玉林市福绵区樟木镇天然富硒土地划定及来源识别

● 吴含志,岳国辉,吴 哲

（广西地质调查院，广西 南宁 530023）

人体主要通过食物与Se 元素发生联系，通过食物链提供Se 营养，以满足人体基本需求。而土壤是食物最基本的来源，因而对土壤Se 元素的研究成为众多学者的关注热点问题[1-2]。

为促进生态文明建设和乡村振兴，助力新时代地质工作转型发展，中国地质调查局以科技支撑服务乡村振兴发展，开展富Se 土地划定与标识，以支撑服务乡村振兴。2019 年11 月中国地质调查局印发了《天然富硒土地划定与标识》（试行）（DD 2019-10）标准，规定了耕地、园地、牧草地等天然富Se 土地分类、划定与标识等方面的要求。广西地质调查院经过多年的1∶5 万土地质量地球化学调查，发现了大量的优质连片优质富Se 土地[3]，但这些资源大部分未能获得充分的开发与利用，单位面积的耕地产值和农产品的附加值很低。因而对富Se 土地进行天然划定，保护富Se 耕地，发展特色富Se 经济，助力乡村经济振兴，迫在眉睫。2021 年8 月，玉林市福绵区樟木镇入围全国30 个首批天然富Se 土地地块之一。此次研究以土地质量地球化学评价调查成果为基础，查明玉林市福绵区樟木镇区内土壤、灌溉水中营养、有益元素、重金属元素含量的水平特征及空间分布，划分土壤环境质量地球化学等级，并进行天然富Se 土地划定，确定其分布、面积，对土壤富Se 成因来源及其转化迁移进行研究，为樟木镇土地利用规划提供数据支撑，可推动富Se 土地资源的合理开发利用。

1 材料与方法

1.1 研究区地质概况

研究区位于玉林市福绵区樟木镇，涉及的行政村主要有樟木村、中村、东山村、莘鸣村及塘基村等，主要出露的地层有第四系桂平组（Qhg）、望高组（Qpw）粘土、亚粘土层、砂质粘土层，周边出露少量泥盆系小董组（D1-2xd）深灰、灰绿色泥岩，风化后呈灰白、紫红色泥岩。郁江组（D1y）岩性为浅灰、灰黄、浅紫红色中厚层状碎屑岩。钦州组（D1q）岩性为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、砂岩，风化后为灰白、黄绿、紫红色薄层碎屑岩，底部为薄层砂岩夹泥岩等。

1.2 样品采集与分析测试

研究小组于2020 年10-11 月在研究区采集190 件耕地土壤样品和3 个土壤剖面样品。研究区耕地采样密度为40～50 件/km2，以GPS 定点为中心，在10～15 m 范围内的四周采集4～6 个分样点，等组份混匀组合成一个样品，采样深度为耕作层0～20 cm；深层土壤剖面以单点采样的方法采集，采样深度为0～200 cm，每隔20 cm 取1 件样品，每个点位共10 件样品。分析指标包括Se，铁、铝氧化物及重金属等。

用原子荧光光谱法（AFS）测定Se 浓度，用X 射线荧光光谱法（XRF）检测铁、铝氧化物含量。针对土壤样品测定的指标情况，根据《多目标区域地球化学调查规范（1∶250 000）》（DZ/T 0258-2014）、《地质矿产实验室测试质量管理规范》（DZ/T 0130-2006）、《区域地球化学样品分析方法》（DZ/T 0279-2016）等相关规范的要求，对土壤样品进行加工与研磨后再分析测试，并按照上述规范及《生态地球化学评价样品分析技术要求》（DD 2005-03）等规范进行质量控制。

2 地球化学特征

研究小组依据《数据的统计处理和解释正态性检验》（GB/T4882-2001），对研究区土壤Se 含量数据频率分布进行正态检验。经反复剔除异常值，以确定Se 地球化学背景值。研究区土壤重金属含量很低，环境质量属于一等清洁水平[4]。Se 元素变异系数为28.7 %，属于弱变异分布。对比研究区土壤Se 背景值（0.51×10-6）与全国A 层土壤均值（0.2×10-6）及广西土壤背景值（0.52×10-6）后结果显示，研究区Se 含量高于全国背景值，与广西多目标土壤背景值相当，这表明研究区土壤Se 养分总体丰富。

