余 濤，楊忠芳，王 銳，曾慶良，侯宛苓

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恩施典型富硒區(qū)土壤硒與其他元素組合特征及來源分析①

余 濤1,3，楊忠芳2,3*，王 銳2，曾慶良2，侯宛苓2

(1 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)數(shù)理學(xué)院，北京 100083；2 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083； 3 自然資源部生態(tài)地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037)

硒是重要的人體和動(dòng)物必需微量元素之一，在功能農(nóng)業(yè)發(fā)展中起著重要的作用。為了研究高硒土壤中硒與其他元素組合特征及來源，從而支撐富硒資源的安全有效利用，本研究在恩施市沙地鄉(xiāng)系統(tǒng)采集并分析了200個(gè)表層土壤樣和2組土壤垂向剖面樣品，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具進(jìn)行了聚類分析和因子分析。結(jié)果表明：研究區(qū)表層土壤硒含量平均值為1.88 mg/kg ± 2.51 mg/kg，明顯高于全國表層土壤硒含量平均值。研究區(qū)土壤元素組合特征可分為三類，第一類中硒與鉬、釩、鉻、鎘和鎳等元素具有較強(qiáng)的伴生關(guān)系，與黑色巖系分布密切相關(guān)；第二類為三氧化二鋁、鉛和砷等元素/氧化物，與土壤中黏土礦物有關(guān)；第三類為鈣和鍶等元素，表明該同族元素的地球化學(xué)性質(zhì)具有相似性。因子分析結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了土壤硒和鎘伴生主要發(fā)生在黑色巖系，不同成土母質(zhì)硒等元素差異較大。

硒；元素組合；來源；因子分析

硒(Se)是重要的人體和動(dòng)物必需微量元素之一，在功能農(nóng)業(yè)發(fā)展中起著重要的作用[1-3]。Se在地球表層的分布異質(zhì)性高，很大程度上決定了其在自然界中的分布、遷移和轉(zhuǎn)化以及生物有效性明顯受制于其環(huán)境地球化學(xué)性質(zhì)和行為。Se是親硫元素，與硫可以形成廣泛的類質(zhì)同象，絕大部分Se被分散到硫化物礦物的晶格中，只有硫濃度明顯降低時(shí)，才較稀少地形成自己的獨(dú)立礦物[4]。除親硫外，Se還具有親生物性，從而在富含有機(jī)質(zhì)的地質(zhì)體中富集[5-6]，如煤、碳質(zhì)泥頁巖和黑色巖系等。成土母質(zhì)Se含量是決定土壤Se含量水平的主要控制因素，而成土過程、土壤有機(jī)質(zhì)、人類活動(dòng)、氣候條件等因素也是重要影響因素[7-11]。Se通過植物體進(jìn)入食物鏈，但受一系列地質(zhì)、地理因素控制。前人從土壤理化性質(zhì)、土地利用方式、地質(zhì)背景及人類活動(dòng)等角度進(jìn)行了較多的影響因素研究[12-21]，但對(duì)其影響機(jī)制和生物有效性的影響因素仍然存在較大爭(zhēng)議[22-24]，尤其是對(duì)土壤Se與其他元素的組合特征及影響因素等研究較少。

本研究以湖北恩施典型高Se區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景選擇典型土壤垂向剖面數(shù)據(jù)，分析其土壤Se來源及與其他元素組合特征，以期為富Se土壤分布區(qū)Se的安全利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

恩施市沙地鄉(xiāng)地處湖北省恩施市東北部，位于清江中游北岸。沙地鄉(xiāng)境內(nèi)呈“一面坡”狀，三面環(huán)水，一面環(huán)山。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)型濕潤(rùn)氣候，年平均日照為1 350 ~ 1 860 h，降水量為1 100 ~ 1 400 mm，多年平均氣溫為15 ℃。沙地鄉(xiāng)境內(nèi)海拔落差較大，最高海拔1 680 m，最低海拔270 m，平均海拔為950 m。本次研究區(qū)緊鄰清江，面積為50 km2，主要巖石類型為灰?guī)r、炭質(zhì)板巖，主要發(fā)育土壤為黃棕壤和黃壤，大宗農(nóng)作物主要種植玉米。

