范汝海 倪戰(zhàn)旭 林清梅 黃子龍 李庚華

（廣西壯族自治區(qū)二七一地質(zhì)隊(duì)）

硒在醫(yī)學(xué)界有著很特殊的地位，有“生命的火種”的美譽(yù)，對(duì)人體健康有至關(guān)重要的作用［1］，但是硒在土壤中分布并不均勻，全世界有40多個(gè)國家和地區(qū)缺硒［2］。近年來，全國各省陸續(xù)開展了土地質(zhì)量調(diào)查專項(xiàng)工作，大量地質(zhì)工作者和科研院?？蒲腥藛T對(duì)土壤中硒的分布特征和規(guī)律、賦存狀態(tài)及影響因素等進(jìn)行了探討［3］，但是永?？h在這方面的研究成果還鮮有報(bào)道。根據(jù)調(diào)查，北上廣等一線城市消費(fèi)者對(duì)硒的認(rèn)知率普遍較高，隨著全國宣傳的進(jìn)一步加深，人們?nèi)罕妼?duì)硒的了解越來越普及，并且富硒農(nóng)產(chǎn)品的銷售價(jià)格明顯要高于普通農(nóng)產(chǎn)品［4］。因此富硒土地具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景［5］。永福縣開展土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)調(diào)查專項(xiàng)工作，采集了3 888個(gè)表層土壤樣品，分析發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)土壤大面積富硒，富硒土地占比約為80%。在此基礎(chǔ)上，對(duì)永?？h境內(nèi)主要農(nóng)用地的表層土壤硒含量、分布特征及影響因素進(jìn)行了總結(jié)、分析、探討，以便為永?？h發(fā)展富硒產(chǎn)業(yè)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 概況

研究區(qū)位于廣西桂林市西南部，是廣西乃至全國著名的長(zhǎng)壽之鄉(xiāng)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)109°36′32″～110°10′07″，北緯24°46′33″～25°13′04″，覆蓋面積約為796 km2；由2個(gè)區(qū)塊組成，分布于永福縣東西兩側(cè)，大致呈近南北向展布，中間為大崇山山脈自北而南相隔，涉及永福鎮(zhèn)、羅錦鎮(zhèn)、百壽鎮(zhèn)、蘇橋鎮(zhèn)、三皇鎮(zhèn)、堡里鎮(zhèn)、廣福鄉(xiāng)、永安鄉(xiāng)共8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。區(qū)內(nèi)土壤以水稻土、紅壤、石灰土為主，土地利用類型主要為耕地、園地和林地。氣候上屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，歷年平均氣溫為18.8℃，歷年平均降水量為1 937.3 mm，是全國水資源豐富地區(qū)之一，亦是廣西多雨中心之一。

在大地構(gòu)造位置上，研究區(qū)位于華南準(zhǔn)地臺(tái)桂中—桂東凹陷東部，主要為沉積巖，其中寒武系以碎屑巖為主夾少量碳酸鹽巖，沿研究區(qū)邊緣分布，構(gòu)成區(qū)內(nèi)基底構(gòu)造；泥盆系、石炭系廣泛分布于區(qū)內(nèi)，巖性以灰?guī)r、白云巖、砂巖、頁巖、硅質(zhì)巖為主，為區(qū)內(nèi)蓋層主要地層；白堊系主要位于研究區(qū)東部永福縣城一帶，底部為紫紅色礫巖，不整合于前白堊紀(jì)地層之上，中上部為紫紅色粉砂巖、細(xì)砂巖夾泥巖，局部夾礫巖及泥灰?guī)r；第四系主要沿洛清江和大小河溝谷地帶分布，主要為黏土、砂土、砂礫層，局部富含鐵錳質(zhì)結(jié)核及夾泥炭層或風(fēng)化殘坡積碎石土。

2 樣品采集及分析

調(diào)查采用面積性土壤地球化學(xué)測(cè)量的方法，執(zhí)行《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》（DZ/T 0295—2016）。樣點(diǎn)根據(jù)評(píng)價(jià)圖斑布設(shè)，主要布設(shè)于耕地和園地上，兼顧中間的林地、草地等，耕地平均采樣密度為9樣/km2，林地平均采樣密度為3樣/km2，采樣深度為0～20 cm。采樣按照代表性的原則進(jìn)行，選擇合理的采樣位置，采集單元內(nèi)主要的土壤類型。采樣時(shí)以野外確定的采樣點(diǎn)為中心，根據(jù)地形地貌、地塊形狀等實(shí)際情況，按照“S”形、“X”形或“棋盤”形布設(shè)分樣點(diǎn)。采集的各分樣點(diǎn)土壤用手掰碎，挑出雜物，將土壤混合均勻后，采取縮分法采集1～1.5 kg的樣品。樣品加工均在野外駐地進(jìn)行，場(chǎng)地干凈、開闊、通風(fēng)、無污染，樣品掛在樣架上自然風(fēng)干。風(fēng)干后的樣品用塑料棒敲碎，挑出雜物后土壤全部過10目塑料篩，以對(duì)角線縮分法稱取200 g土壤作為樣品送實(shí)驗(yàn)室。

