江苏省里下河平原地区富硒土地资源评价及开发潜力

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.023

摘要/Abstract

摘要：

天然富硒土地资源的开发备受关注,然而,对于远离母岩的平原区富硒土壤评价标准还存在硒有效性评估不足和有机质考虑不全面等问题。本次研究在1∶5万土地质量调查的基础上,开展了江苏海安里下河平原地区富硒土地资源分区及开发潜力评价,以期为当地富硒农业布局规划及开发提供依据。结果表明,研究区潟湖相沉积区土壤硒含量明显高于周边土壤,硒含量最高达0.63 mg·kg^-1,富集区面积约66 km²;土壤硒与成土母质、土壤质地、地形条件及有机质(SOM)等均出现极显著相关性,相关系数分别为0.60、0.36、-0.60和0.86(P<0.01)。土壤富硒成因为古潟湖相的母质经表生富集作用形成的,有机质在成壤过程中对硒具有重要的吸附和固定作用,为表层土壤硒富集的关键因素。采用改进富硒土壤评价方法,圈定了优质富硒区、一般富硒区和潜在富硒区分布范围,面积分别为9.87、23.42和32.96 km²;小麦富硒率分别为86.7%、63.3%、33.3%,稻米富硒率分别为50%、25%、5%,小麦籽粒Se最高含量为0.20 mg·kg^-1,总体上较稻米更易吸附硒。研究区有机质丰富,土地综合质量较好,富硒区成片分布,具有开发天然富硒小麦和水稻的潜力。

关键词: 富硒土壤, 有效硒, 里下河平原, 有机质, 江苏省

Abstract:

The development of natural selenium-rich land resources has attracted growing attention; however, there are still deficiencies in the evaluation criteria for selenium-rich soils in plain areas far from parent rocks, such as insufficient assessment of selenium availability and incomplete consideration of organic matter. Based on the 1∶50,000 land quality survey, this study conducted zoning of selenium-rich land resources and evaluation of their development potential in the Lixiahe Plain of Hai’an City, Jiangsu, aiming to provide a basis for the layout planning and development of local selenium-rich agriculture. The results showed that the soil selenium content in the lagoon facies sedimentary area of the study area was significantly higher than that in the surrounding soils, with the highest selenium content reaching 0.63 mg·kg^-1 and the enrichment area covering approximately 66 km². Soil selenium exhibited extremely significant correlations with parent material, soil texture, topographic conditions, and soil organic matter (SOM), with correlation coefficients of 0.60, 0.36, -0.60, and 0.86, respectively (P<0.01). The selenium-rich soils were formed by supergene enrichment of parent materials from ancient lagoon facies. SOM played a crucial role in adsorbing and fixing selenium during soil formation, serving as a key factor for selenium enrichment in surface soils. Using an improved evaluation method for selenium-rich soils, this study delineated the distribution of high-quality selenium-rich areas, general selenium-rich areas, and potential selenium-rich areas, with areas of 9.87 km², 23.42 km², and 32.96 km², respectively. The selenium enrichment rates of wheat in these areas were 86.7%, 63.3%, and 33.3%, while those of rice were 50%, 25%, and 5%, respectively. The highest selenium content in wheat grains was 0.20 mg·kg^-1, indicating that wheat is more likely to absorb selenium than rice. The study area is rich in organic matter, with high comprehensive land quality, and the selenium-rich areas are distributed in contiguous patches, showing potential for developing natural selenium-rich wheat and rice.

Key words: selenium-rich soil, effective selenium, Lixiahe Plain, SOM, Jiangsu Province

中图分类号:

周欣, 刘强, 丁小琴, 杨贵芳, 王丹菱. 江苏省里下河平原地区富硒土地资源评价及开发潜力[J]. 现代地质, 2025, 39(04): 1108-1118.

ZHOU Xin, LIU Qiang, DING Xiaoqin, YANG Guifang, WANG Danling. Evaluation and Development Potential of Selenium-rich Land Resources in Lixiahe Plain, Jiangsu Province[J]. Geoscience, 2025, 39(04): 1108-1118.

