贵州省金沙县耕地土壤硒含量特征及其影响因素分析

麻杰磊，史宝平，陈 群，李向平，谢江涛，祖正江

(贵州省地矿局115地质大队，贵州 清镇 551400)

硒(Se)在健康饮食与疾病防治上发挥着重要作用，许多疾病如癌症、心血管疾病、糖尿病、克山病、大骨节病等都与硒元素存在联系(李基文，2006；Rayman，2000，2012；谭见安，1989；王子健，1993)，由于硒有抑制癌症及重金属的害伤、阻断活性氧和自由基的致病等作用(刘琼，2009)，素有“长寿元素”之称；此外，我国72%的县市存在不同程度缺硒(郑达贤，1982；王子健，1993)，使硒成为众多学者共同关注的对象。值此，本文利用贵州省金沙县耕地质量地球化学调查评价项目成果，探讨了研究区耕地土壤硒含量特征及其影响因素，期望为研究区现代山地特色农业的发展提供支撑。

1 研究区概况

金沙县位于贵州省西北部，属云贵高原东部阶梯状大斜坡岩溶地貌，以低中山地、中丘为主。区域出露地层除泥盆系、白垩系、古近系、新近系缺失外，自震旦系至第四系均有出露(图1)，县境内碳酸盐岩类分布占总土地面积67.95%，陆源碎屑岩类占总土地面积32.05%；境内分布有黄壤、石灰土、紫色土、水稻土、潮土共5个土类，分别占县国土面积的46.2%、31.18%、14.19%、8.3%、0.12%。

2 样品采集与分析测试

样品采集：样点布设采用网格加图斑，充分考虑样点典型性与代表性，全区按平均9点/km2布设，共采集基本土壤样品8199件，稻谷31件及其对应根系土样，岩石样品48件。

样品分析：所有样品分析均由贵州省地质矿产中心实验室完成，采用原子荧光谱法(AFS)测定Se，容量法(VOL)测定有机质，电位法(ISE)测定pH，分析方法检出限均能满足相关规范要求，数据质量可靠。

3 硒含量特征

图1 研究区地质简图(据1∶20万区域地质图，修改)

表1 金沙县耕地土壤硒(Se)含量特征表

表2 贵州省富硒土壤评价分级标准(试行)

4 硒含量影响因素分析

土壤中硒含量的影响因素一直是研究的热点问题之一，围绕土壤中硒含量的决定因素，硒的表生地球化学过程，众多学者展开了大量研究，张光弟(1998)等、杨良策(2015)等、余涛(2018)等对湖北恩施地区硒的地球化学背景研究中发现，地质背景是表土硒分布的主要控制因素；夏学齐(2012)等认为黑龙江省松嫩平原南部土壤中硒的主要来源为大气干湿沉降；杨忠芳(2012)等对海南岛农田土壤研究发现粘土矿物、有机碳、铁锰氧化物及风化淋溶程度对硒的地球化学行为有重要影响，表层土壤硒含量在一定程度上继承于成土母岩；陈武(2015)等提出了贵州省两个富硒地层即寒武系牛蹄塘组和二叠系龙潭组；朱建明(2007)等对湖北恩施及遵义松林富硒岩石中的硒存在形态进行研究发现，寒武系牛蹄塘组碳质硅质岩中的硒主要以有机结合态和硫化物态硒为主；整体而言，前人对县域尺度尤其是在县域尺度上高密度采样的研究相对较少。

为查明研究区成土母岩对土壤硒来源的贡献，将研究区耕地表层土壤之下的基岩作母岩进行统计，共统计不同时代主要的成土母岩26项(表3)，结果显示，岩石中硒含量最高为牛蹄塘组陆源碎屑岩，其均值达6.98 mg/kg，其次为龙潭组煤层，为2.12 mg/kg；土壤硒含量以煤层、碳质岩类形成土壤硒含量最高，均值达2.24 mg/kg，最低为侏罗系遂宁组陆源碎屑岩形成土壤，均值为0.27 mg/kg。土壤与母岩中硒含量对比整体上呈共消长关系(图2)，然而，以牛蹄塘组为基岩的土壤中，硒含量并未呈现出明显富集现象，这可能与区内牛蹄塘组的出露面积小有关(图1)，基岩之上的土壤发生搬运迁移而呈多来源性。从各地层形成土壤硒的空间分布看(图3)，土壤中硒含量与成土母岩分布密切相关，硒含量高、低值区与地层分布密切套合，高值区主要集中于二叠系分布区，极高值区与煤系出露区可相套合。由此表明，研究区耕地表层土壤硒主要继承于成土母岩，土壤硒含量高低是成土母岩分布在自然状态下的呈现，可能因母岩出露面积、坡度、成因类型而发生变化。

图2 岩石-土壤硒(Se)含量折线图

表3 金沙县岩石-土壤硒(Se)含量均值表

续表

图3 金沙县土壤硒地球化学图

图4 土壤硒-高程关系散点图

选取研究区出露面积较广的三叠系嘉陵江组碳酸盐岩与夜郎组陆源碎屑岩，在特定的成土母岩环境下，探讨土壤硒含量变化随高程及其成因类型关系，结果显示(图4)，土壤硒含量具有随高程增高而增大的趋势，表明在特定的成土母岩环境下，母岩风化成壤过程中，搬运迁移或风化淋滤作用可能会对土壤硒造成一定的损失。在确定的地貌景观区，土壤表生地球化学作用过程中，元素地球化学行为往往取决于其化学性质及土壤有机质、pH、黏土矿物等环境因素(成杭新，2019)。同样选取研究区出露面积较广的三叠系嘉陵江组碳酸盐岩与夜郎组陆源碎屑岩，探讨土壤硒含量随有机质、pH、土壤质地的变化情况，结果显示，土壤硒含量与有机质呈显著正相关(表4)，在嘉陵江组及夜郎组为母岩的土壤中相关系数分别为0.539(p<0.01)，0.726(p<0.01)；土壤硒含量与pH呈显著负相关，两者分别为-0.409(p<0.01)，-0.341(p<0.01)；两种母岩环境下的土壤硒含量与质地关系均表现为黏土>壤土>砂土(图5)，表明在特定的成土母岩环境下，土壤中与有机质相关的硒是总硒的主要部分，硒可能赋存于腐殖质与黏土中，土壤硒总量会随pH的增大而降低。

表4 硒与有机质、pH偏相关系数表

图5 土壤硒-土壤质地分组箱式图

表5 稻谷硒生物富集系数与根系土有机质、pH偏相关系数表

5 结论

(2)研究区耕地土壤硒主要继承于成土母岩；在特定母岩环境下，土壤中与有机质相关的硒是土壤总硒的主要部分，硒可能赋存于腐殖质与黏土中，土壤硒总量随土壤pH的增大而降低，而搬运迁移或风化淋滤作用可能会对土壤硒造成一定的损失。

(3)通过对稻谷中硒的生物富集系数与根系土中pH、有机质进行分析显示，研究区水稻土中有机质含量的升高会使稻谷对硒的吸收利用率降低，推测研究区水稻土中有机硒主要以胡敏酸硒形式存在，且占了土壤总硒含量的绝大部分。