陳振亮 劉芳 黃世光 尹健 程喬

（1 福建省華廈能源設(shè)計研究院有限公司 福建福州 350001 2 福建省煤田地質(zhì)勘查院 福建福州 350005）

2018 年7 月，原福建省國土廳和財政廳《關(guān)于重組騰龍翔鷺項目中盤活關(guān)閉礦山土地有關(guān)事項的函》（閩國土資函〔2018〕318 號）指出，支持全省范圍內(nèi)對權(quán)屬已明確的關(guān)閉煤礦礦區(qū)土地進(jìn)行盤活，關(guān)閉的礦山土地，原地類為鎮(zhèn)、村居民點及采礦用地，具備復(fù)墾為耕地條件的，可組織實施復(fù)墾，參照舊村復(fù)墾項目管理，其新增耕地核定為城鄉(xiāng)建設(shè)用地增減掛鉤指標(biāo)。福建省對國有關(guān)閉礦山進(jìn)行第一批14 項土地復(fù)墾項目，完成復(fù)墾規(guī)模221 446.67 m2，復(fù)墾任務(wù)完成率86.65%，其中新增耕地213 713.33 m2，增減掛鉤指標(biāo)213 353.33 m2，增減掛鉤指標(biāo)完成率84.27%。關(guān)閉礦山第二批15 項土地復(fù)墾項目，復(fù)墾規(guī)模共計398 193.33 m2，預(yù)計新增耕地395 986.67 m2，新增掛鉤指標(biāo)395 986.67 m2。在土地資源極其嚴(yán)峻的今天，關(guān)閉礦山土地復(fù)墾工作可實現(xiàn)土地資源的再利用，改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的和諧發(fā)展。

土壤中的Se 是與人體健康和動植物生長關(guān)系密切的必需的微量元素之一，Se 缺乏或過量均會導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生疾?。粐?yán)重缺Se 會引起地方病如克山病和大骨節(jié)病等。適量的Se 不僅能促進(jìn)作物代謝生長、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還能增強動物免疫力［1］。土壤是農(nóng)作物生長的載體和母體，土壤中Se 的含量和形態(tài)直接影響著植物對Se 的吸收，而植物無論是缺Se 還是Se過量，都會影響其自身及動物的生長、發(fā)育和繁殖，并最終通過食物鏈影響人類的健康［2］。因此尋找和開發(fā)富Se 土地資源，對于開發(fā)富Se 農(nóng)產(chǎn)品、提高當(dāng)?shù)厝巳篠e 補給具有重要意義。土地復(fù)墾是保護(hù)耕地和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的重要措施，對開采煤礦廢棄的土地進(jìn)行復(fù)墾可以實現(xiàn)礦區(qū)土地資源再次開發(fā)和利用，減少土地?fù)p失，改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人口、資源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展［3-4］。因此，及時對煤礦復(fù)墾土地進(jìn)行Se 元素、養(yǎng)分元素調(diào)查對于保障種植農(nóng)作物安全、提高農(nóng)作物產(chǎn)量及未來復(fù)墾土地利用具有重要意義。為查明已完成復(fù)墾土地養(yǎng)分情況和土壤Se 含量特征，通過收集資料、現(xiàn)場調(diào)查，系統(tǒng)完成關(guān)閉煤礦企業(yè)復(fù)墾土地的土壤樣品采集及測試分析，查明煤礦復(fù)墾地塊表層土壤Se 元素含量特征及土壤養(yǎng)分對應(yīng)情況。

本研究首次開展了福建國有煤礦復(fù)墾地塊表層土壤Se 元素、養(yǎng)分元素的測試和分析調(diào)查。以福建省煤礦片區(qū)2 批復(fù)墾土地為研究對象，對表層土壤的Se 元素、養(yǎng)分元素含量進(jìn)行測定、分析，并進(jìn)行煤礦區(qū)復(fù)墾土地富Se 資源評價，為復(fù)墾土地富Se 土壤圈定和開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。針對調(diào)查結(jié)果，對復(fù)墾地塊施肥提出科學(xué)建議。

