洪湖市中北部地區(qū)土壤硒元素分布特征

鄭雄偉,魏 鴻，譚 園

(1 湖北省地質(zhì)局地球物理勘探大隊(duì)，武漢430056；2 武漢侏羅紀(jì)技術(shù)開發(fā)有限公司,武漢430073)

洪湖市中北部地區(qū)土壤硒元素分布特征

鄭雄偉1,魏 鴻1，譚 園2

(1 湖北省地質(zhì)局地球物理勘探大隊(duì)，武漢430056；
2 武漢侏羅紀(jì)技術(shù)開發(fā)有限公司,武漢430073)

選取洪湖市中北部地區(qū)汊河、黃家口和小港3個(gè)區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū),采集1540件表層土壤樣,100件深層土壤樣,通過系統(tǒng)研究土壤樣的硒含量,總結(jié)該區(qū)土壤硒元素分布特征。在無外界作用影響下,硒在偏酸性土壤中的富集程度優(yōu)于在堿性土壤中的富集程度,表層土壤硒含量高于深層土壤硒含量。該區(qū)富硒土壤主要賦存在中性、中酸性土壤區(qū)中,當(dāng)土壤酸堿度由酸性向堿性轉(zhuǎn)化時(shí),土壤中的硒含量表現(xiàn)為弱酸性≈酸性>中性>堿性>強(qiáng)堿性。土壤三級劃分圖表明農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖用地中一級富硒土地占41.43%，二級富硒土地占32.21%，三級土地占26.36%。

硒元素;土壤;分布特征;洪湖市

硒是環(huán)境中重要的生命元素,世界范圍內(nèi)的土壤和植物缺硒已導(dǎo)致 40 多種人畜疾病[1]。硒的化學(xué)性質(zhì)活潑,缺硒和硒過量將引起生物及人體的不良反應(yīng)。硒主要來源于土壤,我國2/3地區(qū)為國際公認(rèn)的缺硒地區(qū),其中1/3地區(qū)為嚴(yán)重缺硒地區(qū)[2-5]。目前針對土壤中硒元素分布特征的研究不多[6-11]。本文選取湖北省洪湖市汊河鎮(zhèn)、黃家口鎮(zhèn)和小港管理區(qū)具有代表性的土壤作為研究對象,探討該區(qū)土壤中硒元素含量分布特征,為當(dāng)?shù)馗晃寥篱_發(fā)提供依據(jù),為地方病和環(huán)境科學(xué)研究提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于洪湖市中北部,包括兩鎮(zhèn)一區(qū),其中汊河鎮(zhèn)146 km2、黃家口鎮(zhèn)137 km2、小港管理區(qū)25 km2。地層主要為第四系全新統(tǒng)沉積物(Qh),細(xì)分為湖積物(Qhl)、沖積物(Qhal)、湖沖積物(Qhlal)和沼澤沉積物(Qhf)(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)略圖Fig. 1 Geological map of the study area

該區(qū)土壤類型分為淹育型水稻土、潛育型水稻土、沼澤型水稻土和灰潮土4類。淹育型水稻土包括淺潮土田(11b)、淺灰潮土田(11c);潛育型水稻土包括青泥田(13a)、灰青泥田(13b);沼澤型水稻土包括爛泥田(14a);灰潮土包括沙土型灰潮土(22a)、壤土型灰潮土(22b)和粘土型灰潮土(22c)(圖2)。

圖2 研究區(qū)土壤類型分布圖Fig. 2 Map showing the distribution of soil types in the study area

2 樣品處理及分析方法

本次研究采樣基于1∶50 000土地質(zhì)量地球化學(xué)評價(jià),其中表層土壤樣共采集1540件,采樣密度為5件/km2;深層土壤樣在0～200 cm垂向剖面上分層取樣,共采集100件。

