广东徐闻土壤中硒元素含量的空间分布特征及其影响因素

张小连

（广东煤炭地质局，广东广州 510000）

0 引言

硒是人体生命活动所必需微量元素之一，其含量与人体健康有着密切关系［1-3］。土壤是硒的基本来源，土壤中硒的含量影响着植物对硒的吸收状况，进而影响人体健康［4-6］。同时，人体必需元素“硒”对现代健康农业的发展有着举足轻重的联系。因此，富硒特色土地资源的开发利用受到重视。土壤母质是影响土壤中硒元素含量的主要因素，在母岩、气候等宏观因子的影响下，土壤中硒元素含量的空间分布具有明显的空间自相关［7-10］。然而土壤类型、土壤性质以及土地利用的人类活动的异质性使得其空间分布的可变性更大［11-12］。因此，研究土壤中硒元素的分布特征，以及影响因素，是合理进行富硒土地资源开发利用的基础。

近年来，关于土壤中硒元素的含量、空间分布特征及其影响因素展开了一系列研究，不同环境背景和空间尺度下，土壤中硒元素的含量和空间分布特征明显不同，成土母质、土壤类型、土壤理化性质以及土地利用方式均会对土壤中硒元素含量产生不同程度的影响。章海波等对香港地区的研究表明成土母质是影响香港区域土壤中硒元素分布的主要因素［8］；罗海怡、张丽在西南地区的研究也表明土壤中硒元素主要来源于母岩［13-14］；涂飞飞、时章亮的研究认为除成土母质外，土壤中硒元素与土壤类型、土地利用方式密切相关［15-16］。

本研究基于传统的土壤属性空间预测方法，对样点数据进行克里金空间内插的方法分析土壤中硒元素含量的空间分布特征，并探讨其影响因素。对区域土地资源利用，发挥生态特色土地资源的优势提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 采样

徐闻县地处中国内陆最南部，南临琼州海峡，是广东省湛江市的所在地。该地属于热带季风地区，年平均温度为23.3°C，年平均降水为1 364 mm。

采用随机抽样调查，每个采样点由3～5 个混合采样点组成，采集的土样深度为0～20cm 的表层土壤。研究样本采集于2022年7月进行，涉及19个乡镇和区域，共采集了113个土壤样品（图1）。

图1 土壤采样点分布Figure 1 Soil sampling point distribution

1.2 样品处理与测定

样品的处理与各指标测定，均在华北水利水电大学环境与市政工程学院试验中心参照标准规程完成［17-20］。

1.3 数据分析

数据用Excel 表格记录处理数据，用ArcGIS 软件绘制采样点分布，在用普通克里格插值法绘制硒含量空间分布形态曲线。运用单因素分析法分析各影响因素对硒含量空间分布的影响。

2 结果与讨论

2.1 耕地土壤中硒元素含量与空间分布特征

2.1.1 含量特征

对数据进行分析和统计可知，土壤中硒元素含量为0.04～0.82mg/kg，平均值为0.32mg/kg。标准差为0.15mg/kg，方差为0.06，偏度为0.53，峰度为0.05。从统计结果可知，研究区农田土壤中硒的标准差和方差都比较低，说明农田土壤中硒含量比较密集，样本数据波动比较平稳。

根据表层土壤中硒元素丰缺划分界限值［21］，通过各含量等级样品数除以样品总数，得出了各含量等级样品所占比例。如图2 所示，缺硒和临界土壤含硒量的比例并不高，仅占总数的17.7%，研究区大部分的土壤含硒量所占比例大于0.175mg/kg，说明该区域的农业土壤整体上含硒量适宜。

图2 表层土壤各等级硒元素含量占比Figure 2 Proportion of selenium content in surface soil by grade

2.1.2 空间分布特征

采用克里金插值法对徐闻县耕地表层硒含量进行分析，得出徐闻县土壤中硒元素含量的空间分布图。由图3 可知，在徐闻县西部、南部和中部方面，其整体表现为东北部和西南部的递减趋势。

图3 表层土壤中硒元素含量空间分布Figure 3 Spatial distribution of selenium content in surface soil