图/表 19

参考文献 35

[1]	LAYTON-MATTHEWS D, PETER J M, SCOTT S D, et al. Distribution, mineralogy, and geochemistry of selenium in felsic volcanic-hosted massive sulfide deposits of the finlayson lake district, Yukon territory, Canada[J]. Economic Geology, 2008, 103(1): 61-88.
[2]	LETAVAYOVÁ L, VLČKOVÁ V, BROZMANOVÁ J. Selenium: From cancer prevention to DNA damage[J]. Toxicology, 2006, 227(1/2): 1-14. PMID
[3]	李家熙, 张光弟, 葛晓立, 等. 人体硒缺乏与过剩的地球化学环境特征及其预测[M]. 北京: 地质出版社, 2000.
[4]	韩笑, 周越, 吴文良, 等. 富硒土壤硒含量及其与土壤理化性状的关系: 以江西丰城为例[J]. 农业环境科学学报, 2018, 37(6): 1177-1183.
[5]	周越, 吴文良, 孟凡乔, 等. 土壤中硒含量、形态及有效性分析[J]. 农业资源与环境学报, 2014, 31(6): 527-532.
[6]	刘健, 汪一凡, 林钟扬, 等. 浙江建德市耕地表层土壤硒分布、来源及生态效应[J]. 现代地质, 2022, 36(3):953-962.
[7]	廖启林, 崔晓丹, 黄顺生, 等. 江苏富硒土壤元素地球化学特征及主要来源[J]. 中国地质, 2020, 47(6):1813-1825.
[8]	陈继平, 任蕊, 王晖, 等. 关中壤土地区土壤pH变化对硒形态及有效性的影响[J]. 西北地质, 2020, 53(1): 254-260.
[9]	兰叶青, 毛景东. 土壤中硒的形态[J]. 环境科学, 1994, 15(4):56-58.
[10]	宋晓珂, 王金贵, 李宗仁, 等. 青海省富硒土壤中硒的形态和价态分析[J]. 江苏农业科学, 2017, 45(16): 272-275, 285.
[11]	梁帅, 戴慧敏, 翟富荣, 等. 兴凯湖西部土壤-植物系统中硒含量特征、成因来源及迁移转化主控因素[J]. 地质通报, 2024, 43(1):163-172.
[12]	王潇, 张震, 朱江, 等. 青阳县富硒土壤中硒的形态与水稻富硒的相关性研究[J]. 地球与环境, 2019, 47(3): 336-344.
[13]	刘阳, 姜冰, 张海瑞, 等. 山东省青州市表层土壤硒元素地球化学特征[J]. 现代地质, 2022, 36(3): 933-940.
[14]	黄钊, 陈政, 薛传东, 等. 云南省新平县哀牢山地区富硒土壤成因及其影响因素研究[J]. 现代地质, 2020, 34(3): 609-617.
[15]	李晓慧, 高宇, 赵万伏, 等. 宁夏青铜峡农耕土壤硒含量分布特征及其影响因素分析[J]. 农业资源与环境学报, 2018, 35(5):422-429.
[16]	刘永贤, 陈锦平, 潘丽萍, 等. 浔郁平原富硒土壤成因及其影响因素研究[J]. 土壤, 2018, 50(6): 1139-1144.
[17]	刘永林, 赵家宇, 刘怡, 等. 重庆侏罗纪地层区土壤硒含量分异:以江津和石柱地区为例[J]. 现代地质, 2023, 37(6): 1644-1654.
[18]	廖启林, 吴新民, 张登明, 等. 江苏省1∶25万多目标区域地球化学调查报告[R]. 南京: 江苏省地质调查研究院, 2007.
[19]	姜鹏, 贺富强, 方磊, 等. 里下河古潟湖相软土基本工程特性与形成机理的关系[J]. 工程地质学报, 2006, 14(6): 769-775.
[20]	陈万里, 顾洪群. 江苏第四纪海侵及近代海岸变迁研究[J]. 江苏地质, 1998, 22(A12): 45-50.
[21]	赵少华, 宇万太, 张璐, 等. 环境中硒的生物地球化学循环和营养调控及分异成因[J]. 生态学杂志, 2005, 24(10): 1197-1203.
[22]	王学求, 柳青青, 刘汉粮, 等. 关键元素与生命健康:中国耕地缺硒吗?[J]. 地学前缘, 2021, 28(3): 412-423. DOI
[23]	杨兰, 张安, 王运, 等. 江西省信丰县山稻基地硒及相关元素分布特征[J]. 东华理工大学学报(自然科学版), 2024, 47(1):55-63.
[24]	杨泽, 刘国栋, 戴慧敏, 等. 黑龙江兴凯湖平原土壤硒地球化学特征及富硒土地开发潜力[J]. 地质通报, 2021, 40(10): 1773-1782.
[25]	陈俊坚, 张会化, 余炜敏, 等. 广东省土壤硒空间分布及潜在环境风险分析[J]. 生态环境学报, 2012, 21(6): 1115-1120. DOI
[26]	王美华. 浙西典型石煤矿山周边耕地富硒土壤地球化学特征及影响因素[J]. 现代地质, 2022, 36(03): 941-952. DOI
[27]	吴克宁, 赵瑞. 土壤质地分类及其在我国应用探讨[J]. 土壤学报, 2019, 56(1): 227-241.
[28]	陈锦平, 刘永贤, 潘丽萍, 等. 浔郁平原不同作物的硒富集特征及其影响因素[J]. 土壤, 2018, 50(6): 1155-1159.
[29]	柴龙飞, 李杰, 钟晓宇, 等. 广西桂中南部地区富硒土壤硒含量及其与土壤理化性状的关系[J]. 土壤通报, 2019, 50(4): 899-903.
[30]	戴慧敏, 宫传东, 董北, 等. 东北平原土壤硒分布特征及影响因素[J]. 土壤学报, 2015, 52(6): 1356-1364.
[31]	GOH K H, LIM T T. Geochemistry of inorganic arsenic and selenium in a tropical soil: Effect of reaction time, pH, and competitive anions on arsenic and selenium adsorption[J]. Chemosphere, 2004, 55(6): 849-859.
[32]	廖启林, 刘聪, 金洋, 等. 江苏省域土壤元素地表富集及其与人为活动的关系研究[J]. 第四纪研究, 2013, 33(5): 972-985.
[33]	周殷竹, 刘义, 王彪, 等. 青海省囊谦县农耕区土壤硒的富集因素[J]. 地质通报, 2020, 39(12): 1952-1959.
[34]	姚凌阳, 谢淑云, 鲍征宇, 等. 不同类型富硒土壤的生物有效硒特征[J]. 物探与化探, 2023, 47(1): 238-246.
[35]	安梦鱼, 张青, 章赞德, 等. 不同用量腐植酸对土壤有效硒含量和硒的形态以及大蒜硒吸收的影响[J]. 农业资源与环境学报, 2017, 34(2): 128-133.

