺硒區面積為0.12 km2和0.03 km2，僅占比0.06%。除劉公廟鎮楊家村與吳城鄉上京村出現低硒與吳城鄉上京村出現缺硒，其他鄉鎮均達到富硒至足硒。

表9 研究區各鄉鎮硒元素地球化學分級評價結果Table 9 Geochemical classification of soil selenium in all townships in the study area

從土地利用類型上看，富硒土壤土地利用類型主要為水田和旱地，富硒土壤面積分別為45.27 km2和89.2 km2，果園其和他園地也相對較大，分別為2.79 km2和9.24 km2，水澆地富硒土壤面積0.07 km2。潛在富硒土壤也主要分布在旱地和水田中，其次為果園、其他園地，水澆地分布相對較少（表10）。

表10 研究區各土地利用類型硒元素地球化學分級評價結果Table 10 Geochemical classification of soil selenium in different land types in the study area

5.3 富硒土壤資源開發利用建議

根據土壤富硒豐缺等級和土壤環境質量綜合情況，將土地劃分為7個等級，如表11所示。

表11 富硒土壤資源分級Table 11 Classification standard of selenium-rich soil resources

根據以上的劃分標準，對樟樹市中洲—經樓地區富硒土壤資源分級情況統計如表12所示，

表12 研究區富硒土壤資源分級統計表Table 12 Classification statistics of selenium-rich soil resources in the study area

富硒保護區面積142.81 km2，占區內農用地土壤面積的58.17%，潛在富硒保護區面積89.62 km2，占區內農用地土壤總面積的36.5%，在5個鄉鎮都有分布（圖3），富硒土壤資源豐富，開發富硒農產品潛力大，建議當地政府可以在該區域大力發展富硒農產品種植及相關產業。富硒可利用區和潛在富硒可利用區面積較小，共4.79 km2，占區內農用地土壤總面積的1.94%，該區域土壤雖然富硒，但存在一定的安全隱患，建議當地政府在該區域發展富硒農產品種植時需查明作物中重金屬元素與土壤中的對應關系，調整種植結構，合理施用肥料，從而減少農作物中重金屬元素超標的風險。

圖3 研究區富硒土壤資源開發利用建議圖Fig.3 Suggestions for selenium-rich soil resources development and utilization in the study area

6 結論

樟樹市中洲—經樓地區農用地土壤環境質量整體優良，絕大多數土壤為優先保護區。優先保護區土壤面積為240.53 km2，占97.97%；安全利用區土壤面積為4.94 km2，占2.01%；嚴格管控區土壤面積為0.04 km2，僅占0.02%。

樟樹市中洲—經樓地區農用地富硒土壤資源豐富，富硒土壤面積146.57 km2，潛在富硒土壤面積90.68 km2，兩者占農用地總面積的96.64%；富硒保護區面積142.81 km2，潛在富硒保護區面積89.62 km2，兩者占農用地總面積的94.67%。該地區開發富硒農產品潛力大，可以大力推廣富硒產業發展。