漢陰縣土壤硒的分布特征

王麗，張建東，王浩東

（安康學院旅游與資源環(huán)境學院，陜西安康725000）

漢陰縣土壤硒的分布特征

王麗，張建東，王浩東

（安康學院旅游與資源環(huán)境學院，陜西安康725000）

為了探討漢陰縣土壤硒含量水平及分布特征，采集了550個表層土壤樣品，用原子熒光檢測了硒含量，在地統(tǒng)計學軟件GS＋中構建了變異函數(shù)，用GIS軟件繪制了漢陰縣土壤全硒含量分布圖，同時分析了該區(qū)土壤硒含量水平、分布特征以及與地層的關系。結果表明，研究區(qū)土壤硒含量最低0.004 9 mg/kg，最高9.770 0 mg/kg，平均值0.49 mg/kg，變異系數(shù)2.03，土壤硒含量服從對數(shù)正態(tài)分布，變程R＝2 328 m，塊金值為0.08，空間異質性指數(shù)為0.4，說明研究區(qū)土壤硒含量的變異主要是由結構性因素引起的，空間自相關性較強；土壤中硒含量變化范圍較大，分布不均勻，南北高，中間較低，呈現(xiàn)出2條連續(xù)分布的富硒區(qū)，占漢陰縣總面積的71.7%，富硒區(qū)分布與寒武—奧陶—志留系（除梅子埡組）的黑色含碳巖系分布一致，是富硒區(qū)土壤硒的主要來源。

土壤硒含量；分布特征；GS+；ArcGIS；漢陰縣

硒是人體和動物必需的一種微量元素，能提高人體抗癌抗衰老能力[1-3]，缺硒可引起人體和動物發(fā)生白肌病、克山病、大骨節(jié)病、心血管病和關節(jié)炎等多種疾病[4-9]。據(jù)統(tǒng)計，全球有40多個國家和地區(qū)缺硒，我國有72%的地區(qū)處于缺硒和低硒狀態(tài)，在我國，土壤硒的分布形成了中間低、東南和西北高的馬鞍形趨勢[10]。土壤在土壤—植物—動物（人）的生態(tài)系統(tǒng)中是最基本的因素，土壤中的硒含量通過食物鏈最終影響人體健康[11-12]，安康市享有“中國硒谷”之美譽，是國內外知名的高硒區(qū)，在安康市雙安鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了硒中毒癥[13-14]。但是以前有關漢陰縣土壤中硒含量的研究比較少。漢陰土壤中的硒含量水平如何？是否處處富硒？有什么樣的分布規(guī)律？影響土壤硒含量分布的主要因素是什么？這些都有待研究。

本研究在漢陰縣采集了550個表層土壤，采用氫化物發(fā)生原子熒光（HG-AFS）測定了樣品硒含量，在地統(tǒng)計學軟件GS+中構建變異函數(shù)，用Ar-cGIS軟件繪制出土壤硒含量的分布圖，給人們提供直觀的漢陰土壤硒的分布狀況；在此基礎上，分析了漢陰縣土壤硒的分布規(guī)律，土壤硒分布差異的原因，為合理開發(fā)利用當?shù)馗晃Y源提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

漢陰縣境地處秦巴腹地，北枕秦嶺，南倚巴山，鳳凰山橫亙東西，漢江、月河分流其間，是南水北調中線工程重要的水源保護地，316國道、十天高速和陽安鐵路穿境而過。除月河川道外，大部分為低山丘陵，境內最高處鳳凰山主峰海拔2 128 m，最低處漩渦鎮(zhèn)海拔290 m。屬北亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫15.1℃，降水量782 mm，盛產油料作物和水稻等。地層主要分布和發(fā)育著早古生代地層，以海相細碎屑巖、碳板巖和碳酸鹽類為主，夾有多層碳質巖和石煤，由于受斷層和褶曲的影響，不同時代的地層呈條狀多次重復出現(xiàn)，沿北西—南東向分布。

1.2 土壤樣品的采集與測定

采用隨機加典型取樣的方法獲取表層土壤土樣550個，按土壤類型分布進行采樣，一般1 km2取5個混合樣，每個混合樣由9～20個采樣點組成，布點線路以鋸齒型分布。采樣點一般布設在遠離公路的農田、園地、林地、草地及山地丘陵土層較厚的地帶，采樣深度0～20 cm，每份土樣質量300～500 g，記錄坐標位置、土壤類型及地面的農作物等。采樣點的分布如圖1所示。采集的土樣全部交由陜西省富硒食品質量監(jiān)督檢驗中心測定，采用氫化物發(fā)生原子熒光（HG-AFS）分析儀器測定待測溶液中硒的含量[15-16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與制圖方法

數(shù)據(jù)處理和制圖采用地統(tǒng)計學和GIS技術相結合的方法處理，其中半方差分析采用GS＋3.7軟件，確定合適的模型和參數(shù)后運用ArcGIS 10.0軟件OK法繪制土壤硒含量分布。

2 結果與分析

2.1 土壤硒含量水平分析

通過對550個土壤樣本的檢測結果進行統(tǒng)計得出（表1），漢陰縣土壤硒含量平均值高出全國土壤全硒含量（0.29 mg/kg）[17]和陜西省土壤全硒含量的均值（0.118 mg/kg）[18]。按照譚見安教授[13]的劃分標準，漢陰縣土壤硒含量數(shù)據(jù)有38%屬于足硒水平，有18%屬于富硒水平（圖2）。

