蔡立梅，王 碩，溫漢輝，羅 杰，蔣慧豪1,,3，何明皇，穆桂珍,3，王秋爽1,，王涵植

土壤硒富集空間分布特征及影響因素研究

蔡立梅1,2,3,4，王 碩1,2,3※，溫漢輝5，羅 杰2，蔣慧豪1,2,3，何明皇2，穆桂珍2,3，王秋爽1,2，王涵植2

（1. 長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實驗室，武漢 430100；2. 長江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430100；3. 中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實驗室，廣州 510640；4. 中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室，廣州 510640；5. 廣東省有色金屬地質(zhì)局第940隊，清遠(yuǎn) 511500）

以揭陽市土壤為對象，系統(tǒng)采集了表層土壤樣（0～20 cm）1 330個和深層土壤樣（150～200 cm）331個，并利用相關(guān)性分析、回歸分析、方差分析及GIS空間分析技術(shù)等方法對土壤硒的含量分布、富集特征及影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。結(jié)果表明，揭陽市表層土壤Se含量處于0.02～2.01 mg/kg之間，幾何平均值為0.48 mg/kg，是中國土壤Se平均含量的1.66倍。揭陽市土壤總體呈足硒及富硒特征，不存在硒過剩，極少區(qū)域土壤呈硒缺乏特征，表層與深層土壤表現(xiàn)基本一致，富硒土壤主要分布于普寧市、惠來縣及北部邊緣。表層土壤中Se富集面積達(dá)到52.03%，但在空間上分布零散，這可能與母質(zhì)、土壤類型等因素有關(guān)。強(qiáng)富集區(qū)域集中分布于花崗巖與粉砂巖為母質(zhì)的土壤區(qū)，而大部分由第四紀(jì)沖積物形成的土壤無富集。方差分析表明：不同母質(zhì)、土壤類型及土地利用方式對土壤Se的含量及富集水平均造成不同程度的影響，其中影響揭陽市表層土壤Se含量的主要因素為成土母質(zhì)。除此之外，土壤理化性質(zhì)及海拔也是影響揭陽市表層土壤Se富集的重要因素?；貧w分析表明表層土壤Se與pH值呈極顯著的負(fù)相關(guān)，并且分別與有機(jī)碳、Fe2O3及Al2O3呈極顯著線性正相關(guān)。

土壤；硒；分布；富集特征；影響因素；揭陽市

0 引 言

硒（Se）是人體與動物生存所必需的微量元素，廣泛分布于自然環(huán)境中[1-2]。硒的豐缺對人體健康有重要影響，硒缺乏和硒過剩都會引發(fā)一系列疾病，如硒缺乏是引發(fā)克山病的基本因素，硒過剩易導(dǎo)致家畜發(fā)生“堿性病”及“盲跚癥”等[3-4]。適量的Se可以改善動物機(jī)體的免疫能力，提高人體抗癌抗衰老等能力[5-6]，同時對鎘、砷、汞、銀等重金屬毒性起到拮抗作用[7]。人體自身無法合成硒，必須通過飲食等途經(jīng)從外部攝入[8]，而土壤是人體硒攝入的最終來源，土壤中硒的豐缺、富集及空間分布狀況與人體健康有密切的關(guān)系，因此研究土壤硒對區(qū)域富硒農(nóng)產(chǎn)品的開發(fā)及人體健康安全具有重要意義。邵亞等[9]在西南巖溶區(qū)通過預(yù)測土壤硒空間分布特征及探討土壤硒與土壤環(huán)境因子的相關(guān)性，揭示了西南巖溶區(qū)土壤硒的分布與地形地貌和土壤屬性因子相關(guān)。章海波等[10]在香港地區(qū)對土壤硒的研究表明，影響土壤硒含量和分布的主要因素有成土母質(zhì)、土壤類型、土壤黏粒、有機(jī)質(zhì)、pH值等。商靖敏等[11]根據(jù)不同土地利用類型對洋河流域土壤硒進(jìn)行探討，結(jié)果表明不同土地利用方式對土壤硒的含量與分布有重要影響。但由于不同區(qū)域環(huán)境之間存在較大差異，導(dǎo)致影響土壤硒的主控因素也有所不同。揭陽是中國典型的由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的城市，同時也是廣東省特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，區(qū)域內(nèi)擁有特色農(nóng)產(chǎn)品基地、國家商品糧建設(shè)基地、水果生產(chǎn)基地等，硒及理化性質(zhì)等土壤環(huán)境狀況對區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，而目前對揭陽市土壤硒還缺乏研究。因此，本文借助揭陽市多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查結(jié)果，對揭陽市土壤硒含量的富集與分布狀況、影響因素等內(nèi)容進(jìn)行探討，以期為區(qū)域內(nèi)富硒農(nóng)產(chǎn)品的開發(fā)及特色農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

