福安市耕地土壤硒鋅地球化學特征研究

＊黃 景

（福建省第四地質(zhì)大隊 福建 352100）

1.福安市耕地現(xiàn)狀、土壤類型及分布情況

福安市地處鷲峰山脈東南坡，太姥山脈西南部、洞宮山脈東南延伸部分，這三大山脈控制著全市的地形骨架。根據(jù)福安市土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查結(jié)果，2019年初福安市耕地總面積為231.8092km2，占全市土地總面積的12.81%。主要分布在城陽鎮(zhèn)、甘棠鎮(zhèn)、康厝畬族鄉(xiāng)、穆云畬族鄉(xiāng)、上白石鎮(zhèn)、潭頭鎮(zhèn)、灣塢鎮(zhèn)、溪柄鎮(zhèn)、溪潭鎮(zhèn)和下白石鎮(zhèn)，合計面積為152.7838km2，占全市耕地總面積的65.91%。福安市農(nóng)業(yè)以水稻、茶葉、葡萄、畜牧、水產(chǎn)為主，享有中國茶葉之鄉(xiāng)、南國葡萄之鄉(xiāng)、中國綠竹之鄉(xiāng)、中國油茶之鄉(xiāng)等美譽，獲批的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)強鎮(zhèn)有社口鎮(zhèn)、賽岐鎮(zhèn)、穆云畬族鄉(xiāng)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)及主要特色農(nóng)產(chǎn)品有社口茶葉，賽岐和羅江葡萄、穆陽和穆云水蜜桃、溪潭臍橙、潭頭芙蓉李等。

全市耕作土壤類型以水稻土占絕對優(yōu)勢，面積達207.42 km2，占全市耕地總面積的89.48%，包括漂洗水稻土、潛育水稻土、滲育水稻土、淹育水稻土、鹽漬水稻土和潴育水稻土6個亞類，主要土種類型有灰黃泥田、灰黃砂泥田、烏黃泥田等37種；耕作紅壤面積21.92km2，占全市耕地總面積的9.46%，包括紅泥沙土和紅泥土2個土屬，紅泥砂土、灰紅泥砂土、紅泥土、灰紅泥土4個土種；濱海鹽土面積約0.56km2，占全市耕地總面積的0.24%，包括埭土和砂埭土2個土屬、埭土和砂埭土2個土種；灰潮土面積約1.70km2，占全市耕地總面積的0.73%，包括耕作灰砂土1個土屬，灰砂土和烏砂土2個土種；耕作紫色土面積僅約0.14km2，占全市耕地總面積的0.06%，包括豬肝土1個土屬，油豬肝土1個土種，分布于溪尾鎮(zhèn)、下白石鎮(zhèn)、城陽鎮(zhèn)、穆云畬族鄉(xiāng)；耕作黃壤面積僅約0.07km2，占全市耕地總面積的0.03%，包括黃泥砂土和黃泥土2個土屬，黃泥砂土、黃泥土、灰黃泥土3個土種，僅分布于上白石鎮(zhèn)、范坑鄉(xiāng)。

2.福安市耕地表層土壤質(zhì)量地球化學特征分析

為了滿足福安市農(nóng)業(yè)、環(huán)境和生態(tài)建設需要，對福安市耕地表層土壤開展了1:5萬農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查評價工作，共計完成耕地表層土壤樣品測試2100件，經(jīng)福建省地質(zhì)測試研究中心分析，獲得了1:5萬比例尺的高密度的表層土壤25項指標和多種代表性作物8種指標的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。在對福安全市表層土壤數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)規(guī)納了本區(qū)耕地土壤地化狀況：全區(qū)耕地土壤整體為強酸性-酸性。

