贵州省赫章县核桃农业园区富硒土地特征及开发建议

陆光艳，袁 彬，黄 林，孟庆田，任厚州

(贵州省地质矿产勘查开发局104地质大队，贵州 都匀 558000)

1 引言

硒是人体所必需的微量元素，对人体健康具有重要作用(Rayman M P，2002)。硒对人体起到平衡氧化还原、提高免疫力等作用，一定含量的硒能拮抗Cd，Hg，As等重金属对人体的毒性(Jarzyhska G，2011)。王甘露等研究认为，贵州省土壤硒的含量分布极不均匀，与该区对应的基底岩石性质有关(王甘露等，2003)。大量调查研究表明，土壤中硒与一些地层单元中成土母质有密切关系，在煤产地、硫铁矿区和富Ge-Zn地区出现土壤富硒(任海利等， 2012；于洋等，2015；耿建梅等，2012)。研究区煤矿、铅锌矿等赋矿地层广泛分布，为大面积富硒土壤形成提供了物质基础，调查研究耕地土壤中硒元素的分布特性、影响因素及其生物有效性，对富硒土地开发及富硒特色农业产业发展具有重要意义。

2 研究区地质概况

研究区为赫章县和泰产业示范园区中的核桃优质高效生产示范园区，位于赫章县西北部，行政区划涉及财神镇、朱明乡等。地处滇东高原向黔中山地丘陵开始过度的倾斜地带，属亚热带高原温湿季风气候，四季分明，春干夏湿，气候温凉，雨热同季，非常有利于核桃的生长(黄梅，2014)。

图1 研究区地质图

表1 研究区地层岩性统计表

3 采样及方法

采样及分析方法本次研究采集面积性表层土壤样260件(其中重复样5件)，农作物核桃样品及对应的根系土分别为14件。

根系土壤样品采集：与农作物样品同时进行，采集方法、定点、标绘和记录与表层土壤样品的采样规范和设计要求一致，本次共采集14件根系土壤样。

图2 土壤采样点分布图

1—旱地；2—果园；3—茶园；4—非耕地；5—建制镇；6—村庄；7—乡、镇界线；8—村界；9—乡(镇)所在位置；10—表层土壤样；11—表层样重复祥

本次样品均由贵州省地质矿产中心实验室进行分析，根据样品分析依据的相关标准规范，结合本项目样品检测任务情况和分析要求，分析指标见表2。分析方法分别为：原子荧光光谱法(AFS)测定As、Hg、Se，等离子体质谱法(ICP-MS)测定Cd，等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定Cr、Cu、Ni、Pb、Zn，容量法(VOL)测定有机碳，离子选择性电极法(ISE)测定pH。

表2 分析指标

4 结果与分析

4.1 土壤元素含量特征

通过统计分析土壤表层样测试数据(见表3)，硒的含量较高，平均含量0.52 mg/kg，最大值达2.48 mg/kg。研究区除了As以外，其他重金属元素背景值都较高。最为富集的是Cd和Cu，富集系数分别高达13.81和6.42，As出现弱贫化，其他元素的富集系数在1和3之间，相对较为富集。

图3 土壤硒含量分布

图3显示，研究区硒含量分布呈西高东低的趋势，高值区主要集中分布在朱明乡的朱歪村、安甲村等地区，高值浓集中心零星分布在宣威组地层分布区。宣威组和龙潭组地层分布区耕地土壤硒含量较高，这与宋明义等的研究黑色岩系地层土壤中硒含量较高的成果一致(宋明义等，2010)。从图4可知：As、Cd、Pb、Zn、Hg空间分布大致相同，高值区分布面积较大，主要分布在二叠系宣威组和峨眉山玄武地层分布区，元素含量受不同成土母岩的地层影响较大，二叠系宣威组、龙潭组地层中含量较高，与前人的研究黑色页岩中重金属含量较高的结论一致(温汉捷等，2000；雒昆利等，2001)。元素含量的分布与不同成土母岩的地层分布区、北西向构造带关系明显，主要受区域铅锌成矿期(燕山期)的影响(刘幼平等，2004)，不同重金属元素之间的组合较好。

表3 土壤元素含量特征统计 (mg/kg)

表4 土壤硒与重金属含量相关性分析

图4 土壤重金属含量分布

4.2 富硒土地评价

土壤硒含量的单指标评价分级标准依据《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T 0295—2016)，评价结果见表5。依据贵州省已完成的 50 个区县的耕地质量地球化学调查评价数据制定贵州富硒土壤评价分级标准，将硒含量高于0.4 mg/kg土壤划分富硒土壤，富硒土壤耕地面积26 818.16亩(占比83.42%)，该区开发富硒土壤的潜力较大。

表5 土壤元素硒含量分级标准

4.3 土壤硒含量的主要影响因素

4.3.1 不同成土母岩的地层

表6 不同岩性地层硒(mg/kg)含量统计

土壤硒含量较高的分布区为宣威组和龙潭组地层，该地层下部以深灰、灰绿色粘土岩和鲕粒粘土岩为主，上部由砾岩、粉砂岩、粘土岩、炭质页岩及煤层构成，这与富硒地层与二叠系的黑色页岩关系密切的观点一致(温汉捷等，2000)。峨眉山玄武岩分布区硒含量也较高，多数风化程度严重，且结构破碎，这与在岩浆活动中由酸性岩到基性岩硒含量递增观点一致(雒昆利等，2001)。

