湖南省慈利县富硒土壤分布及成因规律研究

李榕，黄栋良，孙元贵，佘菊秋，何梓华，罗治勇

（1.湖南省地质科学研究院，湖南 长沙 410007；2.慈利县国土资源局，湖南 张家界 427200）

湖南省慈利县富硒土壤分布及成因规律研究

李榕1，黄栋良1，孙元贵2，佘菊秋2，何梓华1，罗治勇1

（1.湖南省地质科学研究院，湖南 长沙 410007；2.慈利县国土资源局，湖南 张家界 427200）

通过调查发现，慈利县分布有大面积的富硒土壤，960 km2范围重点区中富硒土壤面积占524.2 km2，土壤硒平均含量达0.54 mg/kg。各类成土母岩中，属二叠系的炭质页岩与灰岩硒含量最高，与其对应的是在各地质背景中二叠系表层土壤硒含量同样最高，其次为三叠系、志留系土壤，硒元素在土壤与母岩中具有显著继承性。各地层剖面均显示出硒元素呈现出表聚性规律，硒元素在表层土壤中大于深层土壤，而深层土壤硒含量则大于母岩硒含量。

富硒土壤；慈利县；地层；岩石

硒是地球上一种稀有且分散的元素，是人体和动物必需的微量有益元素，据统计，我国有72%的地区处于缺硒和低硒状态。湖南省开展了部分县市区富硒土壤专项调查，其中对慈利县进行了富硒土壤专项调查。研究评价慈利县重点区土壤硒含量的分布以及成因规律，可以为慈利县富硒土壤的开发利用提供基础依据，对促进当地经济发展提供科学依据。

1 慈利县地形地质条件

慈利县位于湖南省北部、澧水中游，属湘西山区向滨湖平原过渡地带，地势自西北向东南倾斜。境内地层出露较全，除石炭系与第三系外，其余地层在县内均有出露。地层岩性以沉积岩为主，主要包括灰岩、砂岩及页岩；区内土壤类型主要为水稻土、红壤和黄壤。

2 区域土壤、岩石硒含量调查方法

本调查项目主要考虑农用地密度、地形、交通情况等因素，选取三个重点调查区，面积共计960 km2，地形条件以丘陵、平原为主，在区内采集具代表性的土壤及岩石样品。

I区包含杨柳铺乡、东岳观镇、通津铺镇、杉木桥镇、象市镇、江垭镇、赵家岗乡以及三官寺乡，面积428.5 km2；II区包含苗市镇、零溪镇、零阳镇、岩泊渡镇及朝阳乡，面积296.5 km2；III区包含宜冲桥乡、甘堰土家族乡、阳和乡、许家坊乡，面积235 km2。

2.1 土壤样品

以2010年慈利县1∶5万土地利用现状图布置调查采样工作，重点调查960 km2区域范围，将重点区细分为水田、旱地、林地、建设用地、水域等，其中水田、旱地表层土壤（0～20 cm）采样密度为2件/km2，林地采样密度为1件/2 km2，建设用地和水域不布置采样点。土壤样共采集900件，包括水稻土、菜地土、林地土等。每件土壤样品以拟定采样坐标点为中心，按50～100 m间距在四周采集7～11处子样，将全部子样混合形成一件土壤样品。

2.2 岩石样品

在具有代表性的地层、岩体的基岩出露区，小范围内多点采集新鲜岩石组合样，包含各类地质背景以及母岩类型，共计采集51件岩石样品。

3 岩石、土壤硒含量

3.1 测试方法

参考《土壤中全硒的测定》（NYT1104-2006）采用用X荧光光谱法测定岩石和土壤硒全量，检出限0.05×10-6。

3.2 各类母岩硒含量

图1 慈利县土地利用现状与重点调查区布置图Fig.1 Curret situation of land use and layout of key areas in Cili County

针对各类地层采集了若干件具有代表性的成土母岩，另在四处煤矿处采集4件石煤样品，母岩样品共计51件。通过实验测试得出各类地层成土母岩硒含量平均值见表1。

4件石煤样品硒含量平均值达22.898 mg/kg，远高于其余各类母岩硒含量。除石煤样品外，其余母岩均采自于地表出露岩石，硒含量最高的为二叠系的炭质页岩与灰岩，量值分别为1.024与0.442 mg/kg，其次为三叠系的灰岩与侏罗系的石英砂岩，其余母岩硒含量介于0.024～0.1 mg/kg之间。