揭陽市（22°53′20″～23°46′47″N，115°36′24″～116°37′39″E）位于廣東省東南部的粵東潮汕平原，區(qū)域陸地面積5 240.5 km2，現(xiàn)轄揭陽市揭東區(qū)、榕城區(qū)2個城區(qū)，揭西縣與惠來縣以及代管普寧市。境內(nèi)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，日照充足，雨量充沛，終年無雪少霜。年平均氣溫21.4 ℃，平均降水量1 723 mm。地勢由西向東遞減，西北部和西南部以低山丘陵為主，中部、南部和東南部為榕江沖積平原和濱海沉積平原，海拔0～1 242 m。區(qū)域內(nèi)成土母質(zhì)由花崗巖、凝灰?guī)r、頁巖、粉砂巖與第四紀(jì)沉積物組成，并以花崗巖及第四紀(jì)沉積物為主（圖1a）。土壤類型以赤紅壤和水稻土為主，北部丘陵和南部沿海地帶分別有黃壤及風(fēng)沙土分布（圖1b）。主要土地利用方式可分為林地及未利用地、農(nóng)耕用地與建筑用地（圖1c），耕種的作物以水稻為主，同時也是中國“竹筍之鄉(xiāng)”“青梅之鄉(xiāng)”“青欖之鄉(xiāng)”“蕉柑之鄉(xiāng)”“荔枝之鄉(xiāng)”等。

1.2 樣品采集與處理

本次研究系統(tǒng)采集了表層土壤樣（0～20 cm）和深層土壤樣（150～200 cm）。表層土壤樣以1 km×1 km方格為單位，選取中心點(diǎn)為主采樣點(diǎn)，并將周圍100 m范圍內(nèi)選取3～5個樣點(diǎn)組合為1個樣品。深層土壤樣以2 km×2 km方格為單位，低山丘陵土層覆蓋較薄地區(qū)，適當(dāng)放稀，但保證采樣大格（4 km×4 km）有樣點(diǎn)分布。表層土壤樣按4 km2方格、深層土壤樣按16 km2方格，格子內(nèi)樣品等質(zhì)量組合成1個分析樣品，共采集表層組合樣1 330個，深層組合樣331個。在農(nóng)業(yè)區(qū)，采樣點(diǎn)布置在土層較厚地帶（如農(nóng)田、菜地、林地、草地及山地丘陵等），在城鎮(zhèn)區(qū)，采樣點(diǎn)選擇在堆積歷史較長的土壤（如公園、林地以及其它空曠地帶等）。避開明顯點(diǎn)狀污染地段、垃圾堆及新近堆積土、田埂等。樣品經(jīng)充分晾干后過2 mm尼龍篩，每個樣品500 g，送樣測試分析。

