海南島主要類型土壤剖面有效硒的分布

張冬明， 符傳良， 劉國彪， 肖彤斌， 曾建華， 吉清妹， 謝良商

(海南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所/農(nóng)業(yè)部海南耕地保育科學觀測實驗站/海南省耕地保育重點實驗室，海南海口 571100)

土壤剖面是指從地面垂直向下的土壤縱切面，即完整的垂直土層序列，是成土過程中土壤物質發(fā)生淋溶、淀積、遷移和轉化形成的。不同類型的土壤具有不同形態(tài)的土壤剖面，土壤剖面可以表示土壤的外部特征，包括土壤的若干發(fā)生層次、顏色、質地、結構、新生體等。在土壤形成過程中，由于物質的遷移和轉化，土壤分化成一系列組成、性質和形態(tài)各不相同的層次，稱為發(fā)生層。發(fā)生層的順序及變化情況，不僅揭示了土壤的形成過程，而且可以反映土壤的性質及組成。硒是一種微量元素，在自然界稀少、分散，僅在地殼中分布。相關研究表明，適量的硒不僅能提高人畜機體的免疫力和抗氧化性，而且還能改善農(nóng)產(chǎn)品品質、提高產(chǎn)量[1-3]。目前，已探明全球有40多個國家和地區(qū)缺硒，我國硒資源總量豐富，居世界第4位，但分布極不均勻，低硒、缺硒土地面積約占國土面積的72%[4-5]。海南省富硒土壤分布較廣，且集中連片，高硒含量(0.4～3.0 mg/kg)的土壤達9 454 km2，約占海南省陸地面積的27%[6]。

土壤剖面養(yǎng)分含量分布規(guī)律與累積特征前人已作了較多研究，取得了大量成果，而本試驗以硒為對象，研究其在海南島主要類型土壤剖面的分布與累積特征，并分析影響其在土壤中含量的因素，以期為海南島富硒土壤資源的開發(fā)、利用和保護提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

海南島是海南省的主體，中國第二大島嶼，總面積約 3.4萬km2，東西長約240 km，南北寬約210 km，呈雪梨狀。地處熱帶，介于108°37′～111°03′E，18°10′～20°10′N，北靠廣東、廣西2省(區(qū))，西與越南隔海相望，東為中國臺灣、呂宋島，南臨東南亞諸國。地勢由中部高山向四周沿海逐漸降低，島上最高峰五指山海拔1 867 m，年平均氣溫23.8 ℃，夏無酷暑，冬無嚴寒，雨量充沛，干濕季分明，具有得天獨厚的氣候優(yōu)勢。在海南島特定的環(huán)境條件影響下，島上土壤類型表現(xiàn)非常豐富。按全國第2次土壤普查工作方案要求，全島土壤共劃分為15個土類，27個亞類87個土屬，其中磚紅壤和水稻土是海南島的主要土壤類型，全島18個市(縣)均有分布[7]。

1.2 供試土壤

于2013年12月在海南島范圍內(nèi)選取水稻土、磚紅壤、赤紅壤、燥紅土和濱海鹽土5種主要土壤類型，布設53個點，人力挖開1個土壤剖面，現(xiàn)場記錄剖面點的經(jīng)緯度信息，按照發(fā)生層次1層采集1個樣品，每個樣品采集3個平行樣品，采用文獻[8]的方法帶回室內(nèi)處理。

1.3 分析方法

將土樣風干、研磨、過篩后混勻裝袋，送土壤農(nóng)化分析化驗室化驗，各指標的測定方法參照土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[9]。有效硒含量的測定：稱取粒徑小于2 mm的供試土壤5.00 g于 150 mL 塑料瓶中，加入25 mL的0.5 mol/L KH2PO4，以 200 r/min 的速度振蕩1 h，過濾后取濾液10 mL于30 mL的塑料瓶中，加濃鹽酸4 mL、鐵氰化鉀溶液1 mL混勻待測，同時作標準系列曲線，以20% HCl為載流，15%硼氫化鉀為還原劑，在原子熒光光譜儀上測定；有機質含量的測定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法，pH值的測定采用玻璃電位法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件對數(shù)據(jù)進行經(jīng)典統(tǒng)計分析，運用Excel 2007進行柱狀圖和折線圖的繪制，而采樣點位分布圖則采用 ArcGIS 10.2繪制。

