Distribution characteristics and influencing factors of Selenium in soil from Lianjiang Dam in Huishui County, Guizhou Province

XI Chaozhuang, ZHANG Pengfei, WU Linfeng, YANG Mingtai, FAN Yunfei, XIA Haodong. 2024. Distribution characteristics and influencing factors of Selenium in soil from Lianjiang Dam in Huishui County, Guizhou Province[J]. Geology in China, 51(2): 650-662. doi: 10.12029/gc20201220002

Citation:

XI Chaozhuang, ZHANG Pengfei, WU Linfeng, YANG Mingtai, FAN Yunfei, XIA Haodong. 2024. Distribution characteristics and influencing factors of Selenium in soil from Lianjiang Dam in Huishui County, Guizhou Province[J]. Geology in China, 51(2): 650-662. doi: 10.12029/gc20201220002

Distribution characteristics and influencing factors of Selenium in soil from Lianjiang Dam in Huishui County, Guizhou Province

1.
School of Civil Engineering, Hunan City University, Yiyang 413000, Hunan, China
2.
Hunan Engineering Research Center of Structural Safety and Disaster Prevention for Urban Underground Infrastructure, Yiyang 413000, Hunan, China
3.
Nuclear Resources Geological Survey, Non−ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou, Guiyang 550005, Guizhou, China
4.
Cores and Samples Center of Natural Resources, Yanjiao 065201, Hebei, China

Fund Project: Supported by the projects of Geochemical Survey and Evaluation of Cultivated Land Quality in Guizhou Province (No.2017−03) and Hunan Province Natural Science Foundation of Provincial and Municipal Joint Fund Project (No.2022JJ50277).

More Information

Author Bio: XI Chaozhuang, male, born in 1979, doctor, associate professor, mainly engaged in geological exploration and ecological geochemistry research; E-mail:xczcsummmmmm@126.com
Corresponding author: ZHANG Pengfei, male, born in 1984, senior engineer, mainly engaged in mineral exploration research; E-mail: 52187088@qq.com.

Received Date: 20 December 2020

Revised Date: 20 January 2021

Publish Date: 25 March 2024

Abstract

Abstract

This paper is the result of environmental geological survey engineering.
Objective
Lianjiang Dam is located in Huishui County of Guizhou Province. To find out the Se distribution features of soil in Lianjiang Dam, 337 surface soil samples, 4 soil mother rock samples and 16 soil profile samples were collected, and the contents of Se, nutrient elements and heavy metal elements such as As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn were analyzed and determined.
Methods
The contents of Se, nutrient elements and heavy metal elements in the samples from surface soil, soil mother rock and soil profile were compared and the Se distributions features of soil were evaluated based on correlative analysis method.
Results
It showed that the soil in this area were acidic with the contents of Se in the soil from 0.19 to 3.65 mg/kg. The contents of nutrient elements such as P, B and SOM in the soil were high. The average Se values of surface soil of different mother rocks in this area appeared the transformation law: Upper Carboniferous limestone > Middle Permian Maokou Formation limestone > Middle Permian Qixia Formation limestone > Upper Cretaceous Maotai Formation sandstone > Middle Triassic Luolou Formation limestone > Middle Triassic Bianyang Formation clastic rocks. The Se contents of soil profile in this area decreased with the depth deepening.
Conclusion
The Selenium−rich soil is abundant in this area, mainly of medium and high. The area of selenium−rich soil is about 42.94 km². There is a significant positive correlation between Se and SOM, while a significant negative correlation between Se and K₂O, and pH in soil.
- Se /
- soil /
- ecosysterm /
- Maokou Formation limestone (P₂m) /
- Maotai Formation sandstone (K₂m) /
- environmental geological survey engineering /
- Lianjiang Dam /
- Huishui /
- Guizhou Province

FullText(HTML)