圖1 研究區(qū)基本概況

1.3 試驗分析與測定

土壤樣品中Se含量經(jīng)HF、HNO3、HClO4及HCl消解，原子熒光光譜法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）測定；Fe2O3、Al2O3、Si2O、Na2O、K2O與Mn含量經(jīng)粉末壓片（稱樣量4 g、硼酸鑲邊墊底），X射線熒光光譜儀直接測定；經(jīng)硫酸、重鉻酸鉀氧化分解，硫酸亞鐵銨滴定測得土壤總有機(jī)碳（total organic carbon，TOC）含量；采用離子選擇性電極法（ion selective electrode，ISE）測定土壤pH值。為保證精度和準(zhǔn)確性，試驗過程中每50個樣品加入1個空白樣、4個土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品（GSS-1）和2個重復(fù)樣進(jìn)行質(zhì)量控制。各土壤元素加標(biāo)回收率均在90%～109%。指標(biāo)的方法檢出限分別為：0.000 4 mg/kg（Se）、0.05%（Al2O3）、0.02%（Fe2O3）、4.00 mg/kg（Mn）、0.08%（SiO2）、0.09%（Na2O）、0.01%（K2O）、0.10（pH值）及0.09%（TOC）。

1.4 富集系數(shù)

富集系數(shù)（enrichment factor，EF）主要反映表層土壤元素相對于母質(zhì)層的含量富集程度[12]，是評價富硒土壤的重要指標(biāo)之一[13]。常表示為

式中Se與Se分別代表表層土壤Se含量與母質(zhì)層土壤Se含量（本文采用深層土壤Se含量），ref與ref分別代表表層土壤與深層土壤的參比元素含量。由于土壤中元素Mn相對穩(wěn)定且含量較高[14]，故本文采用Mn為參比元素。計算過程中，每4 km2的表層土壤樣和其所處的16 km2單元格深層土壤樣相對應(yīng)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

對所有元素數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗，得出深層土壤Se符合正態(tài)分布，表層土壤Se原始數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布（偏度0.850、峰度0.931），經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后服從正態(tài)分布。不同成土母質(zhì)、土壤類型、土地利用方式之間的土壤Se含量的比較采用單因素方差分析（ANOVA）。利用Spearman相關(guān)性分析及回歸分析探討土壤Se含量與土壤理化性質(zhì)及海拔的關(guān)系。對土壤Se建立半變異函數(shù)模型，并利用普通克里金插值繪制空間分布圖。其中，數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計在SPSS 20.0與Microsoft Excel中進(jìn)行，半變異函數(shù)模型擬合在GS+中完成，并利用模型參數(shù)在ArcGIS 10.0 中繪制空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤Se含量特征

對揭陽市1 330個表層土壤樣點(diǎn)和331個深層土壤樣點(diǎn)的Se含量進(jìn)行統(tǒng)計分析得出：表層土壤Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均值為0.54 mg/kg，幾何平均值為0.48 mg/kg，變化范圍為0.02～2.01 mg/kg。對應(yīng)深層土壤的算術(shù)平均值為0.55 mg/kg，變化范圍為0.03～1.21 mg/kg。表層和深層變異系數(shù)分別為54.72%及34.77%，均處于中等變異程度[15]。對表層Se含量與深層進(jìn)行線性回歸分析，得出Se表= 0.566Se深+0.234（0.453，0.01），式中Se表和Se深分別代表表層土壤和深層土壤的Se含量。根據(jù)結(jié)果可看出深層土壤Se含量與表層土壤中Se含量水平呈極顯著線性相關(guān)，即揭陽市表層土壤Se對成土母質(zhì)（或深層土壤）有較強(qiáng)的繼承性。

與其他地區(qū)表層土壤Se含量進(jìn)行對比分析（表1），揭陽市表層土壤Se含量均值低于海南省[16]、香港[10]及章丘市[17]，但遠(yuǎn)高于北京市[18]、黑龍江省[19]、西藏[20]等地，是中國[21]土壤Se平均含量的1.66倍，是全球[22]土壤Se平均含量的1.20倍，且遠(yuǎn)高于地殼豐度[23]Se含量的平均水平。

