高安市大城鎮地區富硒土壤與農作物地球化學特征研究

揭江民，黎廣榮，劉冰權，盧先峰，周強強，張濤亮

高安市大城鎮地區富硒土壤與農作物地球化學特征研究

揭江民1，黎廣榮1，劉冰權2，盧先峰2，周強強2，張濤亮2

（1.東華理工大學，南昌 330000； 2.江西省地質調查研究院，南昌 330000）

基于鄱陽湖及周邊經濟區1∶25萬多目標區域地球化學調查評價結果為基礎，對高安市土壤與農作物硒的地球化學特征進行研究，并開展了土地質量地球化學評估。結果顯示：研究區表層土壤硒含量平均值為0.37mg/kg，Ⅰ、Ⅱ類土壤面積占總面積97.57％，富硒土壤分布范圍廣；根系土-農作物體系中，花生和水稻中Se含量平均值分別為0.08mg/kg，0.04mg/kg；硒有效態含量與全量比值的平均值為3.64%；研究區土地質量良好，富硒農產品主要為水稻和花生,富硒土地資源具有良好的開發前景。

硒；富硒土壤；富硒農業；地球化學特征；高安市大城地區

硒是維持人體正常功能所必須的微量營養元素，有研究表明，克山病、大骨節病、癌癥、糖尿病等40多種疾病均與缺硒有關（蔣惠俏等，2020；環境與地方病研究組，1986）。關于富硒土壤資源的研究，國外在微量元素與植物生長所需關系上開展的研究較早（None，1955）。國內目前開展富硒土壤資源調查和研究的地區非常多，主要是開展了富硒土壤分布、硒形態、硒有效態和土壤中硒來源等各方面的研究（張澤洲，2019）。這些研究成果對本次了解富硒土壤，尋找并利用富硒土地資源，開發富硒農產品具有十分重要的意義。

多目標地球化學的填圖或區域生態地球化學調查在國內外已有廣泛報道（Appleton and Ridgway 1993 ；Koval et al，1995），生態地球化學就是以多目標區域地球化學調查為基礎，以生態地球化學評價、生態地球化學評估、生態地球化學修復為主體的系統工程（奚小環，2004；楊忠芳等，2005；周國華，2010；方維萱等，2005）。江西省地質調查研究院以《江西鄱陽湖及周邊經濟區1∶25萬多目標地球化學調查報告》（余珍忠，2008）依據完成了“鄱陽湖生態經濟區特色農業區劃-特種土壤資源分布研究”項目，結果發現研究區內有大面積富硒土壤。本文依托該項目，通過開展高安市大城地區富硒土壤地球化學研究，探討富硒土壤及其根系土-農作物體系中的地球化學特征，為研究區富硒土壤資源的開發利用提供科學依據。

圖1 高安大城地區地質簡圖及樣點位置

1.聯圩組；2.望城崗組；3.塘邊組；4.河口組 5.三丘田組；6.青龍組；7.鄭家塢巖組；8.木坑巖組；9.牛嶺侵入體；10.上富侵入體；11.花橋侵入體；12.采樣點及編號

1 研究區概況

研究區地處高安市以東大城鎮地區，距高安市區21km，面積209.83km2。東西寬約12km，南北長約17.5km。研究區交通便利，320國道橫貫東西，省道干（州）大（城）公路貫穿境北，境內的縣鄉公路更是縱橫交錯。研究區屬中亞熱帶季風氣候，四季分明，雨量充沛，光照充足，無霜期長。年平均氣溫17.7℃，年平均雨量為1560mm。

研究區內大面積分布有新元古界青白口系下部鄭家塢巖組和木坑巖組，上古生界青龍組與三丘田組主要分布于研究區南部，中生界下白堊統塘邊組與河口組分布于研究區東南部（圖1）。個別地段相變為粗碎屑巖，有時夾石膏層及玄武巖，巖石中普遍含鈣質。此外第四系全新統聯圩組與更新世望城崗組在研究區北部、中部和南部分布。巖漿巖分布在西北部的新元古代九嶺巖體花橋、上富和牛嶺侵入體，主體巖性為二長花崗巖和花崗閃長巖。

