章丘地区土壤硒的含量分布及影响因素

赵西强，张贵丽

(山东省地质调查院，山东 济南　250013)

章丘地区土壤硒的含量分布及影响因素

赵西强，张贵丽

(山东省地质调查院，山东 济南250013)

以章丘地区土壤为对象，系统分析了表层、深层土壤及8条剖面土壤中Se元素的含量水平，研究了土壤中Se的分布特征及其与土壤类型、成土母质、地形地貌和土壤理化性质及组分的关系。结果表明：章丘地区表层土壤中Se含量在0.1～0.8mg/kg之间，以中硒土壤为主，富硒土壤面积173km2。土壤类型中，水稻土Se平均含量水平最高，为0.55mg/kg；成土母质中以石炭—二叠纪泥页岩发育的土壤Se含量最高；剖面土壤中的Se主要在表层富集。影响章丘地区土壤Se含量分布的主要因素是成土母质、地形地貌、土壤pH、有机质及土壤中硫、铁铝氧化物等组分。

土壤Se；分布特征；影响因素；章丘地区

引文格式：赵西强，张贵丽.章丘地区土壤硒的含量分布及影响因素[J].山东国土资源，2015,31(3):46-49.ZHAO Xiqiang, ZHANG Guili.Distribution and Content of Selenium in Soil and Its Influence Factors in Zhangqiu Area[J].Shandong Land and Resources,2015，31(3)：46-49.

1999年至今，我国已完成1∶25万多目标区域地球化学调查面积165万km2[1]。调查数据显示，在浙江、江西、青海等部分省市表层土壤中发现硒元素富集区[2-4]，并开展了富硒土壤评价。

章丘地区曾进行过两次土壤地球化学测量，其中山东省地质科学研究院在2001年开展过“四珍一特”农业地质背景调查，山东省地质调查院于2006年在山东省黄河下游流域1∶25万多目标区域地球化学调查的基础上，在章丘市中北部开展了面积为1027km2的1∶5万土壤地球化学调查，发现了富硒土壤168km2。王存龙等研究了章丘大葱品质与富硒土壤环境的关系[5]。该文通过对章丘全区土壤中硒的分布及影响因素研究，为该区特色农产品种植规划，富硒土壤资源评价及富硒农产品开发提供基础地球化学依据。

1　材料与方法

1.1调查区概况

章丘市位于山东省济南市东45km，面积1855km2。属于中纬度地区，气候变化受季风影响较大，属暖温带季风区中的大陆性气候。调查区北部地势平坦，属微倾斜平原，中部为山前倾斜平原，海拔标高为60m左右，大部分为第四纪地层沉积物覆盖，绣惠镇女郎山地区有三叠纪紫红色砂页岩出露；南部低山丘陵区海拔标高可达到100m以上，最高峰是位于南部的鸡爪顶，海拔924m。南部低山丘陵区出露少量石炭纪、二叠纪地层，山区主要为奥陶纪灰岩以及少量石炭纪泥岩、砂岩；东部白垩纪火山岩系发育，并伴有少量侏罗纪闪长岩类和三叠纪辉长岩类。

1.2样品采集与分析

根据中国地质调查局多目标区域地球化学调查规范(DD2005-01)要求，采集了表层、深层土壤样和垂向剖面土壤样。表层土壤样的采样密度为1个样/km2,采样深度为0～20cm,按照1个样/4km2组合分析。深层土壤样品采样密度为1个样/4km2，采样深度为150～200cm，按照1个样/16km2组合分析，剖面土壤分层取样。

土壤样品元素分析由国土资源部武汉综合岩矿测试中心完成，并严格按照多目标区域地球化学调查规范(DD2005-01)进行。Se元素采用原子荧光光谱法(AFS)进行，检出限为0.01mg/kg；X射线荧光光谱法分析Al2O3，TFe2O3，Mn，检出限分别为0.02%，0.02%，5mg/kg；用离子电极法测试pH，检出限为0.01；容量法测定土壤中的有机碳，检出限为0.02%。分析质量采用了全国质量监控制度进行控制，元素分析方法实际检出限、准确度、精密度等分析方法各项质量指标达到或优于规范要求。取得土壤数据质量可靠，满足要求。数据统计利用Spss17和Excel2010软件处理，采用MapGIS 6.7软件绘制元素含量分布图。

