湖北省天门市农作物种植区土壤中硒富集影响因素

张元培，胡晓明，吴 颖，白 洋

(湖北省地质局地球物理勘探大队，湖北武汉 430056)

通过对湖北省江汉流域1∶25万多目标地球化学调查成果分析，本次研究选定天门渔薪镇、蒋场镇和横林镇等主要农产品种植区开展1∶5万土地质量评价工作，着重研究种植区内土壤中全量硒和有效态硒的影响因素，为区域富硒农产品开发提供重要依据。

1 土壤全量硒分布的影响因素

土壤中硒元素的含量受多种因素影响，但成土母质和环境的影响尤为重要。评价区土壤基本为第四系冲积物形成，属于低硒含量成土母质。因此，影响评价区土壤硒分布的主要因素为环境要素，主要包括土壤理化性质、风化淋溶程度等［1］。

1．1 土壤有机质的影响

土壤有机质对土壤硒的影响具有二重性:当它作为有机—无机复合体的一部分并且吸附阴离子时，可能有利于硒的循环;当它作为阴离子的环境物质时，则可能成为屏障从而影响硒的传输，即形成硒的富集。而Gustafsson等在1995年通过实验观测证实，后者占主导地位，即有机质对硒的影响主要表现为固定作用［2］。

对评价区内表层土壤硒和有机质进行分析，分别以土壤有机质(OrgC)含量与硒含量为X、Y轴做散点图，并进行线性分析，结果如图1所示。尽管实际环境中多种因素的共同作用导致数据有一定程度的分散，但土壤硒含量和有机质仍表现出良好的线形关系，即土壤硒含量随土壤有机质含量的增加而增加。

图1 土壤有机质与全量硒关系图Fig．1 Relation graph of soil OrgC and total selenium

1．2 土壤淋溶作用的影响

1．2．1 淋溶程度的衡量

土壤淋溶作用是造成土壤中某些元素流失的主要方式。Si、Ca和Mg在土壤淋溶作用下呈现不同的流失程度，具体表现为Si的高残留量和Ca、Mg的高淋溶、低残留量端元对，这两个端元的比值，即Si/(Ca+Mg)，可以反映土壤淋溶程度的强弱，比值越高淋溶程度越强［3］。

1．2．2 淋溶程度与硒的关系

以评价区表层土壤Si/(Ca+Mg)比值和硒含量分别作为X、Y轴，做散点图及线性分析(图2)，可以发现，随淋溶程度的增强，土壤硒含量总体上呈现逐渐下降的趋势;当淋溶程度较弱时，土壤硒含量主要由其他环境因素控制，其含量区间较大;当淋溶程度增强时，淋溶作用对土壤硒含量的影响逐渐加强，硒含量逐渐集中于拟合线附近。

图2 淋溶程度与硒含量关系图Fig．2 Relation graph of leaching degree and selenium content

1．3 土壤pH值的影响

研究表明［4］，土壤pH是控制亚硒酸盐和硒酸盐之间转化的主要因素，酸性和中性的土壤中亚硒酸盐普遍存在，而在通气良好的碱性土壤中，硒主要以硒酸态存在。一般而言与吸附质间的亲和力较强，受粘粒矿物和倍半氧化物固定，而与吸附质的亲和力较弱，溶解度大，因此过高pH的情况下土壤中的硒易遭淋失。此外，土壤pH对土壤硒的甲基化也有影响，在一定范围内土壤硒的甲基化随着pH的增加而加强，而甲基化使硒的移动性和从表土中溢出的可能性增加。而过低的pH又会造成淋溶程度的增强，引起硒的淋溶流失。

以评价区表层土壤pH及硒含量作相应分析，对同一pH值有多个硒含量的点取硒含量平均值做统计，结果如图3所示。因实际环境中多种因素共同作用，同一pH条件下土壤硒含量有所波动，但基本上从pH=4开始，随pH增加，硒含量存在缓慢升高的趋势，当pH在7．5～7．8之间时达到最高，之后随pH增加硒含量快速降低。

