鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒分布及其影響因素研究

摘 要 為了解云南省鎮(zhèn)雄縣耕地土壤中硒的空間分布規(guī)律及其影響因素，采集208份土壤表層樣本進行分析。研究發(fā)現(xiàn)，鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒含量在0.05～1.44 mg·kg-1，平均硒含量為0.49 mg·kg-1，整體上屬于富硒類別；由不同成土母質(zhì)形成的土壤硒含量差異不大，由基性結(jié)晶巖類的玄武巖發(fā)育的土壤硒含量最高，平均為0.54 mg·kg-1；在區(qū)域分布方面，鎮(zhèn)雄縣西北部呈現(xiàn)連續(xù)的富硒土壤帶，局部地區(qū)出現(xiàn)硒富集現(xiàn)象。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒含量與海拔和土壤pH值呈正相關(guān)性，與有機質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)性。

關(guān)鍵詞 土壤；硒分布；影響因素；云南省鎮(zhèn)雄縣

中圖分類號：S158 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.15.020

硒是人體必需的微量元素，然而硒在地殼中的平均含量小于0.01 mg·kg-1[1]。在自然環(huán)境中，硒元素呈現(xiàn)高度活躍且易于遷移的特性，在自然界中的分布并不均衡，雖然其可在一定條件下富集，但富硒地質(zhì)體較為罕見。20世紀80年代，中國農(nóng)業(yè)科學院啟動了一項對全國土壤中硒含量的調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超過2/3面積的土壤硒元素匱乏，1/3地區(qū)硒元素缺乏現(xiàn)象尤為嚴重。就攝取硒元素而論，來自生物源有機硒更易于人體吸收。食用富硒農(nóng)產(chǎn)品對于缺硒地區(qū)的居民來說，是最有效的補硒方法之一。近年來，社會各領(lǐng)域逐漸開始重視對天然富硒土壤及其農(nóng)產(chǎn)品的研究和開發(fā)。筆者以云南省鎮(zhèn)雄縣為例，通過對其耕地土壤中硒的含量進行研究，旨在為高效科學利用富硒土壤資源，生產(chǎn)富硒農(nóng)產(chǎn)品提供科學參考和依據(jù)。

1 "材料與方法

1.1 "調(diào)查區(qū)概況

鎮(zhèn)雄縣隸屬于云南省昭通市（東經(jīng)104°18′～105°19′、北緯27°17′～27°50′），地理位置得天獨厚，處于云、貴、川3省交匯的核心地帶。縣境東南側(cè)與貴州省赫章縣相鄰，西北部與昭通市的彝良縣和威信縣接壤，東北方向則與四川省的敘永縣接壤，四通八達，區(qū)位優(yōu)勢顯著。鎮(zhèn)雄縣以高原中山侵蝕地貌為主，北部地區(qū)因牛街河的切割作用，形成了壯觀的侵蝕山地，而其他區(qū)域則是高原面上的殘余山地。鎮(zhèn)雄縣自西南向東北呈現(xiàn)出上、中、下3層的立體結(jié)構(gòu)：上層是山頂和分水嶺，海拔在2 000～2 416 m，形成傾斜面；中層是丘陵臺地、小型盆地、緩坡地，海拔在1 500～1 800 m，地勢相對平坦；下層則是河谷地帶，海拔在630～1 400 m，地勢變化豐富，形成了多樣的自然景觀和豐富的農(nóng)業(yè)資源。土壤的成土母質(zhì)主要為基性結(jié)晶巖類的玄武巖、泥質(zhì)頁巖、砂巖及碳酸鹽類巖。這些母質(zhì)在長期的地質(zhì)變遷和氣候作用下，經(jīng)歷了風化、侵蝕、搬運及沉積過程，孕育出了黃棕壤、黃壤、水稻土、紫色土及黑色石灰土等多種類型的土壤。這些土壤質(zhì)地黏重，肥力較高，為種植多種農(nóng)作物提供了得天獨厚的條件。根據(jù)云南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳發(fā)布的《云南省2022年度耕地質(zhì)量監(jiān)測報告》，鎮(zhèn)雄縣耕地土壤總體偏酸性，pH值為5.6，土壤有機質(zhì)含量在17.00～89.10 g·kg-1，表現(xiàn)出明顯的區(qū)域和土壤類型差異。

1.2 "土壤采樣點布置及樣品采集

鎮(zhèn)雄縣山地多，地貌和地形錯綜復雜，因此采用隨機抽樣法確定耕地表層土壤采樣點。在安排采樣點的過程中，考慮了土壤類型、行政轄區(qū)、地形特征及土地肥力狀況等多種元素。調(diào)查內(nèi)容有采樣點坐標、耕地類型、海拔等基礎(chǔ)信息。于2022年2月啟動表層土壤樣本的采集與檢測作業(yè)，2023年1月結(jié)束，覆蓋鎮(zhèn)雄縣30個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、161個村辦，共采集了208份土壤樣本，采樣點具體分布位置如圖1所示。采集耕作層0～20 cm處的土壤，多個采樣點樣品混合，運用四分法從中取得質(zhì)量為1.0 kg的土樣帶回實驗室。樣品放置于陰涼處風干，而后研磨、過篩，備用。

