霞浦大坪土壤地球化学特征及农业开发利用建议_钟和清.pdf

福 建 地 质 Geology Fujian 32第 42 卷福 建 地 质 Geology Fujian 资助项目：福建省地矿局地勘费项目“福建省霞浦县沙江镇大坪村绿色地质资源调查评价”。收稿日期：2022-09-14 作者简介：钟和清（1987-），男，高级工程师，从事区域地质、矿产地质、农业地质调查等工作。霞浦大坪土壤地球化学特征及农业开发利用建议钟和清（福建省地质调查研究院，福州，350013）摘 要 霞浦大坪耕地和园地表层土壤中硒和锌元素含量等级从丰富到缺乏均有分布，硒元素以适量等级为主，其次为富硒等级，锌元素以较缺乏和中等占主导。土壤重金属元素污染风险低。水稻富硒富锌率高，茶叶富锌率高。根据土壤地球化学特征和施肥存在问题，结合土壤和农产品有益元素含量等特征，提出了相应的农业施肥和开发利用建议。关键词 地球化学特征 土壤施肥 农业开发利用 霞浦大坪中图分类号：P595;S153.6 文献标识码：A 文章编号：1001-3970(2023)01-0032-07Geochemical Characteristics of Soil and Suggestions for Agricultural Development and Utilization in Daping Village，Xiapu CountyZhong Heqing（Fujian Institute of Geology Survey and Research，Fuzhou，350013）AbstractAbstract The selenium and zinc content in topsoilof cultivated land and garden land is distributed from rich to lack in Daping Village，Xiapu County.The selenium content is mainly in the appropriate grade，followed by selenium rich grade，the Zinc content is mainly in the deficient grade and medium grade.The risk of heavy metal pollution in soil is low.The selenium and zinc rich rate of rice is high，and the zinc rich rate of tea is high in Daping village.Through comprehensive research,we put forward suggestions on agricultural fertilization.Combined with the content characteristics of beneficial elements in soil and agricultural products,circle a proposed rice dominant planting area and two high-quality plots rich in selenium and zinc,put forward corresponding suggestions for agricultural development in Daping village.KeywordsKeywords geochemical characteristics,soil fertilization,agricultural development and utilization,Daping village of Xiapu county 32 第 1 期钟和清：霞浦大坪土壤地球化学特征及农业开发利用建议 33 第 1 期为查明霞浦大坪土壤地球化学特征和富硒富锌土壤资源，了解农产品硒、锌元素富集情况，2021年实施的大坪村农业地质调查项目通过系统采样检测耕地和园地表层土壤、农作物根系土及果实等样品，获得了大量的检测数据，基本查明了耕地和园地土壤地球化学特征，为大坪村富硒富锌农业开发和土地规划利用提供了重要支撑。1 研究区概况研究区土地利用现状以林地为主，其次是园地，少量为耕地。园地和耕地多分布于研究区南侧海拔较低地带。园地面积为 115.26 hm2，其中果园面积为 113.39 hm2，茶园面积为 1.87 hm2；耕地面积为 18.01 hm2，其中水田面积 14.67 hm2，旱地面积 3.34 hm2。