汉阴县土壤硒的分布特征

王丽，张建东，王浩东

（安康学院旅游与资源环境学院，陕西安康725000）

汉阴县土壤硒的分布特征

王丽，张建东，王浩东

（安康学院旅游与资源环境学院，陕西安康725000）

为了探讨汉阴县土壤硒含量水平及分布特征，采集了550个表层土壤样品，用原子荧光检测了硒含量，在地统计学软件GS＋中构建了变异函数，用GIS软件绘制了汉阴县土壤全硒含量分布图，同时分析了该区土壤硒含量水平、分布特征以及与地层的关系。结果表明，研究区土壤硒含量最低0.004 9 mg/kg，最高9.770 0 mg/kg，平均值0.49 mg/kg，变异系数2.03，土壤硒含量服从对数正态分布，变程R＝2 328 m，块金值为0.08，空间异质性指数为0.4，说明研究区土壤硒含量的变异主要是由结构性因素引起的，空间自相关性较强；土壤中硒含量变化范围较大，分布不均匀，南北高，中间较低，呈现出2条连续分布的富硒区，占汉阴县总面积的71.7%，富硒区分布与寒武—奥陶—志留系（除梅子垭组）的黑色含碳岩系分布一致，是富硒区土壤硒的主要来源。

土壤硒含量；分布特征；GS+；ArcGIS；汉阴县

硒是人体和动物必需的一种微量元素，能提高人体抗癌抗衰老能力[1-3]，缺硒可引起人体和动物发生白肌病、克山病、大骨节病、心血管病和关节炎等多种疾病[4-9]。据统计，全球有40多个国家和地区缺硒，我国有72%的地区处于缺硒和低硒状态，在我国，土壤硒的分布形成了中间低、东南和西北高的马鞍形趋势[10]。土壤在土壤—植物—动物（人）的生态系统中是最基本的因素，土壤中的硒含量通过食物链最终影响人体健康[11-12]，安康市享有“中国硒谷”之美誉，是国内外知名的高硒区，在安康市双安镇发现了硒中毒症[13-14]。但是以前有关汉阴县土壤中硒含量的研究比较少。汉阴土壤中的硒含量水平如何？是否处处富硒？有什么样的分布规律？影响土壤硒含量分布的主要因素是什么？这些都有待研究。

本研究在汉阴县采集了550个表层土壤，采用氢化物发生原子荧光（HG-AFS）测定了样品硒含量，在地统计学软件GS+中构建变异函数，用Ar-cGIS软件绘制出土壤硒含量的分布图，给人们提供直观的汉阴土壤硒的分布状况；在此基础上，分析了汉阴县土壤硒的分布规律，土壤硒分布差异的原因，为合理开发利用当地富硒资源提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

汉阴县境地处秦巴腹地，北枕秦岭，南倚巴山，凤凰山横亘东西，汉江、月河分流其间，是南水北调中线工程重要的水源保护地，316国道、十天高速和阳安铁路穿境而过。除月河川道外，大部分为低山丘陵，境内最高处凤凰山主峰海拔2 128 m，最低处漩涡镇海拔290 m。属北亚热带季风湿润气候区，年平均气温15.1℃，降水量782 mm，盛产油料作物和水稻等。地层主要分布和发育着早古生代地层，以海相细碎屑岩、碳板岩和碳酸盐类为主，夹有多层碳质岩和石煤，由于受断层和褶曲的影响，不同时代的地层呈条状多次重复出现，沿北西—南东向分布。

1.2 土壤样品的采集与测定

采用随机加典型取样的方法获取表层土壤土样550个，按土壤类型分布进行采样，一般1 km2取5个混合样，每个混合样由9～20个采样点组成，布点线路以锯齿型分布。采样点一般布设在远离公路的农田、园地、林地、草地及山地丘陵土层较厚的地带，采样深度0～20 cm，每份土样质量300～500 g，记录坐标位置、土壤类型及地面的农作物等。采样点的分布如图1所示。采集的土样全部交由陕西省富硒食品质量监督检验中心测定，采用氢化物发生原子荧光（HG-AFS）分析仪器测定待测溶液中硒的含量[15-16]。

1.3 数据处理与制图方法

数据处理和制图采用地统计学和GIS技术相结合的方法处理，其中半方差分析采用GS＋3.7软件，确定合适的模型和参数后运用ArcGIS 10.0软件OK法绘制土壤硒含量分布。

2 结果与分析

2.1 土壤硒含量水平分析

通过对550个土壤样本的检测结果进行统计得出（表1），汉阴县土壤硒含量平均值高出全国土壤全硒含量（0.29 mg/kg）[17]和陕西省土壤全硒含量的均值（0.118 mg/kg）[18]。按照谭见安教授[13]的划分标准，汉阴县土壤硒含量数据有38%属于足硒水平，有18%属于富硒水平（图2）。