表1 揭陽市土壤Se與其他地區(qū)Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較

注：“*”為幾何均值，其余平均值為算術(shù)平均值

Note: Symbol “*” represent geometric mean, other mean were arithmetic mean

2.2 土壤Se含量的空間分布特征

研究表明[24]，富鐵鋁的黏質(zhì)紅壤及赤紅壤等易富集Se，且Se生物有效性較低。相對偏低的富硒標(biāo)準(zhǔn)易擴(kuò)大更具開發(fā)價值的高硒土壤區(qū)，影響富硒土壤資源的開發(fā)利用[25]。故本文在譚見安[26]提出的中國硒元素生態(tài)景觀劃分標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，依據(jù)廣東省珠三角地區(qū)富硒分布情況[25]及本研究區(qū)表層土壤Se的質(zhì)量分?jǐn)?shù)豐度，將原富硒標(biāo)準(zhǔn)0.40 mg/kg提高至0.60 mg/kg，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將本區(qū)土壤硒的含量分為缺乏、邊緣、中等、高硒、過剩5級（表2）。并基于這種劃分，利用半變異函數(shù)模型及克里金插值繪制出表層土壤及深層土壤Se含量的空間分布圖（圖2）。由表2統(tǒng)計可知，研究區(qū)土壤中不存在硒過剩（硒毒），絕大部分區(qū)域土壤表現(xiàn)出足硒及富硒特征。其中，表層土壤中足硒及富硒所占面積分別為研究區(qū)的60.15%與36.69%。深層土壤中足硒及富硒所占面積為58.31%與39.27%。根據(jù)圖2顯示，表層土壤（圖2a）與深層土壤（圖2b）Se含量空間分布較為一致，富硒土壤主要分布于中南部的普寧市與惠來縣以及北部邊緣。深層富硒意味著表層富硒不是受人為影響所致，且有利于富硒土壤的長期持續(xù)開發(fā)利用。

表2 土壤Se豐缺分級界限值

圖2 研究區(qū)土壤Se含量空間分布特征

2.3 富集水平

將富集系數(shù)分為<1.0、1.0～1.5、>1.5～2.0及≥2.0，對應(yīng)表層土壤Se無富集、弱富集、中富集與強(qiáng)富集4個區(qū)間[13]。研究區(qū)表層土壤Se富集系數(shù)的平均值為1.41，范圍為0.09～18.28，富集系數(shù)處于弱富集水平，表明整體表層土壤Se富集程度較低。變異系數(shù)達(dá)99%，接近于強(qiáng)變異[15]，表明不同區(qū)域間富集程度存在較大差異。由富集系數(shù)分布圖（圖3）可知，表層土壤中Se富集面積達(dá)到52.03%，其中強(qiáng)富集和中富集分別為19.17%和11.88%。揭陽市表層土壤Se富集水平在空間上分布零散，這可能與母質(zhì)、土壤類型等因素有關(guān)。強(qiáng)富集區(qū)域集中分布于花崗巖與粉砂巖為母質(zhì)的土壤區(qū)，而大部分由第四紀(jì)沖積物形成的土壤無富集。