1.2 樣品采集和前處理

樣品采集：本研究主要涉及兩種類型的土壤樣品，分別為1∶5萬土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查采集的表層土壤樣品200件(以下簡(jiǎn)稱表層樣)和垂向土壤剖面樣品2組。表層樣按照4個(gè)樣點(diǎn)/km2密度采集，樣品采集空間上均勻分布，兼顧土地利用類型。樣品主要位于耕地，采樣深度為0 ~ 20 cm，每個(gè)樣點(diǎn)由4 ~ 5個(gè)子樣點(diǎn)組成，子樣點(diǎn)要求種植農(nóng)作物類型一致，土壤類型一致，且均在中心樣點(diǎn)20 ~ 50 m內(nèi)。各子樣等份均勻混合后用四分法取1 ~ 2 kg裝干凈樣品袋。所有樣點(diǎn)避開溝渠、林帶、田埂、路邊、舊房基、糞堆及微地形高低不平無代表性地段。垂向土壤剖面為選擇有代表性的自然荒地，本次研究采集的兩組垂向土壤剖面，分別位于三疊系大冶組和二疊系茅口組，土壤類型分別為黃棕壤和黃壤。剖面為垂向挖掘深度為1.5 ~ 2.2 m的土坑，按照一定間距(10 cm)采集相應(yīng)位置的土柱。每層樣品重量大于2 kg，并進(jìn)行詳細(xì)的野外記錄，描述土壤特征。所有野外采樣點(diǎn)位用全球定位儀(GPS)記錄坐標(biāo)和海拔信息。

圖1 研究區(qū)土地利用類型及采樣點(diǎn)位分布圖

樣品前處理：從野外采回的土壤樣品要及時(shí)放在樣品盤上，攤成薄薄一層，置于干凈整潔的室內(nèi)通風(fēng)處自然風(fēng)干，嚴(yán)禁暴曬，并注意防止酸、堿等氣體及灰塵污染。在風(fēng)干過程中，適時(shí)翻動(dòng)，并將大土塊捏碎以加速干燥，同時(shí)剔除土壤以外的雜物。風(fēng)干后的土壤樣品，平鋪在制樣板上，用木棍碾壓，并將植物殘?bào)w、石塊等侵入體和新生體剔除干凈。壓碎的土樣要全部通過孔徑為2 mm的尼龍篩。未過篩的土粒必須重新碾壓過篩，直至全部樣品通過2 mm孔徑篩為止。取過篩后土壤樣品100 g，裝入干凈牛皮紙袋送實(shí)驗(yàn)室做進(jìn)一步處理和化學(xué)分析。

1.3 樣品分析

土樣在實(shí)驗(yàn)室用無污染球磨機(jī)制備成至所需的試樣粒度(200目)。稱取5.0 g試料，采用粉末壓餅制樣，采用X射線熒光光譜儀(ZSX100e型，日本)測(cè)定氯(Cl)、磷(P)、氧化鈣(CaO)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、鋅(Zn)含量。稱取0.200 0 g試料，采用四酸溶樣，定容后取25 ml溶液用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(iCAP-6300型，美國)測(cè)定錳(Mn)、銅(Cu)、釩(V)、鍶(Sr)含量，同時(shí)取清液稀釋用等離子體質(zhì)譜儀(X Series 2型，美國)測(cè)定鈷(Co)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎘(Cd)含量。稱取0.500 g試料，采用王水溶樣，經(jīng)KBH4還原、氫化采用原子熒光光譜儀(6500型，中國)測(cè)定砷(As)、汞(Hg)含量。稱取0.100 0 g試料，按照1∶1比例加緩沖劑采用發(fā)射光譜(WP1型，中國)測(cè)定硼(B)含量。稱取0.500 g試料，經(jīng)堿熔及水浸取加緩沖劑采用離子選擇性電極測(cè)定氟(F)含量。稱取1.00 g試料，經(jīng)艾斯卡半熔及水浸取、酸化采用原子熒光光譜儀(6500型，中國)測(cè)定硒(Se)含量，同時(shí)取部分試樣經(jīng)氯胺T-四堿體系采用催化比色法(Lambda35型，美國)測(cè)定碘(I)含量。稱取0.500 g試料，經(jīng)硫酸溶樣及重鉻酸鉀氧化，采用容量法測(cè)定有機(jī)碳(SOC)含量。稱取1.000 g試料，經(jīng)硫酸-高氯酸溶樣，加濃堿蒸餾，經(jīng)硼酸吸收采用容量法測(cè)定氮(N)含量。稱取10.0 g試料，經(jīng)無CO2水浸取采用離子選擇性電極測(cè)定酸堿度(pH)。上述分析測(cè)試方法參照《DZ/T 0295—2016土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》[25]要求。

