廣西平樂縣富硒土壤地球化學(xué)特征

李庚華，范汝海，李成勇

（廣西壯族自治區(qū)二七一地質(zhì)隊(duì)，廣西 桂林 541199）

硒（Se）是動(dòng)物多種酶和蛋白質(zhì)的重要組分，具有抑制癌變、抗衰老、提高肌體免疫力等功能，缺硒或硒過量會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物的多種病癥，而動(dòng)植物體內(nèi)的硒大多由土壤直接或間接提供。依托廣西平樂縣土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，筆者研究平樂縣主要農(nóng)用地土壤中硒的分布特征和受控因素等。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處廣西壯族自治區(qū)東北部、桂林市東南部，由桂林市平樂縣管轄，地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°34′～111°02′，北緯24°16′～24°53′，總面積為1 246 km。平樂縣屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，日照時(shí)間長，雨量較充沛，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。地貌分為丘陵、平原、臺(tái)地和山地等類型。出露地層主要有泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系及第四系，巖性主要為灰?guī)r、白云巖、砂巖以及硅質(zhì)巖等。土壤類型主要有水稻土、紅壤、棕色石灰土、紫色土、沖積土和自然土。

2 樣品的采集、測(cè)試分析以及數(shù)據(jù)處理

2.1 樣品的采集與處理

本評(píng)價(jià)項(xiàng)目共采集了7 495 個(gè)樣品，采樣覆蓋面積約為1 246 km，樣品采集主要依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》（DZ/T 0295—2016），采樣點(diǎn)主要分布在水田、園地、旱地、林地、草地及山地丘陵土層較厚地帶。采樣時(shí)避開林帶、田埂、溝渠、路邊、舊房基、糞堆及微地形高低不平的無代表性地段。采集好的樣品裝入干凈的棉布袋，每份原始樣品質(zhì)量為1.0 ～1.5 kg。原始樣品自然風(fēng)干后，過2 mm（10 目）孔徑篩，按規(guī)范要求分樣，每份平均樣品質(zhì)量為300 g，送樣測(cè)試分析。

2.2 樣品的測(cè)試分析

本次樣品測(cè)試中，數(shù)據(jù)結(jié)果按規(guī)定程序通過質(zhì)量評(píng)估驗(yàn)收，測(cè)試質(zhì)量指標(biāo)均符合規(guī)范要求，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

2.3 數(shù)據(jù)處理

硒含量分布圖采用數(shù)字地質(zhì)調(diào)查信息綜合平臺(tái)（DGSInfo）完成，數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)與分析采用SPSS25軟件、Excel2010完成。

3 富硒土壤分布特征

3.1 分析結(jié)果

比值為研究區(qū)表層土壤硒含量平均值與廣西土壤背景值之比，比值為研究區(qū)表層土壤硒含量平均值與全國土壤背景值之比。由表1 可知，平樂縣表層土壤中硒含量為0.11 ～6.58 mg/kg，呈不均勻分布；研究區(qū)內(nèi)表層土壤硒含量平均值高于全國土壤背景值（0.29 mg/kg），但低于廣西土壤背景值 （0.702 mg/kg）。

表1 土壤硒含量地球化學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果

3.2 土壤硒含量與各元素含量的相關(guān)性

對(duì)研究區(qū)7 495 個(gè)表層土壤樣品中的硒元素與其他組分進(jìn)行相關(guān)性分析，得出硒元素含量與其他元素含量的相關(guān)系數(shù)。由表2 可知，Se 與Mo 呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.351（概率＜0.01），表現(xiàn)為較強(qiáng)的相關(guān)性；Se 與As、Cr、Mn、AlO、TFeO均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)大于0.2（＜0.01），表現(xiàn)為中等相關(guān)；Se 與CaO、KO、MgO、NaO、SiO、pH 呈顯著負(fù)相關(guān)（＜0.01）。

表2 表層土壤硒元素與其他組分的相關(guān)系數(shù)

3.3 土壤硒含量空間分布特征

依據(jù)《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》（DZ/T 0295—2016）規(guī)定的硒養(yǎng)分地球化學(xué)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)和譚見安等提出的硒效應(yīng)劃分標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)研究區(qū)土壤各個(gè)硒含量等級(jí)的分布面積。結(jié)果顯示，從硒含量來看，研究區(qū)表層土壤以富硒為主，次為足硒，硒不足、潛在硒不足及硒中毒占比很小，如表3所示。

表3 土壤硒含量等級(jí)劃分

研究區(qū)表層土壤硒含量在區(qū)域上具有明顯的地域性，總體上為中部高、南北部低，在微地貌上呈坡地高、河谷階地低的特點(diǎn)。

4 土壤硒含量影響因素

大量研究表明，硒的分布特征受成土母質(zhì)（巖）、土壤質(zhì)地、地形地貌、土壤pH、有機(jī)質(zhì)和人類活動(dòng)等因素影響。筆者分析了研究區(qū)各種因素，認(rèn)為成土母質(zhì)對(duì)研究區(qū)表層土壤硒含量具有控制作用，土壤質(zhì)地和土壤pH 對(duì)土壤硒含量影響較大。

