貴州省清鎮(zhèn)市土壤硒含量的分布及其影響因素①

柴冠群，王國坤，王 麗，劉桂華，羅沐欣鍵，范成五*，王 虎

貴州省清鎮(zhèn)市土壤硒含量的分布及其影響因素①

柴冠群1，王國坤2，王 麗1，劉桂華1，羅沐欣鍵1，范成五1*，王 虎3

(1 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，貴陽 550006；2 清鎮(zhèn)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴陽 551400；3 貴州雛陽生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰?，貴陽 550025)

為了解清鎮(zhèn)市土壤硒(Se)含量特征與空間分布，明確其背景值與基準(zhǔn)值，探明成土母巖、表生環(huán)境(土壤酸堿度、有機(jī)質(zhì)、土壤類型等)與人類活動(dòng)(施肥、澆灌等)對土壤Se含量的影響，采集了清鎮(zhèn)市表層(0 ～ 20 cm)土壤樣品4 637件和深層(150 ～ 200 cm)土壤樣品216件，分析了土壤pH、有機(jī)質(zhì)、Se含量等指標(biāo)。結(jié)果表明：清鎮(zhèn)市表層土壤Se含量高于深層土壤，表層與深層土壤Se含量空間分布趨勢一致；Se含量較高的區(qū)域集中分布在流長苗族鄉(xiāng)、犁倭鎮(zhèn)與站街鎮(zhèn)接壤的區(qū)域；清鎮(zhèn)市富硒(0.4 ～ 3.0 mg/kg)土壤面積為103 789.65 hm2，占調(diào)查總面積的89.98%；清鎮(zhèn)市土壤Se背景值為0.56 mg/kg，土壤Se基準(zhǔn)值為0.35 mg/kg，該背景值是全國土壤Se背景值的1.93倍，且高于貴州省土壤Se背景值。清鎮(zhèn)市不同土地利用方式與黃壤、黃棕壤、石灰土和水稻土的土壤Se背景變化率(ΔRCSe)均增加。2009—2019年清鎮(zhèn)市土壤pH降低了0.15個(gè)單位，表層土壤Se含量與pH負(fù)相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)和深層土壤Se含量正相關(guān)，Se元素更容易在酸性強(qiáng)、有機(jī)質(zhì)豐富的土壤環(huán)境條件下積累富集。清鎮(zhèn)市玄武巖發(fā)育的土壤Se含量最高，紫色砂頁巖發(fā)育的土壤Se含量最低；灌溉水與肥料均能向土壤帶入Se，灌溉水Se代入量較大，年均帶入量為2 205 mg/hm2。

土壤；硒；空間分布；影響因素；背景值；基準(zhǔn)值

硒(Se)是人體與動(dòng)物必需的微量元素，對其健康發(fā)揮著重要作用[1]。研究表明，攝入適量Se具有增強(qiáng)免疫力、預(yù)防癌變、抗氧化、抗衰老等生物學(xué)功能，然而攝入過量的Se或缺Se會導(dǎo)致人體健康風(fēng)險(xiǎn)[2]。飲食攝入是缺Se人群補(bǔ)充Se最主要的途徑之一，而動(dòng)植物和人體中的Se主要是通過食物鏈由土壤供給[3]。土壤環(huán)境中Se含量由于受到成土過程、土壤理化性質(zhì)及氣候條件等因素的影響，在土壤中的分布并不均勻，存在很大的空間變異性[4-5]，各種因素的共同作用決定了一個(gè)區(qū)域土壤Se的豐缺，但不同地區(qū)的影響因素作用大小因地而異[6]。清鎮(zhèn)市作為貴陽市糧食蔬菜保供基地，明確其土壤Se含量狀況與影響因素，對清鎮(zhèn)市富Se農(nóng)產(chǎn)品基地規(guī)劃與開發(fā)具有重要意義。

