黑龙江省海伦市农耕区土壤硒分布特征及影响因素

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.05.11

摘要/Abstract

摘要：

海伦市是黑龙江省耕地面积最大的县市,为了研究海伦市农耕区土壤硒的分布特征及影响因素,在海伦市农耕区采集了15 608件0~20 cm表层土壤样品和976件150~200 cm深层土壤样品,分析了土壤全硒含量、形态等土壤化学指标。结果表明,表层土壤硒元素含量在0.02~0.87 mg·kg^-1之间,平均含量0.29 mg·kg^-1,93.87%的农耕土壤为足硒土壤,4.99%的土壤为富硒土壤,几乎不存在硒潜在不足和缺硒土壤,无硒中毒地区。不同土壤类型的硒元素平均含量由高到低依次为水稻土>黑土>草甸土>风沙土>暗棕壤。相关分析结果表明:影响研究区土壤硒含量的主要因素是土壤pH、有机质和成土母质,土壤中硒元素赋存形式以有机结合态为主,土壤总硒、有机质、pH也是影响硒有效性的主要因素。

关键词: 土壤硒, 成土母质, 硒形态, 有效硒, 海伦市, 黑龙江省

Abstract:

Heilongjiang Province is considered to be a region with severe selenium deficiency in China, and the distribution of selenium in soil is extremely uneven. Large-scale selenium-enriched soil was first discovered through agricultural geological surveys in recent years. Through the statistical analysis of soil selenium content in the farming area of Hailun County, the distribution characteristics and influencing factors of soil selenium were discussed, which provided a scientific basis for rational development of local selenium-rich resources. 15,608 surface soil samples of 0-20 cm depth and 976 deep soil samples of 150-200 cm depth were collected in the study area, and chemical indicators such as total selenium content and selenium morphology were analyzed. The soil selenium content in the study area was evaluated according to the national selenium-enriched soil standard. The selenium content in the surface soil was between 0.02-0.87 mg·kg^-1 with the average content 0.29 mg·kg^-1. 93.87% of the soil was selenium-sufficient soil, and 4.9% of the soil was selenium-rich soil. There was almost no potentially selenium deficient or deficient soil. The average content of selenium in different soil types from high to low: paddy soil>black soil>meadow soil>aeolian sandy soil>dark brown soil. Relevant analysis results showed that the main factors affecting soil selenium content in the study area were soil pH, organic matter and soil parent material. The main forms of selenium in soil were organic-bound forms. Total selenium, organic matter and pH were also the main factors affecting the selenium availability.

Key words: soil selenium, parent material, selenium form, available selenium, Hailun County, Heilongjiang Province

中图分类号:

P595
X142

张立, 刘国栋, 吕石佳, 崔玉军, 王恩宝. 黑龙江省海伦市农耕区土壤硒分布特征及影响因素[J]. 现代地质, 2019, 33(05): 1046-1054.

ZHANG Li, LIU Guodong, LÜ Shijia, CUI Yujun, WANG Enbao. Distribution Characteristics of Selenium Cultivated Soil and Its Influencing Factors in Hailun County of Heilongjiang Province[J]. Geoscience, 2019, 33(05): 1046-1054.

图/表 12

表1 农耕区土壤硒含量划分界限值及统计结果

Table 1 Delimitation limit value and statistical results of soil selenium content in the farming areas

硒含量分级	硒含量范围/ (mg·kg^-1)	硒效应	面积比例/%
缺乏	<0.125	缺硒	0.20
边缘	0.125~0.175	硒潜在不足	0.94
适中	0.175~0.4	足硒	93.87
高	0.4~3.0	富硒	4.99
过剩	>3.0	硒中毒	0

表2 研究区与其他地区表层土壤硒含量对比

Table 2 Se contents in the topsoil of the study area compared with other regions

地区	平均值/ (mg·kg^-1)	变幅/(mg·kg^-1)	参考文献
黑龙江省海伦市	0.290	0.02~0.87	本文
松嫩平原南部	0.204	0.008~0.660	[4]
黑龙江省	0.147	0.008~0.660	[7]
东北平原	0.184	0.010~5.300	[6]
中国东北	0.108	0.015~0.540	[17]
湖北省恩施州	9.360	2.700~87.300	[19]
江西省丰城市	0.538	0.400~0.990	[20]
中国大陆	0.290	—	[16]
世界	0.200	—	[18]

图1 海伦市农耕区表层土壤硒含量分布特征

Fig.1 Distribution characteristics of selenium content in surface soil in agricultural areas of Hailun County

