洪湖市中北部地区土壤硒元素分布特征

郑雄伟,魏 鸿，谭 园

(1 湖北省地质局地球物理勘探大队，武汉430056；2 武汉侏罗纪技术开发有限公司,武汉430073)

洪湖市中北部地区土壤硒元素分布特征

郑雄伟1,魏 鸿1，谭 园2

(1 湖北省地质局地球物理勘探大队，武汉430056；
2 武汉侏罗纪技术开发有限公司,武汉430073)

选取洪湖市中北部地区汊河、黄家口和小港3个区域为研究区,采集1540件表层土壤样,100件深层土壤样,通过系统研究土壤样的硒含量,总结该区土壤硒元素分布特征。在无外界作用影响下,硒在偏酸性土壤中的富集程度优于在碱性土壤中的富集程度,表层土壤硒含量高于深层土壤硒含量。该区富硒土壤主要赋存在中性、中酸性土壤区中,当土壤酸碱度由酸性向碱性转化时,土壤中的硒含量表现为弱酸性≈酸性>中性>碱性>强碱性。土壤三级划分图表明农业、水产养殖用地中一级富硒土地占41.43%，二级富硒土地占32.21%，三级土地占26.36%。

硒元素;土壤;分布特征;洪湖市

硒是环境中重要的生命元素,世界范围内的土壤和植物缺硒已导致 40 多种人畜疾病[1]。硒的化学性质活泼,缺硒和硒过量将引起生物及人体的不良反应。硒主要来源于土壤,我国2/3地区为国际公认的缺硒地区,其中1/3地区为严重缺硒地区[2-5]。目前针对土壤中硒元素分布特征的研究不多[6-11]。本文选取湖北省洪湖市汊河镇、黄家口镇和小港管理区具有代表性的土壤作为研究对象,探讨该区土壤中硒元素含量分布特征,为当地富硒土壤开发提供依据,为地方病和环境科学研究提供参考。

1 研究区概况

研究区位于洪湖市中北部,包括两镇一区,其中汊河镇146 km2、黄家口镇137 km2、小港管理区25 km2。地层主要为第四系全新统沉积物(Qh),细分为湖积物(Qhl)、冲积物(Qhal)、湖冲积物(Qhlal)和沼泽沉积物(Qhf)(图1)。

图1 研究区地质略图Fig. 1 Geological map of the study area

该区土壤类型分为淹育型水稻土、潜育型水稻土、沼泽型水稻土和灰潮土4类。淹育型水稻土包括浅潮土田(11b)、浅灰潮土田(11c);潜育型水稻土包括青泥田(13a)、灰青泥田(13b);沼泽型水稻土包括烂泥田(14a);灰潮土包括沙土型灰潮土(22a)、壤土型灰潮土(22b)和粘土型灰潮土(22c)(图2)。

图2 研究区土壤类型分布图Fig. 2 Map showing the distribution of soil types in the study area

2 样品处理及分析方法

本次研究采样基于1∶50 000土地质量地球化学评价,其中表层土壤样共采集1540件,采样密度为5件/km2;深层土壤样在0～200 cm垂向剖面上分层取样,共采集100件。

样品加工包括干燥、过筛、装样、填写送样单、编制样品编号图、送样等步骤(图3)。土壤表层样品自然风干后,过20目筛送化验室,样品按单点分析。土壤有效态样自然风干后,直接送化验室分析元素有效态项目。为避免样品相互污染,样品采集、运输、保管、晾晒、加工由不同人员分别进行,且不在同时或同一场地进行,采样用的新布袋及使用过的样品布袋均经洗涤才能继续使用。如采集的土壤样湿度较大,需套塑料袋使湿样品分开。在国土资源部武汉综合岩矿测试中心对土壤样品进行测试分析，质量控制严格按照中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范(1∶250 000)》[DD2005-01]执行。统计报出率时,将低于分析方法检出限的数据视为未报出,将低于方法检出限的仪器实测数据报出, 29项元素或指标的总报出率为100%。