类型	测试指标	样品粒度(mm)	测试方法
土壤	土壤pH	≤2	pH计(ISE)	《土壤中pH的测定》(NY/T 1377—2007)
	粒度分析	≤2	激光衍射法	《粒度分布激光衍射法》(GB/T 19077—2016)
	有效P	≤2	分光光度法	《土壤有效磷的测定》(NY/T 1121.7—2014)
	速效K	≤2	火焰光度法	《土壤速效钾和缓效钾的测定》(NY/T 889—2004)
	全N	≤2	滴定容量法	《森林土壤氮的测定》(LY/T 1228—2015)
	SOM	≤0.149	重铬酸钾法	《土壤有机质的测定》(NY/T 1121.6—2006)
	全Se	≤0.149	原子荧光光谱法	《土壤中全硒的测定》(NY/T 1104—2006)
	有效Se	≤0.149	原子荧光光谱法	《土壤有效硒的测定》(NY/T 3420—2019)
	As、Hg	≤0.149	原子荧光法	《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定》(GB/T 22105—2008)
	Cd、Cr、Pb	≤0.149	ICP-MS	《全国土壤污染状况详查土壤样品分析测试方法》(2017)
农产品	Se	-	氢化物原子荧光光谱法	《食品中硒的测定》(GB 5009.93—2017)
农产品	As、Cd、Cr、Hg、Pb等五种重金属	-	ICP-MS	《食品中多种元素的测定》(GB 5009.268—2016)

