火山巖海島土壤硒元素空間分異及富集機制研究——以廣西潿洲島為例①

伍健瑩，付 偉，蔡 倩，趙 芹，玉永珊，邵 亞，羅 鵬,3，覃建勛

火山巖海島土壤硒元素空間分異及富集機制研究——以廣西潿洲島為例①

伍健瑩1，付 偉1,2*，蔡 倩1，趙 芹1，玉永珊1，邵 亞1，羅 鵬1,3，覃建勛4

(1桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林 541004；2廣西有色金屬隱伏礦床勘查及材料開發協同創新中心，桂林理工大學，廣西桂林 541004；3廣西壯族自治區自然資源廳，南寧 530028；4廣西地質調查院，南寧 530023)

選擇廣西北海潿洲島作為研究區，網格化采集潿洲島表層土壤樣品106件、成土母巖16件，對亞熱帶環境下火山巖海島土壤硒元素空間分布特征及賦存形態進行研究，并探討其影響機制。結果表明，潿洲島表層土壤中全硒自然變化范圍為0.005 ～ 0.567mg/kg，平均為0.287 mg/kg，足硒和富硒土壤占全島總面積的70.87%。潿洲島表層土壤中硒賦存形態的分布規律為：殘渣態(78.06%)>有機結合態(10.58%)>酸溶態(7.76%)>可交換態(2.86%)>水溶態(0.74%)。不同成土母巖的全硒含量有顯著差異，全硒含量最高的是火山碎屑巖，其次是玄武巖和含生物碎屑海灘沉積物。成土母巖與其相應土壤中全硒含量變化具有很好的套合性，全硒含量由火山碎屑巖、玄武巖和含生物碎屑海灘沉積物發育的土壤中依次遞減。火山巖風化土壤中硒元素的富集主要歸因于對火山巖高背景硒含量的繼承，同時硒元素在表生演化過程中容易被火山巖土壤中的鐵、鋁氧化物和有機質(OM)吸附。這種由火山巖風化形成的富硒土壤對海島土地資源農業開發利用具有積極意義。

海島；火山巖；土壤硒；富硒機制

海島作為一種與其他陸地系統及相關環境因素隔離的區塊有其獨特的研究價值，海島土壤作為衡量海島生態系統的功能與潛在變化的基本指標，承擔養分貯存和交換的任務，可通過調節資源供給與分配影響生態系統內的物種組成和群落動態制約生態系統的演替過程，還能為重大環境變化提供早期預警指示[1]。研究海島土壤為了解當地土壤的形成、生態系統的演變、資源的有效利用及經濟的發展提供重要指示作用，有助于識別人類面臨的潛在風險及島上居民生產食物的需求[2-3]。探究海島土壤中元素空間分異特征可以幫助人們更加科學合理地開發利用海島土地資源、保護海島生態環境。

硒(Se)是一種對環境有重大影響的化學元素，其基本濃度和毒性濃度之間的差異非常小，人體日攝入量需控制在一定的范圍內才能發揮其有益效果(40 ～ 400 μg/d)[4]。硒元素在不同的環境(巖石、土壤、水體、大氣、植物等)下具有不同的地球化學特征，土壤中硒元素行為是地球生態系統中硒循環的基礎，土壤中硒含量決定了植物和水中硒的水平從而決定了人類的攝入量[5]，為了預防硒缺乏和改善人類硒狀況，需要了解土壤中硒的富集狀況及成土環境對硒的影響機制[6]。大量研究表明，植物對硒的吸收和積累不僅取決于土壤中全硒的含量，還取決于土壤中硒元素的賦存形態[7]，了解土壤硒的賦存形態及其環境行為能夠對科學管控富硒土壤資源、有效利用富硒土地資源及改良低硒土壤提供理論依據。