2 樣品采集及分析測試

2.1 樣品采集

本次研究采集農作物及其根系土樣16件，具體采樣位置見圖1。面積性根系土-作物樣：在擬定采樣點（定點處）15m半徑范圍內采集5個子樣組成1件樣品，根據耕作層深度采集根系土樣品（可采集撥出作物根系帶出的土壤），同點位采集作物樣。作物樣采樣時避開株體過大過小、遭受病蟲害或機械損傷以及田邊路旁的植株。記錄根系土和作物樣品特征及采樣點環境特征（地形地貌、當時作物種類、耕作方式、可能的污染源等）。土壤有效Se樣品：將150g新鮮土裝入密實自封袋，排盡空氣，密封袋口。然后裝入布樣袋，寫明樣號，注明測試有效Se。

表1 土壤樣品中Se元素形態分析方法和檢出限

2.2 分析測試

土壤樣品中特殊分析項目包括元素形態、有效態分析及生物中Se元素分析，所有測試工作在國土資源部南昌礦產資源監督檢測中心、國土資源部合肥礦產資源監督檢測中心完成。土壤中元素形態分析指標及其分析方法，根據《局部生態地球化學評價技術要求DD2008-05》《生態地球化學評價樣品分析技術要求（試行）DD2005-03》（周國華，2007）執行，土壤中元素形態分析指標有主要評價元素的水溶態、離子交換態、碳酸鹽結合態、腐殖酸結合態、鐵錳氧化態、強有機結合態和殘渣態。硒元素分析方法主要有原子熒光法，土壤樣品中賦存狀態分析方法配套方案和有效態分析方法檢出限見表1。

3 土壤地球化學

3.1 土壤地球化學特征

根據1∶25萬多目標調查數據統計表層土壤各元素含量特征（表2），顯示區內重金屬元素As、Cr、Cu元素平均含量高于高安市表層土壤背景值，Hg、Cd、Pb低于背景值，Zn、Ni平均含量與背景值相當；土壤酸堿度（pH值）的標準離差8.29，變化起伏不大，表明區內表層土壤總體為酸性，局部略顯中性；從地球化學元素的變異系數來看，除元素Mn以外其他元素呈均勻分布。區內主要的重金屬元素Hg、Cd、Pb含量較低，僅Cr含量略高于背景值，對環境質量影響不大。

表2 高安大城地區表層土壤元素地球化學參數特征表

注：含量單位：mg/kg；樣品數48件；高安市表層土壤背景值引自《鄱陽湖及周邊經濟區1：25萬多目標地球化學調查報告》

3.2 富硒土壤資源概況

高安大城地區的特種土壤資源是以富硒土壤資源為主（余忠珍和謝振東，2013）。特種元素Se的最高含量為0.79mg/kg；最低含量為0.20mg/kg；而平均含量為0.37mg/kg。Se元素皆呈現均勻分布，有利于土壤資源的開發利用。其中富硒土壤主要分布在洲上、上良崗、長溪、劉家、長崗新居一帶，分布面積為174.06km2，占研究區總面積的82.95%（圖2）。

3.3 土壤地球化學環境質量

根據1∶25萬多目標區域地球化學調查所取得的表層土壤元素分析測試結果，依據《土壤環境質量標準GB15618-95》的要求和土壤類級劃分標準，采用內梅羅綜合污染指數評價法，研究區表層土壤污染程度評價結果表明，區內Ⅰ類土壤面積為96.08km2，Ⅱ類土壤面積為108.66km2，Ⅲ類土壤面積僅為5.09km2，其中Ⅰ、Ⅱ類土壤面積占總面積97.57％，Ⅲ類土壤僅占2.43％，說明區內表層土壤環境質量優良。Ⅲ類土壤分布于研究區南部京崗村、西部洲上村一帶以及東部小面積區域。

4 硒在根系土-農作物體系中分布

本次工作在高安市大城鎮的洲上、上良崗、長原村、長崗新居等地采集16件農作物及其根系土樣，其中水稻9件，花生7件，具體樣點位置見圖1。

圖2 高安大城富硒土壤資源分布圖

4.1 硒在農作物中的分布

高安大城地區的水稻和花生可食用部分的元素含量見表3表4。從表中可以看到，花生元素Se的含量范圍為0.06～0.14mg/kg，平均值0.08mg/kg；水稻中元素Se的含量范圍為0.02～0.06mg/kg；與富硒食品硒含量標準（DB/T 566-2009）對比，有6件花生樣品達到富硒食品標準，富硒率為85.71%；水稻5件樣品達到富硒水稻，富硒率為71.43%。