表1 各地质背景区不同成土母岩硒元素含量表Table1 Table of selenium contents in different soil parent rocks of different geological background

3.3 土壤硒含量

通过调查结合测试结果，得出各地质背景区土壤元素含量见表2。

各地质背景中二叠系土壤硒含量最高，平均值为0.75 mg/kg，富硒率同样为最高，达79.1%；其次为三叠系与第四系，分别为0.60与0.58 mg/ kg；最低为白垩系，为0.31 mg/kg。可以发现，慈利县各地质背景表层土壤总体硒含量较高，其土壤平均值大部分（白垩系除外）达到富硒标准。

土壤硒含量与母岩硒含量具有良好的对应性，母岩硒含量高，其风化土壤硒含量同样较高。

3.4 各类地层剖面硒含量分布规律

在野外剖面布设过程中，采集不同深度的土壤与母岩，并手绘柱状图，在室内完成CAD电子柱状图，根据剖面各深度的岩土样品测试结果在EXCEL中进行绘图，得出硒元素含量随深度变化图（图2～7）。

各竖向剖面硒元素分布规律大体类似，大致上均为母岩硒含量＜母质硒含量＜表层土壤硒含量，硒元素呈现出表聚性的规律，在表层土壤中相对富集，随深度减小以线性或指数性递降，深层土壤硒含量较低。

表2 各地质背景区土壤硒元素含量表Table 2 Table of soil selenium contents in each geological background

图2 寒武系Є剖面硒元素随深度变化图Fig.2 The variation map of selenium content of Cambrian profile with depth

图3 奥陶系O剖面元素随深度变化图Fig.3 The variation map of selenium content of Ordovician profile with depth

图4 泥盆系D剖面硒元素随深度变化图Fig.4 The variation map of selenium content of Devonian profile with depth

图5 三叠系T剖面柱状图及硒元素随深度变化图Fig.5 The variation map of selenium content of Triassic profle with depth

图6 白垩系K剖面硒元素随深度变化图Fig.6 The variation map of selenium content of Cretaceous profile with depth

图7 二叠系P1剖面硒元素随深度变化图Fig.7 The variation map of selenium content of Permian profile with depth

4 富硒土壤资源评价

调查区内900件表层土壤Se元素平均值为0.54 mg/kg，高于全国土壤背景值（0.29 mg/kg），也高于湖南省洞庭湖区表层土壤背景值（0.34 mg/ kg）。含量范围在0.028～9.45mg/kg之间，变异系数为0.72，表明工作区土壤Se元素分布较不均匀。

目前我国对硒含量等级划分尚未有国家标准，国内知名地矿专家李家熙[1]等人根据土壤中的硒质量分数分为低硒土壤（0.1～0.2 mg/kg）、中硒土壤（0.2～0.4 mg/kg）和富硒土壤（＞0.4 mg /kg）。按照该标准，区内900件土壤样品中92件属低硒土壤，占10.2%；中硒土壤样品317件，占35.2%；富硒土壤样品491件，占全部样品的54.6%，960 km2土壤中富硒土壤占524.2 km2，富硒土壤主要分布在零溪镇、零阳镇、苗市镇、宜冲桥乡、东岳观镇、江垭镇等乡镇，慈利县重点区内富硒土壤分布非常广泛（图8、9）。

图8 慈利县重点区表层土壤富硒土壤划分饼状图Fig.8 The pie chart of selenium-rich soil of the key area in Cili County

5 土壤富硒成因

通常，土壤中硒来源于两个途径，一是自然因素，即来自地质作用的成土母质，受地质体的本底含量控制；二是人为因素，即人类经济活动所产生的含硒物质直接或间接地进入了土壤或者对硒元素进行了人为搬运迁移。