(1)福安市耕地表層土壤質(zhì)量地球化學總體特征

福安市表層土壤元素整體變異特征屬于弱分異型至較強分異型，絕大部分屬于弱分異型，即：

①變異系數(shù)位于25%～50%之間（弱分異型）：耕地表層土壤硫、堿解氮、全氮、氯、有機質(zhì)、全鉀、硒、鋅、鎳、汞、速效鉀、全磷等元素指標變異系數(shù)在29%～49%之間，屬弱分異型，含量在分布空間變化相對較?。虎谧儺愊禂?shù)位于50%～75%之間（較強分異型）：耕地表層土壤鉛、鎘、氧化鈣、硼、錳、氧化鎂、全鐵等元素指標變異系數(shù)在50%～67%之間，屬較強分異型，含量變化大，空間分布差異中等。

元素含量水平特征與全國豐度比，全鉀含量平均值與全國豐度值相當。氧化鈣、氧化鎂、全氮、硼、鎳、鉻、鐵、銅、砷、錳等含量平均值遠低于全國豐度值，氯、全磷、鋅、硒、硫、鉬等含量平均值高于全國豐度值。

(2)福安市耕地表層土壤富硒、富鋅特性研究

根據(jù)福安市高標準農(nóng)田建設及優(yōu)勢、特色農(nóng)產(chǎn)品基地建設及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局建議的需要，特別是滿足農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)強鎮(zhèn)農(nóng)產(chǎn)品品牌可持續(xù)發(fā)展的需要，以福安市耕地表層土壤富硒、富鋅為代表對其地球化學特征進行研究。

對福安市農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查評價耕地表層土壤樣品數(shù)據(jù)采用皮爾遜公式計算，得出硒元素和指標間的相關(guān)性：硒元素和TFe2O3、鎳、鉻、砷、鉬均為中度相關(guān)，結(jié)合其變異系數(shù)，推測其相關(guān)性受地質(zhì)背景影響較大，另外硒元素與土壤全鉀呈中度負相關(guān)。福安市富硒區(qū)面積286.9km2，占全區(qū)的15.58%，主要分布在曉陽鎮(zhèn)、穆云鄉(xiāng)、康厝鄉(xiāng)、下白石鎮(zhèn)、松羅鄉(xiāng)以及賽岐鎮(zhèn)、溪尾鎮(zhèn)、灣塢鄉(xiāng)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)交界處（如圖1所示）。其他大面積為硒適量區(qū)（土壤硒含量在0.175～0.4mg/kg之間），面積1482.9km2，占全區(qū)的80.55%。

圖1 福安市富硒土壤分布圖

鋅的高值區(qū)面積982.5km2，占全區(qū)的53.37%，主要分布在賽岐鎮(zhèn)—溪柄鎮(zhèn)—松羅鄉(xiāng)一線以南、社口鎮(zhèn)—曉陽鎮(zhèn)—穆云鄉(xiāng)一帶以及范坑鄉(xiāng)—上白石鎮(zhèn)—潭頭鎮(zhèn)一帶，如圖2所示。

圖2 福安市富鋅土壤分布圖

①不同地質(zhì)成因土壤硒、鋅指標含量分布特征

評價區(qū)土壤地質(zhì)成因類型主要為坡積、殘坡積、沖積、坡沖積、沖洪積等五類，部分為殘積物、海積物、沖-海積物。不同成因類型土壤養(yǎng)分、環(huán)境、質(zhì)量均存在一定的差異，調(diào)查區(qū)山地、丘陵多，且河流分布多，故殘坡積、坡積、坡-沖積、沖-洪積沖積等成因類型較發(fā)育。就硒元素含量而言，坡積土壤中含量最高為0.313mg/kg，其次為殘坡積0.284mg/kg，沖-洪積土壤含量最低；就鋅元素含量而言，沖積土壤中最高102.4mg/kg，沖-洪積次之為97.4mg/kg，坡積、殘坡積和坡沖積土壤中含量接近、相對較低，由于此類土壤容易被剝蝕，土體相對不穩(wěn)定，造成鋅元素流失。