圖3 研究區(qū)表層土壤Se富集水平

2.4 土壤Se含量的影響因素

2.4.1 成土母質(zhì)的影響

根據(jù)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)統(tǒng)計部門提供的成土母質(zhì)類型圖（圖1a），提取各母質(zhì)類型區(qū)域的表層和深層土壤樣點(diǎn)，利用ANOVA法統(tǒng)計了不同成土母質(zhì)類型區(qū)域的表層和深層土壤全硒含量及富集系數(shù)（表3），不同母質(zhì)間土壤Se含量存在顯著性差異。各母質(zhì)中表層土壤Se平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低依次排序為：頁巖（0.75 mg/kg）>粉砂巖（0.68 mg/kg）>凝灰?guī)r（0.67 mg/kg）>花崗巖（0.59 mg/kg）>第四紀(jì)沉積物（0.35 mg/kg）。除第四紀(jì)沉積物外，其余母質(zhì)表層土壤Se含量均高于研究區(qū)表層土壤Se平均含量。根據(jù)富硒效應(yīng)分類，頁巖、粉砂巖及凝灰?guī)r表層土壤Se含量高于富硒土壤的臨界值（0.6 mg/kg）。各母質(zhì)深層土壤Se含量的排序依次為：凝灰?guī)r>粉砂巖>頁巖>花崗巖>第四紀(jì)沉積物。表層土壤與深層土壤Se含量在不同母質(zhì)的含量特征基本一致，表明深層土壤與表層土壤Se含量具有較好的套合性。同時，由不同母質(zhì)表層土壤Se的富集系數(shù)對比來看，除第四紀(jì)沉積物外，其余母質(zhì)發(fā)育的表層土壤Se均存在富集，且花崗巖與粉砂巖發(fā)育的表層土壤Se處于中富集。這可能由于火山巖中存在大量硫化物，而硒和硫有相似的地球化學(xué)性質(zhì)，兩者易形成類質(zhì)同像存在于硫化物礦物中，使得以花崗巖為主的表層土壤中Se富集明顯[16]；粉砂巖以泥質(zhì)碳質(zhì)砂巖為主，頁巖由于富含泥質(zhì)、碳質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，會增強(qiáng)對硒的吸附作用[18]，以致Se不易淋失，富集于表層土壤中。

2.4.2 土壤類型的影響

按土壤類型分別對土壤Se含量進(jìn)行方差分析（表3），結(jié)果表明研究區(qū)土壤Se在不同類型土壤中存在顯著差異，并且表層土壤與深層土壤Se含量特征在不同類型土壤中表現(xiàn)一致，具體表現(xiàn)為黃壤>赤紅壤>水稻土>風(fēng)沙土。其中黃壤和赤紅壤Se含量顯著高于水稻土與風(fēng)沙土，且處于富硒范疇。各類型土壤Se的富集系數(shù)由高到低順序與含量排序一致，平均值最高的黃壤區(qū)達(dá)到中富集程度，赤紅壤中Se接近于中等富集，風(fēng)沙土中Se無富集。研究區(qū)內(nèi)黃壤及赤紅壤主要由富硒的花崗巖與泥質(zhì)砂巖發(fā)育形成，有機(jī)質(zhì)含量高且質(zhì)地黏重，故Se含量易富集，含量較高。而風(fēng)沙土位于南部沿海區(qū)域，主要由第四紀(jì)沉積物中風(fēng)積、沖積物母質(zhì)發(fā)育形成，其黏粒及有機(jī)質(zhì)含量都較低，土壤中Se不易富集，故Se含量低。

2.4.3 土地利用類型的影響

不同土地利用方式能夠較好地反映不同程度的人為活動對土壤的影響，土地利用方式導(dǎo)致土壤性質(zhì)和土地生產(chǎn)力發(fā)生改變，進(jìn)而影響土壤質(zhì)量和土壤環(huán)境變遷[27]。本文依據(jù)揭陽市土地利用的特點(diǎn)，主要分為林地及未利用地、建筑用地和農(nóng)耕用地3種土地利用方式（圖1c）。方差分析表明（表3），不同土地利用方式下，表層土壤與深層土壤Se含量表現(xiàn)一致，其中林地及未利用地與農(nóng)耕用地顯著高于建筑用地，且均大于研究區(qū)總體平均值，接近于富硒效應(yīng)。不同土地利用方式下表層土壤Se的富集水平與含量特征一致，林地及未利用地富集系數(shù)最高，達(dá)到中富集，農(nóng)耕用地次之，建筑用地最低。林地及未利用地可能由于受人為活動影響小，Se能夠較快速度轉(zhuǎn)化到有機(jī)物中，形成土壤Se的富集，而農(nóng)耕用地由于長期的耕種，土壤質(zhì)地發(fā)生變化，耕層土壤Se以腐殖質(zhì)化為主，有利于植物吸收，被植物大量消耗，而施肥難以補(bǔ)足消耗的Se[16, 28]，從而致使農(nóng)耕用地中Se含量的減少。影響建筑用地中土壤Se含量的因素較為復(fù)雜，通常表現(xiàn)為工業(yè)活動產(chǎn)生的廢氣廢水、生產(chǎn)生活垃圾及建筑垃圾的堆放等[11,29]，其主控因素還需進(jìn)一步研究。