目前針對硒元素研究大多集中在陸內區域[8-9]，鮮有針對海島與火山背景下的土壤中硒元素及其賦存形態的研究。海洋被認為是陸地生態系統硒的重要來源，已有研究發現靠近海洋的地區中土壤硒元素的供應往往更充足[10]，且在海洋的影響下，海島生態系統兼具陸地和海洋雙重特征，探討其土壤硒元素地球化學特征有助于理解海島成土過程[11]。廣西北海潿洲島是中國地質年齡最年輕的火山島，也是廣西最大的海島，本文通過對潿洲島表層土壤硒元素地球化學研究，旨在確定土壤硒含量及空間分布，描述硒的賦存形態；分析土壤硒含量與火山巖的關系；揭示潿洲島火山巖風化成土過程中硒元素的富集機制，為科學管理和有效利用富硒土地資源提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

廣西北海潿洲島位于廣西壯族自治區北海市南面48 km的海面上，寬5.5 km，長7.5 km，呈橢圓形，全島面積約24.74 km2，是中國北部灣唯一的大島，也是中國最年輕的火山島。島上地貌特征南部沿岸主要為海蝕地貌，北部沿岸主要為海積地貌，且島上不同程度存有火山活動的遺跡。潿洲島總體地勢南高北低，自南向北緩緩傾斜，海拔在100 m以下(平均海拔為20 ～ 40 m)。潿洲島地處北熱帶區域，氣候溫和，屬南亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫23.0 ℃，太陽輻射年總量為128 kcal/cm2，雨量充裕，年均降水量1 394 mm，有利于出露巖石發生強烈風化[3,12-13]。結合2015 年潿洲島土地利用變更調查成果與現場調查，潿洲島土地利用類型以農用地為主，其中耕地集中分布于潿洲島東北部，園地主要分布于潿洲島中部和南部，林地主要分布在潿洲島北部與南部沿海，未利用地多為裸地及其他草地，分布于潿洲島沿海海灘[14]。

在地質背景上，潿洲島大地構造分區屬于南海盆地北部灣坳陷區，處于中部拗陷的北部，也處于歐亞板塊、太平洋板塊、印澳板塊共同作用的范圍內。此外，其所處區域已被確認為是南海地幔熱柱活動的范圍，而地幔熱柱的作用是潿洲島深源玄武巖漿形成和噴出的主要原因之一。潿洲島地層屬第四紀火山活動形成的火山巖，地質構造經歷了長期復雜的演變過程，根據潿洲島火山巖巖相特征及火山巖地層的層序關系，將其造島歷史劃分為4個火山活動時期，按時間從早到晚分別為早更新世湛江組(Q1)、中更新世石峁嶺組(Q2)、晚更新世湖光巖組(Q3)和全新統(Q4)，其中除最早期的湛江組火山巖系(Q1)淹沒于海平面以下外，其他較年輕的火山巖地層在島內均有出露，成土母質主要為玄武巖、火山碎屑巖和含生物碎屑海灘沉積物，經風化作用形成了以磚紅壤為代表的地帶性土壤(圖1)[12,15-16]。

1.2 樣品采集與分析

土樣采樣范圍為整個潿洲島，表層土壤樣點(0 ～ 20 cm)采用網格法(500 m × 500 m)完成土樣采集(共106件)，采樣時注重避免點源污染，以減少受人類活動的影響，用GPS儀對采樣點位置進行定位，詳細記錄采樣點經緯度及相關環境狀況(圖1)。在采集土壤樣品的相同位置下采集島內具代表性的新鮮的巖石樣品(共16件)。所有采集的土壤樣品在常溫下自然風干，去除其中植物根系和大塊礫石等雜質，保證無污染的條件下，在樣品加工室研磨至過10目、100目和200目尼龍篩以測試它們的不同理化參數。采集的巖石樣品用去離子水清洗干凈，然后在室溫下干燥，干燥的巖石粉碎后過200目尼龍篩。最后將樣品保存在封口袋中放置于干燥器皿中，以備后續分析。樣品的采集、運輸、加工均嚴格參照土地質量地球化學評價規范(DZ/T 0295—2016)[17]執行。