樣品測(cè)試分析工作由湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心承擔(dān)，分析質(zhì)量按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，執(zhí)行三級(jí)質(zhì)量檢查制度，采用原子熒光光譜法（AFS）對(duì)土壤硒含量進(jìn)行測(cè)試，電位法（ISE）分析pH值，數(shù)據(jù)成果經(jīng)過中國地質(zhì)調(diào)查局區(qū)化樣品測(cè)試質(zhì)量檢查組驗(yàn)收通過，質(zhì)量可靠。

3 表層土壤硒的地球化學(xué)特征

3.1 硒的含量特征

根據(jù)區(qū)內(nèi)采集的3 888個(gè)土壤樣品統(tǒng)計(jì)，硒元素含量的變化范圍為（0.15～8.73）×10-6，中值為0.52×10-6，眾值為0.43×10-6，平均值為0.65×10-6，是全國土 壤 硒 含 量 平 均 值（0.29×10-6）［6］的2.24倍，且90.92%的樣品高于全國土壤硒含量平均值，表明硒在本區(qū)土壤中呈富集狀態(tài)。參照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》（DZ/T 0295—2016）硒豐缺的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將區(qū)內(nèi)土壤硒等級(jí)劃分為缺乏，邊緣，適量，高和過剩，相應(yīng)的含量范圍依次是≤0.125×10-6，（0.125～0.175）×10-6，（0.175～0.4）×10-6，（0.4～3.0）×10-6，大于3.0×10-6；本區(qū)采集的表層土壤樣品僅有一個(gè)樣品硒含量為邊緣等級(jí)，其余樣品均達(dá)到適量等級(jí)以上，適量等級(jí)以上占總采集樣品量的99.97%。其中，硒含量為過剩等級(jí)（＞3.0×10-6）的樣品有33件，占總采集樣品的0.85%；硒含量為高等級(jí)（（0.40～3.0）×10-6）的樣品有2 607件，占總采集樣品的67.05%；硒含量為適量等級(jí)（（0.175～0.4）×10-6）的樣品有1 247件，占總采集樣品的32.07%。

3.2 硒的分布特征

元素空間變異程度的大小，可以通過元素變異系數(shù)來反映，一般弱變異性變異系數(shù)小于0.1，中等變異性系數(shù)在0.1～0.7，強(qiáng)變異性系數(shù)大于0.7［7］，本區(qū)硒變異系數(shù)為0.81，反映出硒在本區(qū)土壤中為強(qiáng)變異性，呈不均勻狀態(tài)分布。根據(jù)硒元素地球化學(xué)圖（圖1），研究區(qū)硒元素含量在區(qū)域上具有明顯的地域性，總體上，西部區(qū)塊分布相對(duì)較均勻，但高值濃集區(qū)則主要位于東部區(qū)塊。其中東部區(qū)塊西部高、東部低；西部區(qū)塊中部高、北部低；在地貌上呈坡地高、河谷階地低的特點(diǎn)。總體上，全區(qū)不缺硒，僅有個(gè)別地塊硒位于邊緣區(qū)，非富硒土壤主要沿河流流域呈長(zhǎng)條狀、帶狀間雜鑲嵌于區(qū)內(nèi)。

4 土壤中硒受控因素分析

根據(jù)廣西永福縣土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)成果資料，對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)單元、土壤類型、地形地貌、pH、土地利用方式等因素進(jìn)行了綜合分析，發(fā)現(xiàn)本區(qū)表層土壤硒的含量、分布主要受地層影響，其他因素對(duì)土壤硒含量和分布也有一定的影響。