特定區(qū)域土壤Se背景值與基準(zhǔn)值的確定，能夠?yàn)閰^(qū)域地方病防治與合理開發(fā)利用富Se土地資源提供科學(xué)依據(jù)[7]。此外，土壤元素背景值與基準(zhǔn)值是土壤環(huán)境保護(hù)立法及執(zhí)法標(biāo)準(zhǔn)制定的重要依據(jù)[8-9]。中國地質(zhì)調(diào)查局已明確提出“土壤元素地球化學(xué)基準(zhǔn)值”是反映第四紀(jì)地層地球化學(xué)本底的量值，由深層(1.5 ～ 2 m)土壤采樣分析統(tǒng)計(jì)取得，“土壤元素地球化學(xué)背景值”是反映第四紀(jì)地層地球化學(xué)背景的量值，由表層(0 ～ 20 cm)土壤采樣分析統(tǒng)計(jì)取得[10-11]。因此，本文利用清鎮(zhèn)市表層(0 ～ 20 cm)土壤與深層(1.5 ～ 2 m)土壤樣品調(diào)查數(shù)據(jù)，開展清鎮(zhèn)市土壤Se基準(zhǔn)值與背景值研究，并分析成土母巖、表生環(huán)境(土壤酸堿度、有機(jī)質(zhì)、土壤類型等)與人類活動(dòng)(施肥、澆灌等)對土壤Se含量的影響，以期為區(qū)域資源勘探、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

清鎮(zhèn)市位于貴州省中部，地跨26°21′00″ ～ 26°59′09″ N，106°07′06″ ～ 106°33′00″ E，海拔范圍765 ～ 1 762.7 m，年均日照時(shí)數(shù)1 277.3 h，年均氣溫14.0 ℃，年均降水量1 192.5 mm，年均徑流深564 mm，年均徑流模數(shù)564 000 m3/(km2·s)，土壤類型主要有黃壤、石灰土、水稻土、黃棕壤與紫色土等。全市土地總面積138 659.97 hm2，其中，耕地40 860 hm2，占總面積的29.47%；園地7 283.78 hm2，占總面積的5.25%；林地67 506.3 hm2，占總面積的48.68%。

1.2 樣品采集與處理

于2019年，以清鎮(zhèn)市水田、旱地、園地(果園、茶園)與林地土壤為調(diào)查對象，面積共115 347.47 hm2，其中水田、旱地與園地按照每10 hm2布設(shè)1個(gè)表層點(diǎn)位、每200 hm2布設(shè)1個(gè)深層點(diǎn)位，林地按照每400 hm2布設(shè)1個(gè)表層點(diǎn)位、每4 000 hm2布設(shè)1個(gè)深層點(diǎn)位，根據(jù)每件樣品最大限度地代表采樣區(qū)域內(nèi)的主要土地利用方式與土壤類型的要求調(diào)整采樣點(diǎn)位，分別采集表層(0 ～ 20 cm)與深層(1.5 ～ 2 m)土壤混合樣品，并用四分法分別保留約1 kg裝入布袋帶回實(shí)驗(yàn)室。樣品自然風(fēng)干后，使用三維震擊式球磨儀(TJS-325，天津市東方天凈科技發(fā)展有限公司)研磨適量土壤，過10目尼龍篩保存?zhèn)溆?。本研究共采? 637個(gè)表層土壤樣品、216個(gè)深層土壤樣品。此外，采集了具有代表性的25個(gè)灌溉水樣與20個(gè)肥料樣品。采集土壤樣品數(shù)與樣點(diǎn)分布圖分別見表1與圖1。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

土壤與肥料全Se含量的測定：取一定量預(yù)處理好的土壤或肥料樣品，用瑪瑙研缽研磨，使之全部通過100目尼龍篩；然后稱取適量樣品(土樣0.300 0 g，肥料樣0.500 0 g)置于聚四氟乙烯消解內(nèi)罐中，依次加入6 ml 12 mol/L的HCl與2 ml 16 mol/L HNO3，靜置24 h；將消解內(nèi)罐嵌入消解外罐和保護(hù)支架，一并置于微波消解儀中消解30 min，之后原子熒光光譜法(AFS，AFS-920，北京吉天儀器有限公司)測定樣品中Se含量[12]。

表1 表層與深層土壤樣品分布情況

注：“–”表示未統(tǒng)計(jì)面積。

圖1 表層與深層采樣點(diǎn)位分布示意圖

土壤pH的測定：稱取過10目尼龍篩預(yù)處理好的土樣10.0 g，加入25 ml重蒸水，磁力攪拌器劇烈攪拌2 min，靜置30 min后，在1 h內(nèi)用pH計(jì)電極法測定完成[13]；土壤有機(jī)質(zhì)的測定：稱取0.500 0 g通過100目尼龍篩的土壤樣品，加入1 mol/L(1/6 K2Cr2O7)溶液10 ml，然后加入濃硫酸20 ml，加熱約30 min，加水稀釋至250 ml，加2-羧基代二苯胺指示劑12 ～ 15滴，然后用0.5 mol/L FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定[16]。