2　结果与讨论

2.1土壤Se含量分布

全区表层和深层土壤样品中Se的含量平均值分别为0.32mg/kg和0.13mg/kg(表1)，表层土壤Se含量是深层土壤的2.5倍，是山东土壤Se背景含量的2.5倍(山东土壤Se背景值0.13mg/kg)[6]，比全国土壤Se背景含量略高(全国土壤Se背景值0.29mg/kg)[7]，表明章丘地区表层土壤中Se相对全省土壤背景Se含量呈显著富集的特征。

表1　章丘地区表层与深层土壤中Se含量对比

依据李家熙对低硒土壤(0.1～0.2mg/kg)、中硒土壤(0.2～0.4mg/kg)、富硒土壤(>0.4mg/kg)的划分[8]，将全区表层土壤中Se含量绘制地球化学图(图1)。研究发现，区内土壤Se含量的分布以中硒土壤为主，面积1246km2,富硒土壤面积173km2，主要分布在绣惠镇、相公镇至官庄、埠村镇及文祖镇等地。低硒土壤集中分布在研究区北部吕家寨、高官寨等乡镇，这与该地区土壤母质为黄河冲积物，土壤肥力较低有关。

图1　章丘地区表层土壤Se分布图

2.2不同类型土壤中Se的分布

不同土壤类型中Se的含量分布具有差异，参照中国土壤系统分类法，可以将章丘地区的土壤分为棕壤、褐土、潮土、砂浆黑土、水稻土及风砂土等，其中以褐土和潮土的面积较大，分别占总面积的71.29%，19.81%。从表2可以看出，不同类型的土壤中Se平均含量差异较大，水稻土中Se的平均含量最高，达到0.55mg/kg，褐土与砂浆黑土次之，风砂土中Se含量最低，为0.12mg/kg。与全省土壤的Se背景含量(0.13mg/kg)相比，除风砂土略低外，其他类型土壤中Se含量均高于全省土壤Se背景含量。不同类型土壤中Se的富集程度差别较大，其富集水平大小顺序为水稻土>褐土>砂浆黑土>棕壤>潮土>风砂土。

表2　不同土壤类型中Se元素含量统计　mg/kg

2.3Se在土壤剖面中的分布

土壤剖面中Se的分布特征反映了成土母质组成及成壤作用的改造程度。有研究表明[9-10]，剖面土壤中Se的分布因生物累积作用和淋漓作用的相对强弱而归结为3种表现形式：表聚型即上高下低；上低下高，即土壤中Se含量随深度增加而增高；均匀分布型。图2为章丘地区土壤剖面中Se的分布情况。从图中可看出，章丘地区土壤剖面中Se的分布除p5剖面外均表现为表层富集，即上层土壤中Se的相对含量是趋向增加的。Se在土壤剖面中分布的多样性是受多种因素影响所致，其中成土母质为最重要的因素之一。

图2　章丘地区土壤剖面中Se的含量分布

2.4影响土壤中Se含量及其分布的因素

土壤中Se的含量分布除受成土母质影响较大外，还受到区域地形地貌特征、土壤理化性质、元素Se的形态及土地利用方式等因素的影响[11]。

2.4.1地形地貌对土壤Se分布的影响

章丘市总体具有南高北低的态势，坡度由北至南逐渐增大。区内第四纪地貌特征按成因可以分为6个单元：黄河冲积平原、山前冲积-洪积平原、山间冲积-洪积平原、剥蚀溶蚀丘陵、低山及中山(表3)。

表3　不同地貌类型土壤的Se含量

由表3可见，山间冲积-洪积平原、丘陵及低山区土壤具有较高的Se含量，山前冲积-洪积平原与中山区土壤Se含量相当，而黄河冲积平原发育的土壤Se含量水平较低。不同地貌类型的土壤Se含量具有明显差异性，土壤中Se含量随海拔增高有增加的趋势。章海波等在研究香港土壤的Se元素含量分布时，也发现表层土壤中Se含量与海拔高度呈显著正相关[12]。