樣品分析測(cè)試過程中采用國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GSS-17、GSS-22、GSS-25、GSS-27)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確度(相對(duì)誤差，RE)檢驗(yàn)。土壤樣品按10% 的比例隨機(jī)抽取20個(gè)土壤樣品進(jìn)行重復(fù)檢測(cè)(精密度檢驗(yàn))。樣品分析測(cè)試結(jié)果符合《DZ/T 0295—2016土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范》[25]要求，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 24(美國國際商業(yè)機(jī)器公司)和EXCEL 2010(美國微軟公司)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和描述性統(tǒng)計(jì)。

聚類分析是根據(jù)事物本身的特性研究個(gè)體分類的方法，原則是同一類中的個(gè)體有較大的相似性，不同類中的個(gè)體差異很大[26]。本文以表層樣22種元素/氧化物含量為變量，采用系統(tǒng)聚類分析(皮爾遜相關(guān)性結(jié)合組間平均聯(lián)接法)，對(duì)研究區(qū)200件土壤樣品進(jìn)行了聚類分析。

因子分析的基本目的就是用少數(shù)幾個(gè)因子去描述許多指標(biāo)或因素之間的聯(lián)系，即將相關(guān)比較密切的幾個(gè)變量歸在同一類中[26]。本次研究中，首先將各元素(氧化物)含量按照Z-score標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行無量綱化處理，然后采用主成分法進(jìn)行因子分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 研究區(qū)表層土壤硒及其他元素分布特征

本文統(tǒng)計(jì)了研究區(qū)表層土壤Se及相關(guān)元素含量平均值、最大值、最小值，并與多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比(表1)，結(jié)果表明研究區(qū)表層土壤Se含量平均值為1.88 mg/kg，是全國土壤Se含量均值的7.12倍，明顯高于0.4 mg/kg 的富Se土壤標(biāo)準(zhǔn)，表明研究區(qū)存在豐富的富Se土壤資源。研究區(qū)表層土壤Se含量有較大變化，最大值達(dá)15.17 mg/kg，最小值為0.19 mg/kg，相差近百倍，分布極不均勻，變異系數(shù)為133.5%，這與研究區(qū)地處鄂西山區(qū)自然地理?xiàng)l件密切相關(guān)。本次研究表層土壤Se的含量范圍與楊良策等[20]在恩施新塘鄉(xiāng)的結(jié)果接近，表層土壤Se含量均值略高于恩施新塘鄉(xiāng)的結(jié)果。

研究區(qū)因地處中高山區(qū)，土壤有機(jī)碳(SOC)含量較豐富，為13.7 g/kg，是全國均值的1.19倍。同時(shí)由于研究區(qū)降雨量大，海拔落差大，土壤CaO、Sr淋失嚴(yán)重，僅為全國平均含量的0.36倍、0.55倍。研究區(qū)的土壤pH變化范圍較大，最低值為4.18，最高值為8.46，部分樣點(diǎn)土壤酸化較嚴(yán)重。