灌溉水全Se含量的測定：將灌溉水經(jīng)0.2 μm水系濾膜過濾后，量取20.0 ml置于150 ml錐形瓶內(nèi)，加10 ml 16 mol/L HNO3，搖勻后置于電熱板上加熱消解至溶液澄清透明，并蒸發(fā)至近干，冷卻，轉(zhuǎn)入25 ml刻度試管中，加入5 ml 12 mol/L HCl，用水稀釋至刻度，放置10 min后，用原子熒光光譜法(AFS，AFS-920，北京吉天儀器有限公司)測定其Se含量[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 化學(xué)元素背景變化率 土壤化學(xué)元素背景值受成土母質(zhì)影響，反映的是一種自然地質(zhì)背景，土壤化學(xué)元素的自然背景會隨著人類活動(dòng)的加強(qiáng)而發(fā)生改變。為了客觀評價(jià)自然背景的變化程度，用化學(xué)元素自然背景的變化率(ΔRC)來度量元素自然背景的變化程度[15-16]，其計(jì)算公式為：

ΔRC=((GBL–GBG)/GBG)×100%

式中：ΔRC是指元素自然背景變化率；GBL是指元素土壤背景值；GBG是指元素土壤基準(zhǔn)值。ΔRC>0表示元素地球化學(xué)背景增加，ΔRC=0表示元素地球化學(xué)背景未發(fā)生變化，ΔRC<0表示元素地球化學(xué)背景下降；0<|ΔRC|<50表示元素處于增加或減少狀態(tài)，50≤|ΔRC|<100表示元素處于顯著增加或減少狀態(tài)，|ΔRC|≥100表示元素處于極顯著增加或減少狀態(tài)。

1.4.2 異常值剔除方法與背景值和基準(zhǔn)值確定 本研究對表層土壤與深層土壤檢測數(shù)據(jù)均采用域法(± 2)(為算數(shù)平均值，為算數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差)剔除異常值，連續(xù)剔除至無異常值為止[8,17]。通過對地球化學(xué)數(shù)據(jù)分布形式(正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài))進(jìn)行檢驗(yàn)，來計(jì)算地球化學(xué)背景值與基準(zhǔn)值。若數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，則用算數(shù)平均值代表背景值或基準(zhǔn)值；若數(shù)據(jù)符合對數(shù)正態(tài)分布，則用幾何平均值代表背景值或基準(zhǔn)值；若數(shù)據(jù)既不服從正態(tài)分布又不服從對數(shù)正態(tài)分布，則用中位值和絕對中位值差的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法來估算背景值或基準(zhǔn)值[16-19]。

本文數(shù)據(jù)均采用Office 2010軟件進(jìn)行處理，運(yùn)用SPSS20軟件進(jìn)行正態(tài)分布概率檢驗(yàn)與相關(guān)性分析，采用Sigmaplot 14.0軟件與ArcGIS 10.2軟件作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤Se含量與空間分布

2.1.1 縣域土壤Se含量特征 土壤Se含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。由表2可知，與剔除異常值前相比，剔除異常值后表層與深層土壤Se含量中位數(shù)、算數(shù)平均值、幾何平均值與變異系數(shù)均有所降低，變異系數(shù)降幅最大，說明通過異常值剔除，表層與深層土壤Se含量的離散程度均有所降低。異常值剔除前后，深層土壤Se含量算數(shù)平均值與幾何平均值均低于表層土壤。異常值剔除后，表層與深層土壤Se含量的中位數(shù)均與算數(shù)平均值相等。據(jù)K-S正態(tài)分布概率檢驗(yàn)，表層=0.941>0.05(圖2A)，深層=0.54>0.05(圖2B)；正態(tài)分布曲線擬合結(jié)果顯示，表層=0.848(<0.001)，深層=0.954(<0.001)，說明表層與深層土壤Se含量均服從正態(tài)分布。根據(jù)土壤元素背景值與基準(zhǔn)值的確定方法，清鎮(zhèn)市土壤Se背景值為0.56 mg/kg，基準(zhǔn)值為0.35 mg/kg。

