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(湖北省地質(zhì)局地球物理勘探大隊(duì)，湖北武漢 430056)

通過(guò)對(duì)湖北省江漢流域1∶25萬(wàn)多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查成果分析，本次研究選定天門(mén)漁薪鎮(zhèn)、蔣場(chǎng)鎮(zhèn)和橫林鎮(zhèn)等主要農(nóng)產(chǎn)品種植區(qū)開(kāi)展1∶5萬(wàn)土地質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，著重研究種植區(qū)內(nèi)土壤中全量硒和有效態(tài)硒的影響因素，為區(qū)域富硒農(nóng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供重要依據(jù)。

1 土壤全量硒分布的影響因素

土壤中硒元素的含量受多種因素影響，但成土母質(zhì)和環(huán)境的影響尤為重要。評(píng)價(jià)區(qū)土壤基本為第四系沖積物形成，屬于低硒含量成土母質(zhì)。因此，影響評(píng)價(jià)區(qū)土壤硒分布的主要因素為環(huán)境要素，主要包括土壤理化性質(zhì)、風(fēng)化淋溶程度等［1］。

1．1 土壤有機(jī)質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤硒的影響具有二重性:當(dāng)它作為有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合體的一部分并且吸附陰離子時(shí)，可能有利于硒的循環(huán);當(dāng)它作為陰離子的環(huán)境物質(zhì)時(shí)，則可能成為屏障從而影響硒的傳輸，即形成硒的富集。而Gustafsson等在1995年通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)證實(shí)，后者占主導(dǎo)地位，即有機(jī)質(zhì)對(duì)硒的影響主要表現(xiàn)為固定作用［2］。

對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)表層土壤硒和有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分析，分別以土壤有機(jī)質(zhì)(OrgC)含量與硒含量為X、Y軸做散點(diǎn)圖，并進(jìn)行線性分析，結(jié)果如圖1所示。盡管實(shí)際環(huán)境中多種因素的共同作用導(dǎo)致數(shù)據(jù)有一定程度的分散，但土壤硒含量和有機(jī)質(zhì)仍表現(xiàn)出良好的線形關(guān)系，即土壤硒含量隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加而增加。

圖1 土壤有機(jī)質(zhì)與全量硒關(guān)系圖Fig．1 Relation graph of soil OrgC and total selenium

1．2 土壤淋溶作用的影響

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現(xiàn)不同的流失程度，具體表現(xiàn)為Si的高殘留量和Ca、Mg的高淋溶、低殘留量端元對(duì)，這兩個(gè)端元的比值，即Si/(Ca+Mg)，可以反映土壤淋溶程度的強(qiáng)弱，比值越高淋溶程度越強(qiáng)［3］。

1．2．2 淋溶程度與硒的關(guān)系

以評(píng)價(jià)區(qū)表層土壤Si/(Ca+Mg)比值和硒含量分別作為X、Y軸，做散點(diǎn)圖及線性分析(圖2)，可以發(fā)現(xiàn)，隨淋溶程度的增強(qiáng)，土壤硒含量總體上呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì);當(dāng)淋溶程度較弱時(shí)，土壤硒含量主要由其他環(huán)境因素控制，其含量區(qū)間較大;當(dāng)淋溶程度增強(qiáng)時(shí)，淋溶作用對(duì)土壤硒含量的影響逐漸加強(qiáng)，硒含量逐漸集中于擬合線附近。

圖2 淋溶程度與硒含量關(guān)系圖Fig．2 Relation graph of leaching degree and selenium content

1．3 土壤pH值的影響

研究表明［4］，土壤pH是控制亞硒酸鹽和硒酸鹽之間轉(zhuǎn)化的主要因素，酸性和中性的土壤中亞硒酸鹽普遍存在，而在通氣良好的堿性土壤中，硒主要以硒酸態(tài)存在。一般而言與吸附質(zhì)間的親和力較強(qiáng)，受粘粒礦物和倍半氧化物固定，而與吸附質(zhì)的親和力較弱，溶解度大，因此過(guò)高pH的情況下土壤中的硒易遭淋失。此外，土壤pH對(duì)土壤硒的甲基化也有影響，在一定范圍內(nèi)土壤硒的甲基化隨著pH的增加而加強(qiáng)，而甲基化使硒的移動(dòng)性和從表土中溢出的可能性增加。而過(guò)低的pH又會(huì)造成淋溶程度的增強(qiáng)，引起硒的淋溶流失。

以評(píng)價(jià)區(qū)表層土壤pH及硒含量作相應(yīng)分析，對(duì)同一pH值有多個(gè)硒含量的點(diǎn)取硒含量平均值做統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖3所示。因?qū)嶋H環(huán)境中多種因素共同作用，同一pH條件下土壤硒含量有所波動(dòng)，但基本上從pH=4開(kāi)始，隨pH增加，硒含量存在緩慢升高的趨勢(shì)，當(dāng)pH在7．5～7．8之間時(shí)達(dá)到最高，之后隨pH增加硒含量快速降低。

圖3 土壤pH值與全量Se關(guān)系圖Fig．3 Relation graph of soil pH value and total selenium

2 土壤有效態(tài)硒分布的影響因素

大量研究表明，土壤是個(gè)復(fù)雜的多相態(tài)的共存體，在土壤類(lèi)型、地貌類(lèi)型、土地利用類(lèi)型等因素的影響下，土壤溶液的組成和濃度、土壤的酸堿反應(yīng)、土壤的氧化還原電位、土壤的有機(jī)質(zhì)含量、土壤的鹽分含量、土壤中元素的全量變化很大，對(duì)元素有效量產(chǎn)生重要影響［5］。