1.3 "土壤硒含量分級標準

鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量分級標準如表1所示。

1.4 "分析測定

依照《土壤中全硒的測定》（NY/T 1104—2006）對鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量進行測定，采用電位法測定土壤pH值，采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質(zhì)含量。

1.5 "統(tǒng)計分析

在數(shù)據(jù)處理過程中使用SPSS 26.0和Microsoft Excel 2007軟件完成描述性數(shù)據(jù)統(tǒng)計、單因素方差分析、相關(guān)性分析，運用ArcGIS 10.0軟件制作樣點分布圖及硒含量分布圖。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "土壤硒含量統(tǒng)計特征與空間分布

2.1.1 "土壤硒含量統(tǒng)計特征

由表2可知，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤中硒含量在0.05～1.44 mg·kg-1，均值為0.49 mg·kg-1，超過了國家土壤硒平均含量（0.29 mg·kg-1），稍微低于云南省的平均水平（0.51 mg·kg-1）[2-3]。標準差與方差是評價數(shù)據(jù)波動性的主要指標，可顯示數(shù)據(jù)分布的穩(wěn)定性。根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量具有較小的標準差和方差，樣本數(shù)據(jù)波動較小，說明土壤硒分布較為集中。偏度系數(shù)反映了樣本數(shù)據(jù)的不對稱性，由表2的統(tǒng)計數(shù)值可知，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量偏度系數(shù)大于0，平均值位于峰值的右側(cè)，呈正偏向。峰度系數(shù)可反映數(shù)據(jù)在均值附近的集中程度，由表2可知，硒在鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤的峰度系數(shù)大于0，表示其分布程度高于正態(tài)分布。鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量的變異系數(shù)（Coefficient of Variation，CV）為51.02%，按照變異系數(shù)的一般評價準則（CV小于等于10%為變異度低，CV大于10%且小于100%為變異度中等，CV大于等于100%為變異度高），當?shù)馗赝寥牢目臻g分布變異程度屬于中等。

2.1.2 "土壤各等級硒含量占比

依照表1土壤硒含量豐缺的劃分標準，通過計算各等級樣本數(shù)量占總樣本的比例，得出鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量占比。由表3可知，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量缺乏或邊緣的相對較少，僅占12.50%；硒含量在[0.18，0.40）mg·kg-1適量的土壤占22.12%；而硒含量在[0.40，3.00）mg·kg-1富硒的土壤則占65.38%；過量富硒的土壤沒有記錄。總體來看，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量超過0.18 mg·kg-1的比例高達87.50%。這表明鎮(zhèn)雄縣耕地土壤整體上硒含量適宜，從而證實了鎮(zhèn)雄縣土壤普遍不缺硒元素，大部分的耕地有潛力生產(chǎn)富硒農(nóng)產(chǎn)品。

2.1.3 "土壤硒含量空間分布

由圖2可知，鎮(zhèn)雄縣西北部呈現(xiàn)出明顯的連續(xù)分布的富硒帶，局部地區(qū)出現(xiàn)硒富集現(xiàn)象。經(jīng)測算推斷，鎮(zhèn)雄縣超過3/4的耕地土壤硒含量超過0.18 mg·kg-1，主要集中在碗廠鎮(zhèn)、鹽源鎮(zhèn)、芒部鎮(zhèn)、五德鎮(zhèn)及赤水源鎮(zhèn)等地。

2.2 "影響耕地土壤硒含量及其分布主要因素

2.2.1 "成土母質(zhì)對耕地表層土壤硒含量的影響

由表4可知，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量根據(jù)在不同的成土母質(zhì)區(qū)域平均值在0.47～0.54 mg·kg-1，都達到高硒的標準。基性結(jié)晶巖類的玄武巖耕地表層土壤硒含量最高，平均值為0.54 mg·kg-1；其次是碳酸鹽巖形成的土壤，其平均硒含量為0.49 mg·kg-1，同樣明顯高于全國平均水平。其余2種巖石類型形成的土壤硒含量與碳酸鹽巖形成的土壤差異不明顯，平均值都超出富硒土壤的水平。

2.2.2 "土壤類型對耕地土壤硒含量的影響

由表5可知，黃棕壤、黃壤、紫色土類型中，黃棕壤平均硒含量最高，達到0.53 mg·kg-1，黑色石灰土硒含量平均為0.39 mg·kg-1，也達到足硒土壤標準。鎮(zhèn)雄縣土壤中硒含量呈現(xiàn)黃棕壤＞黃壤＞紫色土＞黑色石灰土的狀況。