表1 土壤硒含量统计特征值

2.2 变异函数构建

因原始数据不服从正态分布，经过对数转换后，数据服从正态分布（图3），可用OK法构建土壤硒含量分布图[19-21]。

将数据导入到GS＋软件，构建各向同性的变异函数及其拟合的最佳理论模型，经分析指数模型拟合效果最佳，块金效应C0＝0.08，基台值C0＋C＝0.22，变程R＝2 328 m，空间异质性指数C0/（C0＋C）＝0.4，表现为较强的空间相关性，用地统计学和GIS方法分析和绘制土壤硒含量分布是有优势的（图4）。同时也表明，土壤中硒的空间变异主要是由母质、地形及土壤类型等结构性因子引起的。许多调查研究也表明，地质背景是土壤硒分布的主要控制因素[22]，成土母质对土壤中硒含量有显著影响，特别是冲积母质上发育的土壤硒含量较低[23]。

2.3 土壤硒含量分布特征

根据所得的半方差函数模型和参数，在ArcGIS 10.0中用OK法选用指数模型，设置块金效应、变程和空间异质性等高级参数，绘制汉阴县土壤硒含量分布图，按照谭见安教授[13]的分类标准将研究区土壤硒含量划分为5类（图5）。研究区土壤硒含量分布从西北部到南部边缘呈现出连续分布的土壤富硒带，中东部较低；汉阴县92%的土壤硒含量达到足硒及以上水平，其中有608.16 km2的土壤分布属于富硒水平，占汉阴县总面积的45%；硒中毒区域主要分布在平梁镇中北部，占研究区总面积的0.35%。

2.4 影响土壤硒含量分布的地质因素

土壤母质的硒含量与其时代和岩石类型密切相关[24-27]，而土壤的硒含量与其分布区地层的原始含硒量和化学活动性密切相关[28-32]。汉阴县分布的土壤母质主要为古生代地层，其含硒量有较大差别，对照汉阴县地层图，土壤硒含量分布和基岩的地层时代和岩石类型的分布有非常高的相关性，硒含量大于0.4 mg/kg的土壤分布和晚前寒武纪-早寒武世的鲁家坪组、中晚寒武世地层、奥陶系和志留系（除梅子垭组，梅子垭组表层土硒含量处于中硒）含碳较高的黑色岩系分布是一致的，这些黑色岩系主要以晚前寒武纪-早古生代地层中海相的碳硅质岩、炭质板岩、碳酸岩和页岩为主，夹有多层的碳质岩和石煤[24-26]，说明汉阴县晚前寒武纪-早古生代地层的海相黑色含碳岩系不但是富硒土壤中硒的主要来源，也是控制土壤中硒分布的主要因素。

3 结论

本研究结果表明，土壤硒含量服从对数正态分布，表现为较强的空间相关性，表明土壤中硒的空间变异主要是由结构性因子引起的，用地统计学和GIS方法分析参数和绘制土壤硒含量分布图是有优势的。

汉阴县土壤硒含量均值高出全国土壤硒含量平均值，土壤硒含量分布总体上南北高，中间较低，有45%的面积属于富硒区。

晚前寒武纪-早古生代地层的海相黑色含碳岩系不但是富硒土壤中硒的主要来源，也是控制土壤中硒分布的主要因素。

志谢：本研究在土壤样品采集过程中得到了安康市科学技术局及汉阴县科学技术局的大力支持与帮助，在此感谢！

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Study on the Distribution Characteristics of Soil Total Selenium Content in Hanyin，Shaanxi

WANGLi，ZHANGJiandong，WANGHaodong
（College of Tourism and Resources and Environment，Ankang University，Ankang725000，China）

To study the distribution characteristics of selenium in Hanyin,Shaanxi,we collected 859 samples of surface soils,using Hydride Generation Atomic Fluorescence Spectrometry（HG-AFS）analyzed its selenium content.The variation function was constructed in the GS+,distribution map of soil total selenium content in Hanyin was drawn by Arc GIS,and analyzed the level of soil selenium content in the area,distribution characteristics and relationship with the formation.The results showed that the soil selenium content ranges was 0.004 9-9.770 0 mg/kg,average value of0.49 mg/kg,coefficient of variation 2.03,conform to lognormal distribution.The rang（R）was 2 328 m,the nugget was 0.08 and the spatial heterogeneity index was 0.4.This indicated that the variation in total selenium content mainly contributed to the structure factor,and there was a strong spatial autocorrelation.Soil selenium content in the range was larger,north-south high and middle lower.There were two continuous distribution of selenium-rich area,account for 71.7%of the total area of Hanyin.The distribution of black carbonaceous rocks in Cambrian-Ordovician-Silurian（except Meiziya group）were main source and consistent with selenium enriched area.

soil total selenium content;distribution characteristics;GS+;Arc GIS;Hanyin county

S153.6＋1

A

1002-2481（2016）10-1512-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.10.21

2016-07-26

陕西省教育厅专项科研计划项目（12JK0477）；安康市专项科研计划项目（2015AK05-05）；安康学院科研启动经费项目（2013AYQDZR13）

王丽（1981-），女，甘肃定西人，助教，硕士，主要从事区域资源开发与保护研究工作。