安徽省宣城市土壤硒地球化學(xué)特征及成因分析

邢 潤(rùn) 華

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001)

0 引言

1973年聯(lián)合國(guó)衛(wèi)生組織宣布硒(Se)是人體必需的微量元素，1988年中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)將硒列入人們每日膳食營(yíng)養(yǎng)素之一，國(guó)內(nèi)外大量醫(yī)學(xué)臨床試驗(yàn)證明，適量硒能提高人體免疫力，對(duì)于癌癥、心臟病、肝臟等四十多種疾病有較好的預(yù)防和輔助治療作用，同時(shí)對(duì)鎘、砷、汞等重金屬毒性具有拮抗作用，而人體缺硒或硒過(guò)量均可能造成人體重要器官機(jī)能失調(diào)[1]。

人體自身無(wú)法合成硒，人體硒主要通過(guò)食物鏈從土壤中獲取，有研究表明土壤Se含量的高低會(huì)影響動(dòng)、植物Se含量，在土壤Se過(guò)量地區(qū)，人和動(dòng)物患“堿毒病”和“蹣跚癥”等慢性硒中毒癥的幾率高[2]；在土壤Se 含量過(guò)低地區(qū)，人和動(dòng)物發(fā)生克山病、大骨節(jié)病和白肌病等缺硒病的幾率高[3-4]。全球土壤Se分布極不均勻，含量范圍主要介于(0.01～2)×10-6,土壤Se平均值0.40×10-6[5]。中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站及鄢明才等[6]發(fā)表的中國(guó)A層土壤背景值中Se背景值為0.29×10-6；奚小環(huán)等[7]根據(jù)1999～2012年期間開(kāi)展的全國(guó)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查成果統(tǒng)計(jì)出我國(guó)表層土壤Se平均含量為0.26×10-6。雖然不同時(shí)期研究成果略有差異，但與全球土壤Se平均含量值相比，我國(guó)土壤硒含量整體處于較低水平，有研究認(rèn)為我國(guó)有70%的國(guó)土存在不同程度的缺硒[8]，因此關(guān)于土壤Se含量分布特征及其影響因素的研究成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點(diǎn)之一，對(duì)于人類健康和農(nóng)產(chǎn)品安全具有重大意義。

國(guó)內(nèi)許多研究均表明土壤硒主要來(lái)源于成土地質(zhì)背景，成土母質(zhì)Se含量是決定土壤Se含量水平的主要控制因素，而成土過(guò)程、土壤有機(jī)質(zhì)、人類活動(dòng)、氣候條件等因素也是重要影響因素[9-13]。楊忠芳等[9]認(rèn)為海南島農(nóng)田表層土壤Se含量在一定程度上繼承了成土母巖Se含量，同時(shí)土壤中黏土礦物、有機(jī)碳、鐵錳氧化物及風(fēng)化淋溶程度對(duì)Se的地球化學(xué)行為有重要影響；蔡立梅等[10]、余飛等[11]認(rèn)為土壤Se含量主要受成土母質(zhì)控制，此外土壤理化性質(zhì)及海拔也是影響表層土壤Se含量的重要因素；郭莉等[12]、余濤等[13]認(rèn)為炭質(zhì)頁(yè)巖、黑色巖系等含硒高的地質(zhì)體是區(qū)內(nèi)土壤富硒的主要原因和重要來(lái)源。

安徽省1∶25萬(wàn)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查截至2020年已完成全省國(guó)土面積的93.10%，表層土壤Se平均含量0.27×10-6，與全國(guó)土壤Se平均含量總體相當(dāng)；調(diào)查發(fā)現(xiàn)硒含量≥0.40×10-6的富硒土壤面積占全省國(guó)土面積近11%，尤其在銅陵、宣城、池州市等地，富硒土壤占所在行政市域面積的30%以上[14]。陶春軍等[15-16]對(duì)廣德市獨(dú)山地區(qū)以及涇縣琴溪地區(qū)富硒土壤生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行過(guò)研究，夏飛強(qiáng)等[17]對(duì)寧國(guó)市表層土壤硒地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析，以上均只對(duì)宣城市局部地段或地區(qū)開(kāi)展過(guò)土壤硒研究工作。本次利用1∶25萬(wàn)多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查成果，針對(duì)宣城市全域范圍，分析和研究宣城市土壤硒分布及主要成因來(lái)源，查明富硒土地資源分布，為區(qū)內(nèi)天然富硒土壤開(kāi)發(fā)利用及富硒農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