2 結果與分析

2.1 土壤硒的描述性統(tǒng)計分析

從表1可以看出，土壤有效硒含量較豐富的市(縣)有儋州、三亞、東方、陵水和瓊海。不同市(縣)土壤淋溶層、積淀層和母質層土壤有效硒含量均呈現(xiàn)出相似的分布規(guī)律，單從含量來看，積淀層含量高于淋溶層，母質層基本高于積淀層，即隨著土壤層次深度的增加，有效硒含量也隨之增加；各市(縣)土壤有效硒變異系數(shù)均處于中等變異狀態(tài)，波動較小，差異不顯著，說明土壤中有效硒含量的高低可能與成土母質的關系密切。

表1 海南島各市(縣)土壤剖面有效硒分布特征

2.2 成土母質對剖面土壤有效硒含量的影響

圖2顯示，沉積巖發(fā)育的風沙土各土壤層次有效硒含量最小，其次是海相沉積物發(fā)育的燥紅土；而含量較高的土壤類型是玄武巖發(fā)育的水稻土，總體而言，水稻土的有效硒含量普遍高于其他土壤類型。成土母質是影響土壤有效硒含量最主要的原因，各成土母質發(fā)育的不同土壤類型中有效硒含量最低的均是淋溶層，可能與表層土壤的淋溶關系密切。一般而言，表層土壤經(jīng)淋溶作用，會表現(xiàn)出在下一層次集聚的現(xiàn)象，但受蒸騰作用影響，部分土壤理化指標會出現(xiàn)表聚現(xiàn)象[10]。

2.3 海拔高度對剖面土壤有效硒含量的影響

圖3表明，磚紅壤在不同海拔高度影響下土壤有效硒含量差異較小，100～200 m海拔高度的水稻土有效硒含量較高，總體的趨勢是隨著海拔高度的上升，土壤有效硒含量從表層到母質層逐漸增加。海拔高度超過50 m時，同一層次不同海拔高度土壤有效硒含量變化規(guī)律不明顯，有先升高后降低的，也有一直處在上升狀態(tài)的。

2.4 地理位置對剖面土壤有效硒含量的影響

從圖4可以看出，分布在海南島北部地區(qū)儋州市的風沙土各土層有效硒含量極低，其次是西部東方市的燥紅土以及南部三亞市的磚紅壤；海南島東北地區(qū)瓊海市的磚紅壤各土壤層次有效硒含量是最高的；同一種土壤類型從不同方位來看，其含量還是有較大差異的：水稻土，南部陵水縣土壤有效硒含量明顯低于其他地區(qū)；磚紅壤，南部地區(qū)三亞市各層次有效硒含量明顯低于其他地區(qū)。

2.5 土地利用方式對剖面土壤有效硒含量的影響

從圖5可以看出，水稻土改為旱地和園地后土壤有效硒含量比水田有很大提高，就水田來看磚紅壤水田土壤各層次有效硒含量最高，其次是水稻土，然后是濱海鹽土，最小的是風沙土水田；從有林地的利用方式來看，赤紅壤有林地土壤有效硒含量最高，其次是燥紅土，最小是磚紅壤有林地；總體來看，所有土地利用類型中，旱地含量最高，其次是園地。