类型	测试指标	样品粒度(mm)	测试方法
土壤	土壤pH	≤2	pH计(ISE)	《土壤中pH的测定》(NY/T 1377—2007)
	粒度分析	≤2	激光衍射法	《粒度分布激光衍射法》(GB/T 19077—2016)
	有效P	≤2	分光光度法	《土壤有效磷的测定》(NY/T 1121.7—2014)
	速效K	≤2	火焰光度法	《土壤速效钾和缓效钾的测定》(NY/T 889—2004)
	全N	≤2	滴定容量法	《森林土壤氮的测定》(LY/T 1228—2015)
	SOM	≤0.149	重铬酸钾法	《土壤有机质的测定》(NY/T 1121.6—2006)
	全Se	≤0.149	原子荧光光谱法	《土壤中全硒的测定》(NY/T 1104—2006)
	有效Se	≤0.149	原子荧光光谱法	《土壤有效硒的测定》(NY/T 3420—2019)
	As、Hg	≤0.149	原子荧光法	《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定》(GB/T 22105—2008)
	Cd、Cr、Pb	≤0.149	ICP-MS	《全国土壤污染状况详查土壤样品分析测试方法》(2017)
农产品	Se	-	氢化物原子荧光光谱法	《食品中硒的测定》(GB 5009.93—2017)
农产品	As、Cd、Cr、Hg、Pb等五种重金属	-	ICP-MS	《食品中多种元素的测定》(GB 5009.268—2016)

类型		pH	土壤全硒阈值 (mg·kg^-1)	有机质阈值 (g·kg^-1)	土壤有效硒阈值 (mg·kg^-1)	其他条件
富硒土地	优质富硒区	pH≤7.5	≥0.40	≥20	≥0.02	重金属含量低于GB 15618筛选值,灌溉水质和肥力满足NY/T 391
	优质富硒区	pH>7.5	≥0.30	≥20	≥0.02	重金属含量低于GB 15618筛选值,灌溉水质和肥力满足NY/T 391
	一般富硒区	pH≤7.5	≥0.40	≥20	<0.02	重金属含量低于GB 15618筛选值,灌溉水质满足NY/T 5010
	一般富硒区	pH>7.5	≥0.30	≥20	<0.02	重金属含量低于GB 15618筛选值,灌溉水质满足NY/T 5010
潜在富硒土地	潜在富硒区	pH≤7.5	≥0.30	≥20	-	重金属含量低于GB 15618筛选值
一般土地	不富硒区	-	<0.3	-	-

类型		pH	土壤全硒阈值 (mg·kg^-1)	有机质阈值 (g·kg^-1)	土壤有效硒阈值 (mg·kg^-1)	其他条件
富硒土地	优质富硒区	pH≤7.5	≥0.40	≥20	≥0.02	重金属含量低于GB 15618筛选值,灌溉水质和肥力满足NY/T 391
	优质富硒区	pH>7.5	≥0.30	≥20	≥0.02	重金属含量低于GB 15618筛选值,灌溉水质和肥力满足NY/T 391
	一般富硒区	pH≤7.5	≥0.40	≥20	<0.02	重金属含量低于GB 15618筛选值,灌溉水质满足NY/T 5010
	一般富硒区	pH>7.5	≥0.30	≥20	<0.02	重金属含量低于GB 15618筛选值,灌溉水质满足NY/T 5010
潜在富硒土地	潜在富硒区	pH≤7.5	≥0.30	≥20	-	重金属含量低于GB 15618筛选值
一般土地	不富硒区	-	<0.3	-	-

项目	表层土(n=1800)				深层土(n=200)
	含量范围	均值	标准偏差	变异系数	含量范围	均值	标准偏差	变异系数
	(mg·kg^-1)			(%)	(mg·kg^-1)			(%)
全Se	0.07~0.63	0.23	0.06	27	0.05~0.23	0.11	0.05	45
有效Se	0.003~0.039	0.013	0.004	32	0.001~0.012	0.003	0.002	83
R_se	14800~128500	57200	19000	33	8400~75000	27400	12500	46
pH	4.9~8.5	7.1	0.6	9	7.1~9.3	8.4	0.33	4
SOM	6200~64500	26900	6900	26	300~25400	6500	5210	94
全N	220~3330	1740	400	23	-	-	-	-
有效P	4~204	45.1	39.4	87	-	-	-	-
速效K	64~466	176	56.4	32	-	-	-	-
As	2.24~18.70	5.65	1.34	24	1.2~15.9	5.61	2.74	49
Cd	0.07~0.54	0.18	0.05	30	0.04~0.24	0.09	0.05	57
Cr	36~112	65	10.7	17	50~92	66.9	8.94	13
Hg	0.02~0.33	0.07	0.03	45	0.01~0.16	0.04	0.02	49
Pb	13~88	25.6	6.8	27	12~31	19.2	4.3	22