樣品加工包括干燥、過篩、裝樣、填寫送樣單、編制樣品編號圖、送樣等步驟(圖3)。土壤表層樣品自然風(fēng)干后,過20目篩送化驗(yàn)室,樣品按單點(diǎn)分析。土壤有效態(tài)樣自然風(fēng)干后,直接送化驗(yàn)室分析元素有效態(tài)項(xiàng)目。為避免樣品相互污染,樣品采集、運(yùn)輸、保管、晾曬、加工由不同人員分別進(jìn)行,且不在同時(shí)或同一場地進(jìn)行,采樣用的新布袋及使用過的樣品布袋均經(jīng)洗滌才能繼續(xù)使用。如采集的土壤樣濕度較大,需套塑料袋使?jié)駱悠贩珠_。在國土資源部武漢綜合巖礦測試中心對土壤樣品進(jìn)行測試分析，質(zhì)量控制嚴(yán)格按照中國地質(zhì)調(diào)查局《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范(1∶250 000)》[DD2005-01]執(zhí)行。統(tǒng)計(jì)報(bào)出率時(shí),將低于分析方法檢出限的數(shù)據(jù)視為未報(bào)出,將低于方法檢出限的儀器實(shí)測數(shù)據(jù)報(bào)出, 29項(xiàng)元素或指標(biāo)的總報(bào)出率為100%。

圖3 土壤樣品加工流程圖Fig. 3 Processing flow chart of soil samples

3 硒元素地球化學(xué)特征

3.1 不同區(qū)位土壤硒含量分布

對研究區(qū)1 540件土壤樣品進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)(表1)。研究區(qū)硒含量最大值為0.86 μg/g,最小值為0.08 μg/g,平均值為0.38 μg/g,高于江漢流域硒背景值(0.253 μg/g)[12],黃家口鎮(zhèn)土壤硒含量高于汊河鎮(zhèn)和小港管理區(qū)土壤硒含量。

硒含量較高的地區(qū)分布在以顏臺村、萬嶺村、宋墩村、形斗湖漁場為中心的NEE向高富集帶上,以及曾臺村、五豐村、新穴村、金灣村沿線兩側(cè)和小港管理區(qū)的相對富集區(qū)。硒含量較低的地區(qū)位于以汊河鎮(zhèn)為中心,向北至工區(qū)邊界214省道西南側(cè)、向南至小港管理區(qū)214省道兩側(cè)大范圍區(qū)域(圖4)。黃家口鎮(zhèn)土壤硒含量為0.11～0.76 μg/g,平均硒含量為0.41 μg/g,土壤pH值平均為7.24,以中堿性為主。黃家口鎮(zhèn)高硒含量分布區(qū)主要位于南套村、黃家口村、平陽—姚河村、新垸村、南岸湖村、萬嶺村、宋墩村、作才村、長河村、形斗湖漁場、永寧湖村、小汊河漁場等地。汊河鎮(zhèn)硒含量為0.08～0.86 μg/g,平均硒含量為0.36 μg/g,土壤pH值平均為7.38,以中堿性為主。汊河鎮(zhèn)高硒含量分布區(qū)主要位于以汊河鎮(zhèn)為中心,向北至工區(qū)邊界、向南至龍甲墩村北東區(qū)域內(nèi),主要位于十八家村、金灣村、石楊村、新穴村、五豐村、甘寺村、搓頭村、百楊村、龍甲墩村及農(nóng)科村—汊河村、沙咀村、朝陽村以東等地區(qū)。小港管理區(qū)硒含量為0.09～0.67 μg/g,平均硒含量為0.39 μg/g,土壤pH值平均為7.43,以中堿性為主。小港管理區(qū)高硒含量分布區(qū)主要位于一分場、二分場東北部地區(qū)及三分場北部、蓮子溪村以東局部地區(qū)(圖4)。

表1 研究區(qū)表層土壤中硒含量參數(shù)統(tǒng)計(jì)(μg/g)

