王敏，徐生發(fā)

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊(duì)，安徽黃山 245000）

0 引言

硒（Se）元素是人體所必需的微量元素之一。研究表明，適量硒的攝入能預(yù)防心血管疾病及癌癥，對(duì)人體的氧化、衰老及病毒感染有一定的抵抗能力[1]。在以往調(diào)查研究中，不同學(xué)者給出的我國(guó)土壤硒背景值稍有差異，但大多在0.20mg/kg左右，明顯低于世界土壤硒背景值0.40mg/kg，顯示我國(guó)土壤硒含量總體較低[2]。硒攝入不足是我國(guó)克山病、大骨節(jié)病的重要病因。就人體對(duì)硒的吸收而言，生物源有機(jī)硒優(yōu)于其他有機(jī)硒[3]。目前天然富硒作物被認(rèn)為是最安全有效的人體補(bǔ)硒來源，而作物硒含量則主要取決于土壤的硒背景值。因此，富硒土壤的調(diào)查與開發(fā)愈來愈受到社會(huì)各界的重視。

本文在安徽省黟縣土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查與富硒資源評(píng)價(jià)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，分析黟縣境內(nèi)表層土壤硒元素含量及分布特征，圈定富硒土壤，為黟縣地方政府合理開發(fā)利用富硒土壤資源提供技術(shù)支撐。

1 調(diào)查區(qū)概況

調(diào)查區(qū)位于皖南山區(qū)腹地，隸屬黃山市，面積857.42km2。黟縣屬丘陵山地地形地貌，地勢(shì)總體變化趨勢(shì)為南北高、中間低；區(qū)內(nèi)屬亞熱帶生物氣候，冬夏長(zhǎng)，春秋短，四季分明，多雨溫暖，濕溫同季，南北溫濕條件略有差異［4］。

調(diào)查區(qū)位于華南地層大區(qū)揚(yáng)子地層區(qū)江南地層分區(qū)，中部洪星鄉(xiāng)及宏村鎮(zhèn)北部出露有新元古界薊縣-長(zhǎng)城系、青白口系等淺變質(zhì)巖；在北部柯村鎮(zhèn)、美溪鄉(xiāng)、宏潭鄉(xiāng)及東南部西遞鎮(zhèn)區(qū)域出露有寒武系碳硅質(zhì)板巖、奧陶系灰?guī)r；中部地區(qū)碧陽(yáng)鎮(zhèn)及宏村鎮(zhèn)出露侏羅系花崗閃長(zhǎng)巖；漁亭鎮(zhèn)出露有小面積的白堊系砂巖。

調(diào)查區(qū)土壤類型主要有黃紅壤土、黃壤土、紅壤性土、石灰?guī)r土、紫色土和水稻土等六種類型［4］；土地利用類型林地占比79.3%，耕地占比9.5%，園地占比5.0%［5］；成土母質(zhì)（圖1）主要為第四系紅土層及沖積物、紫色砂巖類風(fēng)化物、泥質(zhì)巖類風(fēng)化物、石灰?guī)r類風(fēng)化物、碳質(zhì)泥巖類風(fēng)化物、砂質(zhì)-硅質(zhì)巖類風(fēng)化物、酸性結(jié)晶巖類風(fēng)化物等［4］。

圖1 調(diào)查區(qū)成土母質(zhì)分布圖Figure 1.Soil parent material map of the surveyed area