2.4.4 土壤理化性質(zhì)的影響

土壤的理化性質(zhì)不僅對Se的富集產(chǎn)生重要影響，而且也是控制有效Se的重要因素。利用回歸方法對揭陽市表層土壤Se與土壤pH值、TOC、Fe2O3及Al2O3的關(guān)系進(jìn)行探討（圖4）。結(jié)果表明，表層土壤中Se含量與土壤pH值呈顯著負(fù)相關(guān)（R=0.326，0.01）,與土壤TOC、Fe2O3及Al2O3均呈顯著正相關(guān)（0.01）。這與前人研究結(jié)果相一致[11,19,30]。

一般而言，Se在土壤中的賦存形式主要有硒酸鹽、亞硒酸鹽、元素硒及硒化合物等，土壤pH值對Se的賦存形式起著重要作用[31]。在酸性和中性土壤環(huán)境中（pH值為4 ～ 8），Se的主要賦存形式為亞硒酸鹽，由于遷移淋溶作用較弱，容易造成Se的富集；在堿性土壤環(huán)境中，Se主要以硒酸鹽的形式賦存，由于通氣良好且硒酸鹽與吸附質(zhì)的親和力較弱，易造成Se的淋溶及被植物吸收消耗[32]。此外，土壤Se的甲基化加強(qiáng)與土壤pH值的增加存在顯著的關(guān)聯(lián)性，而甲基化易使Se揮發(fā)[10, 33]。揭陽市99.17%的土壤呈酸性和中性，即pH值是揭陽市土壤Se的富集重要因素之一。

表3 不同母質(zhì)類型、土壤類型及土地利用方式下土壤Se含量及富集水平

注：不同小寫字母代表差異顯著（0.05）

Note: Different lower-case letters represent significant differences (0.05)

圖4 表層土壤Se含量與土壤pH值、TOC、Fe2O3及Al2O3的相關(guān)性

揭陽市土壤Se與TOC呈極顯著正相關(guān)（圖4b），大量前人研究結(jié)果也證實此結(jié)果[34-36]，但本研究區(qū)相關(guān)性較弱，這反映了不同地域的差異性與特殊性對土壤Se產(chǎn)生的影響。Se是典型的親生物元素，在富含有機(jī)質(zhì)的土壤環(huán)境中易富集[22]。有研究表明[37-38]，在酸性或中性條件下，土壤中鐵錳氧化物和有機(jī)質(zhì)對Se具有較強(qiáng)的吸附作用，難以被植物吸收。揭陽市富含有機(jī)質(zhì)的赤紅壤和水稻土廣泛分布，因此TOC較高可能也是造成土壤Se富集的影響因素。

土壤中鐵鋁氧化物對Se具有較強(qiáng)的吸附作用，且在pH值為4～6之間時吸附量最大[21]。土壤Fe與Se的相關(guān)性較高，可能由于Fe對Se具有更強(qiáng)的吸附力和親和力。一方面亞硒酸根通常被鐵氧化物緊密吸附，結(jié)合成基性亞硒酸鐵；另一方面亞硒酸鹽易與土壤中水合氧化鐵結(jié)合成穩(wěn)定化合物，從而減少Se的溶解與淋失[39]。此外隨著鹽基離子的淋失，F(xiàn)e和Al較易富集，從而形成利于Se富集的土壤環(huán)境。