3.2 硒在表層、深層土壤中含量分布

區(qū)內(nèi)深層土壤中硒含量為0.1～0.48 μg/g,平均含量為0.27 μg/g;pH值為7.2～8.4,平均值為7.8,總體呈中堿性、堿性。深層土壤中隨pH值升高,土壤中硒含量逐漸降低,說明在無外界作用下,硒在偏酸性土壤中的富集程度優(yōu)于在堿性土壤中的富集程度(圖5)。

在各類成土母質(zhì)層、深層土壤中硒含量變化特征如表2所示。在以沖積物層(Qhal)、湖沖積物層(Qhlal)為成土母質(zhì)的深層土壤中,硒含量分別為0.2～0.4 μg/g和0.1～0.48 μg/g,在兩類成土母質(zhì)深層土壤中硒平均含量基本相當(dāng);各土類深層土壤中硒的平均含量總體表現(xiàn)為:壤土型灰潮土(22b)>爛泥田(14a)>沙土型灰潮土(22a)>灰青田(13b)>淺灰潮土田(11c)>青泥田(13a)>淺潮土田(11b)。硒在該區(qū)各類深層土壤中的富集量依次為:沼澤型水稻土(12)>潮土(22)>潛育型水稻土(13)>淹育型水稻土(11)。

硒在區(qū)內(nèi)各土類深、表層土壤中的富集量規(guī)律為分別如圖6、圖7所示，可知：

深層土壤:壤土型灰潮土(22b)>爛泥田(14a)>沙土型灰潮土(22a)>灰青田(13b)>淺灰潮土田(11c)>青泥田(13a)>淺潮土田(11b)。

表層土壤:爛泥田(14a)>淺潮土田(11b)、壤土型灰潮土(22b)>青泥田(13a)>淺灰潮土田(11c)>灰青田(13b)。

深層土壤與表層土壤硒含量對比結(jié)果顯示(圖8),本次參評的20件樣本中75%表層土壤中的硒含量高于深層土壤中的硒量。

圖4 研究區(qū)不同區(qū)位土壤中硒含量分布圖Fig. 4 Map showing the distribution of selenium contents of the soils in the different areas of the study area

圖5 研究區(qū)深層土壤中硒富集量與pH值關(guān)系對比圖Fig. 5 Comparison chart of the relationship between the concentration of selenium in deep soils and pH values in the study area

參數(shù)類別成土母質(zhì)層深層土壤QhlalQhal11b11c13a13b14a22a22b平均值0 270 30 170 230 200 240 350 290 39最大值0 480 40 170 230 450 430 480 290 39最小值0 100 20 170 230 100 120 190 290 39

圖6 研究區(qū)各土類深層土壤中硒富集量對比圖Fig. 6 Comparison of selenium concentrations in deep soils of various soil types in the study area

圖7 研究區(qū)各土類表層土壤中硒富集量對比圖Fig. 7 Comparison of selenium concentrations in surface soils of various soil types in the study area

圖8 研究區(qū)表層土壤與深層土壤硒含量對比圖Fig. 8 Comparison of selenium concentrations in surface and deep soils in the study area

4 硒在全區(qū)表層土壤中富集特征

4.1 各土類中硒的富集

該區(qū)主要分布淹育型淺潮土田水稻土(11b)、淹育型灰潮土田水稻土(11c)、潛育型青泥田水稻土(13a)、潛育型灰青泥田水稻土(13b)、沼澤型爛泥田水稻土(14a)、沙土型灰潮土(22a)、壤土型灰潮土(22b)和粘土型灰潮土(22c)。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示(圖9),硒在各類土壤中的含量特征為:

淹育型灰潮土田水稻土(11c)<潛育型灰青泥田水稻土(13b)<潛育型青泥田水稻土(13a)<壤土型灰潮土(22b)<淹育型淺潮土田水稻土(11b)<沙土型灰潮土(22a)<粘土型灰潮土(22c)<沼澤型爛泥田水稻土(14a)。

圖9 研究區(qū)各類土壤中硒含量對比圖Fig. 9 Comparison of selenium concentrations in different types of soils in the study area

