1. 引言
硒元素是人体必不可少的微量元素之一，缺硒会导致大骨节病、克山病等[1] [2]，适量摄入硒可以起到增强人体免疫力、抗癌等作用[3] [4]，长期过量摄入硒会导致硒中毒，引起头发和指甲脱落等症状[5] [6]。人体的硒来源主要来自于食物摄入[7]，因此富硒农产品的开发及富硒土地的开发利用近年来成为农业及健康产业的重要研究热点[8]。
根据硒生态景观分级标准[9]，我国大部分人口生活在低硒带[10]，广东省则具有十分丰富的天然富硒土地资源[11]。本文以广东省江门市新会区崖门镇北部为研究区，通过高精度的土壤地球化学调查，划定了符合规范要求的天然富硒土地，有效地为崖门镇优化产业结构，提升农业生产水平，提高农产品附加值。
2. 研究区概况
2.1. 自然地理
研究区位于崖门镇北部，地貌总体上为西高东低(图1)。位置上属崖门水道入海口处。区内山体海拔100~800米，丘陵分布于山麓，山地坡度30˚~40˚，山顶上部70˚~80˚，形成上陡下缓的势态，山脊线起伏呈锯齿状，山脚为丘陵台地，其余为滨海冲积和山谷冲积平原，其西部和南为古兜山山脉，大片地区被林地覆盖，主要为低山和丘陵；北部大部为耕地和果园，主要为山前冲洪积平原和台地；东部主要为沿崖门水道的冲积平原。
2.2. 地质概况
研究区大地构造上位于华南褶皱系中部，断层十分发育。其中北北东向丁字水–南朗断裂横穿，此外崖门镇内还发育有蛇鬓顶断裂，赤坎断裂和五桂山南断裂等区域型的大断裂。区内燕山期花岗岩发育，侵入岩出露晚侏罗世–早白垩世的花岗岩，其中以晚侏罗世花岗岩较为发育，岩性以二长花岗岩为主，主要分布于西部。其余区域主要为第四系地层分布区域(图2)。
2.3. 土壤类型及土地利用类型
根据研究区地质背景和母岩类型，将成土母质划分为2个类型，分别为：酸性侵入岩类风化物、第
Figure 1. Remote sensing image of the research area
图1. 研究区遥感影像图
四系松散沉积物。酸性侵入岩类风化物主要分布于研究区西部低山丘陵区，分布较为广泛，土壤类型西部及西南部主要为赤红壤。第四纪松散沉积物主要分布于调查区的中部和东部，物质来源广泛、过程复杂，不仅接受西部的洪冲积、残坡积物，也经历了河流冲积作用，同时也是人类主要的生产活动的范围，受人类生产活动作用影响较大。中部为渗育型水稻土及潴育型水稻土，东部靠崖门水道为盐渍型水稻土。
研究内的土地利用类型主要为林地，面积约32.22平方公里占总面积的59.18%，坑塘水面约11.38平方公里，占总面积的20.9%，耕地约5.02平方公里，占总面积的9.22%，果园约7.14平方公里，占总面积的13.11%。具体利用类型见图3。
Figure 2. Geological and mineral resources map of the study area
图2. 研究区地质矿产图
Figure 3. Current land use status in the study area
图3. 研究区土地利用现状图
3. 工作方法
3.1. 样品布设与采集
土壤样品采用图斑加网格的原则布设，总体控制区内主要调查对象的土地利用单元为原则，兼顾均匀性、合理性，比例尺大于1:50,000。重点调查区为耕地、园地等，土壤样品平均采样密度为32点/km2，以三调图斑布设为原则，最小控制单元为30亩，每增加50亩，增加一个采样点。点位尽量布置在土地利用单元中间部位，如果增加采样点，则考虑均匀性原则，采样点在图斑上均匀分布。林地、坑塘水面等土壤样品采样密度范围为9点/km2；以网格化为布设原则，布设在网格中的主要土地利用图斑上。
每个布设采样点分别设置4个分样点，每个分样点的采土部位、深度及重量一致。土壤样品、底积物的采样深度为0~20 cm，园地土壤采样深度0~60 cm。灌溉水采集选择在丰水期，研究区内水系入口或渠首、渠中和灌溉口处采集样品。
3.2. 样品测试与分析
根据《地质矿产实验室测试质量管理规范(DZ/T0130-2006)》《土地质量地球化学评价规范(DZ/T0295-2016)》《地球化学普查规范(1:50,000) (DZ/T0011-2015)》等标准、规范要求，以电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体光谱法(ICP-OES)为主，辅以原子荧光光谱法(AFS)、离子选择电极法(ISE)等方法对土壤样品各项指标进行测试，详见表2，测试过程中插入不同含量的国家一级土壤标准物质进行准确度和精密度控制，并从总数随机抽取5%试样，编制成密码，单独进行重复分析，按规范要求计算原始分析数据与重复性检验数据之间相对双差，所有元素重复性检验合格率均为100%。