②不同地形地貌土壤硒、鋅指標含量分布特征

在六類地形地貌的土壤中總體為灘涂、盆地、谷地土壤的各類指標高于其他類型土壤；崗地、丘陵、山地土壤含量相對較低。就硒元素含量而言（即單項指標），山地土壤中含量最高0.336mg/kg，其次為崗地0.33mg/kg，盆地土壤含量最低；就鋅元素含量而言，灘涂土壤中最高123.1mg/kg，谷地、盆地次之，崗地、丘陵、山地相對較低，由于此類土壤容易被剝蝕，土體相對不穩(wěn)定，造成鋅元素流失。

③不同土地利用類型土壤硒、鋅指標含量分布特征

本次調(diào)查工作任務為耕地調(diào)查，涉及的土地利用類型僅有水田、水澆地、旱地，不同土地利用類型土壤養(yǎng)分、環(huán)境、質(zhì)量均存在一定的差異。在三類土地利用類型的土壤中，大量營養(yǎng)元素總體為水田較高、部分旱地較高，水田耕作后，稻桿等植物殘體還田提高了有機質(zhì)含量，同時不同作物的輪作、間作，有效地保持和提高了有機質(zhì)及各類養(yǎng)分的利用。中量、微量營養(yǎng)元素含量總體均為旱地最高，硒（0.44mg/kg）、鋅（98.4mg/kg）元素含量旱地均高于其他兩種利用類型土壤。

④不同土壤類型硒、鋅指標含量分布特征

評價區(qū)耕地土壤類型主要分為水稻土、濱海鹽土、潮土、紫色土、紅壤等5大類。在5類土壤類型的點位中，營養(yǎng)元素總體為濱海鹽土的含量較高；硒元素含量紅壤（0.437mg/kg）明顯高于其他類型土壤，潮土及水稻土含量相對較低（0.266mg/kg）；鋅元素含量為紫色土最高（144.5mg/kg）、水稻土最低（83.3mg/kg）。

(3)土壤養(yǎng)分地球化學特征及等級劃分

土壤中養(yǎng)分的種類以及其含量不僅影響作物的產(chǎn)量，還是決定作物質(zhì)量的關(guān)鍵因素。土壤養(yǎng)分的豐缺是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠直接反映土壤肥力的高低，了解土壤主要養(yǎng)分的豐缺狀況，對提高作物的產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，培肥地力，保持農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，防治土壤退化，以及提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益等方面具有重要意義，因福安市地域特點，現(xiàn)對其土壤中硒、鋅養(yǎng)分指標地球化學特征進行分析。

①土壤中微量元素鋅地球化學特征

鋅元素是植物必需的微量元素，其作為植物體內(nèi)一些酶的組成成分，參與植物的呼吸過程和氧化還原過程，與葉綠素和生長素的合成有關(guān)。鋅還參與碳水化合物的轉(zhuǎn)化。因此，土壤中維持一定量的鋅濃度，能提高籽實產(chǎn)量和顆粒重，提高植物的抗寒性和耐鹽性。當植物缺鋅時，光合作用減弱、生長受到抑制、產(chǎn)量降低。

福安市耕地表層土壤鋅元素含量在18.9～538.4mg/kg之間，均值82.4mg/kg，中值73.3mg/kg，略高于福建省豐度值（77.2mg/kg），表明評價區(qū)土壤鋅元素含量相對較高；變異系數(shù)約為45%，表明區(qū)內(nèi)土壤中鋅含量分布較均勻，含量值集中在39.36～155.67mg/kg之間（如圖3所示）。

圖3 鋅元素（Zn）含量分布直方圖

確定了福安市耕地鋅元素地球化學等級以一等（豐富，＞84～200mg/kg）為主，占全市調(diào)查評價耕地比例為38.24%；鋅元素二等（較豐富，＞71～84mg/kg），占調(diào)查評價面積的15.96%；鋅元素三等（中等，＞62～71mg/kg），占調(diào)查評價面積的13.01%。

