安徽黟县富硒土壤地球化学特征研究

王敏，徐生发

（安徽省地质矿产勘查局332地质队，安徽黄山 245000）

0 引言

硒（Se）元素是人体所必需的微量元素之一。研究表明，适量硒的摄入能预防心血管疾病及癌症，对人体的氧化、衰老及病毒感染有一定的抵抗能力[1]。在以往调查研究中，不同学者给出的我国土壤硒背景值稍有差异，但大多在0.20mg/kg左右，明显低于世界土壤硒背景值0.40mg/kg，显示我国土壤硒含量总体较低[2]。硒摄入不足是我国克山病、大骨节病的重要病因。就人体对硒的吸收而言，生物源有机硒优于其他有机硒[3]。目前天然富硒作物被认为是最安全有效的人体补硒来源，而作物硒含量则主要取决于土壤的硒背景值。因此，富硒土壤的调查与开发愈来愈受到社会各界的重视。

本文在安徽省黟县土地质量地球化学调查与富硒资源评价项目基础上，分析黟县境内表层土壤硒元素含量及分布特征，圈定富硒土壤，为黟县地方政府合理开发利用富硒土壤资源提供技术支撑。

1 调查区概况

调查区位于皖南山区腹地，隶属黄山市，面积857.42km2。黟县属丘陵山地地形地貌，地势总体变化趋势为南北高、中间低；区内属亚热带生物气候，冬夏长，春秋短，四季分明，多雨温暖，湿温同季，南北温湿条件略有差异［4］。

调查区位于华南地层大区扬子地层区江南地层分区，中部洪星乡及宏村镇北部出露有新元古界蓟县-长城系、青白口系等浅变质岩；在北部柯村镇、美溪乡、宏潭乡及东南部西递镇区域出露有寒武系碳硅质板岩、奥陶系灰岩；中部地区碧阳镇及宏村镇出露侏罗系花岗闪长岩；渔亭镇出露有小面积的白垩系砂岩。

调查区土壤类型主要有黄红壤土、黄壤土、红壤性土、石灰岩土、紫色土和水稻土等六种类型［4］；土地利用类型林地占比79.3%，耕地占比9.5%，园地占比5.0%［5］；成土母质（图1）主要为第四系红土层及冲积物、紫色砂岩类风化物、泥质岩类风化物、石灰岩类风化物、碳质泥岩类风化物、砂质-硅质岩类风化物、酸性结晶岩类风化物等［4］。

图1 调查区成土母质分布图Figure 1.Soil parent material map of the surveyed area

2 样品采集与分析测试

2.1 样品采集

2.1.1 表层土壤样品采集

表层土壤地球化学调查工作以土地质量地球化学评价规范（DZ/T0295—2016）为依据，采用“网格+图斑”方法布设样点。调查区内共采集表层土壤样品3754件，总体采样密度为4.52件/km2。其中耕地图斑采样密度12.56件/km2；园地图斑较小，基本每个图斑均有样品控制；林地及其他图斑采样密度为1.75件/km2。耕地图斑中每个样点采集5个子样点组合成1件样品，其他图斑采集3个子样点组合成1件样品。每个子样点均采集0～20cm的土壤柱［6］，采样时避开了路边、田埂、房基、垃圾堆及微地形地貌高低不平等无代表性地段，取土时去除了动植物残骸、岩石碎块等杂物。各子样点选取同等重量的土壤组合成1个样品，样品重量＞1.5kg。样品用10目尼龙筛网过筛，对角线法取样＞500g送验分析。

2.1.2 垂向剖面样品采集

本次工作土壤垂向剖面均采用人工挖掘方法施工。在土壤剖面布设点按长宽1.5m×1.3m的长方形向下挖掘，每个垂向剖面深度在1.8m左右，自下而上按照发生层进行样品采集。果地、林地和园地内，在根茎集中分布区域增加样点进行控制。调查区内共完成土壤垂向剖面16条，采集土壤样品79件。