2．1 有效態(tài)與全量

引入有效度(有效態(tài)量均值/全量均值)來(lái)衡量硒元素與全量之間的關(guān)系［6］，對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)土壤硒全量與有效態(tài)量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較分析(表1)。由表可知，全區(qū)土壤硒全量均值為330 μg/kg，有效態(tài)量10．17 μg/kg，土壤硒有效度3．08%，西部(漁薪鎮(zhèn)、蔣場(chǎng)鎮(zhèn))土壤硒有效度為3．43%，高于東部(橫林鎮(zhèn)、麻洋鎮(zhèn)和沉湖農(nóng)場(chǎng))的土壤有效度(2．81%)。

表1 土壤表層硒有效態(tài)量與全量統(tǒng)計(jì)參數(shù)一覽表Table 1 Statistical parameters of soil available selenium and total selenium

2．2 土壤類(lèi)型對(duì)有效量的影響

以土壤單元分類(lèi)，對(duì)不同土壤中硒的有效態(tài)量與全量參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。分析發(fā)現(xiàn)，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)潮土亞類(lèi)的硒有效度為3．94%最高，其次為灰潮土亞類(lèi)(有效度3．30%)，下面依次是瀦育型水稻土亞類(lèi)(為 2．96%)，潛育型水稻土亞類(lèi)(有效度為1．47%)，沼澤型水稻土(有效度為 1．17%)，淹育型水稻土亞類(lèi)最低(有效度為0．003%)。

表2 土壤單元分類(lèi)硒有效態(tài)量與全量統(tǒng)計(jì)參數(shù)一覽表Table 2 Statistical parameters of soil available selenium and total selenium in different soil unit

2．3 土地利用對(duì)有效量的影響

評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)所采集的有效態(tài)樣品主要分布于旱地、水田及坑塘水面三種土地利用單元內(nèi)，因此對(duì)三個(gè)土地利用單元內(nèi)硒元素全量與有效態(tài)量進(jìn)行對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)水田中土壤硒的有效度最高，達(dá)到3．28%;其次為坑塘水面，有效度為3．10%;旱地中土壤硒有效度最低，為2．82%(表3)。

表3 土地利用單元分類(lèi)硒有效態(tài)量與全量統(tǒng)計(jì)參數(shù)一覽表Table 3 Statistical parameters of soil available selenium and total selenium content in different land unit

2．4 土壤pH對(duì)有效量的影響

當(dāng)土壤pH值＞7．5時(shí)，有效態(tài)硒含量變化較大，多集中在5～17 μg/kg之間;pH值＜7．5時(shí)，有效態(tài)硒含量＜15 μg/kg，同時(shí)變化范圍較小。這表明，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)中性土壤對(duì)硒有效態(tài)量的約束較弱，有效態(tài)含量主要受其它因素的影響，因而其波動(dòng)范圍較大;而中酸性土壤對(duì)硒有效態(tài)量的影響較強(qiáng)，其波動(dòng)范圍較小。簡(jiǎn)單地說(shuō)，中性環(huán)境有利于提高土壤有效態(tài)硒的比例(圖4)。

3 結(jié)論

通過(guò)本次研究發(fā)現(xiàn)，天門(mén)市主要農(nóng)作物種植區(qū)土壤中全量硒與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)關(guān)系，而土壤淋溶作用與土壤硒含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤pH值在7．5～7．8之間最有利于土壤中硒的富集。土壤有效態(tài)硒富集土壤中全量硒與有效態(tài)硒呈正相關(guān)關(guān)系，不同土壤類(lèi)型中潮土最有利于有效態(tài)硒的富集，對(duì)不同土地利用單元的研究發(fā)現(xiàn)水田最有利于土壤有效態(tài)硒富集，而pH值對(duì)土壤有效態(tài)硒富集的影響無(wú)明顯規(guī)律，中性環(huán)境略有利于提高土壤有效態(tài)硒的比例。

圖4 土壤pH值與有效Se關(guān)系圖Fig．4 Relation graph of soil pH value and available selenium

［1］ 劉鳳枝，師榮光，徐亞平，等．農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量適宜性評(píng)價(jià)研究［J］．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26(1):6-14．

［2］ Gustafsson J P，Johnsson L，王美珠．瑞典森林土壤中有機(jī)質(zhì)對(duì)硒的吸持作用［J］．土壤學(xué)進(jìn)展，1995，23(2):43-49．

［3］ 奚小環(huán)．生態(tài)地球化學(xué)與生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)［J］．物探與化探，2004，28(1):10-15．

［4］ 郭宇．恩施地區(qū)硒的地球化學(xué)研究及富硒作物栽培實(shí)驗(yàn)研究［D］．武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，2012．

［5］ 陳雪．成都市綠地土壤硒的形態(tài)分布及其影響因素研究［D］．成都:成都理工大學(xué)，2008．

［6］ 李家熙，張光第，葛曉立，等．人體硒缺乏與過(guò)剩的地球化學(xué)環(huán)境特征及其預(yù)測(cè)［M］．北京:地質(zhì)出版社，2000．