表1 研究區(qū)表層土壤Se及其他元素/氧化物統(tǒng)計(jì)值

注：為元素含量平均值與全國表層土壤元素含量平均值之比(全國表層土壤元素含量來源于全國多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù))。

2.2 研究區(qū)表層土壤硒元素組合特征

土壤中元素含量及其組合特征既與元素的地球化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，又受表生地球化學(xué)條件和人類活動(dòng)的影響。本文通過聚類分析、因子分析等數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法解釋土壤Se元素組合特征。

2.2.1 聚類分析 圖2為SPSS軟件系統(tǒng)聚類分析所得的譜系圖，可見在類間距離15處，可將元素分為3大類。第一類V、Cr、Cd、Ni、Zn、Cu、Hg、Mo、Se等元素，說明這些元素有著較強(qiáng)的伴生關(guān)系，而V、Mo、Ni、Cd等重金屬元素一定程度上指示了黑色巖系的特征。黑色巖系是含有機(jī)碳(接近或大于10 g/kg)及硫化物(鐵硫化物為主)較多的深灰-黑色的硅巖、碳酸鹽巖、泥質(zhì)巖(含層凝灰?guī)r)及其變質(zhì)巖石的組合體系，前人已對(duì)高Se黑色巖系中層狀硅質(zhì)巖中地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究[27]。第二類為Pb、Co、As、Mn、Al、B幾種元素，可能與土壤中黏土礦物有關(guān)(圖2)。成土過程中的黏粒和鐵鋁氧化物，對(duì)元素積累和淋溶具有重要影響，土壤中黏土礦物對(duì)Pb、Co及鐵錳氧化物具有較強(qiáng)的吸附作用。第三類為Ca、Sr、F、I、Cl，其中Ca、Sr為同族元素，F(xiàn)、I、Cl為鹵族元素，這一類別表明了相同族元素間的地球化學(xué)行為相似性。

聚類分析的結(jié)果顯示出，研究區(qū)內(nèi)表層土壤元素的共生組合特征主要受控于黑色巖系、黏土礦物及元素的地球化學(xué)性質(zhì)。

2.2.2 因子分析 對(duì)同組數(shù)據(jù)進(jìn)行R型因子分析，結(jié)果見表2。由表2可知，相關(guān)系數(shù)矩陣的前3個(gè)特征值累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了66.4%。這3個(gè)因子中(表3)，主因子F1以Ni、Zn、Cu、V、Mo、Cd、Se為主，構(gòu)成一個(gè)主因子解，但重要性依次降低。這一主要成分和土壤來源有關(guān)，Ni、Zn、Cu、V等元素高度正相關(guān)證實(shí)了黑色巖系是研究區(qū)土壤Cd、Se伴生的主要原因和重要來源。因此可以認(rèn)為主因子F1反映了成土母質(zhì)在土壤元素含量來源中占有主導(dǎo)地位，它和前面聚類分析中第一類基本吻合。

圖2 研究區(qū)土壤元素系統(tǒng)聚類分析圖

主因子F2中以Al2O3、B、Co、Pb、K2O、Mn為主。這一主因子包含了表生作用的影響，與聚類分析中的第二類組合一致。受研究區(qū)降雨多、環(huán)境較潮濕、山區(qū)土壤富有機(jī)質(zhì)等諸多因素影響，土壤中元素地球化學(xué)行為受到了基巖、鐵錳氧化物、有機(jī)質(zhì)、酸性地表水等表生地球化學(xué)作用控制。

主因子F3只有元素Ca、Sr的特征系數(shù)大于0.7，其構(gòu)成一個(gè)因子解，土壤中Ca的含量有時(shí)可以作為土壤酸化的臨界警示指標(biāo)，也對(duì)研究區(qū)元素淋溶具有重要的指示意義。