2.2.3 "海拔對耕地土壤硒含量的影響

由圖3可知，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量與海拔具有微弱的正相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)R2=0.020 0），顯示鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量隨著海拔的提升有所增加，此現(xiàn)象與前面的分析保持一致。

2.2.4 "土壤pH值對耕地土壤硒含量的影響

由圖4可知，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量與土壤pH值呈正相關(guān)性（R2=0.066 7）。研究結(jié)果表明，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤硒含量隨著土壤pH值的升高而增加。

2.2.5 "土壤有機質(zhì)含量對耕地土壤硒含量的影響

由圖5可知，鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤有機質(zhì)含量與硒含量之間呈顯著的正相關(guān)（R2=0.107 4）。研究結(jié)果表明，隨著鎮(zhèn)雄縣耕地表層土壤有機質(zhì)含量增加，土壤硒含量隨之增加。

3 "結(jié)論與討論

此次調(diào)查綜合分析了鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒含量與成土母質(zhì)、環(huán)境、地形、土壤理化特性等因素的相互作用，發(fā)現(xiàn)其土壤硒含量主要由成土母質(zhì)決定，與基巖硒含量呈正相關(guān)。鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒平均含量為0.49 mg·kg-1，超過全國平均水平（0.29 mg·kg-1），但略低于云南省平均水平（0.51 mg·kg-1），顯示出鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒含量相對較高。成土母質(zhì)對土壤硒含量的影響顯著，其中基性結(jié)晶巖類的玄武巖中硒含量最高，平均值為0.54 mg·kg-1；碳酸鹽巖類的耕地土壤中硒含量平均值為0.49 mg·kg-1，明顯高于全國平均水平[4]。其他兩類巖類形成的土壤中硒含量與碳酸鹽巖類土壤之間沒有明顯差異，平均值也高于富硒標準。

海拔的升高對土壤硒含量具有雙重作用。隨著海拔的升高，氣候變得寒冷，土壤有機質(zhì)降解速度變緩，有利于硒的富集。然而，地形多變和降水豐沛可能導致硒元素在土壤中流失，特別是在易流失的地質(zhì)環(huán)境中，高海拔地區(qū)土壤硒含量可能較低[5]。研究結(jié)果顯示，隨著海拔的升高，鎮(zhèn)雄縣土壤硒含量普遍呈現(xiàn)上升趨勢，這與特定區(qū)域的氣候和地質(zhì)條件相關(guān)[6]。

土壤硒含量與土壤pH值呈正相關(guān)。在酸性或中性土壤中，硒以亞硒酸鹽形態(tài)存在，易被土壤中的鐵和錳的氧化物吸附，遷移性較差；而在堿性土壤中，硒以硒酸鹽形態(tài)出現(xiàn)，這種形態(tài)的硒溶解度高，不易被土壤中的金屬氧化物吸附，從而更易流動。因此，隨著土壤pH值的升高，其中的硒含量會有所降低。

土壤有機質(zhì)含量對土壤硒含量有顯著的影響。在有機質(zhì)含量較高的土壤中，硒元素往往先被融入分子量較小的腐植酸組成部分，形成無機硒與金屬腐殖質(zhì)的復合體，并穩(wěn)固在土壤里。這一過程表明，土壤中的有機質(zhì)對硒起到了明顯的吸附和固定作用。同樣，當土壤中的有機質(zhì)分解時，其中一部分已結(jié)合的硒會被釋放，腐植酸分解生成的新物質(zhì)也可能激活硒元素，造成土壤中硒含量的降低。因此，土壤中有機質(zhì)含量和硒含量存在密切聯(lián)系。鎮(zhèn)雄縣富硒土壤占比為65.38%，分布范圍廣，對生產(chǎn)富硒農(nóng)產(chǎn)品具有十分重要的意義。

綜上所述，鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒含量受多種因素影響，其中成土母質(zhì)、海拔、土壤pH值和有機質(zhì)含量是關(guān)鍵因素。鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒含量總體上達到富硒標準，這對于發(fā)展富硒農(nóng)業(yè)具有積極意義。未來，鎮(zhèn)雄縣應(yīng)進一步研究如何通過科學管理提高土壤中硒的生物有效性，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，并保障農(nóng)產(chǎn)品安全和人體健康。同時，考慮到土壤硒含量與人體健康密切相關(guān)，建議加強對鎮(zhèn)雄縣耕地土壤硒的監(jiān)測和評估，以確保農(nóng)產(chǎn)品中硒含量的適宜性和安全性。

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（責任編輯：劉寧寧）

收稿日期：2024-07-04

作者簡介：申順（1975—），本科，高級農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料技術(shù)推廣與應(yīng)用。E-mail：920155296@qq.com。