圖1 研究區地質簡圖及采樣點分布

樣品分析由桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產勘查重點實驗室承擔，并嚴格按照《生態地球化學評價樣品分析技術要求(試行)》(DD2005—2003)[18]進行有關分析方法和檢出限要求完成。土壤和巖石全硒的測定：精確稱量風干、過篩200目的樣品0.2 g(±0.000 5 g)，加入使用HF、HNO3和王水的混合物反復溶解樣品，恒溫水浴直到溶液清澈[8]，將Se6+還原為Se4+進行測定(使用化學試劑的純度規格均為優級純)；土壤硒形態的測試采用吳少尉等[19]對土壤硒形態連續浸提方法研究中提出的五步浸提法，將土壤中硒劃分為5種形態：水溶態、可交換態、酸溶態(碳酸鹽及鐵錳氧化物結合態)、有機結合態、殘渣態進行測定。樣品的全硒與形態硒均采用氫化物發生–無色散原子熒光光度法(HG-AFS)測定，并加入空白及國家標準物質(土壤GSS-4)進行分析控制，測試儀器為北京海光AFS-9700原子熒光光度計，檢出限為0.02 μg/L。pH采用玻璃電極法測定；土壤有機質(organic matter, OM)含量用重鉻酸鉀–硫酸硝化法測定；主量元素采用X射線熒光光譜法(XRF)測試。

1.3 參數統計與圖件編制

為確保數據準確性，本文采用拉依達準則進行異常值和缺失值的剔除，剔除后的土壤樣點為103件。借助SPSS 21.0軟件對土壤樣點數據進行描述性統計分析、相關性分析和多元線性回歸分析。硒含量空間分布圖使用ArcGIS 10.2軟件，應用反距離權重插值法(IDW)生成。

本文使用硅鐵鋁率(Saf)來說明土壤的風化程度，其差異也可以說明土壤中黏粒及鐵、鋁等物質的遷移或富集情況[20]，計算方法如下：

Saf=SiO2/(Al2O3+Fe2O3) (1)

2 結果與討論

2.1 潿洲島土壤全硒空間分異特征及賦存形態

研究區土壤全硒的測定，使用土壤標準參考物質GSS-4對其進行控制。GSS-4的全硒測定值為0.665 mg/kg，與推薦值(0.64 ± 0.18 mg/kg)基本一致，說明測試結果可靠。潿洲島表層土壤全硒含量平均為0.287 mg/kg，接近中國土壤中相應的背景值(0.290 mg/kg)[21]，變幅為0.005 ～ 0.567 mg/kg；變異系數為40.07%，屬于中等變異。土壤硒服從近似正態分布，符合地統計學分析要求(表1)。

研究表明，鐵鋁氧化物等主量元素、理化性質和風化程度與硒元素的關系密切[22]，因此有必要對研究區土壤的各個參數進行分析(表1)。表層土壤中SiO2的含量最高，為290.0 ～ 908.0 g/kg，平均值為633.2 g/kg；Al2O3的含量為4.0 ～ 164.8 g/kg，平均值為94.3 g/kg，僅次于SiO2；Fe2O3的含量為1.1 ～ 144.4 g/kg，平均值為83.4 g/kg；SiO2、Al2O3、Fe2O3的平均含量之和為810.9 g/kg，表明研究區土壤礦物主要以硅酸鹽(鋁硅酸鹽、鐵硅酸鹽)為主；CaO含量為1.7 ～ 382.1 g/kg，均值為47.3 g/kg；K2O、TiO2和P2O5的含量普遍低于20 g/kg。研究區表層土壤OM含量為 2.7 ～ 31.5 g/kg，平均值為16.2 g/kg；pH范圍為 5.14 ～ 8.83，平均值為7.71，呈堿性。研究區土壤的Saf范圍為1.61% ～ 58.96%，平均為6.44%，說明研究區土壤總體經歷了強烈的化學風化過程。其中火山巖區表層土壤的鐵、鋁氧化物含量與有機質含量要明顯高于含生物碎屑海灘沉積物區表層土壤，風化程度也要強于含生物碎屑海灘沉積物區表層土壤。