表2 研究區(qū)土壤元素/氧化物主成分特征值與貢獻(xiàn)率

表3 研究區(qū)土壤元素/氧化物在主因子上的載荷

2.3 成土母質(zhì)與硒等元素的關(guān)系

巖石中Se的含量及土壤對(duì)Se的高度富集作用是土壤和植物Se的主要來源。李家熙等[28]、張光弟等[29]認(rèn)為高Se土壤主要繼承富Se巖石和煤層，頁巖的Se含量通常較高，是高Se土壤形成的重要條件。恩施地區(qū)Se的富集與廣泛發(fā)育的黑色巖系有關(guān)，是原始還原沉積條件下有機(jī)質(zhì)攜帶大量Se沉積所致。研究區(qū)高Se土壤則主要繼承了黑色巖系的富Se特征。Se屬于一種非金屬元素，其化學(xué)性質(zhì)與硫、磷相似，在巖石中通常與重金屬元素相結(jié)合形成化合物。而在巖石風(fēng)化形成土壤過程中，Se與重金屬一同釋放，從空間分布上，兩者具有密切的聯(lián)系。無論是聚類分析還是因子分析上都確定了重金屬與Se的關(guān)系，因此可以從一定程度上判別研究區(qū)表層土壤Se來源于成土母質(zhì)。

研究區(qū)基本以中高山地為主，母質(zhì)風(fēng)化物搬運(yùn)距離較近，坡積和殘坡積土壤分布廣泛，更多地繼承了母巖的元素地球化學(xué)特征。前人研究將Se的土壤剖面變化趨勢(shì)劃分為三類：①上高下低，即土壤中Se含量隨深度的增加而降低；②上下相近，即各個(gè)深度Se含量變化差異不大；③上低下高，土壤中Se含量隨深度的增加而增加[30]。研究典型成土剖面土壤Se等元素變化趨勢(shì)(圖3)，表明不同成土母質(zhì)，土壤中Se含量均隨深度的增加而降低。造成表層土壤Se含量的富集原因很多，可能與黏土礦物、有機(jī)質(zhì)吸附及人為活動(dòng)影響等有關(guān)。Cd元素在不同成土剖面的變化趨勢(shì)類似，但是Cd含量在二疊系茅口組剖面0 ~ 50 cm變化較大，表層富集明顯，Se、Cd、SOC含量在0 ~ 50 cm變化趨勢(shì)基本一致。不同成土母質(zhì)剖面中CaO、SOC含量變化趨勢(shì)差異較大，且在0 ~ 60 cm深度含量變化趨勢(shì)相反，這可能受風(fēng)化和雨水淋溶的影響。同時(shí)兩條剖面土壤pH在表層均有酸化的趨勢(shì)。當(dāng)然，Se元素在土壤剖面中分布情況可能會(huì)受到土地利用方式、土壤理化性質(zhì)、土壤母質(zhì)中Se含量和土壤微生物群落作用等多方面的影響。

圖3 土壤垂向剖面Se等元素變化趨勢(shì)

本文探討了土壤Se與其他元素組合特征及來源，揭示了土壤Se、Cd伴生的成因，為土壤高Se地區(qū)如何安全利用富Se土壤資源奠定了基礎(chǔ)。后續(xù)的研究中，有待進(jìn)一步建立主要農(nóng)作物籽實(shí)吸收Se等元素的預(yù)測(cè)模型，篩選富Se農(nóng)作物種類，結(jié)合土壤Cd等重金屬環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，提出富Se農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)和富Se土地資源規(guī)劃利用建議。

3 結(jié)論

1) 研究區(qū)存在豐富的富Se土壤資源，研究區(qū)表層土壤Se含量平均值1.88 mg/kg，是全國土壤Se含量均值的7.12倍。表層土壤CaO、Sr淋失嚴(yán)重，同時(shí)研究區(qū)的土壤pH變化范圍較大(4.18 ~ 8.46)。

2) 研究區(qū)內(nèi)土壤元素的共生組合特征分為3類，分別為受黑色巖系、黏土礦物及同族元素相似性等影響；因子分析結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了黑色巖系是研究區(qū)土壤Cd、Se伴生的主要原因和重要來源。

