廣西崇左市江州區土壤中硒元素的物質來源與控制因素分析

（廣西地質調查院，廣西 南寧 530023）

崇左市江州區位于廣西西南部，位于左江中上游，地勢南北高，中、東部低，整體地勢由西北向東南傾斜，總面積2 901 km2。崇左市江州區處于亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，雨量充沛，陽光充足，交通便利。研究小組通過對該區域土地質量的地球化學調查評價，查明了富硒土壤的分布特征及其規律，發現富硒土壤面積2 079.43 km2，其中包括富硒水田103.22 km2、富硒旱地922.07 km2以及富硒果園地35.25 km2。開展廣西崇左市江州區土壤硒元素的地球化學特征研究，摸清其含量來源及其影響因素，可為該區開發天然富硒優質農產品提供科技支撐。

1 材料與方法

研究小組采用廣西崇左市江州區土地質量地球化學評價（1 ∶5萬）成果的數據，包括表層土壤樣品16 554件，深層土壤樣品54件，水稻樣品98件。研究方法包括采集農耕地及農耕地間林地的表層土壤，耕地平均布樣密度為10.42件/km2，林地平均布樣密度為4.65件/km2；在布設的采樣點上，以GPS定位點為中心，在30～50 m范圍內向四周輻射確定4～6個分樣點，等份組合成一個混合樣，各分樣點的采樣深度為0～20 cm；以單點采樣的方法在部分地區采集深層土壤，采樣深度為180～200 cm，分析指標包括硒、重金屬以及營養有益元素等，樣品分析質量符合《多目標區域地球化學調查規范（1∶250 000）》（DZ/T0258-2014）及《生態地球化學評價樣品分析方法和技術要求》（DD2005-03）的要求。

2 崇左市江州區土壤硒元素的物質來源與遷移機制

2.1 土壤硒元素的物質來源

崇左市江州區位于廣西西南部、左江中上游。研究區域的北部主要岀露泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系碳酸鹽巖及第四系臨桂組和望高組砂粘土層，南部主要發育二疊系碳酸鹽巖、三疊系、侏羅系碎屑巖以及三疊系火成巖等。

研究區域16 554件土壤的硒元素含量變幅范圍為0.037～12.1×10-6，平均值為0.92×10-6，是全國A層土壤平均值（0.29×10-6）的3.17倍，按平均值加減3倍的標準差，反復剔除異常值（125個）后，其背景值為0.91×10-6，是全國A層土壤均值的3.14倍。這表明研究區域表層土壤中硒元素的含量呈明顯的富集特征。

研究區域土壤中硒元素含量高值區（含量值＞1.08×10-6）相對連片，面積相對較廣，主要分布在研究區域西部的新和鎮、北部的左州鎮、馱盧鎮以及東南部的板利鄉、瀨湍鎮一帶。硒元素含量低值區（含量值＜0.57×10-6）分布面積相對較小，主要呈連片分布在研究區域南部、西南部以及左江流域兩岸，其余地區的硒元素含量主要為背景區（硒元素含量值為0.57～1.08×10-6）。

研究小組通過對比研究區域的成土母質與硒元素含量的空間分布特征后發現，研究區域表層土壤中硒元素與成土母質和有林地區具有良好的空間耦合關系。研究區域土壤中硒元素高值區主要與泥盆系、石炭系、二疊系碳酸鹽巖母質以及第四系砂粘土層相對應（見圖1）。另外，崇左市江州區羅白鄉附近表生地球化學作用較強烈的有林地區硒元素的含量異常高，含量值＞1.44×10-6，這表明研究區域土壤中硒元素除了受成土母質直接影響外，還與表生環境中硒元素的遷移循環過程有關[1]；研究區域土壤中硒元素的低值區主要為侏羅系碎屑巖以及三疊系火成巖母質區。由此可以推斷，研究區域土壤中硒元素主要源于泥盆系、石炭系和二疊系碳酸鹽巖母質、第四系望高組砂粘土層，以及微生物、植物的表生地球化學的富集作用。

圖1 研究區不同成土母質中硒元素含量曲線圖

2.2 土壤中硒元素的遷移機制

運用遷移系數（TF）估算成土母巖中i元素殘留在土壤中的質量公式為[2]：

式（1）中，TFi為i元素的遷移系數；Xi和Xref分別為i元素和Ti元素在表層土壤中的含量；Yi和Yref分別為i元素和Ti元素在深層土壤的含量。當TFi＞1時，表明成土過程中，i元素在土壤中發生富集；而當TFi＜1時，表明成土過程中，i元素發生虧損。