3.3. 图斑赋值与图件绘制
天然富硒土地划定工作的基础是对第三次全国国土调查图斑进行赋值，当图斑内有2个及以上实测数据时，用实测数据的平均值进行赋值，仅有1个数据时，以该数据赋值。单一图斑内无数据时，参照DZ/T0295进行插值与赋值。数据处理由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所开发的地球化学勘查数据一体化处理系统完成，图件绘制由Mapgis软件完成。
4. 划定过程
4.1. 土壤硒含量特征
研究区内表层土壤硒含量范围为0.049~2.86 mg/kg，硒含量均值为0.76 mg/kg，变异系数为0.62，平原地区的富硒程度为一般富硒或者中度富硒，而丘陵及山地地区的土壤大多属于高度富硒。研究区表层土壤硒平均含量明显高于广东省表层土壤硒含量均值(0.29 mg/kg)，不同的土壤类型中土壤硒的含量平均水平不同，具体见表1。
Table 1. Statistical table of selenium content in different land use types in the study area
表1. 研究区不同土地利用类型硒含量统计表
土地利用类型 |
果园 |
旱地 |
坑塘水面 |
其他草地 |
其他林地 |
其他园地 |
水田 |
有林地 |
硒含量 |
1.03 |
1.15 |
0.45 |
0.8 |
1.13 |
0.5 |
0.49 |
1.1 |
富集系数 |
2.19 |
2.56 |
1.22 |
1.78 |
1.71 |
1.06 |
1.09 |
1.67 |
根据不同地质背景和母岩特性，将成土母质划分为两大类：酸性侵入岩类风化物和第四系松散沉积物。进一步地，酸性侵入岩类风化物细分为四种，依据其原岩的颗粒大小和矿物组成特征，分别是细中粒斑状黑云母花岗闪长岩、中粗粒斑状黑云母二长花岗岩、中细粒斑状黑云母二长花岗岩以及中粒斑状黑云母二长花岗岩的风化物，硒元素在不同成土母质中的分布见表2。
Table 2. Statistical table of selenium content in soil of different soil origin materials in the study area
表2. 研究区不同成土母质土壤硒含量统计表
成土母质 |
第四系松散沉积物 |
酸性侵入岩类风化物 |
中细粒黑云母二长花岗岩风化物 |
中粗粒斑状黑云母二长花岗岩风化物 |
中粒斑状黑云母二长花岗岩风化物 |
硒含量 |
0.56 |
1.3 |
0.96 |
1.24 |
酸性侵入岩风化物主要分布在西部和南部低山丘陵区，土壤类型大多为红壤、赤红壤，土壤中粘粒含量相对较高，对硒元素吸附作用强，水稻土多沿崖门河道分布，砂粒多、黏粒少，且研究区降雨充沛、淋滤作用强。因此表层土壤硒含量呈红壤高、水稻土低的特点。
研究区土壤整体属于酸性-强酸性，仅有极少量样点pH值实测值大于7.5，属于碱性。根据图斑pH值，碱性土壤选择硒含量 ≥ 0.3 mg/kg作为富硒土壤的阀值，中酸性土壤选择硒含量 ≥ 0.4 mg/kg作为富硒土壤的阀值。
4.2. 土壤环境质量
天然富硒土地的土壤环境质量需满足《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)对土壤重金属的要求，根据不同pH的实测值及土地利用类型，选择不同适宜的筛选值及管制值作为判断阀值，结果表明，研究区内地块土壤环境质量较高，绝大部分区域为优先保护土壤，面积约76.48平方公里，占调查区总面积91.15%，安全利用土壤7.42平方公里，占调查区面积8.84%。
4.3. 灌溉水质量
本次调查在区内主要水系及灌溉水渠采集了灌溉水样品，总共采集31组灌溉水，参照《绿色食品产地环境质量(NY/T 391-2013)》中相应评价指标，分析测试了pH、Hg、As、Cd、Pb、六价铬、氰化物、氟化物、总大肠菌群等指标，其地球化学特征参数见表3。
Table 3. Statistics of irrigation water quality index parameters (N = 31)
表3. 溉水水质指标参数统计(N = 31)
指标 |
最小值 |
最大值 |
检出率% |
绿色食品产地 环境质量标准 |
As |
<0.0003 |
0.0026 |
64.5 |
0.05 |
氟化物 |
0.05 |
0.45 |
100 |
2 |
Cd |
<0.0001 |