表3 不同土壤类型硒含量特征

Table 3 Characteristics of selenium content in different soil types

土壤类型	样本数	平均值/ (mg·kg^-1)	变幅/ (mg·kg^-1)	标准差/ (mg·kg^-1)	变异系数/%
黑土	8 557	0.30	0.02~0.87	0.065	21.67
草甸土	6 546	0.29	0.05~0.81	0.078	26.90
水稻土	65	0.36	0.15~0.59	0.094	26.11
暗棕壤	392	0.24	0.12~0.48	0.053	22.08
风沙土	48	0.27	0.22~0.39	0.037	13.70

表4 不同成土母质表层土壤与深层土壤硒平均含量特征

Table 4 Characteristics of average selenium content in topsoil and deep soil from different soil-forming material

成土母质	表层样本数	表层平均值/ (mg·kg^-1)	深层样本数	深层平均值/ (mg·kg^-1)
风成物	127	0.10	8	0.08
陆源碎屑岩	158	0.23	10	0.16
海相碳酸盐	30	0.24	2	0.12
湖积冲积物	576	0.25	36	0.13
花岗岩	368	0.22	23	0.13
漫滩堆积物	3 663	0.19	229	0.08
中基性火山岩	31	0.23	2	0.11
中酸性火山岩	480	0.24	30	0.12
冲洪积物	10 175	0.20	636	0.07

图2 不同成土母质表层土壤与深层土壤硒平均含量关系 1.风成物;2.陆源碎屑岩;3.海相碳酸盐;4.湖积冲积物;5.花岗岩;6.漫滩堆积物;7.中基性火山岩;8.中酸性火山岩;9.冲洪积物

Fig.2 Relations of average selenium content in topsoil and deep soil from different soil-forming material

图3 土壤pH与硒含量关系

Fig.3 Relations between pH and selenium content in soil

图4 土壤TOC与硒含量关系

Fig.4 Relations between TOC and selenium content in soil

表5 土壤硒元素不同形态含量特征 (n=266)

Table 5 Characteristics of selenium content in soil in different forms (n=266)

硒形态	平均值/ (mg·kg^-1)	变幅/ (mg·kg^-1)	标准差/ (mg·kg^-1)	变异系数/ %
水溶态	0.008	0.002~0.019	0.002	24.40
离子交换态	0.004	0.002~0.009	0.001	39.87
碳酸盐态	0.005	0.002~0.008	0.001	25.27
腐殖酸态	0.054	0.005~0.181	0.027	50.03
铁锰氧化态	0.004	0.002~0.006	0.001	16.55
强有机态	0.068	0.007~0.198	0.032	46.18
残渣态	0.028	0.002~0.079	0.016	57.86

图5 土壤有效硒与总硒含量关系

Fig.5 Relations between available selenium and total selenium content in soil

图6 土壤TOC与有效硒含量、硒的有效性之间的关系

Fig.6 Relations between TOC and available selenium, availability of selenium in soil