图3 土壤样品加工流程图Fig. 3 Processing flow chart of soil samples

3 硒元素地球化学特征

3.1 不同区位土壤硒含量分布

对研究区1 540件土壤样品进行分析和统计(表1)。研究区硒含量最大值为0.86 μg/g,最小值为0.08 μg/g,平均值为0.38 μg/g,高于江汉流域硒背景值(0.253 μg/g)[12],黄家口镇土壤硒含量高于汊河镇和小港管理区土壤硒含量。

硒含量较高的地区分布在以颜台村、万岭村、宋墩村、形斗湖渔场为中心的NEE向高富集带上,以及曾台村、五丰村、新穴村、金湾村沿线两侧和小港管理区的相对富集区。硒含量较低的地区位于以汊河镇为中心,向北至工区边界214省道西南侧、向南至小港管理区214省道两侧大范围区域(图4)。黄家口镇土壤硒含量为0.11～0.76 μg/g,平均硒含量为0.41 μg/g,土壤pH值平均为7.24,以中碱性为主。黄家口镇高硒含量分布区主要位于南套村、黄家口村、平阳—姚河村、新垸村、南岸湖村、万岭村、宋墩村、作才村、长河村、形斗湖渔场、永宁湖村、小汊河渔场等地。汊河镇硒含量为0.08～0.86 μg/g,平均硒含量为0.36 μg/g,土壤pH值平均为7.38,以中碱性为主。汊河镇高硒含量分布区主要位于以汊河镇为中心,向北至工区边界、向南至龙甲墩村北东区域内,主要位于十八家村、金湾村、石杨村、新穴村、五丰村、甘寺村、搓头村、百杨村、龙甲墩村及农科村—汊河村、沙咀村、朝阳村以东等地区。小港管理区硒含量为0.09～0.67 μg/g,平均硒含量为0.39 μg/g,土壤pH值平均为7.43,以中碱性为主。小港管理区高硒含量分布区主要位于一分场、二分场东北部地区及三分场北部、莲子溪村以东局部地区(图4)。

表1 研究区表层土壤中硒含量参数统计(μg/g)

3.2 硒在表层、深层土壤中含量分布

区内深层土壤中硒含量为0.1～0.48 μg/g,平均含量为0.27 μg/g;pH值为7.2～8.4,平均值为7.8,总体呈中碱性、碱性。深层土壤中随pH值升高,土壤中硒含量逐渐降低,说明在无外界作用下,硒在偏酸性土壤中的富集程度优于在碱性土壤中的富集程度(图5)。

在各类成土母质层、深层土壤中硒含量变化特征如表2所示。在以冲积物层(Qhal)、湖冲积物层(Qhlal)为成土母质的深层土壤中,硒含量分别为0.2～0.4 μg/g和0.1～0.48 μg/g,在两类成土母质深层土壤中硒平均含量基本相当;各土类深层土壤中硒的平均含量总体表现为:壤土型灰潮土(22b)>烂泥田(14a)>沙土型灰潮土(22a)>灰青田(13b)>浅灰潮土田(11c)>青泥田(13a)>浅潮土田(11b)。硒在该区各类深层土壤中的富集量依次为:沼泽型水稻土(12)>潮土(22)>潜育型水稻土(13)>淹育型水稻土(11)。

硒在区内各土类深、表层土壤中的富集量规律为分别如图6、图7所示，可知：

深层土壤:壤土型灰潮土(22b)>烂泥田(14a)>沙土型灰潮土(22a)>灰青田(13b)>浅灰潮土田(11c)>青泥田(13a)>浅潮土田(11b)。

表层土壤:烂泥田(14a)>浅潮土田(11b)、壤土型灰潮土(22b)>青泥田(13a)>浅灰潮土田(11c)>灰青田(13b)。

深层土壤与表层土壤硒含量对比结果显示(图8),本次参评的20件样本中75%表层土壤中的硒含量高于深层土壤中的硒量。

图4 研究区不同区位土壤中硒含量分布图Fig. 4 Map showing the distribution of selenium contents of the soils in the different areas of the study area

图5 研究区深层土壤中硒富集量与pH值关系对比图Fig. 5 Comparison chart of the relationship between the concentration of selenium in deep soils and pH values in the study area