3) 典型成土剖面土壤Se等元素變化趨勢(shì)表明不同成土母質(zhì)元素含量差異較大。

致謝：感謝安徽地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所提供的樣品分析測(cè)試工作。

[1] Rayman M P. The importance of selenium to human health[J]. The Lancet, 2000, 356: 233–241

[2] Rayman M P. Selenium and human health[J]. The Lancet, 2012, 379 (9822): 1256–1268

[3] 趙其國, 尹雪斌. 我們的未來農(nóng)業(yè)——功能農(nóng)業(yè)[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2017, 37(7): 457-468, 486

[4] 馮彩霞, 劉家軍, 劉燊, 等. 硒資源及其開發(fā)利用概況[J].地質(zhì)與資源, 2002, 11(3): 152–156

[5] Riley K W, French D H, Lambropoulos N A, et al. Origin and occurrence of selenium in some Australian coals[J]. International Journal of Coal Geology, 2007, 72 (2): 72–80

[6] Wang L, Ju Y, Liu G, et al. Selenium in Chinese coals: distribution, occurrence, and health impact[J]. Environmental Earth Sciences, 2010, 60 (8): 1641–1651

[7] Wang Z, Gao Y. Biogeochemical cycling of selenium in Chinese environments[J]. Applied Geochemistry, 2001, 16 (11-12): 1345–1351

[8] Winkel L, Vriens B, Jones G, et al. Selenium cycling across soil-plant-atmosphere interfaces: A critical review[J]. Nutrients, 2015, 7 (6): 4199–4239

[9] Sun G, Meharg A, Li G, et al. Distribution of soil selenium in China is potentially controlled by deposition and volatilization? [R]. Scientific Reports, 2016, 6: 20953

[10] 王銳, 余濤, 曾慶良, 等. 我國主要農(nóng)耕區(qū)土壤硒含量分布特征、來源及影響因素[J]. 生物技術(shù)進(jìn)展, 2017, 7(5): 359–366

[11] Lv Y, Yu T, Yang Z, et al. Constraint on selenium bioavailability caused by its geochemical behavior in typical Kaschin-Beck disease areas in Aba, Sichuan Province of China[J]. Science of the Total Environment, 2014, 493: 737–749

[12] 楊忠芳, 余濤, 侯青葉, 等. 海南島農(nóng)田土壤Se的地球化學(xué)特征[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2012, 26(5): 837–849

[13] 羅友進(jìn), 韓國輝, 孫協(xié)平, 等. 三峽庫區(qū)(重慶段)土壤硒分布特征及影響因素[J]. 土壤, 2018, 50(1): 131–138

[14] 張寶軍, 鐘松臻, 龔如雨, 等. 贛南低丘紅壤水稻土硒及其生物有效形態(tài)的組成與分布[J]. 土壤, 2017, 49(1): 150–154

[15] 李杰, 楊志強(qiáng), 劉枝剛, 等. 南寧市土壤硒分布特征及其影響因素探討[J].土壤學(xué)報(bào), 2012, 49(5): 1012– 1020

[16] 遲鳳琴, 徐強(qiáng), 匡恩俊, 等. 黑龍江省土壤硒分布及其影響因素研究[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2016, 53(5): 1262–1274

[17] 黃春雷, 宋明義, 魏迎春. 浙中典型富硒土壤區(qū)土壤硒含量的影響因素探討[J]. 環(huán)境科學(xué), 2013, 34(11): 4405– 4410

[18] 陳顯著, 李就好. 廣州市土壤硒含量的分布及其影響因素研究[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 31(4): 401–407

[19] 曹容浩. 福建省龍海市表層土壤硒含量及影響因素研究[J]. 巖礦測(cè)試, 2017, 36(3): 282–288

[20] 楊良策, 李明龍, 楊廷安, 等. 湖北省恩施市表層土壤硒含量分布特征及其影響因素研究[J]. 資源環(huán)境與工程, 2015, 29(6): 825–829