2.6 不同土壤層次土壤有效硒含量相關性分析

從表2可以看出，土壤pH值、土壤有機質含量和土壤有效硒含量3個指標在3個土壤層次中各自均表現(xiàn)出正相關關系，且相關性均達到極顯著水平。土壤pH值與土壤有機質含量、土壤有效硒含量均呈現(xiàn)負相關關系(積淀層pH值與母質層有效硒含量為正相關關系)，而土壤有機質含量與土壤有效硒含量呈正相關關系。從土層剖面可以看出，pH值在3個土壤層次里均表現(xiàn)出極顯著正相關關系，尤其是母質層與積淀層關系最為密切，其原因可能是這2個層次不像淋溶層容易受外界影響。眾所周知，施肥等措施極易改變土壤淋溶層的酸堿反應，而積淀層和母質層基本不受外界影響；有機質含量的變化規(guī)律與pH值相反，有機質的成因造成其主要累積在土壤表層，不論什么樣的土壤基本都是隨著土壤的深入有機質含量減少，因此，本研究中的結論母質層有機質含量相比積淀層與淋溶層有機質含量的相關性相對較弱，是符合實際的。土壤中的有效硒含量也是層層呈顯著相關性的，一般而言，土壤有效硒含量主要取決于成土母質，淋溶層的含量完全取決于積淀層，積淀層含量完全取決于母質層。

表2 各土壤剖面層次有效硒含量與pH值和有機質含量的相關性矩陣

注：**、*表示在0.01、0.05水平(雙側)上顯著相關。

3 結論與討論

從土壤有效硒含量的描述性統(tǒng)計分析來看，有效硒含量豐富的市(縣)有儋州、三亞、東方、陵水和瓊海。積淀層土壤有效硒含量的分布規(guī)律與淋溶層相似，土壤有效硒的平均含量高于淋溶層；母質層各市(縣)土壤有效硒含量均高于上述2層，總體呈現(xiàn)出隨著土壤深度的增加土壤有效硒含量增加的趨勢；各市(縣)土壤有效硒含量變異系數(shù)均處于中等變異狀態(tài)，波動較小，差異不顯著，說明土壤中有效硒含量可能與成土母質關系密切。

不同因素對土壤有效硒含量的影響研究表明，海相沉積物和沉積巖發(fā)育的土壤，其各土層土壤有效硒含量低于其他成土母質發(fā)育的各種土壤類型；磚紅壤和水稻土土壤有效硒含量的總體變化趨勢是隨著海拔高度的上升而增加，但同一層次不同海拔高度土壤有效硒含量變化規(guī)律不明顯，有先升高后降低的，也有一直處在上升狀態(tài)的。不同地理位置氣候的局部差異，造就了土壤有效硒含量的差異，西北地區(qū)最低，東北地區(qū)最高；從土地利用方式看，水稻土改為旱地和園地后土壤有效硒含量明顯提高。

相關性分析表明，土壤有機質含量有助于提高各土壤層次有效硒含量；土壤酸堿度與土壤有效硒含量呈負相關關系，但相關性未達到顯著水平。

[1]王 云，魏復盛. 土壤環(huán)境元素化學[M]. 北京：中國環(huán)境出版社，1995.

[2]齊玉薇，史長義. 硒的生態(tài)環(huán)境與人體健康[J]. 微量元素與健康研究，2005，22(2)：63-66.

[3]張艷玲，潘根興，李正文，等. 土壤-植物系統(tǒng)中硒的遷移轉化及低硒地區(qū)食物鏈中硒的調(diào)節(jié)[J]. 土壤與環(huán)境，2002，11(4)：388-391.

[4]劉 錚. 中國土壤微量元素[M]. 南京：江蘇科學技術出版社，1996.

[5]黃開勛，徐輝碧. 硒的化學、生物化學及其在生命科學中的應用[M]. 武漢：華中理工大學出版社，2009.

[6]廖金鳳.海南省土壤中的硒[J]. 地域研究與開發(fā)，1998，17(2)：65-68.

[7]海南省農(nóng)業(yè)廳土肥站. 海南土壤[M]. 海南：海南出版社，1993，12.

[8]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.

[9]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1999.

[10]徐 文，唐文浩，鄺春蘭，等. 海南省土壤中硒含量及影響因素分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38(6)：3026-3027.