宣城市位于安徽省東南部，面積12 340 km2，地理坐標(biāo)：北緯29°57′～31°19′，東經(jīng)117°58′～119°40′，東鄰浙江，南倚黃山，北、西與馬鞍山、蕪湖以及池州毗鄰，北東與江蘇省接壤，是皖江經(jīng)濟(jì)帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)一翼，東南沿海溝通內(nèi)地的重要通道。宣城市地處皖南丘陵山地與長(zhǎng)江中下游平原的過(guò)渡地帶，北部多平原少丘陵；中部為丘陵及崗沖；南部山地、丘陵和盆谷交錯(cuò)。宣城市屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降水量1 429.6 mm；土地資源以林地為主，占宣城市土地總面積58.86%，其次為耕地(占17.47%)、園地(占5.64%)等。土壤類型以紅壤為主(占全市土壤總面積52%)，其次為水稻土(占17.3%)、紫色土(8.6%)、粗骨土(5.6%)、石灰?guī)r土(5.4%)、黃棕壤(3.9%)、石質(zhì)土(2.9%)等，紅壤為地帶性土壤，是宣城市林、茶、桑、果的主要種植基地。成土母質(zhì)包括淺色碎屑巖類風(fēng)化物母質(zhì)(41.0%)、酸性巖類風(fēng)化物母質(zhì)(15.4%)、河流沖積物母質(zhì)(12.8%)、碳酸巖類風(fēng)化物母質(zhì)(9.2%)、紅色碎屑巖類風(fēng)化物母質(zhì)(8.2%)、網(wǎng)紋紅土母質(zhì)(6.8%)、晚更新世黃土母質(zhì)(4.1%)以及少量淺變質(zhì)巖類風(fēng)化物母質(zhì)(0.87%)。區(qū)內(nèi)地層以周王深斷裂為界，北部以第四系和白堊系地層為主，南部以志留系、奧陶系、寒武系、震旦系、南華系地層為主，區(qū)內(nèi)巖漿巖以燕山早期酸性侵入巖為主(圖1)。

2 樣品采集及分析測(cè)試

2.1 樣品采集

1∶25萬(wàn)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查采用雙層網(wǎng)格化土壤測(cè)量，在宣城市共采集了表層土壤樣12 316件，深層土壤樣3 104件，表層土壤采樣深度0～20 cm，采樣密度1個(gè)點(diǎn)/km2；深層土壤采樣深度150～200 cm(若土層較薄按土壤實(shí)際厚度確定采樣深度)，采樣密度1個(gè)點(diǎn)/4 km2。樣點(diǎn)布設(shè)以代表性和均勻性為原則，在平原農(nóng)田區(qū)主要布設(shè)于采樣小格中心位置，避開(kāi)主要交通道路，兼顧土地利用方式；丘陵、低山區(qū)布設(shè)在土壤易于匯集的坡地、溝谷部位；在采樣點(diǎn)位周圍50 m范圍內(nèi)選擇3～5處多點(diǎn)采樣組合成一件樣品(除去植物根莖等雜物)；土壤樣經(jīng)自然干燥，過(guò)20目尼龍篩，表層土壤按1個(gè)組合樣/4 km2、深層土壤按1個(gè)組合樣/16 km2等質(zhì)量組合形成分析樣品，在樣品采集、干燥、加工、過(guò)篩、組合全過(guò)程要求防污染。