4.2 土地利用現(xiàn)狀與土壤中硒的富集

依據(jù)洪湖市土地利用分布現(xiàn)狀,結(jié)合本次實(shí)際調(diào)查,該區(qū)主要土地利用類型分為水田、旱地(含塘埂)、水產(chǎn)養(yǎng)殖(種植)和其它利用土地(居民區(qū)用地、河流、林地)[13-14]。調(diào)查結(jié)果顯示,該區(qū)水田面積91 km2,占全區(qū)總面積29.45%;旱地分布區(qū)面積28 km2,占總面積9.06%;水產(chǎn)養(yǎng)殖(種植)區(qū)分布面積149 km2,占總面積48.22%;其它利用土地面積41 km2,占總面積13.27%。

水田區(qū)土壤中硒含量為0.13～0.86 μg/g,平均含量為0.379 μg/g;旱地區(qū)土壤中硒含量為0.17～0.61 μg/g,平均含量為0.347 μg/g;水產(chǎn)養(yǎng)殖(種植)區(qū)硒含量為0.08～0.76 μg/g,平均含量為0.384 μg/g;其它用地土壤中硒平均含量為0.34 μg/g。硒在各類主要土地利用分布區(qū)土壤中的富集表現(xiàn)為水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)>水田地>旱地>其它用地(圖10)。

圖10 研究區(qū)各土地利用分布區(qū)硒含量對比圖Fig. 10 Comparison of selenium concentrations at different distribution areas in the study area

4.3 不同成土母質(zhì)土壤中硒的富集

研究區(qū)主要分布第四系全新統(tǒng)湖積物層(Qhl)、沖積物層(Qhal)、湖沖積物層(Qhlal)和沼澤沉積物層(Qhf)4類成土母質(zhì)。

湖積物層(Qhl)分布區(qū)土壤中硒含量為0.08～0.68 μg/g,平均含量為0.37 μg/g;沖積物層(Qhal)分布區(qū)土壤中硒含量為0.11～0.86 μg/g,平均含量為0.39 μg/g;湖沖積物層(Qhlal)分布區(qū)土壤中硒含量為0.09～0.81 μg/g,平均含量為0.38 μg/g;沼澤沉積物層(Qhf)分布區(qū)土壤中硒含量為0.13～0.67 μg/g,平均含量為0.35 μg/g。

綜上,該區(qū)硒在各成土母質(zhì)土壤中的含量富集特征表現(xiàn)為沖積物層(Qhal)>湖沖積物層(Qhlal)>湖積物層(Qhl)>沼澤沉積物層(Qhf)(圖11)。

圖11 研究區(qū)各成土母質(zhì)土壤中硒含量對比圖Fig. 11 Comparison of the selenium concentrations of various soils in the study area

4.4 土壤酸堿性與土壤中硒富集程度關(guān)系

研究區(qū)土壤pH最大值為8.8,pH最小值為4.23,pH平均值為7.33,弱酸性—強(qiáng)堿性土壤均有分布。從區(qū)位上看,以水產(chǎn)養(yǎng)殖為主的小港管理區(qū)土壤主要呈堿性,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示(圖12),當(dāng)土壤酸堿度由酸性向堿性轉(zhuǎn)化時(shí),土壤中的硒含量表現(xiàn)為弱酸性≈酸性>中性>堿性>強(qiáng)堿性。以土壤中硒含量0.4 μg/g為限值,區(qū)內(nèi)富硒土壤主要賦存于中—中酸性土壤中。

圖12 研究區(qū)土壤酸堿度與土壤中硒含量對比關(guān)系圖Fig. 12 Comparison of pH and selenium concentrations of the soil in the study area

5 硒資源評價(jià)

依據(jù)評價(jià)區(qū)總體土壤養(yǎng)分豐缺特征、土壤環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣及土壤中硒富集分布特征,采用迭置法[15]將區(qū)內(nèi)土壤作三級劃分圖(圖13)。