受气候、地形、成土母质等成土因素的综合作用，土壤类型以红壤为主，其次为高海拔地区的黄壤、黄红壤，河流及水库周边分布有一定面积的水稻土。土壤成土母质有残积母质、坡积母质、冲积母质 3 种。残积母质由中、低山地上的母岩经风化而成，坡积母质多处于中、低山坡麓，由残积物经坡积而成；冲积母质主要集中于大坪水库西侧及北侧，为河流冲积物。研究区除东部大坪水库一带发育早白垩世二长花岗岩，其余地段均为大面积连片出露的南园组第二段中酸性火山碎屑岩，岩性以浅灰色流纹质晶屑凝灰岩和流纹英安质晶屑熔结凝灰岩为主1。2 样品采集及检测样品布设采用 1 5 000 地形图叠加土地利用现状图为工作底图，并综合参考卫星遥感特征、土壤类型、地质背景等要素，将大坪村耕地和园地划分为 50 个评价单元，每个评价单元采集 1 件表层土壤样品，平均采样密度约 38 个点/km2。表层土壤采样深度为 0 20 cm，采用多点组合形式，在每个评价单元内采样点位周边 30 m 范围内采集 4个子样，等量混合组成 1 件土壤样品。农作物采集时间为收获盛期，采用梅花点、对角线法等进行多点取样可食用部分，等量混匀组成 1 个样品，采集品种有水稻、茶叶、红肉蜜柚、红美人柑橘和纽荷尔脐橙，合计 30 件。土壤样品分析根据多目标区域地球化学调查规范2、土地质量地球化学评价规范3和生态地球化学评价样品分析技术要求4，以 X-荧光光谱法（XRF）、等离子体质谱法（ICP-MS）为主，辅以原子荧光法（AFS）、离子选择电极法（ISE）、发射光谱法（ES）和化学容量法（VOL）等。样品检出限、准确度监控和重复性分析监控均达到相关技术要求。3 土壤地球化学特征和硒、锌元素含量及其分布特征3.1 土壤地球化学特征研究区耕地和园地表层土壤样品地球化学参数（表 1）。其中样品的土壤指标均值含量等级一等（丰富）的养分指标为有效磷和钼，二等（较丰富）的养分指标为铜，三等（中等）的养分指标为碱解氮、速效钾和锌，四等（较缺乏）的养分指标为有机质、氮和硫。土壤中汞、镉、铅、砷、铬、镍等6 项重金属元素含量均值等级为无风险。pH 算术均值为 4.61，强酸性。经分析，园地土壤中硒元素的含量均值为0.35 mg/kg，远高于耕地土壤硒元素含量均值0.21 mg/kg。南园组火山碎屑岩区硒元素含量均值为 0.34 mg/kg，高于早白垩世二长花岗岩区硒元素含量均值 0.29 mg/kg。锌元素含量在不同土地利用类型和不同地质背景中差异较小。3.2 土壤硒、锌元素含量及分布特征大坪村耕地和园地表层土壤中硒元素含量水平从富硒到缺硒均有分布，以适量等级为主。其中，富硒土壤面积为 39.15 hm2，均见于园地，占耕地和园地总面积的 29.4%，适量等级的硒土壤面积为71.84 hm2，占 54.0%（表 2）。从硒元素含量等级图（图 1a）可知，富硒地块分布相对较零散，不利于成片开发。连片性较好的富硒地块分布于大坪村中部坑头厝西南部和珠龙岗东北部。研究区耕地和园地表层土壤中锌元素含量水平从丰富到缺乏均有分布，以中等和较缺乏等级为主。富锌土壤面积为 22.68 hm2，占 17.1%，锌较丰富土壤面积为 11.41 hm2，占 8.6%。从锌元素含量等级（图 1b）可知，富锌地块分布较零散，区内连片性最好的富锌地块位于珠龙岗东北部。福 建 地 质 Geology Fujian 34第 42 卷3.3 土壤重金属元素含量及分布特征在测试的锌、铜、汞、镉、铅、砷、铬、镍等8 个指标中，研究区耕地和园地表层土壤中铅元素为主要污染风险元素，铅元素为风险可控类地块面积为 24.48 hm2，占 18.4%，风险可控地块主要分布于大坪村中部黄土企及其东西两侧。同时发现个别地块中汞、镉或砷元素存在超过风险筛选值的现象，但均未超过风险管控值。总体而言，耕地和园表 1 研究区耕地和园地表层土壤样品地球化学参数Table 1 Topsoil samples geochemical parameter in cultivated land and garden land in the study area注：氧化物含量单位为（%），氮、有机质含量单位为（g/kg），pH 无量纲，其余元素（指标）单位为（mg/kg）；各元素（指标）统计数据 50 个；各指标等级主要是参考“土地质量地球化学评价规范”3和“土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准”5。