贵州省石阡县耕地土壤硒元素地球化学特征及开发利用建议

洪万华，蒋天锐，涂飞飞，余万泽，沈小庆

(贵州省地质矿产勘查开发局103地质大队，贵州 铜仁 554300)

硒是人体必需的微量元素，能抑制化学致癌物、分解致癌物质，如黄曲霉素、四乙铅基等，还能将长期积存在人体中的有害金属离子如铅、汞、砷、镍等排出体外，具有天然的解毒、排毒作用。具有“生命之火”、“天然解毒剂”和“抗癌之王”的美称(Raman M P2000、Raman M P2012、杨忠芳等2012)。除此之外，对防止克山病、心脑血管疾病、肝脏疾病和糖尿病等也有益处(吕瑶瑶等2012、谭见安等1996、刘建新等2012)。1988年中国营养学会将硒列入人们每日膳食营养素之一。国内外大量资料表明，世界上40多个国家土壤中缺硒，我国约有三分之二地区属于国际公认的缺硒地区，其中近三分之一地区又为严重缺硒地区，缺硒可导致相关的地方病(李洪奎等1990、王锐等2017)。

1 调查区概况

调查区位于贵州省东部铜仁市境内，国土面积2 375 km2，石阡县位于贵州省东北部，铜仁市西南部。东与江口、岑巩县为邻，南与镇远、施秉县接壤，西与凤岗、余庆县相望，北同思南、印江县毗连。区内地形地貌受地层构造控制明显，其山脉、沟谷、河流的展布，大部份与构造线方向一致。石阡县出露的地层，除缺失泥盆系、石炭系外，从元古界板溪群至三叠系均有出露。石阡县矿产资源总体贫乏，主要矿产资源有：地热水、煤、钒、重晶石、建筑用灰岩、大理石等；成土母岩主要有灰岩、白云岩、页岩、粉砂质页岩、砂岩和板岩；土壤类型主要有黄壤、石灰土、紫色土、水稻土等4个土类。

2 样品采集及分析方法

3 硒元素地球化学特征

3.1 硒元素地球化学含量变化特征

表1 石阡县硒元素地球化学特征统计表 (n=5923)

3.2 不同土壤类型含量变化特征

石阡县采集的耕地表层土壤样主要集中在黄壤(4104件)和水稻土(1668件)中，黄棕壤、石灰土、紫色土中采集较少。

表2 石阡县耕地表层土壤不同土壤类型硒含量地球化学特征统计表

3.3 不同土地利用硒含量变化特征

采集的耕地表层土壤样主要集中在水田(1580件)、旱地(3629件)中，果园、茶园、裸地、水浇地采集样品相对较少，详见表3。

石阡县旱地中硒元素含量变化较大，极差达到8.27 mg/kg；水田中硒元素变化相对较小，极差为1.75；裸地中采样量较小，耕种年限较短，土壤活性低，硒元素数据较为均匀。总体来看石阡县表层土壤样硒元素平均含量果园>水浇地>旱地>茶园>裸地>水田，硒元素大于0.4 mg/kg含量平均值水浇地>果园>旱地>水田>茶园>裸地，这与耕地耕作精细程度和耕作习惯密切相关，其他指标及参数详见表3。

3.4 不同成土母岩硒含量变化特征

采集的耕地表层土壤样主要集中在石灰岩(2103件)、白云岩(1968件)和页岩(1600)中，板岩、粉砂质页岩、砂岩采集样品相对较少。

表3 石阡县耕地表层土壤不同土地利用硒含量地球化学特征统计表

表4 石阡县耕地表层土壤不同成土母岩硒含量地球化学特征统计表

土壤中的硒元素来源主要为成土母岩及人为因素，硒元素存在于所有类型的岩石中，但含量受岩石的岩性及岩石的形成时代影响(王锐等2017)，在原生环境中硒的主要来源为富硒的沉积岩，如中生代黑色页岩和煤(Wang Z等2001)，石阡县硒元素来源主要为二叠系吴家坪含煤岩系、寒武系下统牛蹄塘组黑色碳质页岩和其他地层含碳质灰岩、板岩等。石阡县耕地主要分布在山间沟谷和平坝，土壤来源主要为高处基岩风化后顺地表水汇集在沟谷和平坝，耕地土壤大部分为次生堆集。

4 耕地表层土壤硒元素空间分布特征

4.1 耕地表层土壤硒元素等级划分标准

根据《贵州省耕地质量地球化学调查评价总体设计》要求，将石阡县表层土壤硒元素划分为7个区，硒元素含量划分登记及意义详见表5。

表5 表层土壤硒等级划分及图示统计表

4.2 耕地表层土壤硒元素空间分布特征

结合上述划分标准和《天然富硒土地划定与标示(试行)》(DD2019-10)≥0.4 mg/kg为富硒标准阈值，即为表6中可见石阡县以含硒为主，面积651 808亩，占石阡县耕地面积的71.14%；富硒区面积243 410亩，占石阡县耕地面积的26.57%，其中以三级富硒为主。