1. 引　言

硒（Se）元素是人体必需的微量元素之一（Keshavarzi et al.，2012）。当人体Se摄入量正常时，具有预防衰老与癌症（Bridges and Zalups，2005）、降低体内重金属毒性（Gailer，2007）、提高个体抵抗艾滋病能力等作用（Litov and Combs，1991；Rayman，2000）。据研究，人体缺Se将会引起大骨节病、克山病、心肌病和软骨病等疾病的发生（Chen et al.，1980；谭见安，1996；Stone，2009；安永会等，2010；吕瑶瑶等，2012；Liu et al.，2022）。其中土壤是最基本的环节，不同成土母岩Se等元素质量分数差异较大（余涛等，2018；Lü et al.，2014）。全球土壤Se元素分布很不均匀（Wang and Gao，2001），这使得全球有5~10亿人口处于低Se摄取水平；在全球很多国家，人体Se日平均摄取量低于世界卫生组织建议的最低摄取值（40 μg/d）（Combs，2001；Abdulah et al.，2005；Haug et al.，2007）；中国是大面积缺Se的国家，有十多个省土壤存在缺Se现象，约有72%土壤不同程度缺Se（王锐等，2018）。

有学者研究认为表层土壤Se含量富集分布源于地质背景（Supriatin et al.，2016；曾庆良等，2018）。不同地质背景的表层土壤Se含量分布存在较大差异。中国在过去十多年来开展了多项地质调查评价工作，多地开展地质调查项目、区域生态地球化学调查项目，获得了土壤Se元素的迁移、转化和富集规律，找到了一批富硒地区，推广了一些富硒农产品耕种，增加了农产品附加值，对中国农业生产具有重要的科学意义和现实意义（魏振山等，2016；杨笑笑等，2020；覃建勋等， 2020；李玉超等，2020；时章亮等，2020；王仁琪等，2024；张栋等，2024）。王世纪等（2004）研究了浙北地区土壤硒元素特征，并开展了生态环境效应评价；廖启林等（2007）对溧阳—宜兴进行硒元素调查评价，认为富硒土壤的形成与特定地质背景有关；孙朝等（2010）指出Se从土壤到植物迁移转化主要受Se全量、土壤pH值、有机质和土壤黏粒影响；文帮勇等（2014）指出江西龙南地区富硒土壤分布受控于富含硒的基岩；廖启林等（2016）对江苏宜溧富硒稻米产区进行地质地球化学研究，并指出了Se等元素在米–土–岩之间的分布迁移特征；吴俊（2018）以福建省寿宁县为研究区，探讨了土壤硒分布特征；罗为群等（2018）报道了广西平果县发现大面积富硒土壤和富硒水果；廖启林等（2020）指出江苏富硒土壤物质来源具有多源复合性；王仁琪等（2022）认为水稻对土壤中硒的富集利用和土壤中硒的形态关系密切，富硒水稻前景广阔。2017年，在惠水县全境范围内进行了耕地质量调查与评价工作，课题组系统采集了惠水县涟江大坝表层土壤、土壤剖面、成土母岩样品，本文以该数据为基础对研究区土壤Se元素含量进行系统分析，总结研究区土壤Se元素分布特征，探讨富Se土壤硒源和影响因素，以期为研究区提升土地利用附加值和开发富硒农产品提供依据。

2. 材料与方法

2.1 研究区概况

研究区位于贵州省惠水县涟江大坝，面积140 km²，其中耕地面积43.6 km²，属中亚热带季风湿润气候，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，雨量充沛，雨热同季。年平均气温15.9℃，年均降水量1180 mm，年均日照总时数1174 h，无霜期280 d，年平均蒸发量为1517 mm。

研究区出露地层（图1）主要有：上白垩统茅台组（K₂m），岩性为灰带砖红色块状砾岩和含砾砂岩、泥质石英砂岩和粉砂岩、泥岩；中三叠统边阳组（T₂b），岩性为灰绿、青灰色薄—中厚层泥灰岩及页岩夹砂岩；罗楼组（T₁l），岩性为浅灰、灰白色厚层块状泥晶灰岩；中二叠统茅口组（P₂m），岩性为浅灰、深灰色中厚至块状生物屑灰岩及燧石灰岩夹硅质岩；中二叠统栖霞组（P₂q），岩性为浅灰、深灰色灰岩夹燧石灰岩；上石炭统大埔组（C₂d），岩性为厚层状灰岩；中泥盆统鸡窝寨组（D₂j），岩性为灰、深灰色中厚层泥晶灰岩；蟒山组（D_1-2m），岩性为石英砂岩、砂页岩为主夹灰岩；独山组（D₂d），岩性为灰色中、薄层砂质灰岩及砂质泥灰岩。