表1 潿洲島表層土壤含硒量、主量元素、理化性質和風化參數的描述性統計

根據硒生態景觀分級標準對研究區表層土壤全硒含量進行劃分與評價[23]，將土壤硒含量劃分為硒缺乏(<0.125 mg/kg)、潛在缺硒(0.125 ～ 0.175 mg/kg)、足硒(0.175 ～ 0.40 mg/kg)、富硒(0.40 ～ 3.0 mg/kg)和硒中毒(>3.0 mg/kg)5個等級。研究區表層土壤樣品中足硒和富硒的樣品分別有58件和15件，占比為56.31% 和14.56%，分布面積較大；而低硒和缺硒土壤僅在研究區呈小面積分布，分別占11.65% 和17.48%(表2)。總體看來，潿洲島表層土壤屬于足硒、富硒土壤。

為了直觀反映潿洲島土壤硒空間分布特征，利用土壤樣品的測試數據，采用反距離加權法(IDW)進行插值，得出研究區土壤全硒地理分布圖(圖2)。由圖2可知，潿洲島土壤硒含量具明顯的空間差異性，整體上土壤中全硒含量較高，部分地區全硒含量超過0.40 mg/kg(富硒土壤劃分值)，可見一分布于南部火山碎屑巖區域的富硒區。

表2 潿洲島表層土壤硒含量不同級別面積占比

圖2 潿洲島表層土壤全硒分布特征圖

將研究區表層土壤樣品每間隔1件樣品測試1件，保證其均勻分布，共對52件表層土壤樣品中硒的賦存形態進行測試。采用五步連續浸提法提取并分析了潿洲島表層土壤硒的賦存形態[19]，各形態硒的回收率為100.22%，說明測試方法可靠。研究區土壤的硒形態分析結果表明，水溶態硒平均為0.002 mg/kg，占全硒含量的0.74%；可交換態硒平均為0.008 mg/kg，占全硒含量的2.86%；酸溶態包括碳酸鹽及鐵錳氧化物結合態，樣品中酸溶態硒平均為0.022 mg/kg，占全硒含量的7.76%；有機結合態硒平均為0.030 mg/kg，占全硒含量的10.58%；殘渣態硒平均為0.222 mg/kg，占全硒含量的78.06%(表3)。潿洲島表層土壤中硒賦存形態的分布規律為：殘渣態為潿洲島表層土壤樣品中硒元素的主要賦存形態，其占比接近全硒含量的80%，有機結合態(10.58%)、酸溶態(7.76%)、可交換態(2.86%)、水溶態(0.74%)含量占比依次降低。

表3 潿洲島表層土壤各形態硒含量平均值(mg/kg)及占全硒的百分比

2.2 成土母巖對土壤硒的控制作用

作為土壤中硒的主要來源，成土母巖通常被認為在確定土壤硒水平方面起著基礎性作用。諸多研究認為，成土母質硒含量高低是導致土壤全硒含量高低的主要原因[24-25]。

潿洲島成土母巖多為火山碎屑巖，橫路山火山口附近有小面積玄武巖出露，靠海分布有含生物碎屑海灘沉積物(圖1)。將潿洲島不同巖性巖石及其對應區塊土壤中硒含量進行統計(表4)，3種不同母質中硒含量平均為0.136 mg/kg，高于中國巖石平均值(0.058 mg/kg)[26]，其中火山碎屑巖中硒含量(0.170 mg/kg)>玄武巖(0.136 mg/kg)>含生物碎屑海灘沉積物(0.044 mg/kg)。根據成土母巖類型的不同，將研究區劃分為火山碎屑巖區、玄武巖區和含生物碎屑海灘沉積物區進行土壤硒含量統計(表4)，發現對應區域的土壤全硒也具有類似的變化規律：火山碎屑巖土壤全硒(0.304 mg/kg)>玄武巖土壤全硒(0.224 mg/kg)>含生物碎屑海灘沉積物土壤全硒(0.086 mg/kg)，指示成土母巖與相應土壤全硒含量變化具有很好的套合性，即土壤中全硒的分布均大體反映了成土原始母巖的特征。

潿洲島富硒土壤發育區主要分布于火山巖區，正由于潿洲島土壤對火山巖中硒元素的繼承性，使其整體上易形成具有較高硒含量的土壤，由此導致了島內土壤硒空間分布區塊差異的基本格局。Sun等[27]認為海洋排放的氣態硒通過大氣傳輸沉積是表層土壤中硒元素的主要來源，且越靠近海洋所受到的沉降硒越豐富，但我們研究發現潿洲島表層土壤中硒元素的空間分異呈不均一性，若表層土壤硒元素的主要來源為大氣沉降作用，不可能導致在狹小海島的表層土壤中出現硒元素空間不均勻的現象，說明海島土壤中硒元素主要受到成土母巖的制約。

