海南島主要類型土壤剖面有效硒的分布

張冬明， 符傳良， 劉國(guó)彪， 肖彤斌， 曾建華， 吉清妹， 謝良商

(海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所/農(nóng)業(yè)部海南耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站/海南省耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南?？?571100)

土壤剖面是指從地面垂直向下的土壤縱切面，即完整的垂直土層序列，是成土過(guò)程中土壤物質(zhì)發(fā)生淋溶、淀積、遷移和轉(zhuǎn)化形成的。不同類型的土壤具有不同形態(tài)的土壤剖面，土壤剖面可以表示土壤的外部特征，包括土壤的若干發(fā)生層次、顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、新生體等。在土壤形成過(guò)程中，由于物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化，土壤分化成一系列組成、性質(zhì)和形態(tài)各不相同的層次，稱為發(fā)生層。發(fā)生層的順序及變化情況，不僅揭示了土壤的形成過(guò)程，而且可以反映土壤的性質(zhì)及組成。硒是一種微量元素，在自然界稀少、分散，僅在地殼中分布。相關(guān)研究表明，適量的硒不僅能提高人畜機(jī)體的免疫力和抗氧化性，而且還能改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、提高產(chǎn)量[1-3]。目前，已探明全球有40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)缺硒，我國(guó)硒資源總量豐富，居世界第4位，但分布極不均勻，低硒、缺硒土地面積約占國(guó)土面積的72%[4-5]。海南省富硒土壤分布較廣，且集中連片，高硒含量(0.4～3.0 mg/kg)的土壤達(dá)9 454 km2，約占海南省陸地面積的27%[6]。

土壤剖面養(yǎng)分含量分布規(guī)律與累積特征前人已作了較多研究，取得了大量成果，而本試驗(yàn)以硒為對(duì)象，研究其在海南島主要類型土壤剖面的分布與累積特征，并分析影響其在土壤中含量的因素，以期為海南島富硒土壤資源的開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

海南島是海南省的主體，中國(guó)第二大島嶼，總面積約 3.4萬(wàn)km2，東西長(zhǎng)約240 km，南北寬約210 km，呈雪梨狀。地處熱帶，介于108°37′～111°03′E，18°10′～20°10′N，北靠廣東、廣西2省(區(qū))，西與越南隔海相望，東為中國(guó)臺(tái)灣、呂宋島，南臨東南亞諸國(guó)。地勢(shì)由中部高山向四周沿海逐漸降低，島上最高峰五指山海拔1 867 m，年平均氣溫23.8 ℃，夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒，雨量充沛，干濕季分明，具有得天獨(dú)厚的氣候優(yōu)勢(shì)。在海南島特定的環(huán)境條件影響下，島上土壤類型表現(xiàn)非常豐富。按全國(guó)第2次土壤普查工作方案要求，全島土壤共劃分為15個(gè)土類，27個(gè)亞類87個(gè)土屬，其中磚紅壤和水稻土是海南島的主要土壤類型，全島18個(gè)市(縣)均有分布[7]。

1.2 供試土壤

于2013年12月在海南島范圍內(nèi)選取水稻土、磚紅壤、赤紅壤、燥紅土和濱海鹽土5種主要土壤類型，布設(shè)53個(gè)點(diǎn)，人力挖開(kāi)1個(gè)土壤剖面，現(xiàn)場(chǎng)記錄剖面點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，按照發(fā)生層次1層采集1個(gè)樣品，每個(gè)樣品采集3個(gè)平行樣品，采用文獻(xiàn)[8]的方法帶回室內(nèi)處理。

1.3 分析方法

將土樣風(fēng)干、研磨、過(guò)篩后混勻裝袋，送土壤農(nóng)化分析化驗(yàn)室化驗(yàn)，各指標(biāo)的測(cè)定方法參照土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[9]。有效硒含量的測(cè)定：稱取粒徑小于2 mm的供試土壤5.00 g于 150 mL 塑料瓶中，加入25 mL的0.5 mol/L KH2PO4，以 200 r/min 的速度振蕩1 h，過(guò)濾后取濾液10 mL于30 mL的塑料瓶中，加濃鹽酸4 mL、鐵氰化鉀溶液1 mL混勻待測(cè)，同時(shí)作標(biāo)準(zhǔn)系列曲線，以20% HCl為載流，15%硼氫化鉀為還原劑，在原子熒光光譜儀上測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法，pH值的測(cè)定采用玻璃電位法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用Excel 2007進(jìn)行柱狀圖和折線圖的繪制，而采樣點(diǎn)位分布圖則采用 ArcGIS 10.2繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤硒的描述性統(tǒng)計(jì)分析

從表1可以看出，土壤有效硒含量較豐富的市(縣)有儋州、三亞、東方、陵水和瓊海。不同市(縣)土壤淋溶層、積淀層和母質(zhì)層土壤有效硒含量均呈現(xiàn)出相似的分布規(guī)律，單從含量來(lái)看，積淀層含量高于淋溶層，母質(zhì)層基本高于積淀層，即隨著土壤層次深度的增加，有效硒含量也隨之增加；各市(縣)土壤有效硒變異系數(shù)均處于中等變異狀態(tài)，波動(dòng)較小，差異不顯著，說(shuō)明土壤中有效硒含量的高低可能與成土母質(zhì)的關(guān)系密切。