2.2 樣品分析測(cè)試

表層土壤組合樣3 079件、深層土壤組合樣776件、農(nóng)作物及根系土樣各87件送安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所分析測(cè)試，水稻樣分析精米，土壤及農(nóng)作物樣品均分析全量Se，根系土分析全量Se和有效Se。土壤全量Se采用堿熔—原子熒光法(AFS)測(cè)定，土壤浸提性Se采用硝酸溶液浸提—原子熒光法(AFS)測(cè)定，農(nóng)作物Se采用微波消解溶樣—電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)，采用分析國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的方法進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度控制，各項(xiàng)指標(biāo)的分析方法(表1)、檢出限(表2)、精密度和準(zhǔn)確度均達(dá)到并優(yōu)于《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范(1∶250 000)》(DZ/T 0258—2014)、《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析方法和技術(shù)要求》(DD2005—03)、中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林土壤分析方法》(LY1210～1275—1999)等規(guī)范要求，異常點(diǎn)檢查、重復(fù)性檢驗(yàn)合格率以及報(bào)出率達(dá)到規(guī)范要求,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部和外部質(zhì)量控制方法及各項(xiàng)質(zhì)量參數(shù)均滿足規(guī)范要求。

3 土壤硒地球化學(xué)特征

3.1 土壤硒含量及地球化學(xué)分布

宣城市表層土壤Se含量在(0.12～8.80)×10-6，平均含量0.44×10-6，是全國(guó)土壤第二環(huán)境Se背景值[7](0.26×10-6)的1.69倍；深層土壤Se含量在(0.06～2.79)×10-6，平均含量為0.25×10-6，是全國(guó)土壤第一環(huán)境Se背景值[7](0.17×10-6)的1.47倍；表、深層土壤Se變異系數(shù)分別為99%和85%，均屬于中等分異，接近強(qiáng)分異，說(shuō)明區(qū)內(nèi)土壤Se含量變異程度較大。

圖1 宣城市位置及地質(zhì)圖Fig.1 Location and geological map of Xuancheng City

表1 樣品分析方法配套方案

表2 樣品分析方法檢出限

表、深層土壤Se地球化學(xué)分布顯示：表、深層土壤Se含量空間分布特征總體一致，Se高值—高背景區(qū)主要分布在寧國(guó)市中溪鎮(zhèn)東南、寧墩鎮(zhèn)—胡樂(lè)鎮(zhèn)一帶，績(jī)溪縣縣城及伏嶺鎮(zhèn)周邊，涇縣陳村、晏公鎮(zhèn)，宣州區(qū)百棵樹(shù)、水東鎮(zhèn)，廣德縣新杭鎮(zhèn)等地；低值、低背景區(qū)主要分布在旌德縣中東部—績(jī)溪縣西北地區(qū)，績(jī)溪縣楊溪、涇縣榔橋鎮(zhèn)、寧國(guó)縣北—廣德縣柏墊鎮(zhèn)等地；土壤Se極高值位于寧國(guó)市寧墩鎮(zhèn)、中溪鎮(zhèn)一帶，極低值位于旌德縣縣城及周邊(圖2)。

圖2 宣城市表層(a)、深層(b)土壤Se元素地球化學(xué)分布Fig.2 Geochemical map of Se elements in surface(a) and deep(b) soils of Xuancheng City

3.2 土壤硒豐缺分級(jí)

依據(jù)DZ/T 0295—2016[18]中對(duì)土壤Se的劃分標(biāo)準(zhǔn)，宣城市表層土壤硒含量等級(jí)以適量—高為主(表3)，其中適量硒土壤面積7 639 km2，占宣城市總面積的 61.90%，在宣州區(qū)、郎溪縣、廣德市以及涇縣和旌德市廣泛分布；高硒土壤(即富硒土壤)面積4 397 km2，占比35.63%，主要分布在寧國(guó)市寧墩鎮(zhèn)—績(jī)溪縣伏嶺鎮(zhèn)、涇縣晏公鎮(zhèn)—宣州區(qū)百棵樹(shù)—水東鎮(zhèn)、涇縣陳村—赤坑山、廣德縣新杭鎮(zhèn)等地；邊緣硒土壤在旌德縣城周邊少量分布，過(guò)剩硒土壤在寧國(guó)市和績(jī)溪縣零星分布，缺乏硒土壤在旌德縣呈孤點(diǎn)分布。

