贵州省修文县土壤硒元素地球化学特征及其影响因素

杨 畅

（贵州省煤田地质局一四二队）

硒是人类身体健康必须的微量元素之一，它具有抗氧化、抗衰老、提高免疫力、排毒、抗癌等作用，人体中的硒元素主要来源于食物和水，而食物中的硒主要来自于土壤［1-2］。贵州省修文县于2017 年开展了1:50 000耕地质量地球化学调查评价，采集各类介质样品4 544件，获取高精度数据成果信息10余万条。在此数据的基础上，对修文县土壤硒元素的分布特征及其影响因素进行了探讨，旨在为修文县合理、高效地发展富硒特色产业提供科学支撑和依据。

1 研究区概况

修文县位于贵州省中部，地理坐标位置为东经106°23′～106°53′，北纬26°457′～27°12′。北与息蜂县接壤，东及东北与开阳县相连，南与贵阳市毗邻，西南与清镇县隔猫河相望，西及西北与黔西县、金沙县以乌江为界，全县总面积为1 075.70 km2，其中耕地面积为467.55 km2。区内大地构造属于扬子陆台黔桂地台黔中隆起的一部分。因自奥陶纪至石炭纪期间，地壳升出海面，遭受剥蚀，所以缺失奥陶系、志留系、泥盆系地层；出露地层有震旦系、寒武系、石炭系、二叠系、三叠系、白垩系、第四系。区内主要土壤类型有水稻土、黄壤及石灰土，主要土地利用方式为水田、旱地及园地，主要成土母岩有碳酸盐岩、碎屑岩及火山岩。

2 研究方法

2.1 样品采集

本次调查共在全县采集表层土壤样品4 037 件，采样密度为8.7 件/km2。样品采集参照《土地质量地球化学评价规范》（DZ/T 0295—2016），每个表层土壤样品的采样深度为20 cm，均由5 个子样等量混合组成，质量为2 kg。5 个子样的位置由采样地块形状确定，采样地块为长方形时，采用“S”形布设子样点；采样地块近似正方形时，采用“X”形或“棋盘”形布设子样点。采样时避开沟渠、林带、田埂、路边、旧房基、粪堆及微地形高低不平无代表性地段，严格保证样品的均匀性和代表性［3］。

2.2 样品处理与分析

对野外采回的样品及时放入室内自然风干，风干后的样品用木棍碾压，剔除其中植物残体、石块等侵入体，碾压后全部通过2 mm 的孔径筛，最后用四分法取500 g样品送实验室分析［3］。

加工好的样品全部由四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心进行分析测试，土壤硒元素采用原子荧光光谱法测定，其检出限值为0.01 mg/kg，以国家一级标准物质（GWB系列）进行准确度和精密性监控，以81 件（5%）样品进行重复分析来评定采样和分析误差，本次调查取得的数据准确、可靠。

3 表层土壤中硒元素地球化学特征

3.1 表层土壤硒元素含量及空间分布特征

对4 037 个表层土壤样中硒含量的统计和分析结果显示（表1），修文县耕地土壤中硒元素含量最大值为4.03 mg/kg，最小值为0.11 mg/kg，平均值为0.64 mg/kg，是全国土壤A层［4］平均含量（0.29 mg/kg）的2.2倍。变异系数为0.39，表明硒元素在县区内分布相对均匀。

注：样本数：4 037件，图斑面积：463.69 km2，K1=平均值/中国A层（0.29 mg/kg），中国A层来自中国环境检测总站。

参照《DZ/T0295—2016 土地质量地球化学评价规范》，对修文县表层土壤中硒元素含量进行评价等级划分（表2，图1），土壤中硒含量在0.4～3 mg/kg时为富硒耕地［5］，全县富硒耕地面积约为4.33 万hm2（64.51 万亩），占全县耕地面积92.07%，在全县范围内大面积分布，硒含量小于0.4 mg/kg 的少硒耕地面积 为0.34 万hm2（5.10 万 亩），占 全 县 耕 地 面 积7.33%，集中分布在小箐镇与洒坪镇，土壤硒含量大于3 mg/kg 的硒过剩耕地面积约为33.3 hm2（0.05 万亩），分布在六桶镇沙坝村与河银村一带。

3.2 不同成土母岩区域硒含量分布特征

成土母岩经过风化后的残留物质是土壤的主要组成物质［6］。县区共包含3 类成土母岩，大部分为碳酸盐岩、小部分为碎屑岩以及极少量的火山岩，对县区3种成土母岩分布区域硒元素含量进行统计（表3）。

县内耕地土壤中硒元素平均含量最高是在火山岩分布区域，平均为1.51 mg/kg，是全县平均水平的2.36 倍，其次是碎屑岩分布区域，平均含量为0.71 mg/kg，略高于全县平均水平，成土母岩为碳酸盐岩的区域硒元素平均含量最低，平均值为0.59 mg/kg。硒元素的含量在不同的成土母岩分布区域差别较大，在火山岩区域中的平均含量是在碳酸盐岩区域平均含量的2.56 倍，因此，成土母岩对土壤中硒含量有着重要的影响。

3.3 不同土地利用方式中硒含量分布特征

不同的土地利用方式对土壤中的硒元素含量有一定的影响［6-7］，修文县土地利用方式主要以旱地、水田、果园为主，对县区3 类耕地中硒元素平均含量进行统计分析（表4）。