图 1. 惠水县地质略图（据杨胜发等，2019）

1—第四系；2—上白垩统茅台组；3—中三叠统边阳组+新苑组+安顺组；4—下三叠统罗楼组+紫云组；5—上二叠统含山组+大隆组；6—中二叠统茅口组+梁山组+栖霞组；7—石炭系马平组；8—上石炭统大埔组+黄龙组；9—下石炭统；10—上泥盆统革老河组+高坡场组；11—中泥盆统鸡窝寨组+独山组+蟒山组； 12—断层；13—研究区及采样点位置；14—成图母岩及土壤剖面采样位置

Figure 1. Geological sketch of Huishui County (after Yang Shengfa et al.，2019)

1–Quaternary; 2–Upper Cretaceous Maotai Formation; 3–Middle Triassic Bianyang Formation + Xinyuan Formation + Anshun Formation; 4–Lower Triassic Luolou Formation + Ziyun Formation; 5–Upper Permian Hanshan Formation + Dalong Formation; 6–Middle Permian Maokou Formation + Liangshan Formation + Qixia Formation; 7–Carboniferous Maping Formation; 8–Upper Carboniferous Dapu Formation+Huanglong Formation; 9–Lower Carboniferous; 10–Upper Devonian Gelaohe Formation+Gaopochang Formation; 11–Middle Devonian Jiwozhai Formation+Dushan Formation+Mangshan Formation; 12–Fault; 13–The study area and sampling points; 14–Sampling location of parent rock and soil profile

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区内矿产资源较丰富，以沉积矿产为主，热液型矿产次之，矿种有铁矿、锰矿、水晶、大理石、硅矿、饰面灰岩及建筑用砂等矿产；区内土壤类型有石灰土、黄壤、水稻土、紫色土和潮土；土壤不同利用类型为耕地、旱地、果园、林地等。主要农作物为水稻、玉米、金钱橘、早熟蔬菜、黑糯米、生姜等；县内禽类养殖发达，为农业生产提供有机肥保障。

2.2 样品采集和加工

2.2.1 样品采集

表层土壤样点布设方法选用“网格+耕地图斑”，以1 km²网格（正方形大格）为编号单元，按大格分成333 m×333 m的小正方形布设采样小格。采样点布设在方格内的水田、旱地、果园与茶园中，点密度为9.2点/km²。

研究区布置4条土壤剖面，其中濛江街道赤土村和首创村、好花红镇兴涟村、涟江街道大坡村各布设1条土壤剖面，按每条采集4件样品，共布设土壤垂向剖面16件；成土母岩的布设与土壤垂向剖面布设相结合，共布设4件样品。

表层土壤样品采集在上一季作物收成之后、下一季作物还未施肥和种植之前进行，按室内设计点位，并在野外以实际采样点位置为中心，根据采样地块形状来确定子样位置（息朝庄等，2022，2023）。如采样地块分别为长方形、近似正方形时（图2），则分别采用“S”形、“X”形布设子样点。子样点必须在同一地块内采集，且距实际采样点的GPS点位距离为20~50 m。表层土壤样坑采样深度为0~20 cm，每个子样点的采样部位、采样深度和样品质量要求一致。由 3~4个子样等量混合形成1件样品，将采集的各子样点的土壤掰碎，挑出根系、秸秆、石块、虫体等杂物，充分混合后用四分法留取1.0~1.5 kg装入样品袋。采用红油漆标记样点号在电线杆、桥墩、岩石（基岩）、树干、建筑物等较固定地物上，样品采集时间2017年10月至2018年5月。

图 2. 表层土壤采样和加工方法

Figure 2. Sampling and processing methods of top soil

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土壤剖面深度以见到成土母岩为准，分层采集腐殖层、淋溶层、淀积层和母质层样品；土壤覆盖较厚的地区，剖面深为150~200 cm，样品重量为1 kg；成土母岩样品配合土壤剖面进行采集；采集区域内有代表性的主要岩石类型样品；尽量采集新鲜的成土母岩样品，每种样品采集5~10件，每件样品重量大于1 kg。样品采集时间2018年5月至2019年5月。

2.2.2 样品加工

土壤样品晾晒与加工场地均确保无污染。取样均及时清理登记，并悬挂在自制样品架自然风干；然后将风干后的样品平铺在制样板上，用木棍进行碾压，同时将杂物清除；压碎的土样均通过 2 mm 的孔径筛；过筛后土壤样品均称重后混匀（图2）。将土壤样品和成土母岩送至云南省地质矿产勘查开发局中心实验室完成分析测试。