深層土壤硒含量等級(jí)以適量為主，其次為邊緣、缺乏和高硒土壤(表3)，無(wú)硒過(guò)剩土壤。邊緣和缺乏硒土壤主要分布在郎溪縣和廣德縣，旌德縣西北地區(qū)、涇縣陳村北部地區(qū)以及榔橋鎮(zhèn)也有部分分布。高硒土壤(即富硒土壤)面積約1 288 km2，占比 10.44%，主要分布在寧國(guó)市寧墩鎮(zhèn)—中溪鎮(zhèn)、績(jī)溪縣伏嶺鎮(zhèn)、涇縣陳村—赤坑山等地。

表3 表、深層土壤Se含量分級(jí)及面積比例

3.3 表層土壤硒富集程度

1∶25萬(wàn)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查采集了表、深層土壤樣品，深層土壤采集地下150～200 cm的連續(xù)土壤柱，其元素含量代表未經(jīng)過(guò)人類明顯作用、更接近自然豐度的土壤元素本底含量;表層土壤采樣深度0～20 cm，元素含量代表經(jīng)過(guò)人類作用、更接近現(xiàn)代工業(yè)化影響的次生含量。因此可以用表層土壤元素含量與同一采樣單元內(nèi)深層土壤元素含量的比值(Se表深比)來(lái)判斷表層土壤Se含量相對(duì)深層土壤的富集或貧化[19-20]，以表深比值0.5、0.8、1.2、1.5、2.0劃分為明顯貧化、貧化、含量相當(dāng)、相對(duì)富集、明顯富集和強(qiáng)富集6個(gè)等級(jí)來(lái)反映表層土壤相對(duì)深層土壤的富集程度。通過(guò)計(jì)算，宣城市表層土壤Se含量相對(duì)深層土壤有不同程度的富集，以強(qiáng)富集和明顯富集為主，強(qiáng)富集和明顯富集的表層土壤占宣城市總面積近70%，相對(duì)富集和含量相當(dāng)土壤各占15%左右，貧化和明顯貧化土壤不足3%(表4)。

表4 表層土壤相對(duì)深層土壤Se富集程度

4 表層土壤硒來(lái)源及主要影響因素

土壤是由巖石經(jīng)風(fēng)化破碎形成風(fēng)化物，風(fēng)化物母質(zhì)在氣候、生物的共同作用下經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)歲月發(fā)育成土壤，因此巖石、成土母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。王美珠等[21]對(duì)我國(guó)部分地區(qū)高硒、低硒土壤的形成原因作了初步探討，認(rèn)為母質(zhì)(母巖)類型是導(dǎo)致土壤硒含量高低的主要原因，楊忠芳、楊志強(qiáng)等[9,22]研究表明表層土壤 Se 含量在一定程度上繼承了成土母巖(或深層土壤)Se 含量；同時(shí)土壤類型[9,22-23]、土地利用方式[24]以及土壤有機(jī)質(zhì)[9,22-23,25]、酸堿度[9,23,25]等理化性質(zhì)對(duì)土壤硒含量均有不同程度的影響。

4.1 母巖對(duì)表層土壤Se含量的影響

相關(guān)研究表明，成土母質(zhì)中硒含量與巖石的巖性和形成時(shí)代有關(guān)；郭莉等[12]、余濤等[13]、酈逸根等[26]認(rèn)為富含泥質(zhì)、炭質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的沉積巖中硒含量較高，而砂巖中硒含量較低，李家熙等[2]認(rèn)為高硒土壤主要繼承富硒巖石和煤層。宣城市按不同巖石單元對(duì)表、深層土壤Se含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表5)，Se含量自高而低依次為：含炭質(zhì)巖系、含錳地層、灰?guī)r、含煤地層>泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖>砂巖>砂、黏土、燕山期中酸性侵入巖，可以看出宣城市含炭質(zhì)巖系、含錳含煤以及灰?guī)r地層是土壤高Se的主要來(lái)源，而燕山期中酸性侵入巖、第四系地層形成的土壤硒含量相對(duì)低。這與郭莉、酈逸根、李家熙等研究成果一致[2,12,26]。