县内耕地土壤中硒元素平均含量在不同土地利用方式中由大到小依次为水田（0.64 mg/kg）＞旱地（0.60 mg/kg）＞果园（0.58 mg/kg），硒元素平均含量在水田中最高，在果园中最低。三者之间的差别不大，不同土地利用方式中土壤硒含量差别较小。

2.3 不同土壤类型中硒含量分布特征

不同类型的土壤硒元素含量存在差异［8］，县区内主要的土壤类型有黄壤、石灰土及水稻土，对以上3种类型土壤中硒元素平均含量进行统计分析（表5）。

县内耕地土壤中硒的平均含量在不同土壤类型中从大到下依次为水稻土（0.67 mg/kg）＞黄壤（0.61 mg/kg）＞石灰土（0.44 mg/kg），硒元素的平均含量在水稻土中最高，在石灰土中最低，两者之间相差0.23 mg/kg，差距相对较大。

4 影响土壤中硒含量的主要因素

4.1 土壤中各项指标对硒含量的影响

分别把土壤中氮（N）、磷（P）、钾（K）、有机质、硼（B）、锰（Mn）、锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）、锗（Ge）、碘（I）、氟（F）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、汞（Hg）、铅（Pb）、钴（Co）、镍（Ni）、钒（V）、铊（Tl）与土壤中硒元素做相关性分析，按相关系数值R把其划分为6个级别，分别为强相关（R≥0.8）、中强相关（0.6≤R＜0.8）、中等相关（0.4≤R＜0.6）、弱相关（0.2≤R＜0.4）、不相关（-0.2＜R＜0.2）、负相关（R≤-0.2），结果见表6。

由表6可知，土壤中硒含量与有机质及钼含量呈正中等相关关系。有关研究表明，土壤中有机质对硒元素有一定的吸附和固定作用，当土壤中的有机质含量高时，对土壤中硒元素的吸附和固定作用就越强，土壤当中的硒元素含量就越高［8-10］。土壤中氮、磷、硼、铜、镉、汞、钒含量与土壤硒含量呈正弱相关关系，钾含量与土壤硒含量呈负弱相关关系，其对土壤硒含量有一定影响，但影响较小。

4.2 土壤pH值对土壤硒含量的影响

对县内表层土壤pH 值及土壤中硒含量做相关性分析的结果显示（图2），土壤pH 值与土壤中硒含量成一定的负相关关系，其原因是硒主要以硒化物、有机硒化物、元素硒、亚硒酸盐和硒酸盐在土壤当中存在，土壤中pH 值对硒在土壤中存在的形式有较大影响，决定了土壤中亚硒酸盐和硒酸盐之间的转化。亚硒酸盐主要存在于酸性和中性土壤中，其与吸附质之间亲和力较好，因此常被黏粒矿物等物质固定于土壤中。而硒酸盐主要存在于碱性土壤中，其与吸附质之间亲和力较弱且溶解度较高，土壤中的硒容易遭到迁移和淋溶。其次，土壤pH 值的变化，会影响土壤硒的甲基化程度，当土壤pH 值增大，土壤硒甲基化会增强，甲基化会让土壤中硒的转移、挥发可能性增加，因此，碱性土壤中硒元素更容易流失［11-12］。

修文县土壤主要以酸性土壤为主，中性及酸性土壤占全县耕地面积的90.32%，面积约为4.19万hm2（62.82万亩），硒元素在县区内土壤容易被固定，不易迁移和淋溶。

4 结论

（1）修文县耕地表层土壤中硒元素含量平均值为0.64 mg/kg，是全国土壤A 层平均含量（0.29 mg/kg）的2.2倍，全县富硒耕地约为4.33万hm2（64.51万亩），占全县耕地面积92.61%，在除小箐镇及洒坪镇部分区域外大面积分布。县内耕地表层土壤中硒元素含量极为丰富，有潜力发展富硒特色产业。

（2）硒元素平均含量在不同成土母岩中差距明显，县内3种成土母岩中硒平均含量大小依次为火山岩（1.51 mg/kg）＞碎屑岩（0.71 mg/kg）＞碳酸盐岩（0.59 mg/kg），火山岩区域中的平均含量是碳酸盐岩区域的2.56 倍，成土母岩对土壤中硒元素含量有着重要影响。

（3）县内3种主要土地利用方式中，硒元素平均含量在水田中（0.64 mg/kg）最高，在果园中（0.58 mg/kg）最小，不同的土地利用方式中土壤硒含量差距较小。

（4）不同的土壤类型中土壤硒含量差距较大，县内3 种主要土壤类型硒元素平均含量中从大到小依次为水稻土（0.67 mg/kg）＞黄壤（0.61 mg/kg）＞石灰土（0.44 mg/kg），硒元素的平均含量在水稻土中的含量最高，在石灰土中的含量最低，两者之间相差0.23 mg/kg。

（5）土壤中硒元素的含量与土壤中各项指标有一定的关系，研究区内硒含量与有机质及钼含量呈正中等相关关系，与土壤中氮、磷、硼、铜、镉、汞、钒含量呈正弱相关关系，与土壤钾含量呈负弱相关关系。土壤中有机质与钼含量对硒元素含量影响较大，其余指标影响较小。

（6）土壤pH 值与硒含量呈负相关关系，修文县土壤中有机质含量丰富，且土壤以酸性为主，因此，硒元素在县区内土壤中容易积累和富集。