2.3 测试分析

本研究分析测试由云南省地质矿产勘查开发局中心实验室完成，分析时间为2017年至2019年。采用电感耦合等离子体质谱法（ICP−MS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP−OES）和X射线荧光光谱法（XRF），以原子荧光光谱法（AFS）、交流电弧−发射光谱法（ES）、离子选择性电极法（ISE）、催化分光光度法（COL）及容量法（VOL）的分析方法及检出限（表1），样品测试均符合《土地质量地球化学评价规范》（DZ/T 0258−2014）质量要求。

表 1. 土壤样品分析方法及检出限

Table 1. Testing method and detection limits of soil sample

序号	项目	检测方法	方法检出限	规范限量	序号	项目	检测方法	方法检出限	规范限量
1	N	VOL	18	20	13	Se	AFS	0.003	0.01
2	P	ICP−OES	2.38	10	14	V	ICP−OES	1.18	5
3	K₂O	ICP−OES	0.2	0.5	15	Tl	ICP−MS	0.02	0.1
4	B	ES	0.48	1	16	As	AFS	0.27	1
5	SOM	VOL	0.2	1	17	Cd	ICP−MS	0.02	0.03
6	pH	ISE	0.01	0.1	18	Cr	ICP−MS	0.82	5
7	Co	ICP−MS	0.07	1	19	Cu	ICP−MS	0.89	1
8	F	ISE	85	100	20	Hg	AFS	0.0004	0.0005
9	Ge	AFS	0.07	0.1	21	Ni	ICP−MS	0.439	2
10	I	COL	0.2	0.5	22	Pb	ICP−MS	0.96	2
11	Mn	ICP−MS	2.91	10	23	Zn	ICP−MS	2.15	4
12	Mo	ICP−MS	0.04	0.3
注：K₂O、SOM单位为g/kg；pH无量纲；其他元素 mg/kg；元素报出率100%；SOM为有机质。

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3. 结果与分析

3.1 涟江大坝表层土壤Se元素特征

涟江大坝表层土壤共采样337个，其含量范围、平均值、标准差和变异系数等特征参数统计结果见表2，从表中可以看出：（1）涟江大坝表层土壤中养分元素N、K₂O、B、有机质含量平均值和分异系数分别为2.11 g/kg和0.34%、0.62%和0.53%、68.53 mg/kg和0.21%、1.89g/kg和0.45%，与贵州省耕地土壤和中国土壤A层背景值（国家环境保护局，1990）相对比，B和有机质含量高；P的含量平均值512.83 mg/kg远远高于贵州省耕地土壤背景值（陈旭晖，2001；高雪等， 2013）；N、K₂O、B、有机质变异系数很小，分异性弱。（2）微量元素中Se、Ge、Co、F、I、Mn、Mo、V、Tl含量平均值和分异系数分别为0.85 mg/kg和0.53%、1.26 mg/kg和0.13%、9.62 mg/kg和0.48%、608.44 mg/kg和0.30%、1.13 mg/kg和1.03%、286.20 mg/kg和0.73%、6.27 mg/kg和0.69%、122.21 mg/kg和0.28%、0.62 mg/kg和0.27%，与贵州省土壤A层背景值和中国土壤A层背景值相对比，Se和Mn含量高；Se、Ge、Co、F、I、Mn、Mo、V、Tl变异系数小，分异性弱。（3）重金属元素中Cd、Hg、Cu含量超出贵州省土壤A层背景值；研究区pH值的变化范围为4.96~8.78，显示酸性至碱性均有分布，土壤pH大于7.5有75个，pH在6.5~7.5的111个，pH在5.5~6.5的126个，pH小于5.5的65个，土壤总体偏酸性；重金属元素变异系数0.27%~0.54%，分异性弱。

表 2. 涟江大坝表层土壤元素特征参数统计表（n=337）

Table 2. Characteristic parameters statistical of elements in topsoil of Lianjiang Dam (n=337)