土壤指标最大值最小值算术均值标准离差变异系数三等范围/筛选值均值等级有机质38.67.016.14.50.28 20 30四等（较缺乏）碱解氮207.244.5111.042.70.39 90 120三等（中等）有效磷1 394.01.2142.7143.41.01 10 20一等（丰富）速效钾687.731.9149.789.00.59 100 150三等（中等）氮2.320.380.920.240.26 1 1.5四等（较缺乏）硫37084216570.27 219 270四等（较缺乏）钼22.400.532.091.190.57 0.55 0.65一等（丰富）硒0.7640.0750.3210.1760.55 0.175 0.40中等（适量）锌165.430.263.819.70.3 62 71三等（中等）铜220.07.425.612.30.5 21 24二等（较丰富）汞0.5910.0180.0520.0180.353 0.5无风险镉0.3700.0290.0830.0420.500 0.3无风险铅112.223.052.214.00.3 70无风险砷79.821.388.935.760.65 30无风险铬52.99.827.659.730.35 150无风险镍25.74.412.055.150.43 60无风险磷1.20 0.64 0.82 0.41 0.42 0.6 0.8二等（较丰富）钾29.23 10.16 17.76 6.08 0.46 15 20三等（中等）氧化钙0.50 0.09 0.19 0.11 0.53 1.16 2.68五等（缺乏）氧化镁0.53 0.15 0.29 0.13 0.30 1.20 1.70 五等（缺乏）硼217.2 77.0 15.8 5.36 0.45 45 55五等（缺乏）锰504.1 252.2 337.6 539.67 0.73 500 600五等（缺乏）氧化铁4.53 1.52 2.84 4.40 0.56 4.15 4.6五等（缺乏）氯130.1 54.1 80.3 12.28 0.26 59 69二等（较丰富）pH6.103.854.610.320.07强酸性钟和清：霞浦大坪土壤地球化学特征及农业开发利用建议 35 第 1 期地表层土壤污染风险较低。4 农产品品质特征此次全面采集了主要农产品，含红肉蜜柚、脐橙、红美人柑橘、茶叶和水稻，测试了样品中硒、锌元素及汞、镉、铅、砷、铬等 5 种重金属元素含量，评价了农产品安全性。4.1 农产品中硒、锌元素含量特征根据主要农产品中硒、锌元素含量测试结果（表3、表 4），大坪村采集的 3 件水稻均达富硒标准，硒元素含量均值为 0.054 mg/kg，锌元素含量均值达富锌标准，锌元素含量均值达 24.2 mg/kg，3 件富硒富锌水稻样品分别采集于黄土企东南侧、珠龙岗和南门头一带。大坪村采集的 5 件茶叶样品达富硒分级标准（mg/kg）0.4 3 0.175 0.4 0.125 0.175 0.125分级含义富硒适量边缘缺乏面积（hm2）39.1571.8414.947.20占比（%）29.454.011.25.4锌分级标准（mg/kg）84 71 84 62 71 50 62分级含义丰富较丰富中等较缺乏面积（hm2）22.6811.4129.6845.89占比（%）17.1 8.6 22.3 34.5 表 2 研究区耕地和园地表层土壤中硒和锌元素含量等级统计Table 2 Surface soil samples statistics of Selenium and Zinc content grade in cultivated land and garden land in the study area注：土壤硒和锌元素含量等级参照“土地质量地球化学评价规范”3划分。图 1 研究区耕地和园地表层土壤硒元素（a）和锌元素（b）含量等级图Fig.1 Grade map of selenium（a）and Zinc（b）content in topsoil of cultivated land and garden land in the study areaab 福 建 地 质 Geology Fujian 36第 42 卷锌标准，锌元素含量均值为 51.4 mg/kg。红肉蜜柚、脐橙和茶叶中硒元素含量均较低，未达到相应的富硒标准，红肉蜜柚中锌元素含量均值较高，为0.899 mg/kg。