張小連

（廣東煤炭地質(zhì)局，廣東廣州 510000）

0 引言

硒是人體生命活動所必需微量元素之一，其含量與人體健康有著密切關(guān)系［1-3］。土壤是硒的基本來源，土壤中硒的含量影響著植物對硒的吸收狀況，進(jìn)而影響人體健康［4-6］。同時，人體必需元素“硒”對現(xiàn)代健康農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的聯(lián)系。因此，富硒特色土地資源的開發(fā)利用受到重視。土壤母質(zhì)是影響土壤中硒元素含量的主要因素，在母巖、氣候等宏觀因子的影響下，土壤中硒元素含量的空間分布具有明顯的空間自相關(guān)［7-10］。然而土壤類型、土壤性質(zhì)以及土地利用的人類活動的異質(zhì)性使得其空間分布的可變性更大［11-12］。因此，研究土壤中硒元素的分布特征，以及影響因素，是合理進(jìn)行富硒土地資源開發(fā)利用的基礎(chǔ)。

近年來，關(guān)于土壤中硒元素的含量、空間分布特征及其影響因素展開了一系列研究，不同環(huán)境背景和空間尺度下，土壤中硒元素的含量和空間分布特征明顯不同，成土母質(zhì)、土壤類型、土壤理化性質(zhì)以及土地利用方式均會對土壤中硒元素含量產(chǎn)生不同程度的影響。章海波等對香港地區(qū)的研究表明成土母質(zhì)是影響香港區(qū)域土壤中硒元素分布的主要因素［8］；羅海怡、張麗在西南地區(qū)的研究也表明土壤中硒元素主要來源于母巖［13-14］；涂飛飛、時章亮的研究認(rèn)為除成土母質(zhì)外，土壤中硒元素與土壤類型、土地利用方式密切相關(guān)［15-16］。

本研究基于傳統(tǒng)的土壤屬性空間預(yù)測方法，對樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行克里金空間內(nèi)插的方法分析土壤中硒元素含量的空間分布特征，并探討其影響因素。對區(qū)域土地資源利用，發(fā)揮生態(tài)特色土地資源的優(yōu)勢提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 采樣

徐聞縣地處中國內(nèi)陸最南部，南臨瓊州海峽，是廣東省湛江市的所在地。該地屬于熱帶季風(fēng)地區(qū)，年平均溫度為23.3°C，年平均降水為1 364 mm。

采用隨機(jī)抽樣調(diào)查，每個采樣點(diǎn)由3～5 個混合采樣點(diǎn)組成，采集的土樣深度為0～20cm 的表層土壤。研究樣本采集于2022年7月進(jìn)行，涉及19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和區(qū)域，共采集了113個土壤樣品（圖1）。

圖1 土壤采樣點(diǎn)分布Figure 1 Soil sampling point distribution

1.2 樣品處理與測定

樣品的處理與各指標(biāo)測定，均在華北水利水電大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院試驗(yàn)中心參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程完成［17-20］。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)用Excel 表格記錄處理數(shù)據(jù)，用ArcGIS 軟件繪制采樣點(diǎn)分布，在用普通克里格插值法繪制硒含量空間分布形態(tài)曲線。運(yùn)用單因素分析法分析各影響因素對硒含量空間分布的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 耕地土壤中硒元素含量與空間分布特征

2.1.1 含量特征

對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計可知，土壤中硒元素含量為0.04～0.82mg/kg，平均值為0.32mg/kg。標(biāo)準(zhǔn)差為0.15mg/kg，方差為0.06，偏度為0.53，峰度為0.05。從統(tǒng)計結(jié)果可知，研究區(qū)農(nóng)田土壤中硒的標(biāo)準(zhǔn)差和方差都比較低，說明農(nóng)田土壤中硒含量比較密集，樣本數(shù)據(jù)波動比較平穩(wěn)。

根據(jù)表層土壤中硒元素豐缺劃分界限值［21］，通過各含量等級樣品數(shù)除以樣品總數(shù)，得出了各含量等級樣品所占比例。如圖2 所示，缺硒和臨界土壤含硒量的比例并不高，僅占總數(shù)的17.7%，研究區(qū)大部分的土壤含硒量所占比例大于0.175mg/kg，說明該區(qū)域的農(nóng)業(yè)土壤整體上含硒量適宜。

圖2 表層土壤各等級硒元素含量占比Figure 2 Proportion of selenium content in surface soil by grade

2.1.2 空間分布特征

采用克里金插值法對徐聞縣耕地表層硒含量進(jìn)行分析，得出徐聞縣土壤中硒元素含量的空間分布圖。由圖3 可知，在徐聞縣西部、南部和中部方面，其整體表現(xiàn)為東北部和西南部的遞減趨勢。

圖3 表層土壤中硒元素含量空間分布Figure 3 Spatial distribution of selenium content in surface soil