從世界范圍看，土壤Se缺乏較普遍，中國約72% 的縣(市)處于缺Se狀態(tài)，其中1/3的地方嚴(yán)重缺Se[20-21]。本研究與其他區(qū)域土壤Se含量差異見表3，可見，清鎮(zhèn)市土壤Se背景值是全國土壤Se背景值[25]的1.93倍，且高于貴州省土壤Se背景值[23-24]，與2017年“耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查”項(xiàng)目貴陽市土壤Se背景值[7]相等，低于2008年“貴陽市1∶250 000多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查”項(xiàng)目貴陽市土壤Se背景值[22]；清鎮(zhèn)市土壤Se基準(zhǔn)值與貴陽市土壤Se基準(zhǔn)值(0.38 mg/kg)[22]差異不大。清鎮(zhèn)市土壤Se背景值與基準(zhǔn)值分別是渝西經(jīng)濟(jì)區(qū)[11]的2.2倍與3.2倍，說明清鎮(zhèn)市土壤Se含量較高。

2.1.2 不同土地利用方式土壤Se含量特征 不同土地利用方式土壤Se含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4，可見，水田、旱地、園地與林地表層土壤Se含量均值均高于深層土壤，不同土地利用方式表層土壤Se含量變異系數(shù)為0.17 ～ 0.29，深層土壤Se含量變異系數(shù)為0.29 ～ 0.44，表層土壤Se含量變異系數(shù)低于深層土壤，但均屬于中等變異[6]。旱地表層土壤Se含量服從對數(shù)正態(tài)分布，水田、園地、林地的表層與深層土壤及旱地深層土壤的Se含量均服從正態(tài)分布。根據(jù)土壤元素背景值與基準(zhǔn)值的確定方法，研究區(qū)水田、旱地、園地與林地的土壤Se背景值分別為0.57、0.55、0.56、0.61 mg/kg，Se基準(zhǔn)值分別為0.32、0.36、0.35、0.45 mg/kg。

表2 土壤Se含量統(tǒng)計(jì)特征(mg/kg)

圖2 數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

表3 研究區(qū)與其他地區(qū)土壤Se含量比較

表4 不同土地利用方式土壤Se含量統(tǒng)計(jì)特征(mg/kg)

2.1.3 不同土壤類型土壤Se含量特征 土壤環(huán)境中的Se含量由于受成土母質(zhì)和土壤形成條件的地球化學(xué)環(huán)境的影響，在不同的土壤環(huán)境中Se的分布并不均勻，存在很大的空間變異性[3]。不同類型土壤Se含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。由表5可知，水稻土、黃壤、石灰土與黃棕壤表層土壤Se含量均值均高于深層土壤，而紫色土表層土壤Se含量均值低于深層土壤；不同土壤類型表層土壤Se含量變異系數(shù)為0.16 ～ 0.25，深層土壤Se含量變異系數(shù)為0.10 ～ 0.46，均屬于中等變異[6]；水稻土、黃壤、石灰土、黃棕壤表層與深層土壤及紫色土表層土壤Se含量均服從正態(tài)分布，而紫色土深層土壤既不服從正態(tài)分布又不服從對數(shù)正態(tài)分布。根據(jù)土壤元素背景值與基準(zhǔn)值的確定方法，研究區(qū)水稻土、黃壤、石灰土、黃棕壤與紫色土土壤Se背景值分別為0.57、0.57、0.56、0.63、0.51 mg/kg，Se基準(zhǔn)值分別為0.32、0.38、0.35、0.38、0.55 mg/kg。

2.1.4 縣域土壤Se空間分布特征 譚見安[26]將我國Se元素劃分為5個(gè)范疇，分別為缺Se(≤0.125 mg/kg)、潛在缺Se(0.125 ～ 0.175 mg/kg)、足Se(0.175 ～ 0.400 mg/kg)、富Se(0.40 ～ 3.00 mg/kg)與Se過剩(>3.00 mg/kg)，依據(jù)其劃分標(biāo)準(zhǔn)對清鎮(zhèn)市表層土壤Se含量進(jìn)行劃分，表層與深層土壤Se含量空間分布特征分別見圖3A與圖3B。清鎮(zhèn)市富Se土壤面積為103 789.65 hm2，占調(diào)查總面積的89.98%，同時(shí)存在缺Se土壤與Se過剩土壤，但占比較小。表層土壤高Se含量集中分布在流長苗族鄉(xiāng)、犁倭鎮(zhèn)與站街鎮(zhèn)接壤的區(qū)域，在新店鎮(zhèn)、暗流鎮(zhèn)、麥格苗族布依族鄉(xiāng)與紅楓湖鎮(zhèn)有零星分布；深層土壤高Se含量區(qū)域與表層土壤分布相似，也集中分布在流長苗族鄉(xiāng)、犁倭鎮(zhèn)與站街鎮(zhèn)接壤的區(qū)域。