表5 主要地層(巖性)形成的土壤Se含量統(tǒng)計(jì)

4.2 成土母質(zhì)對(duì)表層土壤Se含量的影響

按宣城市不同母質(zhì)單元對(duì)表、深層土壤Se含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表6)，表層土壤Se含量由高到低為：碳酸鹽巖類風(fēng)化物母質(zhì)>淺色碎屑巖類風(fēng)化物母質(zhì)>淺變質(zhì)巖類風(fēng)化物母質(zhì)>網(wǎng)紋紅土母質(zhì)>紅色碎屑巖類風(fēng)化物母質(zhì)>晚更新世黃土母質(zhì)>河流沖積物母質(zhì)>酸性巖類風(fēng)化物母質(zhì)，深層土壤Se含量特征與表層土壤基本一致，僅網(wǎng)紋紅土母質(zhì)土壤Se含量略有下降?？傮w均表現(xiàn)為：碳酸鹽巖類及淺色碎屑巖類風(fēng)化物母質(zhì)Se含量高，河流沖積物和酸性巖類風(fēng)化物母質(zhì)Se含量低。

對(duì)不同成土母質(zhì)單元表層土壤Se豐缺等級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖3)，可以看出碳酸鹽巖類風(fēng)化物母質(zhì)中富硒土壤比例最高，淺色碎屑巖和淺變質(zhì)巖類母質(zhì)其次，晚更新世黃土、河流沖積物和酸性巖類母質(zhì)富硒比例低，潛在硒不足土壤主要集中在酸性巖類風(fēng)化物母質(zhì)。

表6 不同成土母質(zhì)形成的土壤Se含量對(duì)比

圖3 不同成土母質(zhì)土壤硒含量等級(jí)比例Fig.3 Grade proportion of soil selenium content in different soil forming parent materials

4.3 土壤類型、土地利用方式等其他因素對(duì)表層土壤Se含量的影響

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)不同土壤類型Se含量由高到低分別為：暗黃棕壤>石灰?guī)r土>黃壤>粗骨土>石質(zhì)土>紅壤>紫色土>水稻土>黃褐土>潮土>黃棕壤，碳酸鹽巖類風(fēng)化物母質(zhì)形成的石灰?guī)r土Se含量高，晚更新世黃土母質(zhì)形成的黃褐土、河流沖積物母質(zhì)形成的水稻土、潮土等Se含量相對(duì)低，依舊表現(xiàn)出受成土母質(zhì)影響明顯，而粗骨土和紅壤因母質(zhì)來(lái)源多樣，Se含量變化較大，Se最高值位于粗骨土，最低值位于紅壤。

對(duì)比同一土壤類型中不同成土母質(zhì)來(lái)源的Se含量變化(圖4)，以紅壤和水稻土為例，紅壤中不同成土母質(zhì)Se含量從高到低依次為：淺色碎屑巖母質(zhì)>網(wǎng)紋紅土、紅色碎屑巖母質(zhì)>淺變質(zhì)巖、酸性巖母質(zhì)；水稻土中不同成土母質(zhì)Se含量從高到低為：碳酸巖母質(zhì)>淺碎屑巖母質(zhì)>網(wǎng)紋紅土>紅色碎屑巖、晚更新世黃土、河流沖積物母質(zhì)>淺變質(zhì)巖和酸性巖風(fēng)化物母質(zhì)，可以看出這兩類土壤類型中不同母質(zhì)的Se含量變化與全區(qū)不同成土母質(zhì)土壤Se含量變化一致，說(shuō)明即便是同一類土壤類型，Se含量因成土母質(zhì)不同依然存在一定的差異，表明成土母質(zhì)是土壤Se含量的主要影響因素。