2.2 分析测试

硒元素由安徽省地质实验研究所采用原子荧光光谱法（AFS）测定，样品处理方法采用酸溶法，方法检出限为0.008mg/kg。样品分析时随机抽取240件内部监控样进行重复性检查分析，合格率为100%；插入了374件外部标准控制样，合格率为99.5%。本次样品分析方法检出限、质量控制均满足《区域地球化学样品分析方法》（DZ/T 0279—2016）、《土地质量地球化学调查评估样品分析测试技术要求》（试行）等相关规范要求。

3 硒元素地球化学分布特征

3.1 硒元素含量及空间分布

调查区表层土壤硒平均值为0.523mg/kg，含量范围在0.064～18.842mg/kg之间，变异系数1.63，离散程度属分异特征。与我国表层土壤硒平均值[7]及安徽省江淮流域表层土壤硒背景值[8]对比，富集系数分别为1.80、2.27，由此可见调查区内表层土壤硒相对全国、安徽省江淮流域均表现为富集特征。

3.2 硒元素在不同成土母质的分布

对于自然成因的富硒土壤，其硒含量一般来源于成土母质（母岩），即主要受地质背景控制[9]。统计了调查区内不同成土母质区的表层土壤硒元素含量特征，其结果见表1。以K值＜0.8（贫化）、0.8～1.2（正常）、＞1.2（富集）分别作为元素富集特征评判标准。调查区内碳质泥岩类区表层土壤硒含量最高，均值达1.63mg/kg，表现为富集特征；泥质岩类、石灰岩类、砂岩-硅质岩类等表现为正常特征；第四系红土层及冲积物、紫色砂岩类、酸性结晶岩类等表现为贫化特征。调查区内硒元素含量变化特征与成土母质的分布密切相关，石灰岩类区及碳质泥岩类区表层土壤硒含量属背景区-高背景区，泥质岩类区、砂岩-硅质岩类区属背景区，第四系红土层及冲积物区、酸性结晶岩类区、紫色砂岩类区属低背景区。

表1 不同成土母质区表层土壤硒含量数据参数（mg/kg）Table 1.Selenium content parameters of topsoil in different parent material regions(mg/kg)

以变异系数＜0.25（均匀）、0.25～0.5（不均匀）、0.5～1（弱分异）、1～2（分异）、≥2（强分异）作为离散程度的评判标准，第四系红土层及冲积物、紫色砂岩类、泥质岩类、石灰岩类等成土母质区土壤硒元素含量呈不均匀特征，酸性结晶岩类区呈弱分异特征，碳质泥岩类及砂岩-硅质岩类区呈分异特征。

与富硒土壤标准对比，调查区内泥质岩类、石灰岩类、碳质泥岩类、砂岩-硅质岩类等成土母质风化形成的土壤硒平均值及背景值均高于富硒土壤标准。

3.3 硒元素在不同土壤类型的分布

不同土壤类型硒元素含量存在较大差异[10]。由表2可知，不同土壤类型硒元素平均值表现为石灰土＞黄壤土＞黄红壤土＞红壤性土＞水稻土＞紫色土。硒元素在石灰土、黄壤土表现富集特征，紫色土、水稻土表现为贫化特征。除水稻土、紫色土外，其余类型土壤硒含量均达到富硒土壤标准。有研究发现，土壤中的大部分硒集合于腐殖质中[11]。调查区内黄红壤、红壤性土、黄壤土分布区域的土地利用类型主要为林地，含有各种动植物残体、动物排泄物与微生物及其分解合成的有机物质，造成表层土壤硒元素的富集。石灰土由碳质岩、碳酸盐岩地层风化而成，此类型岩石中硒元素含量高，且岩石风化过程后形成黏质碱性土壤，硒元素易被岩石上覆残坡积土壤黏土矿物吸附富集，自土壤母质层至表层土壤表现出硒元素含量逐渐升高的特征[12]。

表2 不同土壤类型区表层土壤硒含量数据参数（mg/kg）Table 2.Selenium content parameters of topsoil in different soil type regions(mg/kg)

