貴州省普定縣耕地土壤Se分布特征

李 艷，鄢興旭，姜再菊，羅 沙，孟超領(lǐng)

(1.貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，貴州 貴陽 550081；2.貴州榮源環(huán)?？萍加邢薰?，貴州 貴陽 550081)

1 引言

研究耕地土壤硒的分布特征及其影響因素是有效開發(fā)利用富硒土壤資源的基礎(chǔ)。而目前普定縣耕地硒的研究還較缺乏，本文選取貴州省普定縣作為研究區(qū)，對研究區(qū)耕地土壤Se 含量及空間分布特征進(jìn)行研究，以期為當(dāng)?shù)睾侠碛行У拈_發(fā)利用富硒土地資源及其選取優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物提供依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

3 樣品的采集與測定

3.1 樣品采集

表層土壤樣品采樣點區(qū)域的點密度為8.89個點/km2，采樣單元按全國第二次土地調(diào)查圖斑進(jìn)行布設(shè)，根據(jù)1 km2范圍內(nèi)二調(diào)圖斑多少不同，樣品數(shù)有所不同，在考慮樣品代表性的同時兼顧均勻性與合理性，最大限度控制調(diào)查單元。

3.2 樣品分析

土壤和巖石樣品的分析測試均由四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都綜合巖礦測試中心承擔(dān)。采用原子熒光光譜法(AFS)測定土壤、巖石中的全硒含量，氧化還原容量法(VOL)測定土壤中的有機質(zhì)，X射線熒光光譜法(XRF)測定土壤中的全磷含量，pH計電極法(ISE)測定土壤中的pH值。樣品的分析質(zhì)量采用外部質(zhì)量控制和內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控相結(jié)合的方法控制，外部質(zhì)量控制采取插入外部標(biāo)準(zhǔn)控制樣和送測外檢樣兩種方式，合格率均為100%；內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控從檢出限高低、準(zhǔn)確度、精密度、數(shù)據(jù)報出率、異常點檢查和重復(fù)性檢驗等質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，合格率均在 95 %以上。

表1 土壤樣品分析測試方法

3.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2014 等軟件完成數(shù)據(jù)相關(guān)統(tǒng)計分析，運用中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心“土地質(zhì)量地球化學(xué)評價管理與維護(hù)(應(yīng)用)子系統(tǒng)”及Arcgis 10.2軟件完成硒地球化學(xué)等級評價圖件的制作，相關(guān)分析用SPSS 22。

4 結(jié)果與分析

4.1 土壤中硒元素含量及分布特征

4.1.1 硒元素空間分布特征

研究區(qū)土壤中Se元素的最大值為3.64 mg/kg，最小值為0.08 mg/kg，全縣平均值為0.58 mg/kg，以平均值±3倍標(biāo)準(zhǔn)差迭代剔除后，全縣土壤Se含量平均值為0.54 mg/kg，最大值為1.25 mg/kg，最小值為0.08 mg/kg。根據(jù)土壤樣品中的Se含量，利用半變異函數(shù)模型及克里金插值繪制出研究區(qū)表層土壤Se含量的空間分布圖(圖 1)。研究區(qū)耕地土壤中硒含量的空間分布特征則表現(xiàn)出硒含量較高的耕地土壤主要分布在研究區(qū)東北和西方向，其中東北部猴場鄉(xiāng)耕地土壤中的硒平均含量最高，為0.87 mg/kg；在研究區(qū)中部以及南部的耕地土壤中硒含量相對較低，而定南街道耕地土壤中的硒平均含量最低，為0.37 mg/kg。Se元素高值的表土主要分布在二疊系茅口組、龍?zhí)督M、長興組及峨眉山玄武巖組，低值區(qū)主要分布在二疊系關(guān)嶺組。

4.1.2 研究區(qū)剖面土壤硒含量特征

土壤剖面Se的分布在一定程度上反映了土壤發(fā)育和生物學(xué)過程對土壤中Se的平衡的影響，根據(jù)區(qū)內(nèi)土壤垂向剖面調(diào)查結(jié)果(圖2)，總體來看各地層Se分布富集在表層土壤，表深層Se含量值差異較大，表層土壤中的硒元素含量大于深層土壤中硒元素含量，這可能是土壤在不斷耕作和熟化過程中土壤有機質(zhì)不斷地增加，會將硒吸附和固定在表層土壤中，從而使得土壤中硒含量增加(李娟等，2005)。

