Evaluation and Development Potential of Selenium-rich Land Resources in Lixiahe Plain, Jiangsu Province

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.023

Abstract

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

CLC Number:

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.

Figures/Tables 19

References 35

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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