农作物硒元素含量（mg/kg）富硒标准（mg/kg）样数(件)富硒件数(件)富硒率（%）参照标准编号最大值最小值平均值红心蜜柚0.0040.0030.003 30.01 0.11000DB5115/T 1720206红美人柑橘0.0030.0020.002 60.01 0.1500纽荷尔脐橙0.0040.0020.002 90.01 0.1700茶叶0.0820.0430.0610.25 4.00500NY/T 60020027水稻0.0630.0470.0540.04 0.3033100GB/T 2249920088表 3 研究区主要农产品中硒元素含量统计Table 3 Statistics of selenium content in main agricultural products in the study area表 4 研究区主要农产品中锌元素含量统计Table 4 Statistics of Zinc content in main agricultural products in the study area农作物锌元素含量（mg/kg）富锌标准（mg/kg）样本数（件）富锌样本数(件)富锌率(%)备注最大值最小值平均值红肉蜜柚1.300.6920.899暂无10无标准红美人柑橘0.7220.4730.574暂无5无标准纽荷尔脐橙0.6660.4670.585暂无7无标准茶叶57.646.251.440 10055100DB52/489 20059水稻25.923.224.220 5033100DB52/T 553 200810表 5 研究区水稻、茶叶重金属含量参数统计（单位：mg/kg）Table 5 Statistics of heavy metal content parameters in rice and tea in the study area农作物重金属元素最大值最小值平均值无公害食品限量绿色食品限量标准达标率标准达标率水稻汞0.0050.0030.004 0.02100%0.01100%镉0.0520.0200.037 0.2100%0.2100%铅0.0730.0650.068 0.2100%0.2100%无机砷0.270.110.19 0.267%0.1533%铬0.1220.1110.115 1100%1100%茶叶铅0.3860.0900.166 5100%5100%注：表中稻米测试数据为糙米，茶叶为干基。参照“食品安全国家标准食品中污染物限量”11，“绿色食品 稻米”（NY/T 4192021）12，“绿色食品 茶叶”（NY/T 2882018）13。钟和清：霞浦大坪土壤地球化学特征及农业开发利用建议 37 第 1 期4.2 农产品安全性及绿色食品达标率根据茶叶和水稻中重金属元素含量参数统计（表 5）发现 1 件水稻样品无机砷含量超标，砷含量为 0.27 mg/kg（限值为 0.20 mg/kg），样品采于南门头村东侧地块，周边均为果园，水稻配套土壤中砷元素含量为 4.32 mg/kg，远低于水田中砷元素污染风险管控值（30 mg/kg）。茶叶样品中重金属元素含量绿色食品达标率为 100%。红肉蜜柚、纽荷尔脐橙和红美人柑橘中铅、汞、镉、砷和铬等重金属元素含量均较低，未发现超标样品，重金属元素含量参数统计（表 6）。5 果园施肥及农业开发建议5.1 果园施肥建议果园施肥多凭农户各自的种植经验，缺乏系统的指导。在农产品及配套土壤样采集过程中发现 3个典型问题：一是大坪村南门头一带红肉蜜柚黄叶现象；二是大坪水库南侧部分果园地表长青苔；三是个别果园红肉蜜柚果肉木质化。据分析，红肉蜜柚采果后缺素型黄化现象应是由果树缺镁引起的，果树缺镁的原因较多，如土壤中镁元素含量低，或土壤浅瘦，或土壤酸性过大，导致土壤中代换性镁含量低等15。果园地表长青苔的主要原因有土壤板结、酸化、透气性较差等，覆盖在地表的青苔影响水分渗透和土壤气体交换，导致土壤通透性不足，进而导致根系对养分的吸收力差，还为一些真菌性病害的孢子提供了温床，容易滋生和传播病害16。红肉蜜柚果肉木质化，可能是土壤缺锌、硼、钙等微量元素，也可能是果园长期水分供应不平衡，或因授粉不充分引起17。建议果园合理施用氮肥和钾肥，适量施用磷肥，同时推荐施用农家肥，以提高土壤有机质和微量元素含量，并重点结合翻耕或种植绿肥等措施，提高土壤中营养元素有效态，从而提高施肥效率。由于土壤中普遍缺乏硫、氧化钙、氧化镁、硼、锌等元素，建议适量增施相应微肥，或施用相应的土壤调理剂18。建议针对存在土壤问题的果园开展精准施肥。地表普遍长青苔的果园应及时降低果园土壤湿度，开沟排湿，并及时修剪果园，保证园内通风透光，也可施用生石灰或直接施用去除青苔的药物进行处理。发生红肉蜜柚黄叶现象的果园，建议重点施用镁肥，同时改良土壤酸碱性，从而提高土壤中代换性镁的含量。存在红肉蜜柚果肉木质化现象的果园除了增施钙、硼和锌等微肥，还应重点提高果园水分保持能力，如结合施肥进行深耕深翻改良土壤等措施18-19，改善土壤结构，从而促进农业生产增产增效。5.2 农业开发建议5.2.1 富硒富锌水稻种植与开发建议在综合土壤地球化学背景、土地开发情况和种植现状、农产品品质等因素基础上，此次优选出黄土企富硒富锌水稻优势种植区。