1 研究區(qū)概況

本次以福建省煤礦區(qū)自2019 年至2020 年開展的2 批煤礦復(fù)墾土地為研究對象，2 批土地復(fù)墾項目共29 個，合計619 640 m2，分別屬于5 個煤礦片區(qū)。5 個煤礦片區(qū)復(fù)墾地塊具體描述見表1。

表1 煤礦復(fù)墾項目情況一覽表

2 材料與方法

2.1 樣品采集

由于復(fù)墾地塊面積差異較大，部分地塊面積＜666.67 m2，為確保測試結(jié)果的真實可靠性，確保每個復(fù)墾地塊至少采集3個樣品；連片大面積復(fù)墾土地，采樣密度人工加密到100 樣/km2。樣品采用多點組合形式采集耕層土壤，在采樣點位50 m 范圍內(nèi)采集3 個～5 個子樣，等量混合組成1 件樣品。采樣時先扒開地表植物殘體和雜物，使用鋤頭挖約20 cm 的淺坑，然后在坑的一側(cè)自地表垂直向下20 cm 用竹片或木質(zhì)采樣鏟將表面一層土壤鏟去，再自地表垂直向下20 cm 連續(xù)均勻采集，上下厚度基本一致。

本次采樣時間為2021 年3 月～5 月，調(diào)查累計完成203 件表層土壤樣品（如表2 所示），將采集到的土壤樣品陰涼干燥通風(fēng)的室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行風(fēng)干，研磨通過0.25 mm 孔徑尼龍篩，采用瑪瑙等無污染球磨機(jī)將樣品磨細(xì)至0.074 mm，處理好的樣品放在塑料瓶中保存?zhèn)溆茫糜跍y定土壤樣品的Se 含量和養(yǎng)分元素含量。

表2 樣品數(shù)量統(tǒng)計 單位：件

2.2 樣品測試

土壤樣品的Se 含量采用原子熒光法（AFS）進(jìn)行測定。具體操作方法：①稱取0.25 g 土壤樣品于25 mL 聚四氟乙烯坩鍋中，用少量水潤濕；②加入5 mL 氫氟酸、10 mL 硝酸、1 mL 高氯酸，置于電熱板上加熱分解；③蒸至剛冒盡白煙，用約5 mL 水沖杯壁，加入10 mL 鹽酸，置于低溫電熱板加熱10 min；④取下冷卻后加入2.5 mL 鐵鹽溶液，用水轉(zhuǎn)移至25 mL 聚乙烯試管中，并稀釋至刻度，搖勻；⑤澄清后，放于原子熒光光譜儀上，按儀器工作條件參數(shù)上機(jī)測量。該分析方法的檢出限高于土壤測試指標(biāo)限要求，準(zhǔn)確度及精密度均完全滿足規(guī)范要求，分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。養(yǎng)分元素的測試為氮、磷、鉀，氮元素采用容量法測定，磷、鉀均采用X 熒光光譜法（XRF）進(jìn)行測定。

2 3Se 元素、養(yǎng)分元素地球化學(xué)等級劃分

根據(jù) 《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》（DZ/T 0295—2016），土壤中Se 元素等級劃分如表3 所示，土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級劃分如表4 所示。

表3 土壤Se 等級劃分標(biāo)準(zhǔn)值

表4 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級劃分表

3 結(jié)果與分析

3.1 煤礦復(fù)墾地塊表層土壤Se 含量

測試結(jié)果表明，復(fù)墾地塊土壤Se 元素含量的變幅為0.03 mg/kg～8.26 mg/kg，剔除離群值后含量中值0.45 mg/kg，平均值為0.57 mg/kg，變異系數(shù)為0.65。