2.2 土壤类型对耕地土壤中硒元素含量的影响

徐闻县的土壤类型主要以浅红壤、赤红壤（细分为暗黄棕壤、黄红壤、黄色浅红壤）、水稻土3类为主［22］，还包括淹育水稻土、潜育水稻土、盐渍水稻土和滨海风沙土等。由于淹育水稻土（1 个样品）、潜育水稻土（2个样品）、盐渍水稻土（1个样品）和滨海风沙土（1 个样品）含量较少且采样数量少于3 个不计入统计，其他区域不同土壤类型的土壤中硒元素要素含量统计参见表1，不同土壤类型的土壤中硒元素含量分布如图4所示。

表1 不同土壤类型硒元素含量统计Table 1 Statistical analysis of selenium content in different soil types

图4 不同土壤类型硒元素含量分布Figure 4 Distribution of selenium content in different soil types

从表1可知，土壤中硒元素含量的变异系数都是中性变化的，黄色浅红壤土表层硒含量的变异因子最大。不同土壤类型的耕地平均硒含量有较大差异（图4），其中以暗黄棕壤土壤中硒元素平均水平为最大，黄红壤土壤中硒元素含量明显比黄色浅红壤土高，各类土壤中硒元素平均含量的差别明显。

2.3 不同乡镇耕地土壤中硒元素元素的分布特征

不同乡镇的耕地土壤中硒元素含量存在明显的差异。由表2 可知，南山镇的土壤中硒元素平均含量最高，为0.51 mg/kg；而新寮镇的土壤中硒元素平均含量最低，为0.15 mg/kg。在本地区，富硒地区主要分布在徐闻县的徐城街道、城北镇、南山镇、五一农场。而硒适量耕地土壤主要分布在红星农场、曲界镇、华海公司、锦和镇、新寮镇和和安镇等镇。徐城街道、城北镇、南山镇、海安镇、龙塘镇、友好农场、南华广场、五一农场8个乡镇土壤中硒元素含量均高于广东省土壤中硒元素背景值。

表2 不同区域表层土壤硒元素含量Table 2 Selenium content in surface soil by different regions

3 土壤中硒元素含量的影响因素

土壤中的硒含量受多种因素影响，包括母质、地形和土壤pH 值等［23-24］。这些因素对土壤都会产生明显的影响。由表3 可知，不同母质类型的土壤中硒元素含量存在明显不同。滨海冲积物的平均硒含量最高，达到0.35 mg/kg，其次为玄武岩开发的耕地平均硒含量为0.30mg/kg。

表3 不同类型成土母质发育土壤中硒元素含量Table 3 Selenium content in soil developed from different parent materials by type

变异系数的大小反映了人类活动的强度。通过表3 可以看出，研究区不同母质类型土壤中硒元素含量的变异系数在10%～100%，属于中等变异性。

此外，土壤中硒元素的溶解性与吸附/解吸反应以及土壤和沉积物中的溶解度有关［25-28］。

土壤中硒主要以硒化物、有机硒化物、亚硒酸、硒酸盐等形式存在，且土壤pH 值是亚硒酸盐和硒酸盐转化的主要因素［29-30］。而土壤中的有机物对硒的生物地球化学性质也有着重要的影响，硒可以与有机物结合或进入低分子量的腐殖质中与金属腐殖质形成无机络合状态，从而在土壤中固定［31-33］。有机物对硒有一定的吸附固定作用［34］。

4 结论

1）徐闻县土壤土壤中硒元素含量在0.175 ～0.40 mg/kg 的比例为52.5%。而土壤中硒元素含量在0.40 ～3.00 mg/kg 的比例为29.7%，该区域的农业土壤整体上含硒量适宜。

2）徐闻县的南山镇、徐城街道和城北乡，土壤中硒元素含量分别达到，0.51、0.41 和0.42mg/kg，均达到富硒水平，并且土壤中硒元素含量呈现由南向北递减趋势。

3）土壤中的硒含量受多种因素影响，土壤类型和土壤母质可能是影响硒含量分布重要因素，具体影响机制有待进一步探讨。