4.1 地質(zhì)背景對(duì)硒含量的影響

表層土壤硒在不同地質(zhì)單元中的含量變化較大，均值從高到低依次為石炭系區(qū)（0.71×10-6），泥盆系區(qū)（0.70×10-6），白堊系區(qū)（0.63×10-6），第四系區(qū)（0.47×10-6）（表1）。從土壤硒含量看，石炭系鹿寨組（C1lz）、泥盆系榴江組五指山組并層（D3l-w）地層中發(fā)育的土壤硒含量最高，平均含量分別達(dá)到1.01×10-6，0.97×10-6；其次為泥盆系東崗嶺組（D2d），信都組（D2x），平均含量分別達(dá)到0.91×10-6，0.88×10-6；石炭系英塘組（C1yt）、第四系桂平組（Qhg），臨桂組（Ql）含量水平較低，分別為0.49×10-6，0.48×10-6，0.47×10-6（圖2）。由于不同地質(zhì)單元的成巖物質(zhì)來源、母巖種類不一致，加之所經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、年代氣候以及地形地貌和生物種類的差異，使得硒在各地層單元區(qū)內(nèi)含量呈現(xiàn)不同的特征，但即使表層土壤硒含量均值最低的第四系區(qū)，也已超過富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)（0.4×10-6），表現(xiàn)出本區(qū)普遍富硒的地質(zhì)背景。

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成土母質(zhì)是巖石經(jīng)過風(fēng)化作用后，就地殘積或搬運(yùn)再沉積在地殼表層的，可形成未來土壤的疏松堆積物。因此，巖石中硒富集情況對(duì)土壤富硒具有重要的影響作用。本區(qū)石炭系鹿寨組（C1lz）巖性主要為灰黑色薄層泥巖、頁巖夾硅質(zhì)巖；泥盆系榴江組五指山組并層（D3l-w）巖性以灰—深灰色、淺褐色薄層硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖、扁豆?fàn)罨規(guī)r、泥晶灰?guī)r等；研究表明“黑色巖系”與硒的富集具有十分密切的關(guān)聯(lián)性［8-9］，而本區(qū)石炭系鹿寨組巖石中硒含量很高，平均值達(dá)到2.82×10-6；此外在石炭系鹿寨組（C1lz）地層區(qū)內(nèi)采集的401個(gè)表層土壤樣品硒含量平均值達(dá)到1.01×10-6，在泥盆系榴江組五指山組并層（D3l-w）地層區(qū)內(nèi)采集的203個(gè)表層土壤樣品硒含量平均值達(dá)到0.97×10-6，明顯高于其他地層土壤硒含量和本區(qū)背景值。

4.2 地形地貌與硒含量的關(guān)系

從硒的地球化學(xué)圖上看（圖1），區(qū)內(nèi)富硒土壤成片成帶集中分布，僅在江河流域附近第四系中硒含量較低，遠(yuǎn)離江河流域的硒含量呈升高趨勢(shì)。其中，硒含量低值區(qū)（淺色域）與河谷階地分布密切相關(guān)，如在堡里鄉(xiāng)沿茅江流域呈長(zhǎng)條狀分布，主要分布在沖積形成的第四系河谷階地上；同時(shí)在羅錦鎮(zhèn)龔村至木龍陂、羅錦村至山腳底村一帶的河流以及百壽鎮(zhèn)百壽河流域也出現(xiàn)類似情況，而在蘇橋鎮(zhèn)南部白堊系地層中的溪流一帶也出現(xiàn)2個(gè)低值中心。高值區(qū)（深色域）主要分布在蘇橋鎮(zhèn)北東部以及廣福鄉(xiāng)南部的巖溶山區(qū)和丘陵區(qū)，總體沿南北向山脈呈帶狀展布。這一特征表明，區(qū)內(nèi)巖溶山區(qū)、丘陵區(qū)域原地風(fēng)化而成的土壤更多的繼承了母巖的元素地球化學(xué)特征，為天然富硒的態(tài)勢(shì)，而位于江河兩岸一帶的第四系沖洪積層形成的河谷階地，在成土過程中硒發(fā)生了強(qiáng)烈的淋濾、溶解以至于丟失。

4.3 土壤類型與硒含量的關(guān)系

表層土壤硒的含量在不同土壤類型上也表現(xiàn)出較大的差異（表2），最高為紫色土、紅壤，硒含量均值分別為0.79×10-6，0.71×10-6；最低為沖積土，硒含量均值為0.51×10-6。該區(qū)土壤類型分布是受到地質(zhì)背景、氣候、土壤質(zhì)地和地形地貌等多種因素共同作用的結(jié)果。硒含量較高的紫色土、紅壤一般分布在地勢(shì)起伏較大的巖溶山區(qū)、丘陵坡地，土壤原地殘積、殘坡積而成，土壤中含有較多的黏粒。研究表明土壤黏粒對(duì)硒有吸附作用［10］，這與硒在本區(qū)紅壤土中表現(xiàn)出的富集狀態(tài)一致；而本區(qū)沖積土中砂粒含量較多，黏粒較少，一般為沖積物、沖洪積物，分布在江河流域一帶，在搬運(yùn)過程中存在硒丟失，加之永福為廣西多雨中心之一，雨量充足，在一定程度上加強(qiáng)了土壤的淋濾作用，從而加速了硒的流失速度，導(dǎo)致硒含量相對(duì)較低。