表4 潿洲島不同成土母巖及其對應區塊土壤中硒含量(mg/kg)

注：富集系數為巖石硒含量與硒地殼豐度(0.13 mg/kg)的比值[28]，括號內為均值。

2.3 火山巖海島土壤硒富集機制

富硒土壤的成因通常為地質高背景、次生富集作用、人為輸入及多種作用的疊加[29]，潿洲島富硒和足硒土壤基本為由火山巖發育來的土壤，說明剔除外部輸入時，火山母巖是硒元素到土壤的主要來源。土壤中硒的賦存形態也受到巖石風化及一系列次生富集作用影響，為進一步探討土壤富硒機制，根據成土母巖類型的不同，分別將由不同母巖發育的土壤進行形態硒含量統計(圖3)。結果表明，無論是由何種母巖發育的土壤，殘渣態硒都是最主要賦存形態，且火山巖風化土壤中殘渣態硒所占百分比(78.71%)高于含生物碎屑海灘沉積物風化土壤中殘渣態硒所占百分比(66.16%)。若不考慮其他因素，隨著風化作用的不斷進行，硒進入環境中以后還是以殘渣態形式穩定存在于礦物晶格中，難以進行遷移和轉化。蘭葉青等[30]研究江蘇省土壤中硒形態時發現原土硒主要分布在殘渣態上，本研究的結果和前人的研究吻合。將火山巖風化土壤中全硒、各形態硒含量與各土壤參數之間進行Pearson相關性分析，結果表明，殘渣態硒與土壤全硒呈極顯著正相關(=0.946，<0.01)，說明土壤中殘渣態硒的含量主要受全硒含量控制，體現了硒對母巖的高度承繼性(表5)。研究區表層土壤硒空間分布受母巖控制，火山巖中硒含量直接決定了土壤中硒元素的本底，并影響了土壤中硒元素的賦存形態。

圖3 潿洲島不同成土母巖風化土壤中各形態硒含量百分比

表5 潿洲島火山巖風化土壤全硒及各形態硒與主量元素、理化性質和風化參數的Pearson相關性

注：*、**表示相關性達<0.05和<0.01顯著水平。

研究發現，即便是由火山巖發育而來的土壤其硒含量也存在較大差異，說明潿洲島火山巖在風化成土過程中由于土壤主量元素含量、理化性質和風化程度等的不同，導致土壤中硒元素發生不同程度的次生富集作用。將火山巖區土壤全硒與土壤各變量進行逐步多元線性回歸分析，得出多元線性回歸擬合方程，認為整體而言土壤中硒元素的富集與Fe2O3、OM和硅鐵鋁率(Saf)的關系最為密切(擬合優度2= 0.339)，該擬合方程F檢驗的相伴概率為0；回歸系數檢驗Fe2O3的相伴概率為0.010，OM的相伴概率為0，Saf為0.042，均小于0.05，說明該擬合方程顯著：

Se=0.314 × Fe2O3+0.351×OM-0.248×Saf +0.085

土壤性質空間異質性是土壤物質經不同程度物理侵蝕或化學風化作用導致的[31]，潿洲島處在亞熱帶地區，為廣西積溫最高的地方，有利于出露巖石發生強烈風化。脫硅富鐵鋁化過程是潿洲島火山巖風化成土的重要環節。趙其國等[32]發現，在我國亞熱帶地區火山巖上發育的土壤其富鐵鋁化程度均較其他母質強，我們的研究印證了前人的觀點。潿洲島屬亞熱帶季風氣候，炎熱、干濕交替的特點為海島火山巖提供了有利的風化環境，海島火山巖強烈的風化作用伴隨著原生礦物風化和脫硅富鐵鋁化[12]。本研究發現潿洲島火山巖區土壤硒含量與硅鐵鋁系數呈極顯著負相關關系(= –0.430，<0.01)，指示硒元素富集程度隨著風化作用的持續進行而增大(表5)，風化程度越強烈的海島土壤中硒含量越高。