0.0006 |
16.1 |
0.005 |
Cr6+ |
<0.004 |
<0.004 |
0 |
0.05 |
易释放氰化物 |
<0.001 |
0.001 |
6.4 |
0.05 |
Hg |
<0.0001 |
<0.0001 |
0 |
0.0001 |
Pb |
<0.00009 |
0.0055 |
100 |
0.05 |
*总大肠菌群 |
<2 |
1.6 × 105 |
12.9 |
1000 |
pH |
5.57 |
10.17 |
100 |
5.5~8.5 |
注：*总大肠菌群单位为MPN/100 mL，其余指标单位为mg/L，其中As用水田作物标准。
整体来看，调查区31件灌溉水样品酸碱度偏弱酸性，Hg、Cr6+全部未检出，As、Cd、易释放氰化物、氟化物的检出率分别为64.5%、16.1%、6.4%，氟化物和Pb的检出率为100%。测试的10项指标均值全部低于《绿色食品产地环境质量(NY/T 391-2013)》中的限量值，总大肠菌群有4件样品超过绿色食品产地环境质量标准值，其用途也非灌溉蔬菜、瓜类和草本水果，pH仅有2件样品超过标准值，在进行天然富硒土地划定的绿色富硒土地划定时将该灌溉水影响范围剔除。
4.4. 土壤肥力
研究区内样点同时测定了有机质、全氮、有效磷和速效钾等4项指标以评价其土壤肥力，根据《绿色食品产地环境质量》(NY/T 391-2013)中土壤肥力评价标准对研究区地块进行综合划分，划分结果见图4：
Figure 4. Comprehensive evaluation of soil fertility in the study area
图4. 研究区土壤肥力综合评价图
区内地块肥力水平一般，主要原因是氮元素及有机质含量较低，综合肥力达到I级肥力要求的地块面积为5.6平方千米，主要连片分布在崖门林场的西部和中部以及甜水村南部。
4.5. 富硒土地划定
根据将评价后的地块根据其土壤硒含量、综合土壤质量、灌溉水质量、土壤肥力在Mapgis软件上将各地块图斑叠加，剔除Pb和Hg元素的风险区、灌溉水风险区以及肥力较低的地块，同时选择集中连片的地块作为绿色天然富硒土地，面积共计8400亩。主要土地利用类型为林地，占比76.7%，分布在崖门林场西部及中部。无公害富硒土地面积为64,392亩，其中林地占比55.2%，耕地8.11%，园地14.4%，在崖门镇北部的水背村、洞北村、洞南村、南合村、坑头村、京梅村及苹岗村等村广泛分布。一般富硒土地共计822亩，主要土地利用类型为坑塘水面及林地，分布在南合村西部及崖门林场(图5)。崖门镇富硒土地中的耕地及园地均属于可直接利用富硒土地，耕地主要分布在崖门水道西侧，现种植大面积水稻，园地则用于种植陈皮等经济作物。
Figure 5. Distribution map of natural selenium rich land in the study area
图5. 研究区天然富硒土地分布图
4.6. 土壤硒来源分析
成土母质是土壤形成的物质基础，也是表层土壤硒元素的重要来源。崖门镇内主要有花岗岩类风化物、第四纪堆积物，少量砂页岩类风化物和变质岩类风化物等，它们的硒含量范围由0.049 mg/kg到2.41 mg/kg，含量均值均超过国家富硒土壤标准0.4 mg/kg，特别是区内大面积出露的早侏罗世–早白垩世二长花岗岩，硒平均含量高达1.08 mg/kg，构成了区内高硒的地质背景，远高于新会区的背景值[12]，为本区富硒土壤储备了充足的硒源，其风化产物经原地堆积粘土成分高，酸性环境下对硒元素吸附作用强，从而使研究区内呈硒元素富集的状态。此外，野外调查未发现区内有大型工矿企业以及大面积人工使用硒肥，这表明区内外源输入组分对土壤硒的影响很小。
5. 结论
根据新会区崖门镇研究区表层土壤硒含量、综合环境质量、土壤肥力及灌溉水质量等评价结果，划定天然富硒地块总面积为74,925亩，其中绿色富硒土地8400亩，无公害富硒土地64,392亩，一般富硒土地2123亩。土地利用现状主要为林地、耕地及养殖水塘，主要种植农作物、经济林、茶叶及养殖水产品。
结合崖门镇丰富的富硒土地资源及目前富硒产业发展现状，一是建议积极促进系列地方标准制定工作的落地，主要包括相应的特色富硒农产品标准，如陈皮、水稻等。二是加强富硒农产品区域品牌建设，充分挖掘崖门镇富硒土地资源潜力，打造崖门天然富硒农产品品牌，通过富硒科普长廊、科普馆建设以及开展富硒科普宣传充分打开粤港澳大湾区市场。三是围绕当地天然富硒土地资源进行富硒农产品种植实验，挖掘适合当地的富硒农产品品种，如茶叶、陈皮等，将富硒土地资源转化为富硒产业。