项目	涟江大坝表层土壤						贵州省土壤	贵州省耕地土壤	中国土壤	R1	R2	R3
项目	最大值	最小值	平均值	标准差	中位数	变异系数	A层背景值			R1	R2	R3
N	5.86	0.44	2.11	0.73	2.02	0.34		6.2			0.34
P	1720.00	302.00	512.83	145.51	489.00	0.28		0.4			1282.07
K₂O	3.25	0.39	1.17	0.62	0.98	0.53	1.6	1.8	1.9	0.73	0.65	0.62
B	119.00	31.60	68.53	14.40	67.40	0.21	72.8	2	47.8	0.94	34.27	1.43
SOM	19.64	0.34	4.21	1.89	3.96	0.45	4.3	0.7	3.1	0.98	6.02	1.36
pH	8.78	4.96	-	0.87	6.64	0.13	6.2	15.1	6.7	1.09	0.45	1.00
Co	35.20	2.29	9.62	4.65	8.70	0.48	19.2		12.7	0.50		0.76
F	1474.00	254.00	608.44	180.67	586.00	0.30	1066		478	0.57		1.27
Ge	1.79	0.85	1.26	0.17	1.25	0.13	1.8		1.7	0.70		0.74
I	18.20	0.38	1.13	1.17	0.86	1.03	8.6		3.8	0.13		0.30
Mn	1297.00	54.90	286.20	209.65	215.00	0.73	794		583	0.36		0.49
Mo	27.60	1.16	6.27	4.33	5.03	0.69	2.4		2	2.61		3.14
Se	3.65	0.19	0.85	0.45	0.73	0.53	0.4		0.3	2.13		2.84
V	252.00	60.30	122.21	33.61	117.00	0.28	138.8		82.4	0.88		1.48
Tl	1.14	0.27	0.62	0.17	0.61	0.27	0.7		0.6	0.88		1.03
As	18.10	2.23	8.49	3.51	8.61	0.41	20		11.7	0.42		0.73
Cd	1.29	0.01	0.47	0.21	0.42	0.46	0.7		0.1	0.67		4.66
Cr	141.00	26.50	80.87	18.97	80.90	0.23	95.9		61	0.84		1.33
Cu	83.00	14.70	31.54	10.05	30.10	0.32	32		22.6	0.99		1.40
Hg	0.56	0.01	0.12	0.07	0.12	0.54	0.1		0.1	1.23		1.23
Ni	63.80	8.15	26.30	9.81	24.90	0.37	39.1		26.9	0.67		0.98
Pb	91.60	13.40	25.44	6.95	25.10	0.27	35.2		26	0.72		0.98
Zn	145.00	30.00	65.17	19.90	61.80	0.31	99.5		74.2	0.65		0.88
注：N、SOM单位g/kg；K₂O、变异系数%，其他元素单位 mg/kg；R1为元素含量平均值/贵州省土壤A层背景值；R2为养分含量平均值/贵州省耕地土壤；R3为元素含量平均值/中国土壤A层背景值。

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3.2 研究区不同乡镇表层土壤Se元素特征

涟江大坝共有濛江街道、涟江街道和好花红镇三个乡镇，各取样17、73、247个，其表层土壤Se元素特征参数见表3。从表中可看出：土壤中Se含量平均值，好花红镇>涟江街道>濛江街道；Se元素含量超过贵州省土壤A层背景值，变异系数范围0.30%~0.52%，分异性小。

表 3. 不同乡镇表层土壤特征参数（mg/kg）

Table 3. Characteristic parameters in topsoil of the towns in the Lianjiang Dam (mg/kg)

乡镇	n	最大值	最小值	平均值	标准差	变异系数/%	R2
濛江街道	17	0.87	0.30	0.54	0.16	0.30	1.80
涟江街道	73	1.67	0.29	0.69	0.30	0.43	2.30
好花红镇	247	3.65	0.19	0.92	0.48	0.52	3.07
注：n为取样数量；R2为养分含量平均值/贵州省耕地土壤。

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3.3 不同成土母岩表层土壤Se元素特征

涟江大坝不同成土母岩表层土壤取样情况（表4）为：K₂m(190个)、T₂b（6个）、T₁l（27个）、P₂m（58个）、P₂q（37个）、C₂d（19个），其Se元素含量平均值分别为0.82 mg/kg、0.57 mg/kg、0.73 mg/kg、0.88 mg/kg、0.84 mg/kg、1.11 mg/kg；地层C₂d中Se含量平均值最高，P₂m中最大值最高，变异系数0.32%~0.59%，分异性小。

表 4. 不同成土母岩表层土壤Se元素特征参数（mg/kg）

Table 4. Characteristic parameters of Se in topsoil in the different parent rocks (mg/kg)