表1 海南島各市(縣)土壤剖面有效硒分布特征

2.2 成土母質(zhì)對(duì)剖面土壤有效硒含量的影響

圖2顯示，沉積巖發(fā)育的風(fēng)沙土各土壤層次有效硒含量最小，其次是海相沉積物發(fā)育的燥紅土；而含量較高的土壤類型是玄武巖發(fā)育的水稻土，總體而言，水稻土的有效硒含量普遍高于其他土壤類型。成土母質(zhì)是影響土壤有效硒含量最主要的原因，各成土母質(zhì)發(fā)育的不同土壤類型中有效硒含量最低的均是淋溶層，可能與表層土壤的淋溶關(guān)系密切。一般而言，表層土壤經(jīng)淋溶作用，會(huì)表現(xiàn)出在下一層次集聚的現(xiàn)象，但受蒸騰作用影響，部分土壤理化指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)表聚現(xiàn)象[10]。

2.3 海拔高度對(duì)剖面土壤有效硒含量的影響

圖3表明，磚紅壤在不同海拔高度影響下土壤有效硒含量差異較小，100～200 m海拔高度的水稻土有效硒含量較高，總體的趨勢(shì)是隨著海拔高度的上升，土壤有效硒含量從表層到母質(zhì)層逐漸增加。海拔高度超過(guò)50 m時(shí)，同一層次不同海拔高度土壤有效硒含量變化規(guī)律不明顯，有先升高后降低的，也有一直處在上升狀態(tài)的。

2.4 地理位置對(duì)剖面土壤有效硒含量的影響

從圖4可以看出，分布在海南島北部地區(qū)儋州市的風(fēng)沙土各土層有效硒含量極低，其次是西部東方市的燥紅土以及南部三亞市的磚紅壤；海南島東北地區(qū)瓊海市的磚紅壤各土壤層次有效硒含量是最高的；同一種土壤類型從不同方位來(lái)看，其含量還是有較大差異的：水稻土，南部陵水縣土壤有效硒含量明顯低于其他地區(qū)；磚紅壤，南部地區(qū)三亞市各層次有效硒含量明顯低于其他地區(qū)。

2.5 土地利用方式對(duì)剖面土壤有效硒含量的影響

從圖5可以看出，水稻土改為旱地和園地后土壤有效硒含量比水田有很大提高，就水田來(lái)看磚紅壤水田土壤各層次有效硒含量最高，其次是水稻土，然后是濱海鹽土，最小的是風(fēng)沙土水田；從有林地的利用方式來(lái)看，赤紅壤有林地土壤有效硒含量最高，其次是燥紅土，最小是磚紅壤有林地；總體來(lái)看，所有土地利用類型中，旱地含量最高，其次是園地。

2.6 不同土壤層次土壤有效硒含量相關(guān)性分析

從表2可以看出，土壤pH值、土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤有效硒含量3個(gè)指標(biāo)在3個(gè)土壤層次中各自均表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平。土壤pH值與土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤有效硒含量均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系(積淀層pH值與母質(zhì)層有效硒含量為正相關(guān)關(guān)系)，而土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤有效硒含量呈正相關(guān)關(guān)系。從土層剖面可以看出，pH值在3個(gè)土壤層次里均表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系，尤其是母質(zhì)層與積淀層關(guān)系最為密切，其原因可能是這2個(gè)層次不像淋溶層容易受外界影響。眾所周知，施肥等措施極易改變土壤淋溶層的酸堿反應(yīng)，而積淀層和母質(zhì)層基本不受外界影響；有機(jī)質(zhì)含量的變化規(guī)律與pH值相反，有機(jī)質(zhì)的成因造成其主要累積在土壤表層，不論什么樣的土壤基本都是隨著土壤的深入有機(jī)質(zhì)含量減少，因此，本研究中的結(jié)論母質(zhì)層有機(jī)質(zhì)含量相比積淀層與淋溶層有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性相對(duì)較弱，是符合實(shí)際的。土壤中的有效硒含量也是層層呈顯著相關(guān)性的，一般而言，土壤有效硒含量主要取決于成土母質(zhì)，淋溶層的含量完全取決于積淀層，積淀層含量完全取決于母質(zhì)層。

表2 各土壤剖面層次有效硒含量與pH值和有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性矩陣

注：**、*表示在0.01、0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

從土壤有效硒含量的描述性統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，有效硒含量豐富的市(縣)有儋州、三亞、東方、陵水和瓊海。積淀層土壤有效硒含量的分布規(guī)律與淋溶層相似，土壤有效硒的平均含量高于淋溶層；母質(zhì)層各市(縣)土壤有效硒含量均高于上述2層，總體呈現(xiàn)出隨著土壤深度的增加土壤有效硒含量增加的趨勢(shì)；各市(縣)土壤有效硒含量變異系數(shù)均處于中等變異狀態(tài)，波動(dòng)較小，差異不顯著，說(shuō)明土壤中有效硒含量可能與成土母質(zhì)關(guān)系密切。

不同因素對(duì)土壤有效硒含量的影響研究表明，海相沉積物和沉積巖發(fā)育的土壤，其各土層土壤有效硒含量低于其他成土母質(zhì)發(fā)育的各種土壤類型；磚紅壤和水稻土土壤有效硒含量的總體變化趨勢(shì)是隨著海拔高度的上升而增加，但同一層次不同海拔高度土壤有效硒含量變化規(guī)律不明顯，有先升高后降低的，也有一直處在上升狀態(tài)的。不同地理位置氣候的局部差異，造就了土壤有效硒含量的差異，西北地區(qū)最低，東北地區(qū)最高；從土地利用方式看，水稻土改為旱地和園地后土壤有效硒含量明顯提高。

相關(guān)性分析表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量有助于提高各土壤層次有效硒含量；土壤酸堿度與土壤有效硒含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。

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