图3 土壤pH值与全量Se关系图Fig．3 Relation graph of soil pH value and total selenium

2 土壤有效态硒分布的影响因素

大量研究表明，土壤是个复杂的多相态的共存体，在土壤类型、地貌类型、土地利用类型等因素的影响下，土壤溶液的组成和浓度、土壤的酸碱反应、土壤的氧化还原电位、土壤的有机质含量、土壤的盐分含量、土壤中元素的全量变化很大，对元素有效量产生重要影响［5］。

2．1 有效态与全量

引入有效度(有效态量均值/全量均值)来衡量硒元素与全量之间的关系［6］，对评价区土壤硒全量与有效态量的统计参数进行比较分析(表1)。由表可知，全区土壤硒全量均值为330 μg/kg，有效态量10．17 μg/kg，土壤硒有效度3．08%，西部(渔薪镇、蒋场镇)土壤硒有效度为3．43%，高于东部(横林镇、麻洋镇和沉湖农场)的土壤有效度(2．81%)。

表1 土壤表层硒有效态量与全量统计参数一览表Table 1 Statistical parameters of soil available selenium and total selenium

2．2 土壤类型对有效量的影响

以土壤单元分类，对不同土壤中硒的有效态量与全量参数进行了统计，结果如表2所示。分析发现，评价区内潮土亚类的硒有效度为3．94%最高，其次为灰潮土亚类(有效度3．30%)，下面依次是瀦育型水稻土亚类(为 2．96%)，潜育型水稻土亚类(有效度为1．47%)，沼泽型水稻土(有效度为 1．17%)，淹育型水稻土亚类最低(有效度为0．003%)。

表2 土壤单元分类硒有效态量与全量统计参数一览表Table 2 Statistical parameters of soil available selenium and total selenium in different soil unit

2．3 土地利用对有效量的影响

评价区内所采集的有效态样品主要分布于旱地、水田及坑塘水面三种土地利用单元内，因此对三个土地利用单元内硒元素全量与有效态量进行对比分析，可以发现水田中土壤硒的有效度最高，达到3．28%;其次为坑塘水面，有效度为3．10%;旱地中土壤硒有效度最低，为2．82%(表3)。

表3 土地利用单元分类硒有效态量与全量统计参数一览表Table 3 Statistical parameters of soil available selenium and total selenium content in different land unit

2．4 土壤pH对有效量的影响

当土壤pH值＞7．5时，有效态硒含量变化较大，多集中在5～17 μg/kg之间;pH值＜7．5时，有效态硒含量＜15 μg/kg，同时变化范围较小。这表明，评价区内中性土壤对硒有效态量的约束较弱，有效态含量主要受其它因素的影响，因而其波动范围较大;而中酸性土壤对硒有效态量的影响较强，其波动范围较小。简单地说，中性环境有利于提高土壤有效态硒的比例(图4)。

3 结论

通过本次研究发现，天门市主要农作物种植区土壤中全量硒与土壤有机质含量呈正相关关系，而土壤淋溶作用与土壤硒含量呈负相关关系，土壤pH值在7．5～7．8之间最有利于土壤中硒的富集。土壤有效态硒富集土壤中全量硒与有效态硒呈正相关关系，不同土壤类型中潮土最有利于有效态硒的富集，对不同土地利用单元的研究发现水田最有利于土壤有效态硒富集，而pH值对土壤有效态硒富集的影响无明显规律，中性环境略有利于提高土壤有效态硒的比例。

图4 土壤pH值与有效Se关系图Fig．4 Relation graph of soil pH value and available selenium

［1］ 刘凤枝，师荣光，徐亚平，等．农产品产地土壤环境质量适宜性评价研究［J］．农业环境科学学报，2007，26(1):6-14．

［2］ Gustafsson J P，Johnsson L，王美珠．瑞典森林土壤中有机质对硒的吸持作用［J］．土壤学进展，1995，23(2):43-49．

［3］ 奚小环．生态地球化学与生态地球化学评价［J］．物探与化探，2004，28(1):10-15．

［4］ 郭宇．恩施地区硒的地球化学研究及富硒作物栽培实验研究［D］．武汉:中国地质大学(武汉)，2012．

［5］ 陈雪．成都市绿地土壤硒的形态分布及其影响因素研究［D］．成都:成都理工大学，2008．

［6］ 李家熙，张光第，葛晓立，等．人体硒缺乏与过剩的地球化学环境特征及其预测［M］．北京:地质出版社，2000．