参数类别成土母质层深层土壤QhlalQhal11b11c13a13b14a22a22b平均值0 270 30 170 230 200 240 350 290 39最大值0 480 40 170 230 450 430 480 290 39最小值0 100 20 170 230 100 120 190 290 39

图6 研究区各土类深层土壤中硒富集量对比图Fig. 6 Comparison of selenium concentrations in deep soils of various soil types in the study area

图7 研究区各土类表层土壤中硒富集量对比图Fig. 7 Comparison of selenium concentrations in surface soils of various soil types in the study area

图8 研究区表层土壤与深层土壤硒含量对比图Fig. 8 Comparison of selenium concentrations in surface and deep soils in the study area

4 硒在全区表层土壤中富集特征

4.1 各土类中硒的富集

该区主要分布淹育型浅潮土田水稻土(11b)、淹育型灰潮土田水稻土(11c)、潜育型青泥田水稻土(13a)、潜育型灰青泥田水稻土(13b)、沼泽型烂泥田水稻土(14a)、沙土型灰潮土(22a)、壤土型灰潮土(22b)和粘土型灰潮土(22c)。

统计结果显示(图9),硒在各类土壤中的含量特征为:

淹育型灰潮土田水稻土(11c)<潜育型灰青泥田水稻土(13b)<潜育型青泥田水稻土(13a)<壤土型灰潮土(22b)<淹育型浅潮土田水稻土(11b)<沙土型灰潮土(22a)<粘土型灰潮土(22c)<沼泽型烂泥田水稻土(14a)。

图9 研究区各类土壤中硒含量对比图Fig. 9 Comparison of selenium concentrations in different types of soils in the study area

4.2 土地利用现状与土壤中硒的富集

依据洪湖市土地利用分布现状,结合本次实际调查,该区主要土地利用类型分为水田、旱地(含塘埂)、水产养殖(种植)和其它利用土地(居民区用地、河流、林地)[13-14]。调查结果显示,该区水田面积91 km2,占全区总面积29.45%;旱地分布区面积28 km2,占总面积9.06%;水产养殖(种植)区分布面积149 km2,占总面积48.22%;其它利用土地面积41 km2,占总面积13.27%。

水田区土壤中硒含量为0.13～0.86 μg/g,平均含量为0.379 μg/g;旱地区土壤中硒含量为0.17～0.61 μg/g,平均含量为0.347 μg/g;水产养殖(种植)区硒含量为0.08～0.76 μg/g,平均含量为0.384 μg/g;其它用地土壤中硒平均含量为0.34 μg/g。硒在各类主要土地利用分布区土壤中的富集表现为水产养殖区>水田地>旱地>其它用地(图10)。

图10 研究区各土地利用分布区硒含量对比图Fig. 10 Comparison of selenium concentrations at different distribution areas in the study area

4.3 不同成土母质土壤中硒的富集

研究区主要分布第四系全新统湖积物层(Qhl)、冲积物层(Qhal)、湖冲积物层(Qhlal)和沼泽沉积物层(Qhf)4类成土母质。

湖积物层(Qhl)分布区土壤中硒含量为0.08～0.68 μg/g,平均含量为0.37 μg/g;冲积物层(Qhal)分布区土壤中硒含量为0.11～0.86 μg/g,平均含量为0.39 μg/g;湖冲积物层(Qhlal)分布区土壤中硒含量为0.09～0.81 μg/g,平均含量为0.38 μg/g;沼泽沉积物层(Qhf)分布区土壤中硒含量为0.13～0.67 μg/g,平均含量为0.35 μg/g。

综上,该区硒在各成土母质土壤中的含量富集特征表现为冲积物层(Qhal)>湖冲积物层(Qhlal)>湖积物层(Qhl)>沼泽沉积物层(Qhf)(图11)。

图11 研究区各成土母质土壤中硒含量对比图Fig. 11 Comparison of the selenium concentrations of various soils in the study area

4.4 土壤酸碱性与土壤中硒富集程度关系

研究区土壤pH最大值为8.8,pH最小值为4.23,pH平均值为7.33,弱酸性—强碱性土壤均有分布。从区位上看,以水产养殖为主的小港管理区土壤主要呈碱性,统计结果显示(图12),当土壤酸碱度由酸性向碱性转化时,土壤中的硒含量表现为弱酸性≈酸性>中性>碱性>强碱性。以土壤中硒含量0.4 μg/g为限值,区内富硒土壤主要赋存于中—中酸性土壤中。