對(duì)比不同成土母質(zhì)形成的主要土壤類型Se含量變化(圖4),可以看出淺色碎屑巖、淺變質(zhì)巖、酸性巖等母質(zhì)形成的土壤類型多樣且Se含量差異較大，但總體均表現(xiàn)為：暗黃棕壤、黃壤等較高海拔形成的土壤以及粗骨土、石質(zhì)土等保留母質(zhì)特性較多的幼年土壤的Se含量普遍高于以耕作為主的、人為活動(dòng)強(qiáng)烈的水稻土以及黃棕壤等，表明土壤Se含量除受成土母質(zhì)影響外，地形、土地利用方式等對(duì)土壤Se含量也有一定影響。

圖4 不同成土母質(zhì)中主要土壤類型Se含量對(duì)比Fig.4 Comparison of Se content of main soil types in different soil forming parent materials

4.4 表層土壤Se對(duì)深層土壤繼承性分析

深層土壤采樣深度在地下150～200 cm(土層較薄地區(qū)根據(jù)實(shí)地土壤厚度確定)，因深層土壤受人類活動(dòng)影響小，更接近于母質(zhì)含量，因此通過(guò)分析深層土壤Se含量對(duì)表層土壤Se含量的影響程度，了解表層土壤受成土母質(zhì)的控制程度。對(duì)表、深層土壤Se 含量進(jìn)行回歸分析，獲得 Se表=0.916×Se深+0.210(r=0.434，n=3 079，P<0.01) 的線性方程，說(shuō)明表層土壤 Se 含量總體受深層土壤 Se 含量控制，對(duì)深層土壤Se含量有一定繼承性。進(jìn)一步研究表明，不同成土母巖形成的深層土壤 Se含量對(duì)表層土壤Se含量控制程度不同(表7)，淺變質(zhì)巖母質(zhì)、淺色碎屑巖母質(zhì)形成的土壤，表層土壤Se含量較大程度地繼承了深層土壤Se含量，而河流沖積物母質(zhì)、晚更新世黃土母質(zhì)形成的土壤，表層土壤Se含量對(duì)深層土壤Se含量的繼承性較弱，表明在淺變質(zhì)巖、碎屑巖、酸性巖等基巖分布廣泛、多山區(qū)林地、人類活動(dòng)偏少的區(qū)域表層土壤Se受成土母質(zhì)控制較強(qiáng)，而在晚更新世黃土、河流沖積物母質(zhì)等人類后天活動(dòng)強(qiáng)烈、耕地較多的區(qū)域成土母質(zhì)對(duì)表層土壤Se含量控制相對(duì)較弱，反映了不同母質(zhì)的表層土壤對(duì)深層土壤的繼承性有一定差異，同時(shí)也表明表層土壤Se含量除受成土母質(zhì)影響外，土地利用方式、人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)以及地形地貌對(duì)土壤Se含量也有一定影響。

表7 不同成土母質(zhì)表、深層土壤Se 含量回歸方程

4.5 土壤其他元素及理化性質(zhì)對(duì)Se含量的影響

表層土壤Se與其他52項(xiàng)元素的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表8，可以看出與土壤Se相關(guān)性好(r>0.4)的元素主要有V、Cd、Ba、Ag、Zn、Mo、U、Ni、Sb、P等，多為親硫元素，此類元素在黑色巖系(含炭質(zhì)地層)中普遍富集，間接反映了母巖對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的控制，即土壤元素含量對(duì)母巖(成土母質(zhì))的繼承性。深層土壤Se相關(guān)性分析結(jié)果與表層土壤基本一致，且與S、有機(jī)碳和全碳相關(guān)系數(shù)均大于0.4，相關(guān)性較好。

表8 表層土壤Se與其他元素的相關(guān)系數(shù)

有研究表明土壤有機(jī)質(zhì)含量也是決定土壤硒含量的重要因素，土壤有機(jī)質(zhì)一方面通過(guò)降解作用釋放出硒，使硒進(jìn)入土壤作物生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，另一方面與金屬形成復(fù)合體，使提供的吸硒基團(tuán)能夠固定土壤中的硒，因此土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)Se具有吸附固定作用[9-10，26-27]。宣城市表層土壤有機(jī)質(zhì)與Se相關(guān)系數(shù)為0.37，相關(guān)性較好，若剔除Se含量高于4×10-6的高異常值，兩者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.55(P<0.01)，相關(guān)性更顯著(圖5)，土壤Se與有機(jī)質(zhì)的正相關(guān)與前人研究成果吻合。