4.1 土壤硒含量與地層的空間分布關(guān)系

由圖1 可以看出，研究區(qū)土壤硒含量的空間分布與地層的空間分布存在一定關(guān)聯(lián)。土壤硒含量高值區(qū)一般分布在第四系望高組（Q）、二疊系孤峰組（P）、棲霞組（P）、石炭系鹿寨組（C）和泥盆系榴江組-五指山組并層（D-）等黑色泥層、黑色巖系、藻砂屑灰?guī)r及砂泥巖區(qū)，其中又以孤峰組（P）、棲霞組（P）、鹿寨組（C）三個(gè)地層的黑色巖系的硒含量異常最明顯；中值區(qū)主要分布在侏羅系、石炭系堯云嶺組（C）、英塘組（C）以及大部分泥盆系地層等的黏土層、砂巖、灰?guī)r和硅質(zhì)巖區(qū)域；低值區(qū)主要沿茶江、上呂河、漓江及其部分支流呈條帶狀、片狀分布。

圖1 研究區(qū)土壤硒含量與地層的空間分布關(guān)系

圖1 顯示，土壤硒含量高值區(qū)和中值區(qū)的空間分布與地層的空間分布具有較好的套合關(guān)系，表明研究區(qū)內(nèi)表層土壤中Se 元素的空間分布受地層分布特征的控制，由此可推斷，表層土壤中硒的來源與地層有關(guān)，特別是黑色碳質(zhì)硅質(zhì)巖系與Se 的富集具有十分密切的關(guān)聯(lián)；而低值區(qū)則主要沿河一帶分布，遠(yuǎn)離江河岸區(qū)域的硒含量呈升高趨勢(shì)，主要原因是江河岸一帶的土壤一般由沖洪積而成，成土過程經(jīng)過了強(qiáng)烈的淋濾作用，砂粒較多，致使硒不同程度地丟失，從而使沿河一帶的土壤硒含量較低。

4.2 土壤硒含量與地質(zhì)背景的關(guān)系

硒含量在巖石、成土母質(zhì)、土壤之間存在明顯的繼承性，即巖石、成土母質(zhì)與表層土壤中的硒含量存在明顯的正相關(guān)性（見圖2），且富集規(guī)律均表現(xiàn)為表層土壤＞成土母質(zhì)＞巖石。由此推斷，表層土壤中的硒受成土母質(zhì)的影響，主要來源于成土母質(zhì)，同時(shí)在表生地球化學(xué)作用下有次生富集作用。

圖2 硒在巖石、成土母質(zhì)和表層土壤中的線性關(guān)系

4.3 不同類型土壤的硒含量特征

研究區(qū)中各類型土壤對(duì)應(yīng)的硒含量如表4 所示。由表4 可知，土壤硒含量最高的是紅壤，最低是沖積土。紅壤多分布于地形較高的坡地，原地殘積、坡積而成，土壤黏粒含量多。研究表明，土壤黏粒對(duì)硒有吸附作用，從而使本區(qū)紅壤硒含量較高；沖積土多分布于靠近河流的河谷階地，沖積而成，砂粒較多，加之區(qū)內(nèi)雨量充沛，土壤淋濾作用強(qiáng)，致使硒不同程度地丟失，從而導(dǎo)致硒含量較低。上述情況表明，土壤類型也是影響土壤硒含量的重要因素。

表4 研究區(qū)不同類型土壤硒含量特征

4.4 土壤硒含量與土壤性質(zhì)的相關(guān)性

4.4.1 土壤硒含量與pH 的關(guān)系

土壤pH 被認(rèn)為是影響土壤硒含量的重要因素之一，通過控制土壤元素的活性，影響作物的硒含量。以0.2 為間隔，對(duì)研究區(qū)pH 取平均值，各區(qū)間的硒元素含量也取平均值，得到22 組數(shù)據(jù)，并分別以pH、硒元素含量為自變量和因變量描繪散點(diǎn)圖，如圖3 所示。由圖3 可知，總體上，土壤硒含量隨著pH 的增大而減小，具有較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。樣品統(tǒng)計(jì)分析顯示，研究區(qū)強(qiáng)酸性土壤中硒含量均值為0.62 mg/kg，高于堿性土壤（0.51 mg/kg）、中性土壤 （0.50 mg/kg）、酸性土壤（0.48 mg/kg）。

圖3 土壤硒含量與土壤pH 的散點(diǎn)圖

4.4.2 土壤硒含量與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系

前人研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)具有極強(qiáng)的吸附性，硒可與土壤有機(jī)質(zhì)中的腐植酸結(jié)合，形成不易遷移的腐植酸結(jié)合態(tài)硒，進(jìn)而固定在土壤中發(fā)生富集，故土壤硒含量與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)。對(duì)研究區(qū)的表層土壤數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表2），結(jié)果顯示，研究區(qū)表層土壤硒含量與有機(jī)質(zhì)（以有機(jī)碳為代表）呈顯著正相關(guān)（＜0.01），本次研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致。

5 結(jié)論

研究區(qū)硒資源豐富，表層土壤硒平均含量為0.52 mg/kg，足硒和富硒土壤面積占總評(píng)價(jià)面積的99.78%，富硒農(nóng)業(yè)發(fā)展前景廣闊。研究區(qū)表層土壤硒含量分布不均勻，不同土壤類型中，紅壤的硒含量最高，最低為沖積土。研究區(qū)表層土壤硒的分布主要受控于成土母質(zhì)，其次是受土壤性質(zhì)影響，相關(guān)性分析顯示，硒含量與pH 呈顯著負(fù)相關(guān)（＜0.01），與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)（＜0.01）。