图12 研究区土壤酸碱度与土壤中硒含量对比关系图Fig. 12 Comparison of pH and selenium concentrations of the soil in the study area

5 硒资源评价

依据评价区总体土壤养分丰缺特征、土壤环境质量优劣及土壤中硒富集分布特征,采用迭置法[15]将区内土壤作三级划分图(图13)。

图13 研究区富硒土地三级划分图Fig. 13 Three-level classification map of selenium-rich land resources in the study area

一级:具有一定分布范围,较高的富集程度(Ⅰ—Ⅱ级),较高的有效度(Ⅰ级)、良好的土壤环境(Ⅰ—Ⅱ级)、硒含量达到或超过富硒土壤界定标准值，具有明显的生物效应。

二级:具有一定分布范围,中等以上的富集程度(Ⅱ—Ⅲ级)和有效度(Ⅱ—Ⅰ级)、良好的土壤环境(Ⅰ—Ⅱ级)、硒含量达到适量以上丰缺程度和较明显的生物效应。

三级:具有一定分布范围,中等富集程度(Ⅱ—Ⅲ级)和有效度(Ⅱ—Ⅲ级)、较好的土壤环境(Ⅱ—Ⅰ级)、硒含量相对较低和一般生物效应。

评价结果显示,在洪湖市两镇一区268.02 km2的农业、水产养殖用地中,一级富硒土地为111.04 km2,占41.43%;二级富硒土地为86.32 km2,占32.21%;三级富硒土地面积为70.66 km2,占26.36%。

6 结 论

在无外界作用下,硒在偏酸性土壤中的富集程度优于在碱性土壤中的富集程度,表层土壤中硒含量高于深层土壤中硒含量。该区富硒土壤主要赋存在中性、中酸性土壤区中,硒在主要土地利用分布区土壤中富集程度总体表现为水产养殖区>水田地>旱地>其它用地。硒在各成土母质分布区土壤中的含量富集特征表现为冲积物层>湖冲积物层>湖积物层>沼泽沉积物层。当土壤酸碱度由酸性向碱性转化时,土壤中硒含量表现为弱酸性≈酸性>中性>碱性>强碱性。该区农业、水产养殖用地中一级富硒土地占41.43%，二级富硒土地占32.21%，三级富硒土地占26.36%。

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Distribution characteristics of selenium in the soils of the north central region of Honghu, Hubei Province

ZHENG Xiong-wei1,WEI Hong1,TAN Yuan2

(1HubeiInstituteofGeophysicalExploration,Wuhan430056,China； 2WuhanJurassicTechnologyDevelopmentCo.,LTD,Wuhan430073,China)

This study selected three areas (Chahe, Huangjiakou and Xiaogang) in the north central region of Honghu as a target area, from which 1540 surface soil samples and 100 deep soil samples were collected. Through a systematic study of selenium contents for the soil samples, authors summarized the distribution characteristics of the selenium element in soil. The results show that under the condition that there is no external impact, the concentration of Se in the acidic soil is higher than that in the alkaline soil, i.e. the selenium content in surface soil is higher than that in the deep soil. Selenium-rich soil occurs mainly in neutral and acidic soil. With the soil pH value converting from acidic to alkaline, the selenium content in soil gradually decreases from weak acidity (equal to slightly acidic), neutral, alkaline, and to strong alkaline. The three-level classification diagram of soil shows 41.43% of first-level Se-rich soil used as agricultural and aquaculture land, 32.21% of the secondary selenium-rich land area, and 26.36% of three level Se-rich land.

selenium; soil; distribution characteristics; Honghu

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.01.009

2016-05-16

2016-06-27 责任编辑：谭桂丽

湖北省“金土地”工程“高标准基本农田地球化学调查项目(洪土资发[2014]13号)”资助。

郑雄伟，1986年生，男，助理工程师，硕士，矿产普查与勘探专业，主要从事矿产勘查及农业地质调查研究。

X131.3

A

2096-1871(2017)01-066-08