此外，對土壤Se與SiO2、Na2O、K2O進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，結(jié)果表明，以上均呈極顯著負(fù)相關(guān)（0.01），相關(guān)系數(shù)分別為-0.487、-0.446、-0.653。這體現(xiàn)出在石英、長石等礦物含量較高的沙質(zhì)土壤中，Se含量較低。

2.4.5 海拔高度的影響

Spearman相關(guān)性分析表明，揭陽市表層土壤Se含量與對應(yīng)海拔高度具有極顯著的相關(guān)性（0.473，0.01）。Yu等[40]及羅友進(jìn)等[41]的研究結(jié)果也表明Se與海拔之間具有顯著性正相關(guān)，但相關(guān)性有所差異，這可能由于區(qū)域地形、地貌等特征的不同造成。表4為不同海拔區(qū)間（<400、400～800、≥800）Se含量的變化，可以看出隨著海拔的升高土壤Se含量也隨之增高。同時，海拔越高，表層土壤Se的富集水平越高。這可能與不同海拔高度對土壤有機(jī)質(zhì)的影響程度不同有關(guān)，隨著海拔高度的升高，土壤中有機(jī)質(zhì)的分解逐漸變緩且植物吸收作用降低，利于土壤Se的富集[27, 40]。

表4 不同海拔高度下表層土壤Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)及富集水平

3 結(jié) 論

揭陽市表層土壤Se含量范圍為0.02～2.01 mg/kg，幾何均值為0.48 mg/kg，總體上屬于足硒及富硒范疇。區(qū)域內(nèi)富硒與足硒土壤廣泛分布，且表層與深層土壤在空間上分布較為一致，富硒土壤主要分布于普寧市、惠來縣及北部邊緣。表層土壤Se存在大面積富集，富集面積達(dá)到52.03%，但在空間上分布較為零散，這可能與區(qū)域內(nèi)母質(zhì)及土壤類型等因素有關(guān)。不同母質(zhì)、土壤類型、土地利用類型間表層土壤Se含量存在顯著差異。具體表現(xiàn)為：各母質(zhì)間Se平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低依次排序為：頁巖（0.75 mg/kg）>粉砂巖（0.68 mg/kg）>凝灰?guī)r（0.67 mg/kg）>花崗巖（0.59 mg/kg）>第四紀(jì)沉積物（0.35 mg/kg）；各土壤類型中，黃壤的Se含量最高（0.78 mg/kg），依次為赤紅壤（0.60 mg/kg）、水稻土（0.46 mg/kg）及風(fēng)沙土（0.13 mg/kg）；各土地利用方式中，林地及未利用地與農(nóng)耕用地顯著高于建筑用地，且均大于研究區(qū)總體平均值，接近于富硒效應(yīng)。不同母質(zhì)、土壤及土地利用類型中，深層與表層土壤Se含量特征表現(xiàn)一致。揭陽市土壤Se含量空間上存在含量及富集的差異，還與土壤理化性質(zhì)（pH值、TOC、Fe2O3、Al2O3等）以及海拔有關(guān)。

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Enrichment spatial distribution characteristics of soil selenium and its influencing factors

Cai Limei1,2,3,4, Wang Shuo1,2,3※, Wen Hanhui5, Luo Jie2, Jiang Huihao1,2,3, He Minghuang2, Mu Guizhen2,3, Wang Qiushuang1,2, Wang Hanzhi2

(1.430100,; 2.430100,; 3.510640,;4.510640,; 5.511500,)