表3 高安大城地區花生元素含量

注：富硒標準：花生Se元素參照《富硒食品硒含量標準 DB/T 566-2009》；含量單位：mg/kg

表4 高安大城地區水稻元素含量

注：水稻Se元素參照《富硒稻米GB/T22499-2008》；含量單位：mg/kg

4.2 硒在土壤中的分布

根系土中硒元素全量，研究區根系土中硒元素特征參數見表5，根系土Se元素含量最大值為0.54mg/kg、最小值為0.24mg/kg、平均值為0.37mg/kg，變異系數27.02%，標準離差0.1，含量分布較均一。略高于高安市表層土壤Se量。根系土Se含量豐富，Se達到富硒的樣品件數為6件，富硒率為37.5%（圖3）。由此可見，研究區土壤總體為富硒土壤。

根系土中硒元素形態，農作物對賦存于土壤中硒的吸收程度取決于硒形態的有效性，土壤中的有效硒而非土壤全量硒是決定食物鏈系統中硒水平的關鍵因素，土壤中的全量硒與有效硒存在內在的聯系（魏顯有，1999）。研究區根系土Se元素各形態含量見表6，從表中可以看出，區內硒有效態含量與全量比值的平均值為3.64%，比值最高的為6.30%，最低的為2.25%。對照劃分生態景觀的Se界限值（《中華人民共和國地方病與環境圖集》）（陸守曾，1987），研究區根系土中水溶性Se含量絕大多數位于0.003～0.006mg/kg之間，屬于邊緣Se含量。說明土壤中有效態硒供給能力較低，應該采取一定的措施提高土壤中的水溶態硒的含量。

表5 高安大城地區根系土富硒特種元素含量及比值

注：單位:mg/kg；樣品數16件；比值是指“研究區根系土平均值/高安市表層土壤平均值”

表6 高安大城地區根系土Se形態含量

計量單位：mg/kg；樣品數8件

5 結論

（1）研究區土壤硒的最高含量為0.79mg/kg；最低含量為0.20mg/kg；平均含量為0.37mg/kg，遠高于全國土壤硒平均含量0.28mg/kg，將研究區土壤硒進行劃分，富硒土壤比例為82.95% 。

（2）研究區富硒土壤資源豐富，土壤地球化學環境質量優良，I類及II類土壤約占研究區總面積約98％，重金屬元素污染程度低，土壤總體潔凈。但是單點根系土樣品的水溶態硒含量偏低，影響作物的吸收。建議采取提高土壤pH值的方法，提高土壤水溶態硒的含量。

（3）通過對水稻、花生等元素農作物的調查，有6件花生樣品達到富硒食品標準，富硒率為85.71%，且為富硒花生；水稻5件樣品達到富硒標準，富硒率為71.43%，為富硒水稻的優質農產品。富含Se元素的高附加值農產品的富硒花生，為開發利用特種土壤資源，發展特色高附加值特色農產品產業，提供科學依據。

圖3 高安大城地區根系土Se含量柱狀圖

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A Study of Geochemical Characteristics of Selenium-Rich Soils and Crops in Gao’an City

JIE Jiang-min1LI Guang-rong1LIU Bing-quan2LU Xian-feng2ZHOU Qiang-qiang2ZHANG Tao-liang2

(1-East China Institute of Technology, Nanchang 330000; 2-Jiangxi Institute of Geological Survey, Nanchang 330000)

This paper makes research on geochemical characteristics of soil and crops and geochemical evaluation of soil quality in Gao’an City based on 1:250 000 multipurpose regional geochemical survey of the Poyang Lake and its surrounding economic zone. The results show that the land quality in the study area is good. The average ratio of active Se content to total Se content is 3.64%. The main selenium-rich agricultural products are rice and peanuts. The average content of selenium in topsoil was 0.37 ppm, area of Se-rich soils Ⅰand Ⅱ account for 97.57% of the total area. The average Se content in peanuts and rice is 0.08 ppm and 0.04 ppm, respectively.

selenium; Se-rich soil; Se-rich crops; geochemistry; Gao’an City

S153

A

1006-0995（2022）01-0128-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.025

2021-04-07

揭江民（1994— ），男，江西九江人，研究生，研究方向：地質學