3.2 煤礦復(fù)墾地塊表層土壤Se 元素地球化學(xué)等級

此次研究的5 個煤礦片區(qū)復(fù)墾地塊土壤Se 含量以高（0.400 mg/kg～3.000 mg/kg）、適量（0.175 mg/kg～0.400 mg/kg）等級為主，其中高Se 占比為53.20%，適量Se 占比為33.50%。其次為Se 含量缺乏（≤0.125 mg/kg）等級，占總評價樣品數(shù)7.39%。此外還存在4.43%的樣品存在Se 元素超限（≥3.000 mg/kg）的情況。

各煤礦片區(qū)復(fù)墾地塊Se 元素地球化學(xué)等級劃分土壤樣品分布情況如表5 所示。其中，新羅永定片區(qū)復(fù)墾地塊75.34%的樣品表現(xiàn)為Se 元素含量高等級水平，缺乏等級占比為4.11%，邊緣等級占比為10.96%，過剩等級占比為9.59%；永安片區(qū)復(fù)墾地塊表層土壤Se 評價等級只有高和適量2 個等級，比例分別為31.14%和65.86%；邵武片區(qū)復(fù)墾地塊表層土壤Se 評價等級只有高、適量和邊緣3 個等級，比例分別為40%、56.67%和3.33%；永春片區(qū)5 個Se 元素劃分等級均有表現(xiàn)，主要集中在缺乏等級，缺乏、邊緣、適量、高、過剩樣品占比分別為47.82%、8.70%、21.74%、17.39%、4.35%；漳平片區(qū)Se 元素劃分等級表現(xiàn)有缺乏、適量、高、過剩4 種，樣品占比分別為2.78%、66.66%、27.78%、2.78%。

表5 Se 元素地球化學(xué)等級劃分土壤樣品分布 單位：個

通過總體數(shù)據(jù)及分片區(qū)分析，復(fù)墾地塊土壤Se 含量總體表現(xiàn)為適量—高等級水平。

3.3 煤礦復(fù)墾地塊富Se 土壤資源評價

根據(jù)測試結(jié)果分析，復(fù)墾地塊土壤Se 含量總體表現(xiàn)為適量—高等級水平，其中高Se（0.400 mg/kg～3.000 mg/kg）占比為53.20%，即203 件土壤樣品中有108 件土壤樣品表現(xiàn)出富Se特征。108 件富Se 樣品在各煤炭片區(qū)的分布情況如表6 所示。

表6 富Se 土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級樣品分布 單位：個

表6 表明富Se 土壤中的養(yǎng)分指標(biāo)含量多為較缺乏—缺乏等級。養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級以五等—缺乏為主，占比51.85%；其次為四等—較缺乏（36.11%）和三等—中等（11.11%）養(yǎng)分土壤，二等—較豐富等級土壤僅占0.93%，未見一等-豐富土壤樣品。

4 肥力改良實驗

由上述煤礦復(fù)墾地塊表層土壤檢測分析結(jié)果可知，當(dāng)前復(fù)墾地塊存在復(fù)墾地塊土壤Se 含量表現(xiàn)為適量高—等級水平，但富Se 土壤中的養(yǎng)分指標(biāo)含量多為較缺乏—缺乏等級。為了改變復(fù)墾地塊“富Se 低肥力”的狀態(tài)，進(jìn)行了肥力改良實驗，尋找合適的土壤改良劑，為復(fù)墾土壤合理施肥措施選擇提供科學(xué)依據(jù)。

4.1 實驗材料

實驗材料主要有實驗土壤、有機(jī)肥（腐熟雞糞肥）、無機(jī)肥（硝酸銨鈣）、氮肥（尿素）。

4.2 實驗實施

根據(jù)復(fù)墾地塊土壤數(shù)據(jù)分析結(jié)果，選取漳平片區(qū)富Se 復(fù)墾土地進(jìn)行取樣實驗。對2 塊具有代表性的試驗田采集其耕層（0 cm～20 cm）新鮮土壤樣品，考慮到復(fù)墾地的空間異質(zhì)性和試驗田面積較大的問題，故在試驗田加大采樣點，采樣隨機(jī)布點法選取多個樣點采集土樣，分別編號為SY-01、SY-02。土樣運回實驗室的過程中要小心碰撞擠壓等問題，防止團(tuán)聚體形狀受損。