[21] Yu T, Yang Z, Lv Y, et al. The origin and geochemical cycle of soil selenium in a Se-rich area of China[J]. Journal of Geochemical Exploration, 2014, 139: 97–108

[22] 周越, 吳文良, 孟凡喬, 等. 土壤中硒含量、形態(tài)及有效性分析[J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 31(6): 527–532

[23] 王勤鋒, 解啟來, 楊彬, 等. 硒的土壤化學(xué)特性及有效性研究進(jìn)展[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 37(2): 220–224

[24] 梁東麗, 彭琴, 崔澤瑋, 等. 土壤中硒的形態(tài)轉(zhuǎn)化及其對(duì)有效性的影響研究進(jìn)展[J]. 生物技術(shù)進(jìn)展, 2017, 7(5): 374–380

[25] 楊忠芳, 余濤, 李敏, 等. 土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范: DZ/T 0295-2016[S]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2016: 1–52

[26] 張文彤, 董偉. SPSS統(tǒng)計(jì)分析高級(jí)教程(第3版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2018: 1–525

[27] 溫漢捷, 裘愉卓, 凌宏文, 等. 中國早古生代若干高硒黑色巖系中層狀硅質(zhì)巖的地球化學(xué)特征及其成因意義[J].沉積學(xué)報(bào), 2003, 21(4): 619–626

[28] 李家熙, 張光弟, 葛曉立, 等. 人體硒缺乏與過剩的地球化學(xué)環(huán)境特征及其預(yù)測(cè)[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2000: 1–204

[29] 張光弟, 葛曉立, 張綺玲, 等. 湖北恩施硒中毒區(qū)土壤硒的分布及其控制因素[J]. 中國地質(zhì), 2001, 28(9): 37–41

[30] 梁若玉, 和嬌, 史雅娟, 等. 典型富硒農(nóng)業(yè)基地土壤硒的生物有效性與剖面分布分析[J]. 環(huán)境化學(xué), 2017, 36(7): 1588–1595

Characteristics and Sources of Soil Selenium and Other Elements in Typical High Selenium Soil Area of Enshi

YU Tao1,3, YANG Zhongfang2,3*, WANG Rui2, ZENG Qingliang2, HOU Wanling2

(1 School of Science, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2 School of Earth Science and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 3 Key Laboratory of Ecological Geochemistry, Ministry of Natural Resources, Beijing 100037, China)

Selenium is one of the important trace elements in humans and animals and plays an important role in the development of functional agriculture. In order to study the combination characteristics and sources of selenium and other elements in high selenium soils to support the safe and effective utilization of selenium-enriched land resources, two hundred topsoil samples and two sets of vertical soil profile samples were collected and analyzed in Shadi Town, Enshi. The topsoil data were interpreted by cluster analysis and factor analysis using statistical tools. The results showed that the arithmetic mean value of selenium content in the topsoil of the study area was 1.88 mg/kg ± 2.51 mg/kg, which was significantly higher than that in the topsoil of the country. Soil element combinations in the study area can be divided into three categories, in the first type, selenium, molybdenum, vanadium, chromium, cadmium, nickel and other elements had strong relationships, and are closely related to the distribution of black rock series; the second type included aluminum oxide, lead and arsenic, which were related to clay minerals in the soil; the third type included calcium and strontium, indicating that the geochemical properties of the same group elements were close to each other. The results of factor analysis further confirmed that the black rock series were the main source of selenium and cadmium in the soil. The differences of element concentrations in various soil parent materials were significant.

Selenium; Element combination; Source; Factor analysis

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFD0800304)和中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(DD20160323)資助。

(zfyang01@126.com)

余濤(1979—)，男，湖北大冶人，博士，副研究員，主要從事生態(tài)地球化學(xué)研究。E-mail: yutao@cugb.edu.cn

10.13758/j.cnki.tr.2018.06.009

P595；X142

A