表5 不同土壤類型土壤Se含量統(tǒng)計(jì)特征(mg/kg)

（A：表層；B：深層）

2.2 土壤Se背景變化率

研究區(qū)土壤Se背景變化率(ΔRCSe)見圖4。由圖4可知，縣域及水田、旱地、園地ΔRCSe分別為60.00%、78.12%、52.77%、60.00%，說明縣域及水田、旱地與園地土壤Se地球化學(xué)背景呈顯著增加趨勢，林地ΔRCSe為35.55%，說明林地土壤Se地球化學(xué)背景呈增加趨勢，但不顯著；水稻土、黃壤、石灰土、黃棕壤與紫色土ΔRCSe分別為78.12%、50.00%、60.00%、65.79% 與–7.27%，說明水稻土、黃壤、石灰土與黃棕壤Se地球化學(xué)背景呈顯著增加趨勢，紫色土Se地球化學(xué)背景呈降低趨勢。

2.3 土壤Se含量的影響因素

2.3.1 土壤理化性質(zhì) 對清鎮(zhèn)市2009年表層土壤pH數(shù)據(jù)(1 267個(gè))[27]與2019年表層土壤pH數(shù)據(jù)(4 637個(gè))進(jìn)行分析，10年間表層土壤pH由6.51降低至6.36，降低0.15個(gè)單位(圖5A)。10年間中性土壤(6.57.5)占比增加，增幅分別為6.57%、6.38% 與5.23%(圖5B)。結(jié)果表明，清鎮(zhèn)市表層土壤整體呈現(xiàn)酸化趨勢，這與黃至穎等[28]對貴州省pH變化特征分析結(jié)果一致。2019年表層與深層土壤pH見圖5C，可見，表層與深層土壤pH均值分別為6.36與6.47，相差為0.11，說明表層土壤出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。清鎮(zhèn)市2010年地力評價(jià)結(jié)果顯示，三等地力以上耕地占比為51.63%，仍有約48.37% 的耕地地力水平不高[27]，因此，農(nóng)戶需要通過大量施用化肥獲得高產(chǎn)，而過量施用化肥是導(dǎo)致土壤酸化的主要原因之一[29]。此外，貴州省近年來降水量與溫度增加，也是造成土壤酸化的主要原因之一[28]。

圖4 土壤Se背景變化率

圖5 不同年份不同土層土壤pH

土壤中Se的存在形態(tài)主要有硒化物、有機(jī)硒化物、亞硒酸鹽(SeO32–)和硒酸鹽(SeO42–)等。在酸性或中性條件下，Se主要以SeO32–的形態(tài)存在，SeO32–容易被吸附固定在土壤中的鋁、鐵或錳的氫氧化物上，其遷移淋溶作用較弱；而在通氣狀況良好的堿性土壤中，Se主要以SeO42–的形態(tài)存在，SeO42–溶解性好且不易被金屬氧化物固定，移動(dòng)性較強(qiáng)[4]。因此，土壤pH越低，土壤中Se元素含量越高。本研究中，表層土壤Se含量與pH呈極顯著負(fù)相關(guān)(表6)，證實(shí)了這一觀點(diǎn)。本研究中表層土壤出現(xiàn)酸化趨勢，約79.35% 的土壤屬于酸性或中性(圖5)，大氣沉降或農(nóng)業(yè)投入土壤中Se主要以SeO32–的形態(tài)存在，不易遷移淋溶，這是表層土壤Se含量高于深層土壤的主要原因之一。土壤有機(jī)質(zhì)是影響土壤Se賦存形態(tài)和有效性的重要因素，當(dāng)有機(jī)質(zhì)分解時(shí)，能夠?qū)⒔Y(jié)合的部分Se釋放出來，并且在氧化還原的作用下，影響Se的活性[5]。陳東平等[5]分析土壤Se的形態(tài)特征發(fā)現(xiàn)，腐殖酸結(jié)合態(tài)和強(qiáng)有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)是主要的Se形態(tài)，約占Se總量的50%，本研究中表層土壤Se含量與有機(jī)質(zhì)呈極顯著正相關(guān)(表6)，即隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加，土壤Se含量也隨之增加，這與前人的研究結(jié)果一致[5-6]。此外，表層土壤Se含量發(fā)生次生富集高于深層土壤，相關(guān)性分析結(jié)果顯示，表層土壤Se含量與深層土壤Se含量呈極顯著正相關(guān)(表6)，表層土壤Se含量與深層土壤Se含量空間分布相一致(圖3)也說明表層與深層土壤存在正相關(guān)。綜上，清鎮(zhèn)市土壤中的Se元素更容易在酸性強(qiáng)、有機(jī)質(zhì)豐富的土壤環(huán)境條件下積累富集。