圖2 研究區域表層土壤中硒元素的遷移系數圖

研究小組對研究區域的54組表深層土壤的硒元素的遷移系數進行了計算（見圖2）。從圖2可以看出，54組表深層土壤中硒元素的遷移系數范圍為0.44～5.87，平均值為2.09；僅有4組剖面的遷移系數＜1，其中遷移系數最小為0.44，其余50組的遷移系數均＞1，遷移系數最大為5.87。從不同成土母質的TF值來看（見表1），各成土母質的TF值沒有明顯的規律，TF值的最低值和最高值對應的成土母質為三疊系中性火成巖。因此可知，研究區域中表層土壤的硒元素在遷移過程中主要受表生、次生富集作用影響，受成土母質的影響相對較小。

3 研究區域土壤中硒元素的受控因素分析

研究表明，研究區域土壤中硒元素含量受成土母質和成土過程的影響，受土壤的礦物組成、有機質含量和pH值等理化性質的影響，以及受土壤硒淋濾作用的地形環境和降雨量等因素影響。研究小組統計了研究區域的土壤中的硒元素與氧化物、有機碳、pH值等指標的相關性（見圖3、表2）。

國內相關研究表明，土壤的礦物成分，尤其是赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、鋁土礦、針鐵礦含Mo礦物，能有效吸附土壤的硒元素，尤其是土壤中的鐵鋁氧化物在酸性環境下對硒元素的吸收能力較強[3]。從表2中可以看出，研究區域土壤中硒元素含量與TFe2O3、Al2O3、Mo、Cu含量具有明顯的正相關性，相關系數分別為0.548、0.617、0.664和0.444，這說明研究區域的土壤中硒元素含量隨著TFe2O3、Mo含量的增大而增大，含Fe、Al、Cu礦物和含Mo礦物是硒元素的有效吸附劑。

圖3與表2的分析結果顯示，土壤中硒元素含量與pH值呈負相關性，說明了在一定程度上，研究區域內土壤中硒元素含量隨著土壤中pH值的升高而降低，研究區域土壤的酸堿度是控制土壤中硒元素含量的重要因素。土壤中硒元素與Corg含量表現在0.05水平上相關系數為0.22，表明土壤中硒元素的含量有隨著土壤中有機質的增大而增大的趨勢，研究區土壤中硒元素的含量受到土壤有機質含量的影響。有關研究表明，土壤中的有機質對硒元素具有較好的吸附作用，并且與硒元素以腐殖質締合的形態存在，能快速固定土壤中的硒元素，起到富集硒元素的作用，從而提高了土壤中硒元素的含量。

表1 研究區域各剖面成土母質的TF 值表

圖3 研究區域表層土壤硒元素含量與土壤的pH值、Corg、K2O、MgO相關性散點圖

研究區域土壤中的硒元素與MgO、K2O、SiO2呈負相關性，相關系數分別為0.249、0.403和0.534（見表2），與CaO和Na2O呈負相關趨勢。這表明研究區域的土壤中的硒元素含量在一定程度上受成巖氧化物風化作用的影響。

4 農作物硒元素的累積效應

土壤中硒元素向農作物遷移轉化并逐漸累積是一個復雜的過程，生物富集系數（F）可以反映植物對硒元素的累積效應，計算公式為：

表2 研究區土壤中其他元素與硒元素的相關性表

研究小組對研究區域的98件稻米樣品硒生物富集系數進行統計分析，結果顯示硒元素的生物富集系數范圍為3.33%～42.42%，平均值為9.29%，變異系數為0.58。這表明研究區域內稻米中硒元素的生物累積系數空間分布不均勻，可能與受控因素較多有關，如土壤的理化性質、農業施肥、農藥、大氣、灌溉水等。

5 結語

（1）廣西崇左市江州區土壤中的硒元素主要源于泥盆系、石炭系、二疊系碳酸鹽巖母質、第四系望高組砂粘土層以及動植物的次生富集。

（2）在遷移過程中土壤中的硒元素以表生次生富集作用為主。

（3）土壤中的硒元素的含量受土壤酸堿度與有機質的影響，土壤中的硒元素含量與土壤的pH值呈負相關性，而與有機質呈正相關性。

（4）土壤中的硒元素的含量在一定程度上受成巖氧化物風化作用的影響。

（5）廣西崇左市江州區的稻米中硒元素的平均生物富集系數為9.29%，在空間地域上分布不集中。