此区为大坪村水稻种植区主体，集中连片面积约为 8.67 hm2，种植现表 6 研究区柑橘类水果重金属含量参数统计Table 6 Statistics of heavy metal content parameters in citrus fruits in the study area理化指标标准限量（mg/kg）红肉蜜柚纽荷尔脐橙红美人柑橘 最大值（mg/kg）超标率 最大值（mg/kg）超标率 最大值（mg/kg）超标率铅 0.10.00900.0100.010汞 0.010.000 1700.000 2500.000 220镉 0.050.00100.00100.0010砷 0.50.00500.00500.0040铬 0.50.01900.01800.0230注：表中各类农产品测试数据均为湿基；限量标准参照“绿色食品 柑橘类水果”14及“食品安全国家标准食品中污染物限量”11。福 建 地 质 Geology Fujian 38第 42 卷状以水稻为主，局部为零星果园。此区采集的 2 件水稻均达富硒富锌标准。建议在该区进行富硒富锌水稻产业开发工作，种植有色粳稻如红米、黑米和紫米等易富硒水稻品种。5.2.2 优质富硒富锌土壤开发建议此次优选出珠龙岗东优质富硒富锌地块和大坪村西优质富硒地块。珠龙岗东优质富硒富锌地块位于大坪村中部珠龙岗东北侧，土壤普遍富硒富锌，是大坪村集中连片面积最大的富硒富锌地块，地块面积约为 13.40 hm2，现为成片红肉蜜柚果园。研究区地质背景为早白垩世花岗岩，土壤多呈灰色，为壤土，土层较厚，适合开展富硒富锌农业开发工作。优质富硒地块位于大坪村村委西侧，土壤普遍富硒，集中连片面积 10 hm2，现状为成片开发的果园。本区地质背景为南园组第二段浅灰色流纹质晶屑凝灰岩，土壤多呈灰色，为壤土，土层较厚。区内富硒富锌地块连片面积较大，土壤硒、锌元素含量均较高，可以为红肉蜜柚的生长提供充足的硒、锌等微量元素。建议加强此区果园管理，提高果品质量，通过创立优质品牌，加大富硒富锌土壤和绿色水果品质的宣传力度。6 结论（1）耕地和园地表层土壤养分综合等级中等偏上，土壤中硒、锌元素含量较丰富。富硒土壤面积约为 39.15 hm2，富锌土壤面积约为 122.68 hm2。土壤中重金属元素含量低，总体上无污染风险。（2）水稻富含硒、锌元素，采集的 3 件水稻样品均富硒富锌，5 件茶叶样品均富锌。红肉蜜柚、纽荷尔脐橙和红美人柑橘中重金属元素含量低，测试指标均满足绿色食品标准。（3）果园应优化施肥方式。针对存在土壤问题的果园应进行精准施肥，施用相应的土壤调理剂，结合施肥进行深耕深翻改良土壤等措施，改善土壤结构，促进农业生产增产增效。（4）建议在富硒富锌水稻优势种植区进行富硒富锌水稻产业开发工作，种植有色粳稻，如红米、黑米和紫米等水稻品种。建议加强优质富硒富锌地块和优质富硒地块农业生产开发工作，做好优质富硒富锌土壤和绿色水果品质的宣传，争创优质品牌。参 考 文 献1 福建省地质调查研究院.中国区域地质志 福建志.北京：地 质出版社，2016.2 DZ/T 02582014 多目标区域地球化学调查规范（1 250000）.3 DZ/T 02952016 土地质量地球化学评价规范.4 DD2005-03 生态地球化学评价样品分析技术要求(试行).5 GB 156182018 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试 行）.6 GB/T 224992008 富硒稻谷.7 NY/T 6002002 富硒茶.8 DB 5115/T 172020 富硒农产品硒含量要求.9 DB 52/T 4892005 贵州遵义凤岗县富锌茶标准.10 DB 52/T 5532008 贵州丹寨县硒锌米标准.11 GB 27622017 食品安全国家标准食品中污染物限量.12 NY/T 4192021 绿色食品 稻米.13 NY/T 2882018 绿色食品 茶叶.14 NY/T 4262021 绿色食品 柑橘类水果.15 张炎，曹振，周慧梅，等.琯溪蜜柚叶片黄化与缺镁的关系及 叶面补镁矫治效果.果树学报，2021,38（8）.16 杨蕾，张云贵，洪林，等.柑橘青苔病发生规律及防治方法浅 析.南方农业，2019,13（25）.17 蒙正杰，曹怀亮，何春朦.施用有机肥对蜜柚果肉木质化有何 影响，新农民，2019（9）.18 林锋.琯溪蜜柚果园内钙、镁、硫营养状况及缺镁矫治措施研究，福州：福建农林大学，硕士学位论文，2013.19 曾瑞琴.平和县琯溪蜜柚施肥状况调查及施肥建议，东南园艺，2021（3）.