土壤有益元素Se 地球化学图如图1 所示，Se 元素含量为0.26×10-6～1.04×10-6，平均值为0.51×10-6，富集系数为2.54，呈明显富集状态。高值区-强高值区主要分布于罗冲村西南部、塘基村-樟木村一带及中村南部一带；低值区-强低值区分布于研究区中南部的莘鸣村-太平村一带。

图1 研究区土壤Se 地球化学图

研究区土壤富Se 程度较高，其背景值是富Se 土壤标准下限值的1.28 倍，Se 含量在0.4×10-6～3×10-6之间的富Se 土壤占比83.93 %，呈连片分布。Se 适量等级土壤面积较少，占16.07 %，主要分布于莘鸣村-太平村一带，研究区无Se 缺乏、边缘和过剩等级土壤。

3 富Se 土地划定

结合土壤Se、重金属环境质量调查结果与灌溉水调查相关资料，通过富Se 土地划定，确定研究区天然富Se 土地的分布、面积及边界范围。

3.1 富Se 土地划定方法

以富Se 土地地球化学调查数据为基础，叠加土地利用现状调查成果，运用富Se 土地的分类指标标准，进行富Se 土地划定。依据中国地质调查局《天然富硒土地划定与标识》（DD 2019-10），本次研究圈划出绿色富Se土地、无公害富Se 土地和一般富Se 土地（见表1）。当土壤中Se 含量未达到中等富Se 标准阈值时，重金属元素含量符合GB 15 618-2018标准；当种植的农作物富Se 比例＞70 %时，也划入富Se 土地。

表1 富Se 土地类型划分指标表

3.2 天然富Se 土地划定

研究小组根据富Se 土地划定方法，以土地利用现状图斑为单元，对樟木镇研究区土壤富Se 土地进行分级并统计。因为研究区灌溉水环境质量综合和土壤重金属等级为一等清洁水平，即灌溉水中各重金属含量远低于无公害产地灌溉水质量要求的浓度限值，符合无公害产地要求，所以研究区的富Se 土地为无公害或绿色富Se 土地。

研究小组统计富Se 土壤划定结果，发现绿色富Se 土地面积337.72 hm2，占研究区面积的80.63 %，遍布整个研究区，其中，水田占主导地位，面积318.63 hm2，占绿色富Se 土地的94.35 %；绿色富Se 旱地土壤8.14 hm2，占比2.41 %；绿色富Se 果园地土壤面积8.83 hm2，占比2.61 %，其余类型地类绿色富Se 土地面积较少。

研究区无公害富Se 土地面积353.84 hm2，由于绝大部分无公害富Se 土地也是绿色富Se土地，两者空间上有重叠，因而去除重叠地块范围后，研究区无公害富Se 土地面积合计为16.12 hm2，占比3.85 %，其中，无公害富Se有林地2.77 hm2，占比17.23 %，主要零散分布于研究区的西南部莘鸣村。其余一般富Se 土地区面积65 hm2，占比15.52 %，其中，一般富Se 水田46.50 hm2，旱地2.16 hm2，其他园地4.03hm2，主要位于研究区中部南部和西北部范围（见图2）。

图2 研究区富Se 土地分布图

3.3 土壤Se 来源识别

3.3.1 土壤Se 来源及影响因素

（1）研究区成土母质相对应的土壤Se 含量都比较高[5]，其含量一般＞0.40 mg/kg，根据土壤Se 元素地球化学空间分布特征，可知研究区富Se 土壤呈面状分布。从同点位表层土壤Se 与深层土壤Se 含量可以看出，两者显著正相关（R2=0.46），这表明深层土壤与表层土壤Se 含量来源相同（见图3）。深层土壤（150 cm以下）受人为活动干扰小，其含量一般受成土母质控制，因而表层土壤Se 的物质来源为成土母岩。从土壤Se 与Al2O3、Fe2O3含量相关性散点图可以看出，土壤Se 与土壤铝、铁等氧化物显著正相关，决定系数R2分别为0.335 和0.627（见图4）。铁、铝氧化物的化学性质稳定，一般母岩风化流失量很少，其含量主要来源于成土母岩，这表明研究区土壤Se 的含量受铝、铁等粘土矿物吸附作用的影响。