表1 土壤硒含量統(tǒng)計特征值

2.2 變異函數(shù)構建

因原始數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布，經過對數(shù)轉換后，數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布（圖3），可用OK法構建土壤硒含量分布圖[19-21]。

將數(shù)據(jù)導入到GS＋軟件，構建各向同性的變異函數(shù)及其擬合的最佳理論模型，經分析指數(shù)模型擬合效果最佳，塊金效應C0＝0.08，基臺值C0＋C＝0.22，變程R＝2 328 m，空間異質性指數(shù)C0/（C0＋C）＝0.4，表現(xiàn)為較強的空間相關性，用地統(tǒng)計學和GIS方法分析和繪制土壤硒含量分布是有優(yōu)勢的（圖4）。同時也表明，土壤中硒的空間變異主要是由母質、地形及土壤類型等結構性因子引起的。許多調查研究也表明，地質背景是土壤硒分布的主要控制因素[22]，成土母質對土壤中硒含量有顯著影響，特別是沖積母質上發(fā)育的土壤硒含量較低[23]。

2.3 土壤硒含量分布特征

根據(jù)所得的半方差函數(shù)模型和參數(shù)，在ArcGIS 10.0中用OK法選用指數(shù)模型，設置塊金效應、變程和空間異質性等高級參數(shù)，繪制漢陰縣土壤硒含量分布圖，按照譚見安教授[13]的分類標準將研究區(qū)土壤硒含量劃分為5類（圖5）。研究區(qū)土壤硒含量分布從西北部到南部邊緣呈現(xiàn)出連續(xù)分布的土壤富硒帶，中東部較低；漢陰縣92%的土壤硒含量達到足硒及以上水平，其中有608.16 km2的土壤分布屬于富硒水平，占漢陰縣總面積的45%；硒中毒區(qū)域主要分布在平梁鎮(zhèn)中北部，占研究區(qū)總面積的0.35%。

2.4 影響土壤硒含量分布的地質因素

土壤母質的硒含量與其時代和巖石類型密切相關[24-27]，而土壤的硒含量與其分布區(qū)地層的原始含硒量和化學活動性密切相關[28-32]。漢陰縣分布的土壤母質主要為古生代地層，其含硒量有較大差別，對照漢陰縣地層圖，土壤硒含量分布和基巖的地層時代和巖石類型的分布有非常高的相關性，硒含量大于0.4 mg/kg的土壤分布和晚前寒武紀-早寒武世的魯家坪組、中晚寒武世地層、奧陶系和志留系（除梅子埡組，梅子埡組表層土硒含量處于中硒）含碳較高的黑色巖系分布是一致的，這些黑色巖系主要以晚前寒武紀-早古生代地層中海相的碳硅質巖、炭質板巖、碳酸巖和頁巖為主，夾有多層的碳質巖和石煤[24-26]，說明漢陰縣晚前寒武紀-早古生代地層的海相黑色含碳巖系不但是富硒土壤中硒的主要來源，也是控制土壤中硒分布的主要因素。

3 結論

本研究結果表明，土壤硒含量服從對數(shù)正態(tài)分布，表現(xiàn)為較強的空間相關性，表明土壤中硒的空間變異主要是由結構性因子引起的，用地統(tǒng)計學和GIS方法分析參數(shù)和繪制土壤硒含量分布圖是有優(yōu)勢的。

漢陰縣土壤硒含量均值高出全國土壤硒含量平均值，土壤硒含量分布總體上南北高，中間較低，有45%的面積屬于富硒區(qū)。

晚前寒武紀-早古生代地層的海相黑色含碳巖系不但是富硒土壤中硒的主要來源，也是控制土壤中硒分布的主要因素。

志謝：本研究在土壤樣品采集過程中得到了安康市科學技術局及漢陰縣科學技術局的大力支持與幫助，在此感謝！

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Study on the Distribution Characteristics of Soil Total Selenium Content in Hanyin，Shaanxi

WANGLi，ZHANGJiandong，WANGHaodong
（College of Tourism and Resources and Environment，Ankang University，Ankang725000，China）

To study the distribution characteristics of selenium in Hanyin,Shaanxi,we collected 859 samples of surface soils,using Hydride Generation Atomic Fluorescence Spectrometry（HG-AFS）analyzed its selenium content.The variation function was constructed in the GS+,distribution map of soil total selenium content in Hanyin was drawn by Arc GIS,and analyzed the level of soil selenium content in the area,distribution characteristics and relationship with the formation.The results showed that the soil selenium content ranges was 0.004 9-9.770 0 mg/kg,average value of0.49 mg/kg,coefficient of variation 2.03,conform to lognormal distribution.The rang（R）was 2 328 m,the nugget was 0.08 and the spatial heterogeneity index was 0.4.This indicated that the variation in total selenium content mainly contributed to the structure factor,and there was a strong spatial autocorrelation.Soil selenium content in the range was larger,north-south high and middle lower.There were two continuous distribution of selenium-rich area,account for 71.7%of the total area of Hanyin.The distribution of black carbonaceous rocks in Cambrian-Ordovician-Silurian（except Meiziya group）were main source and consistent with selenium enriched area.

soil total selenium content;distribution characteristics;GS+;Arc GIS;Hanyin county

S153.6＋1

A

1002-2481（2016）10-1512-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.10.21

2016-07-26

陜西省教育廳專項科研計劃項目（12JK0477）；安康市專項科研計劃項目（2015AK05-05）；安康學院科研啟動經費項目（2013AYQDZR13）

王麗（1981-），女，甘肅定西人，助教，碩士，主要從事區(qū)域資源開發(fā)與保護研究工作。