4.4 土壤pH與硒含量的關(guān)系

土壤pH主要是通過控制土壤元素的活性進(jìn)而影響土壤中元素的含量，是影響土壤硒含量的重要因素之一［11］。研究表明，在酸性土壤環(huán)境中，更利于礦質(zhì)元素的富集，這是由于大多數(shù)的礦物在酸性土壤中被破壞、溶解，導(dǎo)致容易釋放出各種化學(xué)元素［12］。通過對(duì)各土壤樣品中pH與硒含量的線性關(guān)系分析，本區(qū)pH與硒含量的相關(guān)系數(shù)為-0.17，其中第四系區(qū)為-0.14、白堊系區(qū)為-0.22、石炭系區(qū)為-0.27、泥盆系區(qū)為-0.21，硒含量與pH之間的線性關(guān)系并不是很明顯。本區(qū)強(qiáng)酸性土壤中硒含量均值高達(dá)0.78×10-6；明顯高于堿性（0.58×10-6）、中性（0.63×10-6）、酸性（0.52×10-6）土壤，并且在強(qiáng)酸環(huán)境下，硒的負(fù)相關(guān)線性明顯增強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為-0.37，而在堿性環(huán)境下也表現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為-0.29（圖3）。以上結(jié)果說明，土壤在強(qiáng)酸性環(huán)境中對(duì)硒的活化富集有利，而在堿性環(huán)境中則對(duì)硒活化有抑制作用，這是由于硒酸物質(zhì)在堿性環(huán)境中易與堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而加速硒的溶解。同時(shí)，在一定范圍內(nèi)土壤硒的甲基化會(huì)隨著pH的增加而加強(qiáng)，而甲基化會(huì)使硒的移動(dòng)性和從表土中溢出的可能性增加［13-14］。

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4.5 土地利用類型與硒含量的關(guān)系

根據(jù)研究區(qū)表層土壤硒含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同土地利用類型單元中硒平均含量表現(xiàn)：其他林地（1.04×10-6）>有林地（1.03×10-6）>其他園地（0.81×10-6）>灌木林地（0.78×10-6）>其他草地（0.76×10-6）>果園（0.56×10-6）>旱地（0.50×10-6）>水田（0.49×10-6）。硒在林地、草地中的含量均要高于耕地（表3），這主要是因?yàn)榱值?、草地受人為干擾因素要少于耕地，其枯枝落葉經(jīng)腐殖化、礦化等過程循環(huán)利用，而耕地因長(zhǎng)期耕種，土壤中的硒隨著農(nóng)作物的吸收被大量消耗，導(dǎo)致硒含量相對(duì)較低［15-16］。

5 結(jié) 論

（1）研究區(qū)的表層土壤硒含量較高，平均值為0.65×10-6，是全國土壤硒平均值（0.29×10-6）的2.24倍，調(diào)查點(diǎn)有67.05%的土壤處于富硒水平（（0.4～3.0）×10-6），有0.85%的土壤處于過剩狀態(tài)（＞3.0×10-6），有32.07%土壤處于足硒水平（（0.175～0.4）×10-6），僅有1個(gè)調(diào)查點(diǎn)土壤樣品處于硒邊緣狀態(tài)（（0.125～0.175）×10-6），未發(fā)現(xiàn)硒缺乏土壤，即該地區(qū)存在大面積富硒和足硒土壤。

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（2）硒在本區(qū)分布不均勻，變異系數(shù)為0.81，地質(zhì)背景對(duì)土壤硒含量有控制作用，石炭系鹿寨組（C1lz）表層土壤硒含量明顯高于其他地層和本區(qū)背景值，它們?cè)诘匦蔚孛埠屯寥李愋蜕戏植嫉牟町愂鞘艿貙涌刂频耐庠隗w現(xiàn)。

（3）本區(qū)強(qiáng)酸性土壤利于硒的富集，強(qiáng)酸性土壤中硒含量均值高達(dá)0.78×10-6；明顯高于堿性（0.58×10-6）、中性（0.63×10-6）、酸性（0.52×10-6）土壤，并且在強(qiáng)酸環(huán)境下，硒的負(fù)相關(guān)線性明顯增強(qiáng)。

（4）表層土壤硒的含量在不同土地利用類型上差異明顯，其含量依次由林地→草地→園地→旱地→水田遞減，尤其是硒在林地、草地的富集程度要明顯高于耕地。