圖13 研究區(qū)富硒土地三級劃分圖Fig. 13 Three-level classification map of selenium-rich land resources in the study area

一級:具有一定分布范圍,較高的富集程度(Ⅰ—Ⅱ級),較高的有效度(Ⅰ級)、良好的土壤環(huán)境(Ⅰ—Ⅱ級)、硒含量達(dá)到或超過富硒土壤界定標(biāo)準(zhǔn)值，具有明顯的生物效應(yīng)。

二級:具有一定分布范圍,中等以上的富集程度(Ⅱ—Ⅲ級)和有效度(Ⅱ—Ⅰ級)、良好的土壤環(huán)境(Ⅰ—Ⅱ級)、硒含量達(dá)到適量以上豐缺程度和較明顯的生物效應(yīng)。

三級:具有一定分布范圍,中等富集程度(Ⅱ—Ⅲ級)和有效度(Ⅱ—Ⅲ級)、較好的土壤環(huán)境(Ⅱ—Ⅰ級)、硒含量相對較低和一般生物效應(yīng)。

評價(jià)結(jié)果顯示,在洪湖市兩鎮(zhèn)一區(qū)268.02 km2的農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖用地中,一級富硒土地為111.04 km2,占41.43%;二級富硒土地為86.32 km2,占32.21%;三級富硒土地面積為70.66 km2,占26.36%。

6 結(jié) 論

在無外界作用下,硒在偏酸性土壤中的富集程度優(yōu)于在堿性土壤中的富集程度,表層土壤中硒含量高于深層土壤中硒含量。該區(qū)富硒土壤主要賦存在中性、中酸性土壤區(qū)中,硒在主要土地利用分布區(qū)土壤中富集程度總體表現(xiàn)為水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)>水田地>旱地>其它用地。硒在各成土母質(zhì)分布區(qū)土壤中的含量富集特征表現(xiàn)為沖積物層>湖沖積物層>湖積物層>沼澤沉積物層。當(dāng)土壤酸堿度由酸性向堿性轉(zhuǎn)化時(shí),土壤中硒含量表現(xiàn)為弱酸性≈酸性>中性>堿性>強(qiáng)堿性。該區(qū)農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖用地中一級富硒土地占41.43%，二級富硒土地占32.21%，三級富硒土地占26.36%。

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Distribution characteristics of selenium in the soils of the north central region of Honghu, Hubei Province

ZHENG Xiong-wei1,WEI Hong1,TAN Yuan2

(1HubeiInstituteofGeophysicalExploration,Wuhan430056,China； 2WuhanJurassicTechnologyDevelopmentCo.,LTD,Wuhan430073,China)

This study selected three areas (Chahe, Huangjiakou and Xiaogang) in the north central region of Honghu as a target area, from which 1540 surface soil samples and 100 deep soil samples were collected. Through a systematic study of selenium contents for the soil samples, authors summarized the distribution characteristics of the selenium element in soil. The results show that under the condition that there is no external impact, the concentration of Se in the acidic soil is higher than that in the alkaline soil, i.e. the selenium content in surface soil is higher than that in the deep soil. Selenium-rich soil occurs mainly in neutral and acidic soil. With the soil pH value converting from acidic to alkaline, the selenium content in soil gradually decreases from weak acidity (equal to slightly acidic), neutral, alkaline, and to strong alkaline. The three-level classification diagram of soil shows 41.43% of first-level Se-rich soil used as agricultural and aquaculture land, 32.21% of the secondary selenium-rich land area, and 26.36% of three level Se-rich land.

selenium; soil; distribution characteristics; Honghu

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.01.009

2016-05-16

2016-06-27 責(zé)任編輯：譚桂麗

湖北省“金土地”工程“高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目(洪土資發(fā)[2014]13號)”資助。

鄭雄偉，1986年生，男，助理工程師，碩士，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事礦產(chǎn)勘查及農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查研究。

X131.3

A

2096-1871(2017)01-066-08