2 樣品采集與分析測(cè)試

2.1 樣品采集

2.1.1 表層土壤樣品采集

表層土壤地球化學(xué)調(diào)查工作以土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)價(jià)規(guī)范（DZ/T0295—2016）為依據(jù)，采用“網(wǎng)格+圖斑”方法布設(shè)樣點(diǎn)。調(diào)查區(qū)內(nèi)共采集表層土壤樣品3754件，總體采樣密度為4.52件/km2。其中耕地圖斑采樣密度12.56件/km2；園地圖斑較小，基本每個(gè)圖斑均有樣品控制；林地及其他圖斑采樣密度為1.75件/km2。耕地圖斑中每個(gè)樣點(diǎn)采集5個(gè)子樣點(diǎn)組合成1件樣品，其他圖斑采集3個(gè)子樣點(diǎn)組合成1件樣品。每個(gè)子樣點(diǎn)均采集0～20cm的土壤柱［6］，采樣時(shí)避開了路邊、田埂、房基、垃圾堆及微地形地貌高低不平等無代表性地段，取土?xí)r去除了動(dòng)植物殘骸、巖石碎塊等雜物。各子樣點(diǎn)選取同等重量的土壤組合成1個(gè)樣品，樣品重量＞1.5kg。樣品用10目尼龍篩網(wǎng)過篩，對(duì)角線法取樣＞500g送驗(yàn)分析。

2.1.2 垂向剖面樣品采集

本次工作土壤垂向剖面均采用人工挖掘方法施工。在土壤剖面布設(shè)點(diǎn)按長(zhǎng)寬1.5m×1.3m的長(zhǎng)方形向下挖掘，每個(gè)垂向剖面深度在1.8m左右，自下而上按照發(fā)生層進(jìn)行樣品采集。果地、林地和園地內(nèi)，在根莖集中分布區(qū)域增加樣點(diǎn)進(jìn)行控制。調(diào)查區(qū)內(nèi)共完成土壤垂向剖面16條，采集土壤樣品79件。

2.2 分析測(cè)試

硒元素由安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所采用原子熒光光譜法（AFS）測(cè)定，樣品處理方法采用酸溶法，方法檢出限為0.008mg/kg。樣品分析時(shí)隨機(jī)抽取240件內(nèi)部監(jiān)控樣進(jìn)行重復(fù)性檢查分析，合格率為100%；插入了374件外部標(biāo)準(zhǔn)控制樣，合格率為99.5%。本次樣品分析方法檢出限、質(zhì)量控制均滿足《區(qū)域地球化學(xué)樣品分析方法》（DZ/T 0279—2016）、《土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)估樣品分析測(cè)試技術(shù)要求》（試行）等相關(guān)規(guī)范要求。

3 硒元素地球化學(xué)分布特征

3.1 硒元素含量及空間分布

調(diào)查區(qū)表層土壤硒平均值為0.523mg/kg，含量范圍在0.064～18.842mg/kg之間，變異系數(shù)1.63，離散程度屬分異特征。與我國(guó)表層土壤硒平均值[7]及安徽省江淮流域表層土壤硒背景值[8]對(duì)比，富集系數(shù)分別為1.80、2.27，由此可見調(diào)查區(qū)內(nèi)表層土壤硒相對(duì)全國(guó)、安徽省江淮流域均表現(xiàn)為富集特征。

3.2 硒元素在不同成土母質(zhì)的分布

對(duì)于自然成因的富硒土壤，其硒含量一般來源于成土母質(zhì)（母巖），即主要受地質(zhì)背景控制[9]。統(tǒng)計(jì)了調(diào)查區(qū)內(nèi)不同成土母質(zhì)區(qū)的表層土壤硒元素含量特征，其結(jié)果見表1。以K值＜0.8（貧化）、0.8～1.2（正常）、＞1.2（富集）分別作為元素富集特征評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)查區(qū)內(nèi)碳質(zhì)泥巖類區(qū)表層土壤硒含量最高，均值達(dá)1.63mg/kg，表現(xiàn)為富集特征；泥質(zhì)巖類、石灰?guī)r類、砂巖-硅質(zhì)巖類等表現(xiàn)為正常特征；第四系紅土層及沖積物、紫色砂巖類、酸性結(jié)晶巖類等表現(xiàn)為貧化特征。調(diào)查區(qū)內(nèi)硒元素含量變化特征與成土母質(zhì)的分布密切相關(guān)，石灰?guī)r類區(qū)及碳質(zhì)泥巖類區(qū)表層土壤硒含量屬背景區(qū)-高背景區(qū)，泥質(zhì)巖類區(qū)、砂巖-硅質(zhì)巖類區(qū)屬背景區(qū)，第四系紅土層及沖積物區(qū)、酸性結(jié)晶巖類區(qū)、紫色砂巖類區(qū)屬低背景區(qū)。