地层	岩性	n	最大值	最小值	平均值	标准差	变异系数/%
K₂m	上白垩统茅台组砂岩	190	2.50	0.29	0.82	0.39	0.47
T₂b	中三叠统边阳组碎屑岩	6	0.83	0.30	0.57	0.18	0.32
T₁l	下三叠统罗楼组灰岩	27	1.81	0.40	0.73	0.29	0.40
P₂m	中二叠统茅口组灰岩	58	3.65	0.29	0.88	0.52	0.59
P₂q	中二叠统栖霞组灰岩	37	3.08	0.19	0.84	0.49	0.58
C₂d	上石炭统大埔组灰岩	19	2.48	0.43	1.11	0.58	0.53

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3.4 不同土地利用类型表层土壤Se元素特征

涟江大坝337个样品中水田270个、旱地54个、果园13个，其表层土壤Se元素含量特征参数统计结果（表5）显示，Se元素含量平均值最大为旱地，其次为水田、果园，变异系数范围为0.42%~0.55%，分异性小。

表 5. 不同土地利用类型表层土壤Se元素特征参数（mg/kg）

Table 5. Characteristic parameters of Se in topsoil of different land use types (mg/kg)

项目	n	最大值	最小值	平均值	标准差	变异系数/%
水田	270	3.65	0.19	0.83	0.46	0.55
旱地	54	2.28	0.41	0.95	0.40	0.42
果园	13	1.81	0.33	0.82	0.41	0.49

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3.5 土壤类型Se元素含量特征

涟江大坝不同土壤类型可以分为水稻土、黄壤、紫色土，取样分别为169个、101个、67个，分析测试结果（表6）表明，土壤类型中Se元素含量平均值紫色土>水稻土>黄壤，变异系数范围为0.42%~0.60%，分异性小。

表 6. 土壤类型Se元素含量特征参数

Table 6. Content characteristic parameter of Se in the different soil type

项目	n	最大值	最小值	平均值	标准差	变异系数/%
水稻土	169	3.65	0.19	0.87	0.52	0.60
黄壤	101	2.30	0.34	0.77	0.33	0.42
紫色土	67	2.28	0.33	0.93	0.40	0.43

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3.6 涟江大坝成土母岩和土壤剖面Se元素特征

本研究还采取了涟江大坝4个成土母岩和4组土壤剖面16个样品，从上到下分别采取自腐殖层、淋溶层、淀积层、母质层，其特征及Se含量见表7和图3。其中2YLYS11与2YLPM11~2YLPM14剖面采于濛江街道赤土村，成土母岩为P₂m（中二叠统茅口组灰岩）；6HSYS11与6HSPM11~6HSPM14剖面采于好花红镇兴涟村，成土母岩为P₂m；6HSYS21与6HSPM21~6HSPM24剖面采于涟江街道大坡村，成土母岩为K₂m(上白垩统茅台组砂岩)；6HSYS31与6HSPM31~6HSPM34剖面采于濛江街道首创村，成土母岩为K₂m。从表7和图3可看出，成土母岩中Se含量范围为0.02~0.28 mg/kg，与大陆地壳Se元素平均含量0.05~0.12 mg/kg（Vinogradov and Ryabchikov，1962；黎彤，1976；鄢明才和迟清华，1997）对比，有两个成土母岩Se含量较高；P₂m中Se具有较明显的富集特征；4组土壤剖面中Se含量随深度加深而降低（图3）；土壤剖面Se绝大多数都超过贵州省土壤A层背景值，富Se深度可以达到150 cm。