2.4.2成土母质对土壤Se分布的影响

章丘地区主要的成土母质为三叠纪砂页岩、奥陶纪灰岩和白垩纪火山岩风化物，还有部分泰山岩群变质岩、石炭-二叠纪泥页岩(含煤地层)和冲积物母质。以砂页岩、泥页岩、灰岩、火山岩及变质岩中Se元素的平均含量水平表征Se元素在成土母质中的含量，冲积物母质以其发育的深层土壤(150～200cm)中Se含量来反映[13]，并对不同母质类型发育的土壤中Se平均含量进行对比(图3)。由图3可以看出，三叠纪砂页岩及石炭-二叠纪泥页岩发育的土壤中具有较高的Se水平，并与表层富Se土壤区相对应，而冲积物发育的土壤中Se含量较低。因此，土壤Se含量水平受成土母质的影响显著，母岩中Se含量高的地区，其发育的土壤中Se更易于富集[9]。

图3　不同母质类型的土壤Se含量

2.4.3土壤理化性质及组分的影响

章丘地区表层土壤中Se含量与土壤pH、有机碳及其他元素的相关性分析表明(表4)，土壤Se含量与土壤pH呈显著负相关(r=-0.319，p<0.01)，而与土壤中Corg呈极显著正相关(r=0.842，p<0.01)。

表4　章丘地区表层土壤Se含量与其他元素的相关性

注：表中数据在0.01水平(单侧)上显著相关

与土壤Se含量相关性较高的土壤元素还有S(r=0.621，p<0.01)，Mo(r=0.571，p<0.01)，Mn(r=0.348，p<0.01)，TFe2O3(r=0.446，p<0.01)和Al2O3(r=0.417，p<0.01)等。以往的研究者也发现土壤中Se含量与全硫呈显著性相关关系[12]。土壤中Fe，Mn，Al的全量与Se含量均有极显著的相关性，但Fe与Se的相关性强于Al，Mn与Se的相关性，这可能是由于不同的氧化物对Se的吸附能力不同引起的。同时，土壤中Fe，Al氧化物对Se的吸附受到土壤pH和氧化还原电位的影响，在相对还原环境下，活性Fe3+易还原为Fe2+,就大大降低了对Se的吸附能力[15]。另一方面，土壤中被盐基离子淋失后的Fe和Al相对富集,这些因素形成了有利于土壤Se富集的地球化学环境。因此章丘土壤中有机质及硫等有益元素的高背景也是土壤Se易富集的重要因素。

3　结论

章丘地区土壤Se含量在0.1～0.8mg/kg之间，总体上属于中Se土壤。不同土壤类型中水稻土中Se平均含量最高；成土母质以石炭-二叠纪泥页岩发育的土壤Se含量最高，亦是表层土壤Se富集的重要因素。地形地貌、成土母质和土壤理化性及组分对Se的分布有较大影响。

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Distribution and Content of Selenium in Soil and Its Influence Factors in Zhangqiu Area

ZHAO Xiqiang, ZHANG Guili

(Shandong Geological Surveying Institute, Shandong Jinan 250013, China)

Setting soil in Zhangqiu area as an example, the contents of Se in surface soil, deep soil and section 8 porfiles have been analyzed comprehensively, distribution characteristics, and the relation between distribution and soil types, soil parent materials, topography, geophysical and geochemical property and components have been studied as well. It is showed that the content of Se in surface soil is 0.1～0.8mg/kg. It is mainly composed of selenium-medium soil, while the square of selenium-rich is 173km2. Among soil types, the average content of Se in paddy soil is the highest as 0.55mg/kg; while among soil parent materials, the content of Se in Carboniferous-Permian soil is the highest. Se is concentrated in the surface in profile soil. The main factors affected the distribution of Se content in Zhangqiu area are soil parent material, topography, soil pH, organic matter, sulfur, iron and aluminum oxides and other components.

Selenium(Se); distribution and contents; influencing factors; Zhangqiu area

2014-03-24；

2014-06-11；编辑：曹丽丽

中国地质调查局国家专项“山东省典型市县级土地质量地球化学评估”(GZTR20080324)

赵西强(1980—)，男，山东曹县人，工程师，主要从事生态地球化学调查与评价工作；E-mail:382129295@qq.com

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