表1 不同成土母質(zhì)區(qū)表層土壤硒含量數(shù)據(jù)參數(shù)（mg/kg）Table 1.Selenium content parameters of topsoil in different parent material regions(mg/kg)

以變異系數(shù)＜0.25（均勻）、0.25～0.5（不均勻）、0.5～1（弱分異）、1～2（分異）、≥2（強(qiáng)分異）作為離散程度的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，第四系紅土層及沖積物、紫色砂巖類、泥質(zhì)巖類、石灰?guī)r類等成土母質(zhì)區(qū)土壤硒元素含量呈不均勻特征，酸性結(jié)晶巖類區(qū)呈弱分異特征，碳質(zhì)泥巖類及砂巖-硅質(zhì)巖類區(qū)呈分異特征。

與富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，調(diào)查區(qū)內(nèi)泥質(zhì)巖類、石灰?guī)r類、碳質(zhì)泥巖類、砂巖-硅質(zhì)巖類等成土母質(zhì)風(fēng)化形成的土壤硒平均值及背景值均高于富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 硒元素在不同土壤類型的分布

不同土壤類型硒元素含量存在較大差異[10]。由表2可知，不同土壤類型硒元素平均值表現(xiàn)為石灰土＞黃壤土＞黃紅壤土＞紅壤性土＞水稻土＞紫色土。硒元素在石灰土、黃壤土表現(xiàn)富集特征，紫色土、水稻土表現(xiàn)為貧化特征。除水稻土、紫色土外，其余類型土壤硒含量均達(dá)到富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)。有研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的大部分硒集合于腐殖質(zhì)中[11]。調(diào)查區(qū)內(nèi)黃紅壤、紅壤性土、黃壤土分布區(qū)域的土地利用類型主要為林地，含有各種動(dòng)植物殘?bào)w、動(dòng)物排泄物與微生物及其分解合成的有機(jī)物質(zhì)，造成表層土壤硒元素的富集。石灰土由碳質(zhì)巖、碳酸鹽巖地層風(fēng)化而成，此類型巖石中硒元素含量高，且?guī)r石風(fēng)化過程后形成黏質(zhì)堿性土壤，硒元素易被巖石上覆殘坡積土壤黏土礦物吸附富集，自土壤母質(zhì)層至表層土壤表現(xiàn)出硒元素含量逐漸升高的特征[12]。

表2 不同土壤類型區(qū)表層土壤硒含量數(shù)據(jù)參數(shù)（mg/kg）Table 2.Selenium content parameters of topsoil in different soil type regions(mg/kg)

3.4 不同成土母質(zhì)硒元素垂向分布特征

選取調(diào)查區(qū)內(nèi)5條典型土壤剖面對(duì)比硒元素垂向分布特征（圖2）。從土壤剖面硒分布差異性可知：酸性結(jié)晶巖類區(qū)土壤硒元素垂向變化呈S型，表層→中部→深部總體變化趨勢(shì)為先降低→后升高→再降低；其余成土母質(zhì)區(qū)土壤表層→深部硒元素總體變化趨勢(shì)均表現(xiàn)為先降低后升高，且表層相對(duì)于深部較富集（碳質(zhì)泥巖類除外）。泥質(zhì)巖類、石灰?guī)r類、碳質(zhì)泥巖類區(qū)表層土壤硒含量均達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，其中泥質(zhì)巖類深部硒含量略低于富硒標(biāo)準(zhǔn)，石灰?guī)r類區(qū)深部硒含量與富硒標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)，碳質(zhì)泥巖類區(qū)深部硒含量遠(yuǎn)高于富硒標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 硒元素垂向分布特征圖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 土壤酸堿度分布特征