慈利县重点区土壤硒元素影响因素以自然因素为主，以人为因素为辅，由自然因素与人为因素相结合造就了慈利县富硒土壤的现状。

5.1 自然因素

自然因素包含了地质条件与地形条件。其中地质条件为地质背景与母岩类型决定了土壤的元素含量，前文分析了不同地质背景各成土母岩硒含量对土壤硒含量的影响，得出了在不同地质背景下不同母岩对土壤硒元素含量作用较大。区内存在众多高硒母岩出露，决定了重点区土壤的富硒特征。

地形条件为硒元素的迁移提供了渠道，部分种类土壤本身硒含量较低，然而由于地形条件影响，周边富硒岩层中硒元素受搬运沉积最终累积在了地势较低的土壤中，使土壤硒含量得到了较大提升。

5.2 人为因素

重点区内存在煤层，其中杨柳铺乡及苗市镇位于石煤成矿带上，石煤矿数量众多，由于人为采矿的影响，将地层中极富硒的石煤（成分为炭质页岩）开挖出来，对周边地球化学环境造成一定影响。同时当地人民在燃烧石煤过程中，硒元素以尘埃的形式扩散至空气中，并降尘至附近的土壤，使土壤硒含量得到提升。而农业耕作活动如作物收割在一定程度上使土壤富硒程度有所降低。

图9 慈利县重点区表层土壤硒含量分级图Fig.9:The hierarchical graph of selenium-rich soil of the key area in Cili county

6 结论

通过对慈利县960 km2范围重点区进行专项土壤硒含量调查，研究富硒土壤成因规律，评价土壤富硒程度，可得出以下结论：

（1）调查发现，慈利县存在大面积的富硒土壤，面积为524.2 km2，占调查面积的54.6%，土壤硒含量平均值达0.54 mg/kg，空间分布不均匀。

（2）土壤硒元素主要来源于成土母岩，富硒母岩和地下煤层为硒元素的主要库源。其中二叠系炭质页岩与灰岩硒含量在母岩中最高，其风化土壤同样高于其他土壤。

（3）土壤富硒成因以自然因素为主，以人为因素为辅。母岩富硒是土壤富硒的决定性因素，而人类活动如采煤、烧煤以及耕作活动对土壤硒含量具有一定程度的影响。

[1] 李家熙，张光第，葛晓立等著.人体硒缺乏与过剩的地球化学环境特征及其预测.北京：地质出版社，2000.5～8.

[2] 陈亮，李桃.元素硒与人体健康.微量元素与健康研究，2004，21(3): 58～59．

[3] 朱建明，左维等.恩施硒中毒区土壤高硒的成因：自然硒的证据，2008，28(4): 397～399.

[4] 郦逸根，董岩翔等.浙江富硒土壤资源调查与评价，2005，25(3): 323～330.

[5] 刘英俊，曹励明，李兆麟等编著.元素地球化学.北京：科学出版社，1984.410～414.

[6] 谭见安著.环境生命元素与克山病[M] .北京中医院出版社，1996.

The Research of Selenium Soil Distribution and the Causes of Law of Cili, Hunan

Li Rong1, Huang Dongliang1, Sun Yuangui2, She Juqiu2, He Zihua1, Luo Zhiyong1
(1.Hunan Research Academy of Geological Science, Changsha Hunan 410007; 2.Cili Bureau of Land And Resources, Zhangjiajie Hunan 427200)

A recent survey found that large area of selenium-rich soil distributes in Cili city, 524.2km2selenium-rich soil exists in 960 km2key survey area, the average selenium content of soil is up to 0.54 mg/ kg.The selenium content of carbonaceous shale and limestone of Permian is higher than the other kind of rocks, the selenium content of soil of Permian is the same highest among the different kind of geological background, and the soil of Silurian and Triassic take second place, selenium has remarkable inheritance in soil and parent rock.All profle of stratums show that selenium tends to be enriched in top soil, the selenium content of top soil is higher than deep soil while the selenium content of the parent rock is the lowest.

selenium-rich soil; Cili; stratum; rock

Q938.1+3

A

1672-5603（2016）04-033-5

*第一作者简介 李榕，男，1987年生，岩土工程，主要研究方向为农业地质调查与评价，地质灾害治理。E-mail:275837501@qq.com

2016-10-6；改回日期：2016-11-2。