表 7. 土壤剖面Se元素特征参数

Table 7. Se element characteristic parameter of soil profile

采样地点	项目	地层	岩性	剖面标高/cm	样品编号	Se/(mg/kg)
濛江街道赤土村	成土母岩	P₂m	灰岩		2YLYS11	0.02
好花红镇兴涟村		P₂m	灰岩		6HSYS11	0.28
涟江街道大坡村		K₂m	砂岩		6HSYS21	0.05
濛江街道首创村		K₂m	砂岩		6HSYS31	0.13
濛江街道赤土村	土壤剖面		腐殖层	0~15	2YLPM11	0.95
濛江街道赤土村			淋溶层	15~40	2YLPM12	0.61
濛江街道赤土村			淀积层	40~120	2YLPM13	0.44
濛江街道赤土村			母质层	120~150	2YLPM14	0.44
好花红镇兴涟村			腐殖层	0~15	6HSPM11	0.77
好花红镇兴涟村			淋溶层	15~35	6HSPM12	0.62
好花红镇兴涟村			淀积层	35~117	6HSPM13	0.30
好花红镇兴涟村			母质层	117~131	6HSPM14	0.30
涟江街道大坡村			腐殖层	0~10	6HSPM21	0.55
涟江街道大坡村			淋溶层	10~35	6HSPM22	0.49
涟江街道大坡村			淀积层	35~125	6HSPM23	0.44
涟江街道大坡村			母质层	125~150	6HSPM24	0.39
濛江街道首创村			腐殖层	0~10	6HSPM31	1.92
濛江街道首创村			淋溶层	10~35	6HSPM32	2.11
濛江街道首创村			淀积层	35~125	6HSPM33	1.83
濛江街道首创村			母质层	125~150	6HSPM34	0.85

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图 3. 土壤剖面Se含量随深度变化图

Figure 3. Se content changes with depth in the soil

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4. 讨　论

涟江大坝表层土壤中Se含量范围为0.19~3.65 mg/kg，平均值0.85 mg/kg，高于中国土壤背景值和贵州省土壤背景值，不同地质单元中表层土壤中上石炭统大埔组粉砂岩Se含量平均值最高，而分布范围与中二叠统茅口组（P₂m）灰岩和上白垩统茅台组（K₂m）砂岩分布范围较为一致，在土壤剖面上显示出表层富集的特征。

4.1 涟江大坝表层土壤Se元素相关性

研究区337件表层土壤样品的元素特征（表2）以及Se与其他元素相关关系（图4）表明，涟江大坝表层土壤中Se元素含量与N、有机质、Ge、Zn呈显著正相关，与K₂O、pH呈负相关。

图 4. 涟江大坝表层土壤中Se与其他元素相关性散点图

Figure 4. Scatter plot of correlation between Se and other elements in the topsoil of Lianjiang Dam

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4.2 土壤中Se元素分布情况

依据《土地质量地球化学评价规范》（DZ/T 0295−2016），以土壤中硒含量>0.4 mg/kg为标准划分富硒耕地，绘制Se元素分布图。其划分标准：一等，≤0.125 mg/kg为缺乏；二等，0.125~0.175 mg/kg为边缘；三等，0.175~0.40 mg/kg为中等；四等，0.40~3.0 mg/kg为高；五等，>3.0 mg/kg为过剩。总体来看，涟江大坝区内富硒土壤丰富（图5），主要为中等、高两个等级。全坝区富硒土壤（以土壤中硒含量>0.4 mg/kg为标准划分富硒土壤）面积为42.94 km²，占涟江大坝区内耕地总面积的98.45%。

图 5. 涟江大坝Se特色元素指标等级图

Figure 5. Element index grade chart of Se in the Lianjiang Dam

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4.3 涟江大坝土壤Se影响因素

土壤中Se主要来源于岩石风化（时章亮等，2020），据前人研究富硒土壤主要与有机质含量较高的河湖相沉积物、硫化物矿床、黑色岩系、含煤岩系地层等成土母岩的风化土密切相关（Girling，1984；Wang et al.，2001）。

4.3.1 不同成土母岩表层土壤Se元素来源

有研究认为成土母质制约着土壤硒的含量（夏卫平和谭见安，1990），成土母岩中元素的含量是土壤元素重要来源之一。涟江大坝不同成土母岩表层土壤取样情况显示（表4），Se含量平均值C₂d>P₂m>P₁q>K₂m>T₁l>T₂b。

4.3.2 不同土地利用类型

不同土地利用类型对土壤Se含量具有一定的影响，涟江大坝的土地利用类型以水田、旱地、果园、林地为主，本次采集的样品主要在水田、旱地、果园中。将不同土地利用类型表层土壤Se含量进行对比，发现具有明显的不同（表4）。Se元素含量平均值旱地>水田>果园，水田、旱地、果园Se含量平均值均高于贵州省土壤A层背景值。

4.3.3 不同土壤类型

不同土壤类型具有不同的成土母质和物理化学性质，从而导致Se在不同土壤类型中的分布有差异。涟江大坝土壤类型主要有水稻土、黄壤和紫色土（表5），其Se含量平均值为紫色土>水稻土>黄壤。