表6 石阡县耕地土壤硒元素等级划分统计表

富硒区主要在龙塘镇-龙井乡、本庄镇-河坝乡、本庄-聚丰乡、石固乡-青阳乡连片分布，区域乡镇零星分布，详见图1。

5 清洁富硒耕地地球化学特征

石阡县存在天然富硒土地资源面积243 410亩，其中清洁富硒面积有240 401.29亩(图2)，清洁富硒土地资源主要集中分布在本庄、龙塘、龙井、青阳、石固、聚凤、河坝等七个乡镇(面积10 000亩以上)。水田76 904.21亩、旱地154 854.95亩、茶园668.76亩、果园6 513.18亩、裸地1 460.2亩。

5.1 成土母岩

富硒土地资源的分布主要受地质背景控制，龙塘-龙井、山口坳-永和一带连片富硒土地资源成土母岩主要为二叠系吴家坪组碎屑灰岩夹含煤炭质页岩和三叠系夜郎组灰岩；马屯-聚凤、朝阳-新丰一带富硒土地资源成土母质主要为寒武系石冷水组白云岩和娄山关组白云岩及牛蹄塘组炭质页岩。

5.2 富硒成因浅析

土壤在形成过程中往往受母岩继承性的影响，成土母质是土壤形成的物质基础，成土母质元素含量是决定土壤元素含量的重要因素。富硒区成土母质主要有二叠系吴家坪组煤系地层、寒武系牛蹄塘组炭质页岩，区域构造较发育，受构造抬升区域长期处于风化剥蚀，将富含硒的母质源源不断的向低洼地区搬运，在地势低洼的山前冲积平原沉淀下来，并不断富集，最终形成了硒富区。

图1 石阡县表层土壤硒元素评价等级图

图2 石阡县清洁富硒耕地开发利用建议图

6 清洁富硒土地开发利用建议

天然富硒土地的开发利用是生产天然富硒农产品的先决条件，只有其得到了有效地开发利用与保护，才能转为真正的经济价值，为农民增加收入提供保障。高效利用富硒土地资源，大力开发富硒特色农产品，优化土地利用方式，提高土地综合利用价值，进而加快地方农业发展方式。

6.1 富硒土地开发区划分原则

a.1∶5万耕地调查圈出的清洁富硒耕地；

b.农作物总体含硒量高及农作物安全性较好；

c.土壤肥力充足，能满足富硒农产品生长需要，土壤环境质量以清洁、尚清洁为主，土壤环境对农作物安全没有影响；

d.交通便利、水利设施较为完备，便于集约式开发。

6.2 清洁富硒优先开发区划分结果

根据评价原则共划分四个重点富硒优先开发区，分别为龙塘-龙井富硒茶叶及茶山观光园区、山口坳-永和富硒茶叶、富硒水果优先开发区、马屯-聚凤富硒水稻、蔬菜、茶叶优先开发区、朝阳-新丰富硒水果种植区，详见图2、表7。

表7 石阡县清洁富硒优先开发区划分统计表

7 结论

通过对石阡县的耕地质量地球化学评价研究后，对石阡县表层土壤硒元素和清洁富硒元素的地球化学特征和展布规律有了一些初步的认识和了解，并提出了相关的开发利用建议。

(1)石阡县耕地表层土壤硒元素总体平均含量为0.38 mg/kg，是中国土壤A层背景值1.48倍。

(2)根据石阡县耕地禀赋和富硒区展布特征，对石阡县富硒成因进行了初步的解析，石阡县富硒区主要受构造和地层控制，特别是二叠系吴家坪含煤岩系和寒武系黑色岩系富硒。

(3)按照富硒土壤评价标准，石阡县共圈定富硒区243 410亩，清洁富硒区240 401.29亩，主要集中分布在本庄、龙塘、龙井、青阳、石固、聚凤、河坝等七个乡镇。清洁富硒区主要成土母岩为二叠系吴家坪组灰岩、煤炭质页岩和寒武系牛蹄塘组碳质页岩。

(4)根据富硒区交通位置、土壤环境、肥力、富硒强度等参数共划分了龙塘-龙井富硒茶叶及茶山观光园区、山口坳-永和富硒茶叶、富硒水果优先开发区、马屯-聚凤富硒水稻、蔬菜、茶叶优先开发区、朝阳-新丰富硒水果种植区四个富硒优先开发区。