Selenium (Se), a trace element in the soil, is mainly ingested by the human body from the soil-plant system through food chain. Meanwhile, Se in the soil is subjected to geological, geographical environmental factors and soil properties. Therefore, it is essential to study contents and distributions of Se in the soil for developing Se-enriched agricultural products and protecting human health. Jieyang City is one of distinctive agriculture areas of Guangdong Province, China, and the status of soil Se has an important impact on the development of local distinctive agriculture. Based on the above reasons, a total of 1 330 topsoil samples (0-20 cm) and 331 deep soil samples (150-200 cm) were collected systematically from Jieyang City to discuss the distribution, enrichment characteristics and influencing factors (including parent materials, soil types, land using types, soil physicochemical properties and elevation) of soil Se. Results showed that contents of Se in topsoil ranged from 0.02 to 2.01 mg/kg with a geometric mean value of 0.48 mg/kg that was 1.66 times larger than the average Se contents of soil in China. The topsoils of Jieyang City were in the category of Se sufficiency and Se abundance on the whole. According to the spatial distribution derived by the Kriging interpolation, soils of Se abundance were mainly distributed in Puning, Huilai and northern edge of Jieyang City. The Se enrichment area in the topsoil reached 52.03% of Jieyang City, but the spatial distribution was scattered, which may be related to factors such as parent materials and soil types. Strong Se enrichment soils were mainly distributed in the areas of granite and siltstone, while most of the soil which came from quaternary alluvial deposits was not enriched. Analysis of variance showed that different parent materials, soil types and land use patterns had different effects on soil Se contents and enrichment. The main factor affecting Se contents in surface soil of Jieyang City was soil parent materials. The soils which derived from mudstone and tuff were more likely to enrich Se. Among different land use types, farmland had great influences on soil Se content due to long-term agricultural activities. Among different soil types, yellow soil and latosolic red soil were easy to enrich Se due to their high contents of organic matter. Although soil Se content differed among different land use types, it was not obvious that soil Se was affected by human activities in Jieyang City. In addition, the physicochemical properties of soil and altitude were also important factors of leading to Se enrichment in the topsoil of Jieyang City. Regression analysis showed that there was a significantly negative correlation between Se and pH (0.01), and Se was significantly positively correlated with TOC (0.01), Fe2O3(0.01) and Al2O3(0.01) in the topsoil. Spearman correlation analysis showed that the Se content in the topsoil of Jieyang City had a significantly positive correlation with elevation (0.01). The higher elevation, the soil Se was more easily enriched. Thus, in the development process of distinctive agriculture in Jieyang City, it is recommended to rationally use Se-enriched soils, plant Se-enriched crops, and promote the development of local distinctive agriculture in accordance with the principle of adapting to local conditions.

soils; selenium; distribution; enrichment characteristics; influencing factors; Jieyang City

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.10.011

S159

A

1002-6819(2019)-10-0083-08

2018-10-19

2019-03-26

國家自然科學(xué)基金項目（41203061）；教育部油氣資源勘探技術(shù)重點(diǎn)實驗室開放基金（K2018-19）；有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室開放基金（OGL-201408）；湖北省自然科學(xué)基金項目（2015CFB603）；長江大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（2017223）

蔡立梅，博士，副教授，研究方向為環(huán)境地球化學(xué)。Email：clmktz88@yangtzeu.edu.cn

王 碩，主要從事土壤環(huán)境地球化學(xué)研究。Email：wshd1210@163.com

蔡立梅，王 碩，溫漢輝，羅 杰，蔣慧豪，何明皇，穆桂珍，王秋爽，王涵植.土壤硒富集空間分布特征及影響因素研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2019，35(10)：83－90. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.10.011 http://www.tcsae.org

Cai Limei, Wang Shuo, Wen Hanhui, Luo Jie, Jiang Huihao, He Minghuang, Mu Guizhen, Wang Qiushuang, Wang Hanzhi. Enrichment spatial distribution characteristics of soil selenium and its influencing factors [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(10): 83－90. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.10.011 http://www.tcsae.org