取回土樣，對土樣進(jìn)行前期預(yù)處理。首先將土樣掰成過8 mm篩的小土塊備用，等室外自然風(fēng)干后完成挑根工作，小心保存，將土樣平鋪在托盤中，放置在陰涼通風(fēng)處。待土樣陰干5 d～7 d 之后，對干燥土樣進(jìn)行研磨，過80 目篩，得到實驗所需樣品。

復(fù)墾土壤改良實驗設(shè)計選取4 種土壤改良劑：硝酸氨鈣、尿素、腐熟雞糞肥、腐熟雞糞肥+尿素（質(zhì)量比1∶1），按質(zhì)量比1.0%、3.0%、5.0%的添加量設(shè)置3 個梯度加入200 g 風(fēng)干土中，同時設(shè)置不施肥對照組，每個處理3 次重復(fù)。在室內(nèi)進(jìn)行恒溫培養(yǎng)7 d，培養(yǎng)結(jié)束后將土壤風(fēng)干過篩，測定土壤堿解氮及有機(jī)質(zhì)含量。

4.3 實驗結(jié)果分析

如表7 所示，不同土壤改良劑對土壤pH 及各項肥力指標(biāo)提升具有一定差異。硝酸氨鈣對提升土壤pH 值有較好效果，施加硝酸氨鈣對酸性土壤pH 提升相較于其他土壤改良劑效果更好。混施氮肥和有機(jī)肥對土壤有機(jī)質(zhì)含量提升效果最優(yōu)，當(dāng)?shù)剩蛩兀┖陀袡C(jī)肥（腐熟雞糞肥）混施、施加量為5%時，SY-01 土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量從16.3 g/kg 提升到35.2 g/kg，達(dá)到土壤有機(jī)質(zhì)含量二等（較豐富）標(biāo)準(zhǔn)。SY-02 土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量從10.8 g/kg 提升到28.4 g/kg，達(dá)到土壤有機(jī)質(zhì)含量三等（中等）標(biāo)準(zhǔn)。說明混施氮肥和有機(jī)肥的方式是提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的重要改良方式。

表7 不同施肥處理土壤試驗后肥力情況

5 結(jié)論

（1）復(fù)墾地塊土壤Se 元素含量變幅0.03 mg/kg～8.26 mg/kg，剔除離群值后含量中值0.45 mg/kg，平均值為0.57 mg/kg，變異系數(shù)為0.65。

（2）福建省煤礦復(fù)墾土地表層土壤Se 評價等級為缺乏、邊緣、適量、高和過剩的百分比分別為7.39%、1.48%、33.50%、53.20%和4.43%。福建省煤礦復(fù)墾地塊土壤Se 含量總體表現(xiàn)為適量—高等級水平，其中高Se（0.400 mg/kg～3.000 mg/kg）占比為53.20%，說明半數(shù)以上復(fù)墾地塊表層土壤樣品具有富Se 性。

（3）新羅永定片區(qū)復(fù)墾地塊表層土壤Se 元素以高和過剩等級為主；永春片區(qū)復(fù)墾地塊樣品Se 元素以缺乏和適量為主；永安大田片區(qū)、邵武片區(qū)和漳平片區(qū)復(fù)墾地塊表層土壤Se 以高和適量等級為主。

（4）富Se 土壤對應(yīng)的養(yǎng)分指標(biāo)含量多為較缺乏—缺乏等級。養(yǎng)分地球化學(xué)綜合等級以五等—缺乏為主，占比51.85%；其次為四等—較缺乏占比36.11%為。由此表明，福建省煤礦區(qū)復(fù)墾地塊表層土壤富Se 性明顯，但同時和多數(shù)土地復(fù)墾項目類似，土壤養(yǎng)分流失較嚴(yán)重，建議今后煤礦復(fù)墾地塊采用氮肥（尿素）和有機(jī)肥（腐熟雞糞肥）混施的方式進(jìn)行養(yǎng)分改良。