調(diào)查區(qū)內(nèi)土壤酸堿度平均值為5.27，含量范圍在3.5～8.25之間。按照極強(qiáng)酸性（＜4.5）、強(qiáng)酸性（4.5～＜5.5）、酸性（5.5～＜6.5）、中性（6.5～＜7.5）、堿性（7.5～＜8.5）、強(qiáng)堿性（≥8.5）標(biāo)準(zhǔn)來劃分，調(diào)查區(qū)內(nèi)以強(qiáng)酸性土壤為主，在區(qū)內(nèi)占比81.88%；酸性土壤次之，占比14.98%，分布在柯村鎮(zhèn)-美溪鄉(xiāng)-宏潭鄉(xiāng)一帶及西遞鎮(zhèn)；中性土壤占比1.95%，主要分布在西遞鎮(zhèn)；極強(qiáng)酸性及堿性土壤占比均小于1%。

3.2 富硒土壤分布特征

按照中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《天然富硒土地劃定與標(biāo)識(shí)》（試行）（DD 2019—10）標(biāo)準(zhǔn)（見表3）劃分富硒土壤。本文中若硒含量達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)值但鎘、汞、砷、鉛和鉻等五項(xiàng)重金屬含量超標(biāo)的土壤未劃入富硒土壤。

表3 富硒土壤劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 3.Classification criteria of selenium-rich soils

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圈定了調(diào)查區(qū)內(nèi)富硒土壤（圖3），得出富硒土壤面積168.61km2，占調(diào)查區(qū)總面積的20.94%；富硒耕地7.41km2，占區(qū)內(nèi)耕地面積的9.07%；富硒園地10.03km2，占區(qū)內(nèi)園地面積的23.47%；富硒林地及草地151.17km2，占區(qū)內(nèi)林地及草地面積的22.20%。從圖3可知，區(qū)內(nèi)富硒土壤主要分布于柯村鎮(zhèn)、美溪鄉(xiāng)、宏潭鄉(xiāng)、宏村鎮(zhèn)北部，西遞鎮(zhèn)、碧陽(yáng)鎮(zhèn)、漁亭鎮(zhèn)及宏村鎮(zhèn)中部等區(qū)域分布較少。

圖3 調(diào)查區(qū)富硒土壤分布圖Figure 3.Distribution of selenium-rich soils in the surveyed area

結(jié)合硒元素在成土母質(zhì)、不同土壤類型中的分布特征，區(qū)內(nèi)富硒土壤成因總體可分為兩大類：①硒高背景巖石風(fēng)化形成的富硒土壤，如碳質(zhì)泥巖類區(qū)富硒土壤，集中分布在柯村鎮(zhèn)—美溪鄉(xiāng)—宏潭鄉(xiāng)一帶南部區(qū)域；②土壤黏土礦物及有機(jī)質(zhì)表層次生富集作用形成的富硒土壤，如石灰?guī)r類區(qū)、泥質(zhì)巖類區(qū)富硒土壤，集中分布在西遞鎮(zhèn)、柯村鎮(zhèn)—美溪鄉(xiāng)—宏潭鄉(xiāng)一帶北部區(qū)域、洪星鄉(xiāng)及宏潭鎮(zhèn)北部。

4 結(jié)論

（1）調(diào)查區(qū)表層土壤硒元素平均值為0.523mg/kg，高于富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)，含量范圍在0.064～18.842mg/kg之間,相對(duì)全國(guó)及安徽省江淮流域硒含量表現(xiàn)為富集特征。

（2）調(diào)查區(qū)內(nèi)硒元素分布受成土母質(zhì)控制明顯。不同成土母質(zhì)區(qū)表層土壤硒元素平均值表現(xiàn)為碳質(zhì)泥巖類＞砂巖-硅質(zhì)巖類＞石灰?guī)r類＞泥質(zhì)巖類＞第四系紅土層及沖積物＞紫色砂巖類＞酸性結(jié)晶巖類。

（3）調(diào)查區(qū)內(nèi)圈定富硒土壤面積168.61km2，占調(diào)查區(qū)總面積的20.94%。

（4）調(diào)查區(qū)內(nèi)富硒土壤成因可分為兩大類：①硒高背景巖石風(fēng)化形成的富硒土壤；②土壤黏土礦物及有機(jī)質(zhì)表層次生富集作用形成的富硒土壤。