4.3.4 土壤剖面

涟江大坝土壤剖面Se元素呈现出表层富集特征（表7，图3），这与前人研究成果相似（李玉超等，2020），4组土壤剖面中表层土壤与深层土壤Se含量相比都大于1，这说明土壤中Se元素受到成土过程的较大影响。其中2YLPM11−14剖面中Se元素在15~40 cm深度呈现明显富集，6HSPM11−14、6HSPM21−24、6HSPM31−34剖面中Se元素在15~35 cm深度呈现明显富集，这主要是因为腐殖层与淋滤层接触部位养分或有机质含量增加导致Se富集。4组土壤剖面中深部母质层Se含量范围0.3~0.85 mg/kg，均高于中国土壤Se背景值0.3 mg/kg，此外，4件成土母岩中Se含量范围为0.02~0.28 mg/kg，与大陆地壳Se元素含量0.12 mg/kg（Vinogradov et al.，1962；黎彤，1976；鄢明才和迟清华，1997）对比，P₂m中Se具有较明显的富集特征，说明富硒土壤、母质层与富硒岩石之间有密切成因关系。

4.3.5 土壤物理化学性质

（1）N、K₂O、P、B含量。涟江大坝样品中表层土壤元素N、P、B与贵州省耕地土壤和中国土壤A层背景值相对比，P、B含量高，K₂O含量较低；样品中Se与N的相关系数R²=0.107（图5a），具有显著正相关关系；Se与K₂O的相关系数R²=0.013（图5c），具有显著负相关关系。

（2）SOM含量。有机质主要影响Se固定和吸附作用，SOM含量越高的土壤对Se的吸附能力越强（时章亮等，2020）。涟江大坝土壤Se含量与有机质含量关系见表2和图5b，R²=0.241，呈显著正相关关系，这是由于富含SOM的土壤更能改善土壤结构，导致土壤表面积增大从而使Se吸附与固定，陕西、浙江等地区（王金达等，2000；黄春雷等，2013）的研究也显示，Se的吸附能力和土壤SOM含量呈正相关关系。

（3）Ge、Zn含量。涟江大坝表层土壤样品中Se元素与Ge、Zn含量均呈正相关关系（图5d、f），R²分别为0.061、0.090，这与刘艳娟（2009）研究结果相似。

（4）pH。土壤pH可控制Se和土壤组分的吸附与解吸过程（朱建明等，2003），也可通过影响Se的化学价态影响其含量。在碱性条件下，Se活拨性较强，可被氧化为硒酸态，更易迁移淋溶（郦逸根等，2005）；在酸性和湿润条件下，Se主要以亚硒酸盐的形式存在，容易被氧化物、有机质与黏粒矿物吸附。研究区土壤pH偏酸性，表层土壤中Se与pH具有显著负相关关系（图5e）。

5. 结　论

（1）涟江大坝表层土壤中Se元素含量范围为0.19~3.65 mg/kg，平均值0.85 mg/kg，中位数0.73 mg/kg，高于中国土壤背景值和贵州省土壤背景值；土壤中养分元素N、K₂O、P、B、有机质含量平均值分别为2.11 mg/kg、0.62%、512.83 mg/kg、 68.53 mg/kg、1.89 g/kg，与贵州省耕地土壤和中国土壤A层背景值相对比，P、B和有机质含量高；土壤养分条件优良，有利于富硒农作物的种植。

（2）涟江大坝区内富硒土壤丰富，主要为中等和高。全坝区富硒土壤为42.94 km²，占涟江大坝区内耕地总面积的98.45%。

（3）涟江大坝不同成土母岩表层土壤取样情况表明，Se含量平均值C₂d>P₂m>P₁q>K₂m>T₁l>T₂b。

（4）涟江大坝土壤剖面呈现出表层富集特征。4组土壤剖面中Se元素在15~40 cm深度呈现明显富集；剖面中Se含量随深度加深而降低；4组土壤剖面中深部母质层Se含量均高于中国土壤Se背景值，结合成土母岩P₂m中Se具有较明显的富集特征，说明富硒土壤、母质层与富硒岩石之间有密切成因关系；涟江大坝样品中Se与SOM呈显著正相关关系；Se与K₂O、pH呈显著负相关关系。

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沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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Distribution characteristics and influencing factors of Selenium in soil from Lianjiang Dam in Huishui County, Guizhou Province