图3 研究区深层土壤及表层土壤Se 含量相关性散点图

图4 研究区土壤Se 与Al2O3、Fe2O3含量相关性散点图

（2）根据福绵区前期开展的1∶5 万土地质量地球化学评价发现[5]，研究区土壤Se 元素含量丰富，背景值为0.47～0.84 mg/kg，不同成土母质土壤Se 元素背景值差异较大，其中侵入岩花岗岩母质土壤Se 含量较其他碎屑岩母质高，不同成土母岩土壤Se 元素背景值从高到低的顺序为P3ξγ1＞P3γ2＞S1l3＞S1l2＞D1y＞Qpw＞D1q＞Qhg＞S2h＞D1-2xd＞K2l。研究区位于福绵区中部第四系桂平组地层的玉林盆地，地势较低且平坦，周边山地地势高差较大，且水系发达，周边不同地层土壤的Se 背景值较高，因而研究区土壤Se 的物质来源充足。

（3）对不同地层岩石样、同点位成土母质样、表层土壤样分析结果进行研究发现[5]，Se含量总体上呈表层土壤＞成土母质＞岩石，这说明研究区岩石经风化、成土作用后土壤Se 含量呈次生富集（见表2)。研究区桂平组（Qhg）岩石、母质和土壤Se 含量分别为0.48 mg/kg、0.73 mg/kg 和0.68 mg/kg；望高组（Qpw）和小董组（D1-2xd）土壤Se 平均值分别为0.6 mg/kg和0.54 mg/kg，相对福绵区土壤属于中等水平。不考虑其他影响因素，以土壤均值/岩石均值（K）表示土壤中元素受其地质背景的影响程度，两者比值越小，说明受原岩的影响越大；而比值越大，则说明在成土过程中受外源物质影响越大。结果显示，P3ξγ1＞S2h＞P3γ2＞K2l＞D3l＞S3-4f＞Qhg＞D1q，K 值范围为1.37～6.0，研究区的比值较小，这说明研究区土壤Se 元素含量主要受下伏地层岩石的控制。

表2 福绵区岩石、成土母质、表层土壤Se 平均含量统计表（单位：mg/kg）

3.3.2 土壤Se 来源迁移转化规律

在研究区范围内布设3 个垂向剖面，剖面地质背景为第四系桂平组砂粘土层，土地利用类型为水田或旱地，主要种植香蕉或甘蔗，垂向剖面从表层到深层每隔20 cm 采集1 件土壤样品，研究垂向剖面样品Se 含量变化趋势。总体而言，Se 含量随着深度的增加而变化，含量曲线类型属于表聚型或心聚型，说明Se 元素在成土过程中，受到风化淋溶等作用影响，表层土壤受外界因素影响较大，Se 元素从表层土壤往中间层（100～150 cm）迁移，导致表层土壤Se 含量低于中间层。而深层（150～200 cm）土壤受外源影响较小，其Se 含量主要受下伏地层成土母岩控制，因而其含量总体较低。

综上所述，不同地层成土岩石Se 含量差异较大，岩石经自然风化、成土作用后，造岩矿物钾、钠、镁等氧化物大量流失，而Se 在土壤中随铝、铁等氧化物总体保留下来。由此可见，周边地层岩石是研究区土壤Se 最初的物质来源，但受到不同程度的风化作用等因素的影响，土壤继承了成土母岩中Se 元素特征，并在后期发生了不同程度的迁移转化。

4 结语

（1）研究区Se 元素属于弱变异分布，与全国背景值相比，Se 含量相对富集，富集系数为2.54，表明研究区土壤Se 养分含量丰富。

（2）查明了研究区土壤富Se 含量分布特征及其分配规律，Se 背景值为0.51 μg/g，含量范围为0.26～1.04 μg/g，富Se 土壤占比83.93 %，连片分布于研究区。

（3）发现绿色富Se 土地337.72 hm2，占研究区面积的80.63 %，其中，水田占比94.35 %，空间上连片分布；发现无公害富Se 土地16.12 hm2，占比3.85 %。

（4）研究区土壤Se 含量的主要物质来源为周边地层的成土母岩，其含量与Al2O3、Fe2O3等氧化物的含量呈显著正相关；Se 元素在成土过程中，受到风化淋溶等作用影响，其含量垂向上随着深度的增加而变化。

（5）根据樟木镇周边耕地的天然富Se 土地划定结果及其含量的物质来源研究，研究小组认为下一步应对研究区水稻、玉米或花生籽的Se 含量及其影响因素进行研究，在绿色、无公害及一般富Se 区开展农作物生态地球化学调查，查明其Se 含量、来源及生态效应，促进富Se 土地开发，提高农产品附加值，助力乡村经济振兴。