图7 土壤不同pH区间硒的有效性对比

Fig.7 Availability of selenium in soil at different pH range

参考文献 32

[1]	吴永尧, 彭振坤, 陈建英, 等. 水稻对环境硒的富集和耐受力研究[J]. 微量元素与健康研究, 1999,16(4):42-44.
[2]	SCHWARZ K, FOLTZS C M. Selenium as an integral part of factor 3 against dietary necrotic liver degeneration[J]. Nutrition, 1999,15(3):255. URL PMID
[3]	ROTRIEK J, POPE A, GATHER H, et al. Selenium: Biochemical role as a component of glutathione peroxides[J]. Science, 1973,179(5):88-90. DOI URL
[4]	夏学齐, 杨忠芳, 薛圆, 等. 黑龙江省松嫩平原南部土壤硒元素循环特征[J]. 现代地质, 2012,26(5):850-858, 864.
[5]	李日邦, 谭见安, 王五一, 等. 提高食物链硒通量防治大骨节病和克山病示范研究[J]. 地理学报, 1999,54(2):158-164.
[6]	戴慧敏, 宫传东, 董北, 等. 东北平原土壤硒分布特征及影响因素[J]. 土壤学报, 2015,52(6):1356-1364.
[7]	迟凤琴, 徐强, 匡恩俊, 等. 黑龙江省土壤硒分布及其影响因素研究[J]. 土壤学报, 2016,53(5):1262-1274.
[8]	尹昭汉, 鞠山见, 马晓丽, 等. 硒(Se)的生物地球化学及其生态效应[J]. 生物学杂志, 1989,8(4):45-50.
[9]	赵妍, 宗良纲, 曹丹, 等. 江苏省典型茶园土壤硒分布特性及其有效性研究[J]. 农业环境科学学报, 2011,30(12):2467-2474.
[10]	杨良策, 李明龙, 杨廷安, 等. 湖北省恩施市表层土壤硒含量分布特征及其影响因素研究[J]. 资源环境与工程, 2015,29(6):825-848.
[11]	李杰, 杨志强, 刘枝刚, 等. 南宁市土壤硒分布特征及其影响因素研究[J]. 土壤学报, 2012,29(6):1012-1020.
[12]	李伟, 李飞, 毕德, 等. 兰州碱性土壤与农产品中硒分布及形态研究[J]. 土壤, 2012,44(4):632-638.
[13]	高宇, 刘志坚. 宁夏长山头富硒区土壤地球化学特征研究[J]. 地球与环境, 2017,45(6):628-633.
[14]	王琪, 刘禹含, 杨景娜, 等. 新疆伊犁土壤硒资源分布及与土壤性质的关系分析[J]. 农业资源与环境学报, 2014,31(6):555-559.
[15]	谭见安. 环境生命元素与克山病 [M]. 北京: 中国医药科技出版社, 1996: 13.
[16]	刘铮. 中国土壤微量元素 [M]. 南京: 江苏科学技术出版社, 1996:21-24.
[17]	程伯容, 鞠山见, 岳淑嫆, 等. 我国东北地区土壤中的硒[J]. 土壤学报, 1980,17(1):55-61.
[18]	DONALD J L. Trace metals in soils, plants and animals[J]. Advances in Agronomy, 1972,24:267-325.
[19]	QIN H B, ZHU J M, LIANG L, et al. The bioavailability of selenium and risk assessment for human selenium poisoning in high-Se areas[J]. Environment International, 2013,52:66-74. DOI URL
[20]	吴文良, 张征, 卢勇, 等. 江西省丰城市“中国生态硒谷”创意产业的发展战略[J]. 农产品加工: 创新版, 2010(3):72-75.
[21]	李晓慧, 高宇, 赵万伏, 等. 宁夏青铜峡农耕土壤硒含量分布特征及其影响因素分析[J]. 农业资源与环境学报, 2018,35(5):422-429.
[22]	黑龙江省土地管理局, 黑龙江省土壤普查办公室. 黑龙江土壤 [M]. 北京: 农业出版社, 1992: 149-179.
[23]	王美珠, 章明奎. 我国部分高硒低硒土壤的成因初探[J]. 浙江农业大学学报, 1996,22(1):89-93.
[24]	MASSCHELEYN P H, DELAUNE R D, PATRICK W H J. Transformations of selenium as affected by sediment oxidation-reduction potential and pH[J]. Environmental Science & Technology, 1990,24(1):91-96. DOI URL
[25]	GISSEL-NIELSEN G, BISBJERG B. The uptake of applied selenium by agriculture plants: 2. The utilization of various selenium compounds[J]. Plant and Soil, 1970,32(2):382-396. DOI URL
[26]	JOHNSSON L. Selenium uptake by plants as a function of soil type, organic matter content and pH[J]. Plant and Soil, 1991,133(1):57-64. DOI URL
[27]	章海波, 骆永明, 吴龙华, 等. 香港土壤研究Ⅱ. 土壤硒的含量、分布及其影响因素[J]. 土壤学报, 2005,42(3):404-410.
[28]	陈林倩, 武丹, 王征, 等. 富硒土壤腐殖质的组成及其对铅的作用研究[J]. 环境工程, 2018,36(6):163-168.
[29]	马风娟, 姬丙艳, 沈骁, 等. 青海东部地区植物富硒特征及影响因素[J]. 安徽农业科学, 2015,43(13):1-4.
[30]	魏然, 侯青叶, 杨忠芳, 等. 江西省鄱阳湖流域根系土硒形态分析及其迁移富集规律[J]. 物探与化探, 2012,36(1):109-113.
[31]	王金达, 于君宝, 张学林, 等. 黄土高原土壤中硒等元素的地球化学特征[J]. 地理科学, 2000,20(5):469-473.
[32]	徐文. 硒的生物有效性及植物对硒的吸收[J]. 安徽农学通报, 2009,15(23):46-47.