3.4 不同成土母质硒元素垂向分布特征

选取调查区内5条典型土壤剖面对比硒元素垂向分布特征（图2）。从土壤剖面硒分布差异性可知：酸性结晶岩类区土壤硒元素垂向变化呈S型，表层→中部→深部总体变化趋势为先降低→后升高→再降低；其余成土母质区土壤表层→深部硒元素总体变化趋势均表现为先降低后升高，且表层相对于深部较富集（碳质泥岩类除外）。泥质岩类、石灰岩类、碳质泥岩类区表层土壤硒含量均达到富硒标准，其中泥质岩类深部硒含量略低于富硒标准，石灰岩类区深部硒含量与富硒标准相当，碳质泥岩类区深部硒含量远高于富硒标准。

图2 硒元素垂向分布特征图Figure 2.Vertical distribution characteristics of selenium content(horizontal axis-selenium content(mg/kg);longitudinal axis-depth(cm))

3 富硒土壤分布

3.1 土壤酸碱度分布特征

调查区内土壤酸碱度平均值为5.27，含量范围在3.5～8.25之间。按照极强酸性（＜4.5）、强酸性（4.5～＜5.5）、酸性（5.5～＜6.5）、中性（6.5～＜7.5）、碱性（7.5～＜8.5）、强碱性（≥8.5）标准来划分，调查区内以强酸性土壤为主，在区内占比81.88%；酸性土壤次之，占比14.98%，分布在柯村镇-美溪乡-宏潭乡一带及西递镇；中性土壤占比1.95%，主要分布在西递镇；极强酸性及碱性土壤占比均小于1%。

3.2 富硒土壤分布特征

按照中国地质调查局《天然富硒土地划定与标识》（试行）（DD 2019—10）标准（见表3）划分富硒土壤。本文中若硒含量达到富硒标准值但镉、汞、砷、铅和铬等五项重金属含量超标的土壤未划入富硒土壤。

表3 富硒土壤划分标准Table 3.Classification criteria of selenium-rich soils

依据标准圈定了调查区内富硒土壤（图3），得出富硒土壤面积168.61km2，占调查区总面积的20.94%；富硒耕地7.41km2，占区内耕地面积的9.07%；富硒园地10.03km2，占区内园地面积的23.47%；富硒林地及草地151.17km2，占区内林地及草地面积的22.20%。从图3可知，区内富硒土壤主要分布于柯村镇、美溪乡、宏潭乡、宏村镇北部，西递镇、碧阳镇、渔亭镇及宏村镇中部等区域分布较少。

图3 调查区富硒土壤分布图Figure 3.Distribution of selenium-rich soils in the surveyed area

结合硒元素在成土母质、不同土壤类型中的分布特征，区内富硒土壤成因总体可分为两大类：①硒高背景岩石风化形成的富硒土壤，如碳质泥岩类区富硒土壤，集中分布在柯村镇—美溪乡—宏潭乡一带南部区域；②土壤黏土矿物及有机质表层次生富集作用形成的富硒土壤，如石灰岩类区、泥质岩类区富硒土壤，集中分布在西递镇、柯村镇—美溪乡—宏潭乡一带北部区域、洪星乡及宏潭镇北部。

4 结论

（1）调查区表层土壤硒元素平均值为0.523mg/kg，高于富硒土壤标准，含量范围在0.064～18.842mg/kg之间,相对全国及安徽省江淮流域硒含量表现为富集特征。

（2）调查区内硒元素分布受成土母质控制明显。不同成土母质区表层土壤硒元素平均值表现为碳质泥岩类＞砂岩-硅质岩类＞石灰岩类＞泥质岩类＞第四系红土层及冲积物＞紫色砂岩类＞酸性结晶岩类。

（3）调查区内圈定富硒土壤面积168.61km2，占调查区总面积的20.94%。

（4）调查区内富硒土壤成因可分为两大类：①硒高背景岩石风化形成的富硒土壤；②土壤黏土矿物及有机质表层次生富集作用形成的富硒土壤。