②土壤中微量元素硒地球化學特征

硒是一種對動植物以及微生物比較重要的微量元素，硒可以促進作物生長，提高產(chǎn)量，對提升品質(zhì)有積極的影響，對植物有抗逆性作用；硒是人體必需的微量元素，硒的高抗氧化作用，適量補充能起到增強免疫力、防止器官老化與病變、延緩衰老、增強免疫、抵御疾病、抵抗有毒害重金屬、減輕放化療副作用、防癌抗癌的作用，人類主要通過食物攝取，硒還可以與其他的一些重金屬元素有拮抗作用，所以食用富硒食品既可以增強體質(zhì)，達到預防疾病的目的，還可以預防人體重金屬元素中毒。

福安市耕地表層土壤硒元素含量在0.070～1.226mg/kg之間，均值0.283mg/kg，中值0.257mg/kg，變異系數(shù)約為42%，表明區(qū)內(nèi)土壤中硒元素含量分布總體較均勻，含量值集中在0.13～0.53mg/kg之間（如圖4所示）。

圖4 硒元素（Se）含量分布直方圖

土壤酸堿度（pH）被認為是影響土壤硒含量的重要因素之一，通過控制土壤元素的活性（生物有效性）進而影響作物中硒的含量。一般的，亞硒酸鹽與吸附質(zhì)間的親和力較強，易受黏粒礦物和倍半氧化物固定，而硒酸鹽與吸附質(zhì)的親和力較弱，溶解度大，因此pH越高，土壤中的硒越容易淋失。

評價區(qū)內(nèi)表層土壤中硒含量與土壤中pH值呈現(xiàn)負相關(guān)，線性回歸分析：y=-0.0137x+0.353，R2=0.0021（圖5）。表明在評價區(qū)范圍內(nèi)，隨著表層土壤酸性的增強，土壤硒含量有增加的趨勢。這與其他地區(qū)的相關(guān)結(jié)論是一致的。此外，土壤pH對土壤硒的甲基化也有影響，在一定pH范圍內(nèi)土壤硒的甲基化隨著pH的增加而加強，產(chǎn)生易揮發(fā)的二甲基化合物，從而使硒的移動性和從表土中溢出的可能性增加。

圖5 土壤pH與硒含量散點關(guān)系圖

土壤全鐵對土壤硒的積累也起到積極作用，土壤的鐵鋁氧化物對土壤中硒具有極強的吸附性作用，使硒在土壤中的遷移能力降低，從而全鐵含量高，土壤硒含量也高。通過分析本區(qū)土壤硒元素含量與全鐵含量關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩者呈顯著線性正相關(guān)性（圖6），線性回歸分析：y=0.057x+0.1763，R2=0.3131。表明區(qū)內(nèi)硒元素含量與全鐵含量有正相關(guān)性，全鐵含量越高，硒元素含量越高。

圖6 土壤全鐵與硒含量散點關(guān)系圖

確定了福安市耕地硒元素地球化學等級以“適量”等級（＞0.175～0.4mg/kg）為主，占福安市調(diào)查評價耕地比例為69.11%；其次為“高”等級（＞0.4～3.0mg/kg），占比14.22%；硒邊緣（＞0.125～0.175mg/kg），福安市硒邊緣耕地分布面積為6.56km2。

3.結(jié)論

福安市耕地表層土壤質(zhì)量地球化學特征研究結(jié)合地方農(nóng)業(yè)特點，側(cè)重于該地區(qū)富硒、富鋅元素評價了福安市耕地表層土壤的總體特征，以及不同地質(zhì)成因、不同地形地貌、不同土地利用類型、不同土壤類型條件下的硒、鋅指標含量分布。評價結(jié)果對福安市耕地規(guī)劃、富硒富鋅等優(yōu)質(zhì)土地開發(fā)、農(nóng)產(chǎn)品種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、高標準農(nóng)田建設等提供科學依據(jù)。