通过对比不同成土母质分布区地层中硒含量，可以得出地层硒含量受成土母质的影响较大，宣威组、龙潭组硒含量较高且分布面积较大范围较广，为富硒土地开发提供良好基础。

4.3.2 土壤类型

研究区耕地的土壤类型主要为黄棕壤，其次为黄壤和紫色土。不同土壤类型硒的含量较高，富集系数都大于1(见表7)。黄棕壤分布区土壤较为富硒，土壤质地主要为壤土，成分以粉砂为主，风化程度较高粒度较小，这与硒的迁移受土壤质地的影响且的观点一致(王勤锋等，2011)。紫色土主要为沙壤土，有机质、粘土的含量较少，其硒背景值含量较低。

不同土壤类型中硒含量不同，推测受土壤质地、粒度、有机质含量及母岩的风化程度等影响，其中黄棕壤和黄壤中硒含量相对较高。

表7 不同土壤类型硒(mg/kg)含量特征表

4.3.3 有机质

研究区土壤的有机质含量存在一定的变化范围(见表8)，耕地土壤有机质含量等级以丰富和较丰富为主，两者的耕地面积之和达27 952亩，中等耕地面积为3 331亩。

表8 研究区耕地土壤有机质含量等级统计表

土壤有机质与硒含量呈正相关，有机质固定作用降低了土壤硒的有效性，但发生矿化作用会释放出有效硒，增加了土壤硒含量(郭宇，2013)。研究区土壤硒含量与有机碳(Corg)含量间呈较显著的正相关(见图5)，这与前人的研究成果一致。

5 农作物及根系土元素含量特征

5.1 农作物Se含量特征及评价

本次采集核桃样品及对应的根系土样品各14件，分析结果见表5和图6。核桃中各金属元素都含量都较低，说明该区农作物相对较为安全，受土壤中重金属含量的影响不大，由Cd、Hg和Pb等元素的含量水平低于检出限，未能在元素对比图中显示。核桃中Se的含量较高，本次农产品富硒评价标准参照《富硒稻谷国家标准(DB/T 22499—2008)》。核桃样品有3件富硒、11件不富硒，硒富硒率达21.43%，无硒含量超标样品。

5.2 农作物及根系土的对比

核桃对应的根系土中As和Cd元素含量跳动较大(见图7)，采样点1和5都出现高值，经过实地核查，推测与附近堆积的土法炼锌废渣及废弃炼锌罐子有关。As元素极大值为89.3 mg/kg，极小值为4.2 mg/kg，平均值为16.1 mg/kg，离散程度较大。Cd极大值为2.21 mg/kg，与极小值相差较大，根据根系土各元素的分布特征，推测As、Cd元素受表生作用影响较大。

图5 土壤硒与有机碳(Corg)相关性分析

表9 农作物植株样品重金属和硒含量 (mg/kg)

通过对比农作物及根系土中各元素含量的变化趋势，元素Hg、Pb在农作物及对应根系土中变化趋势相同，含量较低且各采样点的差异不大。根系土中各元素的含量高于对应的农作物，农作物核桃中的硒含量与根系土中含量呈正相关，说明作物硒含量受土壤硒含量的制约。因此，在圈定富硒作物种植区时，应尽量选取土壤硒含量背景值较高的区域。

图6 农产品核桃各元素含量对比图

图7 农产品核桃根系土元素含量对比图

5.3 富硒核桃开发建议

经实地调查，区内新规划种植的新品种核桃树未挂果，长势较好，树龄3到5年，研究区发展富硒核桃具有较大潜力。已采集核桃样品无重金属超标，且3件样品为绿色富硒核桃，借着中国核桃之乡赫章县的名片效应，打造“赫章绿色富硒核桃”产品，完善核桃产业链。建议扩大原核桃产业园区的规模，东侧延伸至财神东部、六曲河镇东部及西部，西侧延伸至可乐乡，北部扩展至可乐乡1044坝区，进一步增加种植规模，提高土地利用价值，增加经济收入。

6 结论

通过对研究区耕地土壤硒元素地球化学特征研究，获得了以下主要认识：

(1)研究区富硒耕地分布面积较大范围较广，富硒耕地占研究区耕地的83.42%，区内耕地类型以优先保护类和安全利用类为主，为开发富硒特色农产品核桃提供了较好的自然基础。

(2)土壤硒含量受不同成土母岩地层分布区、土壤类型和有机碳(Corg)的影响。

(3)硒分布特征与地层关系明显，从二叠系到三叠系基岩区，元素含量呈降低趋势，在二叠系宣威组、龙潭组中含量较高，主要受成矿岩系的影响，该地层中As、Pb、Zn、Cd、Hg与有机质含量也较高。

(4)土壤中Se与有机碳(Corg)呈较显著正相关，相关系数为0.61。Se与Pb、Zn、As呈正相关，Se与Cd、Hg呈弱正相关。重金属元素之间，Pb与Zn、As呈显著正相关，Ni与Cr显著正相关，Cd与Hg显著正相关。

致谢：本文为《贵州省赫章县耕地质量地球化学调查评价》项目人员的集体成果，感谢项目组成员、单位及上级领导的支持和帮助，在项目实施及论文编写过程中得到贵州省地矿局教授级高工冯济舟老师、中国地质大学(武汉)黎文凌教授等的帮助，在此一并感谢。