潿洲島火山巖區土壤中Fe2O3和Al2O3的含量均高于含生物碎屑海灘沉積物區土壤，指示潿洲島火山巖在風化后更易形成富鐵、鋁的土壤(表1)。相關性分析表明，火山巖區土壤硒元素與Fe2O3之間的吸附力最強(=0.464，<0.01)(表5)，這是由于Fe2O3獨特的結構和優異的性質，對自然環境中的硒具有很強的吸附固定能力，且基本上不受到離子強度的制約而影響它們在土壤中的含量以及遷移能力[33]；硒元素與Al2O3之間也呈極顯著正相關關系(=0.402，<0.01)(表5)，Al2O3不僅可以通過靜電引力和置換氫氧基的方式吸附硒元素，它還作為黏土礦物的主要成分對硒產生吸附作用。但Al2O3對硒的吸附不如Fe2O3穩定，商靖敏等[34]在研究洋河流域土壤硒時也得出同樣的結論，這可能是由于Al2O3對硒的吸附較易被解析下來。結合潿洲島地質背景，火山巖區土壤中酸溶態硒主要為鐵錳氧化物結合態硒，潿洲島火山巖區土壤中酸溶態硒與全硒含量(=0.696，<0.01)和Fe2O3(=0.336，<0.05)呈顯著正相關(表5)，說明酸溶態硒含量受土壤全硒含量的制約，同時土壤中鐵氧化物可通過結合作用影響其變化。但與張艷玲等[35]結果不同的是，本研究未發現酸溶態硒與土壤pH和OM的相關性，造成這種差異的原因可能是酸溶態硒還受如土壤類型、層次等條件制約。在潿洲島火山巖的風化過程當中，土壤硒的次生富集主要以鐵、鋁氧化物的吸附作用為主。

隨著成土時間的增加，風化作用的加強，有機質在火山巖風化土壤中逐漸富集，有機質在腐質化過程中可促進硒的活化，使土壤硒與腐殖質結合為有機復合體的難溶化合物，進一步增加土壤對硒的吸附能力[36-37]。潿洲島火山巖風化土壤具有比含生物碎屑海灘沉積物風化土壤更高的有機質(OM)含量(表1)，研究區火山巖風化土壤全硒含量與OM含量呈極顯著正相關(=0.316，<0.01)(表5)。潿洲島火山巖區土壤OM與硒元素的相關性比鐵氧化物差(表5)，且土壤中OM含量較低(<30 g/kg)，說明在缺乏有機質的土壤中，Fe2O3的吸附是研究區硒富集和遷移的重要控制因素，本研究的結論印證了前人的觀點。有機結合態硒是土壤硒的重要存在形態，主要以可溶有機質膠體結合態存在[38]，形態分析結果表明有機結合態硒與全硒(=0.749，<0.01)、Fe2O3(=0.614，<0.01)、OM(=0.474，<0.01)均呈極顯著正相關關系(表5)，有機結合態硒受全硒、Fe2O3和有機質含量等多重制約。

海島土壤硒元素富集機制的實質是火山巖發生強烈風化作用，火山巖土壤中的鐵、鋁氧化物和有機質高度富集的表現。同時，我們發現火山巖區土壤全硒與TiO2、K2O和P2O5呈正相關，與pH和SiO2呈負相關關系(表5)，說明以上參數對硒元素均有一定的影響，但不是海島土壤富硒的決定性因素。

2.4 富硒土壤對海島農業開發的意義

火山巖風化形成肥沃的火山土壤，僅占地球表面的0.84%，具有很高的農業生產潛力，養育了世界約9% 的人口。火山巖風化土壤中容易富集硒元素形成富硒土壤，其含硒量較世界平均水平(0.4 mg/kg)高出1 ～ 2個數量級[39]。如福建省龍海市發現典型的火山巖型富硒土壤，火山凝灰巖區土壤平均硒含量為0.472 mg/kg[40]。在一些火山巖海島上也發現了富硒土壤，如夏威夷島火山土壤硒含量在1 ～ 20 mg/kg之間，形成當地特色的有機種植業[39]。本研究發現潿洲島發育有足硒、富硒土壤共占全島面積的70.87%，同時土壤重金屬含量低，土地質量良好[41]，這無疑為潿洲島發展富硒農業(如富硒糯米蕉)提供了良好的土地資源優勢。