圖1 普定縣耕地土壤硒(Se)含量分布特征圖

圖2 剖面樣硒元素特征表

4.1.3 不同土壤類型中硒元素分布特征

表2 不同土壤類型及母質(zhì)類型下土壤 Se 含量

4.2 土壤中硒元素含量分布的主要因素分析

4.2.1 成土母巖

土壤硒來源于各種母巖，土壤中硒含量在很大程度上決定于其母質(zhì)母巖本身的硒含量(張艷玲等，2002)。從土壤硒的分布特征中可以看出，Se元素高值的表土主要分布在二疊系茅口組、龍?zhí)督M、長興組及峨眉山玄武巖組。Se是親地核元素，萬傳杰等(萬傳杰等，2019)研究表明火山作用是硒的一個重要源泉，早二疊世峨眉山玄武巖大規(guī)模噴發(fā)是Se元素富集的物質(zhì)來源。Huang Shunsheng等(Huang et al，2009)研究表明高硒土壤主要來源于富硒巖石和煤系地層，研究區(qū)二疊系茅口組、龍?zhí)督M、長興組為含煤地層，故推斷研究區(qū)表層土硒的含量受成土母巖的影響。

4.2.2 土壤性質(zhì)

由研究區(qū)表土硒含量與土壤性質(zhì)相關(guān)性分析(表3)，可看出土壤硒含量與pH呈明顯負(fù)相關(guān)，這是由于在中性及酸性條件下，硒的主要存在形態(tài)為亞硒酸鹽(SeO32-)，不易遷移和淋溶流失，而在堿性條件下，硒的主要存在形態(tài)為硒酸鹽(SeO42-)，活性和生物可利用性大，容易遷移流失。土壤硒含量與土壤有機質(zhì)呈明顯正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.48，有機質(zhì)對硒有很強的吸附能力，有機質(zhì)對硒的吸附是土壤富集硒的一個重要因素(REN et al，2014)。土壤中磷含量也與土壤硒呈正相關(guān)，磷在土壤中主要以磷灰石的形式存在，可以吸附Se4+，而幾乎不吸附Se6+(鄒輝等，2018)，所以可以推斷出土壤硒被磷灰石吸附，同時，土壤硒主要以Se4+存在。

表3 硒和土壤相關(guān)性分析

綜上所述，研究區(qū)成土母質(zhì)是土壤硒的主要來源，硒在土壤中的分布受到土壤pH值、土壤有機質(zhì)和土壤磷的影響。

4.3 富硒土壤資源評價

研究區(qū)硒不足的耕地面積為15.21萬畝，占全縣耕地總面積的24.9%，富硒耕地面積為45.74萬畝，占全縣耕地總面積的75.05%，主要分布在馬場鎮(zhèn)的下管村、馬場村、龍場鄉(xiāng)的波墮村、雞場坡鄉(xiāng)的羊場村、貓洞鄉(xiāng)的新民村、白巖鎮(zhèn)的白巖場村；硒過剩耕地的面積為0.03萬畝，占全縣耕地面積的0.05%，主要分布在馬場鎮(zhèn)、雞場坡鄉(xiāng)、坪上鄉(xiāng)。

表4 普定縣富硒土壤等級劃分

圖3 普定縣耕地土壤硒(Se)等級圖

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)硒在表層土壤中明顯富集，表層土壤Se含量在不同類型的土壤中的特征為：紫色土(0.63 mg/kg)>黃壤(0.61 mg/kg)>石灰土(0.52 mg/kg)>水稻土(0.51 mg/kg)；而在不同成土母巖的土壤中表現(xiàn)為：巖漿巖(0.82 mg/kg)>白云巖(0.81 mg/kg)>碎屑巖(0.62 mg/kg)>灰?guī)r(0.55 mg/kg)。

(2)研究區(qū)土壤硒主要來源于成土母巖，在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化則受到土壤性質(zhì)的影響，主要為pH值、土壤有機質(zhì)及土壤磷。

致謝：感謝省耕地調(diào)查辦、安順市耕地調(diào)查辦、普定縣耕地調(diào)查辦、安順市農(nóng)業(yè)局、普定縣農(nóng)業(yè)局的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員對該項工作的支持，感謝貴州煤礦地質(zhì)工程咨詢與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心和貴州榮源環(huán)保科技有限公司人員參與野外調(diào)查與數(shù)據(jù)處理，感謝四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都綜合巖礦測試中心對本項目樣品的測試分析。