表6 土壤表層Se含量與土壤性質(zhì)的相關(guān)性

注：**表示相關(guān)性極顯著(<0.01)。

2.3.2 成土母巖 成土母巖是土壤形成的原始物質(zhì)，其性狀和分布對土壤的物質(zhì)組成、理化性質(zhì)和分布有重要影響[30]。陳東平等[5]與王銳等[21]均分析發(fā)現(xiàn)，成土母巖是影響土壤Se空間分布的決定性因素。貴州省主要以殘積、坡積和殘坡積成土類型為主，土壤在成土過程中一般遷移不大，土壤元素地球化學(xué)特征繼承了成土母巖的特征，不同母巖區(qū)土壤具有不同的元素組成特征。馬義波等[30]對貴州成土母巖類型調(diào)查發(fā)現(xiàn)，灰?guī)r、白云巖與泥(頁)巖是貴州省主要的成土母巖，占比分別為35.42%、26.48% 與12.15%，清鎮(zhèn)市主要的成土母巖也是灰?guī)r、白云巖與泥(頁)巖。成土母巖的類型直接影響土壤Se在不同地域空間的分布，清鎮(zhèn)市不同成土母巖發(fā)育的表層土壤Se含量順序?yàn)樾鋷r(0.938 mg/kg)>泥(頁)巖(0.897 mg/kg)>砂巖(含硅質(zhì)巖)(0.585 mg/kg)>灰?guī)r(0.566 mg/kg)>白云巖(0.527)>紫紅色砂頁巖(0.510 mg/kg)(圖6)，與馬義波等[30]研究結(jié)果相一致。在成土過程中，灰?guī)r區(qū)CaO等大量流失導(dǎo)致Se元素相對富集，前人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳酸鹽巖中泥質(zhì)成分較高時(shí)，其Se元素含量隨之迅速增高[11]。紫紅色砂頁巖發(fā)育為紫色土，紫色土Se含量最低(表5、圖6)，可能是由于有機(jī)質(zhì)和黏粒含量較低所致，因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)與黏粒含量的增加有助于提升土壤Se含量[5]。

2.3.3 肥料、灌溉水 表層土壤Se含量高于深層土壤，不僅與土壤次生富集相關(guān)[31]，還與人為活動(dòng)相關(guān)[21]。另外，受土壤膠體吸附、絡(luò)合和螯合等作用，大部分Se被固定在土壤表層，而深層土壤更加緊實(shí)，Se向下遷移難度加大，也是導(dǎo)致Se在表層富集的原因。本研究采集了清鎮(zhèn)市20個(gè)肥料樣品與25個(gè)灌溉水樣，其Se含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7。由表7可知，清鎮(zhèn)市肥料Se含量為0.01 ～ 1.03 mg/kg。貴州廠家生產(chǎn)的肥料Se含量較高，過磷酸鈣中Se含量達(dá)1.03 mg/kg，其由硫酸分解磷礦制備而得，這與前人報(bào)道磷酸鹽巖中Se含量通常較高[32]相一致。按畝均年施用過磷酸鈣100 kg計(jì)算，施用過磷酸鈣年均帶入Se 為1 545 mg/hm2。清鎮(zhèn)市灌溉水Se含量為0.10 ～ 1.72 μg/L，其算數(shù)平均值為0.49 μg/L，按貴州畝均年用水量300 m3計(jì)算[33]，灌溉水年均帶入Se約2 205 mg/hm2。說明人為活動(dòng)向土壤中帶入了Se，其中灌溉水代入量較大。