2.2 土壤類型對耕地土壤中硒元素含量的影響

徐聞縣的土壤類型主要以淺紅壤、赤紅壤（細(xì)分為暗黃棕壤、黃紅壤、黃色淺紅壤）、水稻土3類為主［22］，還包括淹育水稻土、潛育水稻土、鹽漬水稻土和濱海風(fēng)沙土等。由于淹育水稻土（1 個樣品）、潛育水稻土（2個樣品）、鹽漬水稻土（1個樣品）和濱海風(fēng)沙土（1 個樣品）含量較少且采樣數(shù)量少于3 個不計入統(tǒng)計，其他區(qū)域不同土壤類型的土壤中硒元素要素含量統(tǒng)計參見表1，不同土壤類型的土壤中硒元素含量分布如圖4所示。

表1 不同土壤類型硒元素含量統(tǒng)計Table 1 Statistical analysis of selenium content in different soil types

圖4 不同土壤類型硒元素含量分布Figure 4 Distribution of selenium content in different soil types

從表1可知，土壤中硒元素含量的變異系數(shù)都是中性變化的，黃色淺紅壤土表層硒含量的變異因子最大。不同土壤類型的耕地平均硒含量有較大差異（圖4），其中以暗黃棕壤土壤中硒元素平均水平為最大，黃紅壤土壤中硒元素含量明顯比黃色淺紅壤土高，各類土壤中硒元素平均含量的差別明顯。

2.3 不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)耕地土壤中硒元素元素的分布特征

不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地土壤中硒元素含量存在明顯的差異。由表2 可知，南山鎮(zhèn)的土壤中硒元素平均含量最高，為0.51 mg/kg；而新寮鎮(zhèn)的土壤中硒元素平均含量最低，為0.15 mg/kg。在本地區(qū)，富硒地區(qū)主要分布在徐聞縣的徐城街道、城北鎮(zhèn)、南山鎮(zhèn)、五一農(nóng)場。而硒適量耕地土壤主要分布在紅星農(nóng)場、曲界鎮(zhèn)、華海公司、錦和鎮(zhèn)、新寮鎮(zhèn)和和安鎮(zhèn)等鎮(zhèn)。徐城街道、城北鎮(zhèn)、南山鎮(zhèn)、海安鎮(zhèn)、龍?zhí)伶?zhèn)、友好農(nóng)場、南華廣場、五一農(nóng)場8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤中硒元素含量均高于廣東省土壤中硒元素背景值。

表2 不同區(qū)域表層土壤硒元素含量Table 2 Selenium content in surface soil by different regions

3 土壤中硒元素含量的影響因素

土壤中的硒含量受多種因素影響，包括母質(zhì)、地形和土壤pH 值等［23-24］。這些因素對土壤都會產(chǎn)生明顯的影響。由表3 可知，不同母質(zhì)類型的土壤中硒元素含量存在明顯不同。濱海沖積物的平均硒含量最高，達(dá)到0.35 mg/kg，其次為玄武巖開發(fā)的耕地平均硒含量為0.30mg/kg。

表3 不同類型成土母質(zhì)發(fā)育土壤中硒元素含量Table 3 Selenium content in soil developed from different parent materials by type

變異系數(shù)的大小反映了人類活動的強(qiáng)度。通過表3 可以看出，研究區(qū)不同母質(zhì)類型土壤中硒元素含量的變異系數(shù)在10%～100%，屬于中等變異性。

此外，土壤中硒元素的溶解性與吸附/解吸反應(yīng)以及土壤和沉積物中的溶解度有關(guān)［25-28］。

土壤中硒主要以硒化物、有機(jī)硒化物、亞硒酸、硒酸鹽等形式存在，且土壤pH 值是亞硒酸鹽和硒酸鹽轉(zhuǎn)化的主要因素［29-30］。而土壤中的有機(jī)物對硒的生物地球化學(xué)性質(zhì)也有著重要的影響，硒可以與有機(jī)物結(jié)合或進(jìn)入低分子量的腐殖質(zhì)中與金屬腐殖質(zhì)形成無機(jī)絡(luò)合狀態(tài)，從而在土壤中固定［31-33］。有機(jī)物對硒有一定的吸附固定作用［34］。

4 結(jié)論

1）徐聞縣土壤土壤中硒元素含量在0.175 ～0.40 mg/kg 的比例為52.5%。而土壤中硒元素含量在0.40 ～3.00 mg/kg 的比例為29.7%，該區(qū)域的農(nóng)業(yè)土壤整體上含硒量適宜。

2）徐聞縣的南山鎮(zhèn)、徐城街道和城北鄉(xiāng)，土壤中硒元素含量分別達(dá)到，0.51、0.41 和0.42mg/kg，均達(dá)到富硒水平，并且土壤中硒元素含量呈現(xiàn)由南向北遞減趨勢。

3）土壤中的硒含量受多種因素影響，土壤類型和土壤母質(zhì)可能是影響硒含量分布重要因素，具體影響機(jī)制有待進(jìn)一步探討。