圖5 土壤硒與有機(jī)質(zhì)相關(guān)性Fig.5 Correlation between soil selenium and organic matter

有研究表明土壤pH與Se呈正相關(guān)，且相關(guān)性好，土壤酸度越強(qiáng)，對(duì)Se的吸附固定能力越強(qiáng)[2，9]，宣城市土壤pH與Se相關(guān)性不明顯，但酸性土壤(pH≤6.5)分布廣泛，宣城市總面積的91%為酸性土壤，這可能是表層土壤相對(duì)深層土壤Se含量明顯富集的原因之一。

4.6 土壤Se有效態(tài)及生態(tài)有效性

宣城市采集了87件農(nóng)作物樣(包括47件水稻樣、25件蔬菜、6件玉米、5件茶葉、2件核桃、2件瓜蔞籽)及根系土樣品，對(duì)根系土的全硒及有效硒進(jìn)行相關(guān)性分析，呈顯著正相關(guān)(r=0.644，n=87，P<0.01)。參照富硒稻谷(GB/T 22499—2008)、富硒茶(NY/T 600—2002)，沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的參照江西省富硒食品硒含量分類地方標(biāo)準(zhǔn)(DB36/T 566—2017),采集的87件農(nóng)作物樣品中，水稻均富硒，蔬菜部分富硒，其余作物不富硒(表9)。由此可見(jiàn)農(nóng)作物的富硒率還與作物品種有關(guān)，不同作物的富硒率不同，因此宣城市若要開(kāi)發(fā)富硒產(chǎn)業(yè)還需選擇性的種植富硒比率較高的作物。

5 結(jié)論

宣城市表層土壤Se含量在(0.12～8.80)×10-6，平均含量0.44×10-6，是全國(guó)土壤第二環(huán)境Se背景值(0.26×10-6)的1.69倍，區(qū)內(nèi)足硒和富硒土壤分布廣泛，占比分別為61.90%和35.63%，富硒土壤主要分布在寧國(guó)市寧墩鎮(zhèn)—績(jī)溪縣伏嶺鎮(zhèn)、涇縣晏公鎮(zhèn)—宣州區(qū)百棵樹(shù)—水東鎮(zhèn)、 涇縣陳村—赤坑山、廣德縣新杭鎮(zhèn)等地。表、深層土壤Se含量在空間上分布總體一致，表層土壤Se含量相對(duì)深層土壤明顯富集。

表9 農(nóng)作物富硒情況統(tǒng)計(jì)

宣城市表層土壤Se含量主要受母巖及成土母質(zhì)控制，人類活動(dòng)以及土地利用方式對(duì)土壤Se含量也有一定影響。不同母巖土壤Se平均含量：含炭質(zhì)巖系(1.23 ×10-6)>灰?guī)r(0.63×10-6)>泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖((0.52～0.55)×10-6)>砂巖、泥巖((0.43～0.44)×10-6)>砂巖、黏土、亞黏土((0.31～0.35)×10-6)>中酸性侵入巖(0.28×10-6)；不同成土母質(zhì)：碳酸鹽巖類、淺色碎屑巖類、淺變質(zhì)巖類母質(zhì)土壤Se含量高于晚更新世黃土、河流沖積物以及酸性巖類母質(zhì)Se含量；不同土壤類型：石灰?guī)r土、粗骨土、石質(zhì)土、紅壤Se含量高于水稻土、黃褐土、潮土Se含量。土壤Se含量與V、Cd、Ba、Ag、Zn、Mo、U、Ni、Sb、P、S等以及有機(jī)質(zhì)等理化指標(biāo)相關(guān)性較好。

土壤全硒與有效硒相關(guān)性較好，有利于作物的吸收，但作物的富硒比率與作物品種有關(guān)，區(qū)內(nèi)采集的47件水稻富硒率100%。