圖6 不同成土母巖發(fā)育土壤Se含量

表7 肥料與灌溉水Se含量

3 結(jié)論

清鎮(zhèn)市表層與深層土壤高Se含量分布區(qū)域相似，集中分布在流長苗族鄉(xiāng)、犁倭鎮(zhèn)與站街鎮(zhèn)接壤的區(qū)域，其表層土壤Se含量為0.085 ～ 8.62 mg/kg，富Se土壤面積為103 789.65 hm2；土壤Se背景值與基準(zhǔn)值分別為0.56 mg/kg與0.35 mg/kg；表層土壤呈現(xiàn)酸化趨勢，2009—2019年表層土壤pH降低了0.15個(gè)單位，表層土壤Se含量與pH呈極顯著負(fù)相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)和深層土壤Se含量呈極顯著正相關(guān)，Se元素更容易在酸性強(qiáng)、有機(jī)質(zhì)豐富的土壤環(huán)境條件下積累富集；玄武巖發(fā)育的土壤Se含量最高，紫色砂頁巖發(fā)育的土壤Se含量最低；灌溉水與肥料均能向土壤帶入Se，灌溉水代入量較大。

致謝：清鎮(zhèn)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局種植業(yè)服務(wù)中心提供了土地利用現(xiàn)狀與土壤類型矢量數(shù)據(jù)及往年土壤調(diào)查數(shù)據(jù)，并協(xié)助采集樣品，在此一并表示感謝。

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Distribution of Soil Se Content and Its Influencing Factors in Qingzhen City, Guizhou Province

CHAI Guanqun1, WANG Guokun2, WANG Li1, LIU Guihua1, LUO Muxinjian1, FAN Chengwu1*, WANG Hu3

(1 Institute of Soil and Fertilizer, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 550006, China; 2 Qingzhen Bureau of Agriculture and Rural Affairs, Guiyang 551400, China; 3 Guizhou Chuyang Ecological Environmental Protection Technology Co., Ltd., Guiyang 550025, China)

In order to explore the characteristics and spatial distribution of soil Se content in Qingzhen, clarify its background and baseline values, and investigate the influences of soil parent rock, hypergene environment (soil pH, organic matter, soil type, etc.) and human activities (fertilization, irrigation, etc.) on soil Se content, in this study, 4 637 surface (0 – 20 cm) soil samples and 216 deep (150–200 cm) soil samples in Qingzhen were collected, and soil pH, organic matter, Se content and other indicators were determined. The results showed that the spatial distribution of Se content in surface and deep soils in Qingzhen were consistent, and the areas with high Se content were concentrated in the areas bordering Liuchang Township, Liwo Township and Zhanjie Township. The area of selenium-rich soil (0.4 – 3.0 mg/kg) in Qingzhen was 103 789.65 hm2, accounting for 89.98% of the total area surveyed, and the background value of soil Se in Qingzhen was 0.56 mg/kg, and the baseline value of soil Se was 0.35 mg/kg. The background value of soil Se in Qingzhen was 1.93 times higher than the background value of soil Se in China, and higher than the background value of soil Se in Guizhou Province. The change rates of soil Se background (ΔRCSe) were increased in different land use patterns and yellow soil, yellow-brown soil, lime soil and paddy soil in Qingzhen. Soil pH in Qingzhen was decreased by 0.15 units from 2009 to 2019, and Se content of surface soil in Qingzhen was negatively correlated with pH and positively correlated with organic matter and deep soil Se content, and Se element was more likely to be accumulated and enriched in the environmental conditions of soils with strong acidity and rich organic matter. Se content was the highest in soils derived from basalt and the lowest in soils derived from purple sand shale. Both irrigation water and fertilizers in Qingzhen could bring Se into the soil, and the amount of Se brought in by irrigation water was large, with an average annual amount of 2 205 mg/hm2.

Soil; Selenium; Spatial distribution; Influencing factors; Geochemical background value; Baseline value

P595；X53

A

10.13758/j.cnki.tr.2022.06.003

柴冠群, 王國坤, 王麗, 等. 貴州省清鎮(zhèn)市土壤硒含量的分布及其影響因素. 土壤, 2022, 54(6): 1108–1116.

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFD0800602)和黔科中引地項(xiàng)目([2019]4003號)資助。

通訊作者(18985581415@189.cn)

柴冠群(1990—)，男，山西臨汾人，碩士，助理研究員，主要從事重金屬污染防控與土壤保育研究。E-mail：chaiguanqun@163.com