3 結論

潿洲島表層土壤表現出明顯的富硒效應，足硒和富硒土壤占全島總面積的70% 以上，殘渣態為潿洲島表層土壤中硒元素主要賦存形態，有機結合態、酸溶態、可交換態、水溶態的占比依次降低。潿洲島表層土壤硒元素空間分布規律與成土母巖類型密切相關，土壤中硒元素對成土母巖硒含量的繼承，導致島內土壤硒空間分布區塊差異的基本格局。富硒土壤發育區主要分布于火山巖區，火山巖中硒含量決定了土壤中硒的本底，并影響了土壤中硒元素的賦存形態。火山巖海島風化土壤中硒元素的富集主要歸因于火山巖高背景硒含量和土壤經強烈風化后形成的高鐵、鋁氧化物與高有機質對硒的吸附。同時，富硒土壤也為潿洲島發展富硒農業(如富硒糯米蕉)提供了良好的土地資源優勢。

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Spatial Differentiation and Enrichment Mechanism of Selenium in Volcanic Island Soils —A Case Study of Weizhou Island, Guangxi Province

WU Jianying1, FU Wei1,2*, CAI Qian1, ZHAO Qin1, YU Yongshan1, SHAO Ya1, LUO Peng1,3, QIN Jianxun4

(1 School of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China; 2 Collaborative Innovation Center for Exploration and Material Development of Guangxi Hidden Metal Deposits, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China; 3 Guangxi Zhuang Autonomous Region Department of Natural Resources, Nanning 530028, China; 4 Guangxi Institute of Geological Survey, Nanning 530023, China)

In this paper, Weizhou Island in Beihai, Guangxi was selected as the study area to investigate the spatial distribution of selenium (Se) in volcanic soil under subtropical environment and to explore its influencing mechanism. A total of 106 topsoil samples and 16 parent material samples were collected with gridding design and the content and distribution of soil Se and their relationships with parent materials and soil other properties were analyzed. The results showed that the total Se in the topsoils of Weizhou Island ranged from 0.005 to 0.567 mg/kg with a mean of 0.287 mg/kg, and 70.87% of the total island area was covered with Se-sufficient and Se-rich soils. The contents of Se various forms in the topsoils of Weizhou Island were as follows: residual (78.06%) > organic compound (10.58%) > acid soluble (7.76%) > exchangeable (2.86%) > water soluble (0.74%). Total Se content of the different parent rocks varied significantly, highest in volcaniclastic rocks, followed by basalt and beach sediments with biological debris.The variation of total Se content in parent rocks and their corresponding soils were well matched, and Se content in the soil weathered was highest in volcaniclastic rock, then followed by basalt and beach sediments with biological debris. Soil Se enrichment of volcanic rocks was mainly attributed to the inheritance of the high background Se content of volcanic rocks, and Se was easily absorbed by Fe2O3, Al2O3and OM (organic matter) in volcanic soils during epigenetic evolution.Se-rich soil formed by the weathering of volcanic rocks is of positive significance for the agricultural exploitation of island land resources.

Island; Volcanic rock; Soil selenium; Enrichment mechanism

S153.6；P595

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.06.026

伍健瑩, 付偉, 蔡倩, 等. 火山巖海島土壤硒元素空間分異及富集機制研究——以廣西潿洲島為例. 土壤, 2021, 53(6): 1309–1317.

國家自然科學基金重大研究計劃培育項目(91962107)、廣西自然科學基金創新研究團隊項目(2020GXNSFGA297003)和廣西自然科學基金面上項目(2019JJA150083)資助。

通訊作者(fuwei@glut.edu.cn)

伍健瑩(1996—)，女，湖南石門人，碩士研究生，主要研究方向為環境地球化學。E-mail: wjy1222@glut.edu.cn