富硒土壤種植白芝麻試驗(yàn)研究

張 旭，謝振東，衷存堤，尹國(guó)勝，李國(guó)華，許政良

(1.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030;2.江西省豐城市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江西 豐城321100)

0 引言

江西省鄱陽(yáng)湖及周邊經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查——多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查過(guò)程中，在江西省豐城市發(fā)現(xiàn)了大面積的富硒土壤資源。為了更好地開(kāi)發(fā)利用該資源，于2006年在豐城市董家鎮(zhèn)的富硒土壤區(qū)，開(kāi)展農(nóng)作物富硒種植試驗(yàn)研究，探索最簡(jiǎn)便、最經(jīng)濟(jì)和最適合普通農(nóng)戶(hù)耕作的富硒農(nóng)產(chǎn)品實(shí)用生產(chǎn)技術(shù)。

通常認(rèn)為在通氣性良好的堿性土壤中，Se元素以硒酸鹽形態(tài)為主，因而Se元素的有效性較高(吳耀明等，1996;胡秋輝等，2000;遲鳳琴，2001);在中性和酸性土壤中，Se元素以亞硒酸鹽為主，易于被土壤中的鐵鋁氧化物吸附形成難溶化合物，不利于植物的吸收(胡秋輝等，2000)。對(duì)于硒含量較高但有效性較低的酸性土壤，通過(guò)施用石灰，可以提高土壤pH值，增加土壤硒的有效性(吳耀明等，1996;魏顯有等，1999;董廣輝等，2002);土壤中有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤硒的影響比較復(fù)雜，一方面，有機(jī)質(zhì)通過(guò)降解作用釋放硒;另一方面，由于有機(jī)物——金屬?gòu)?fù)合體提供的吸硒基團(tuán)能夠固定硒(李永華等，2002);焙燒的草皮灰(或火土灰)可使土壤中的硒氧化，正4價(jià)亞硒酸鹽氧化為正6價(jià)硒酸鹽形態(tài)，從而增加有效水溶性硒含量，易于被農(nóng)作物吸收(彭祚全等，2005)。

本次旱地大田富硒農(nóng)作物種植試驗(yàn)之一——富硒白芝麻種植試驗(yàn)，不同于一般芝麻增加硒肥供給試驗(yàn)(邢丹英，2003;邢丹英等，2005)，而是采用施石灰、增施有機(jī)肥及施草皮灰等常規(guī)手段，研究促進(jìn)作物吸收Se元素的最佳方法及環(huán)境。

1 地質(zhì)地球化學(xué)背景

豐城董家鎮(zhèn)及臨區(qū)富硒土壤分布面積43 km2，行政隸屬豐城市和高安市，主要為豐城的董家鎮(zhèn)、泉港鎮(zhèn)和高安市的獨(dú)城鎮(zhèn)。地貌以河谷沖積平原和低丘為主。土壤類(lèi)型為淹育型水稻土和紅壤，成土母巖為二疊系樂(lè)平組，主要巖性為泥巖、石英砂巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖和煤。土壤母質(zhì)以河谷沖積物和含碳、含煤巖系風(fēng)化物為主。1∶25萬(wàn)多目標(biāo)土壤組合樣中w(Se)為 0.55 ～0.30 g/t、平均 0.46 g/t。pH值一般在4.9～6.0，屬于弱酸性土壤，個(gè)別樣pH值為7.2，為弱堿性土壤。重金屬元素含量為：w(Cd)0.070～0.22 g/t，平均0.14 g/t;w(Cu)15.8～31.2 g/t，平均 24.1 g/t;w(Cr)平均 75.8 g/t，一般在53.0～94.7 g/t之間;w(Pb)平均 26.6 g/t，一般16.3 ～33.3 g/t。w(Hg)平均 0.13 g/t，一般 0.050～0.20 g/t;w(As)平均 15.3 g/t，一般 7.70 ～21.7 g/t。組合樣顯示該地區(qū)重金屬污染輕。

2 材料與方法

2.1 供試材料

白芝麻(豐城市本地品種，由豐城市農(nóng)技部門(mén)提供)、石灰、有機(jī)肥(豬牛欄糞)、草皮灰等。

2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)時(shí)間2006年7—10月。

根據(jù)富硒土壤分布圖，結(jié)合無(wú)污染、適宜發(fā)展綠色農(nóng)產(chǎn)品的環(huán)境條件，選擇豐城市董家鎮(zhèn)泉溪村泉南村小組的紅壤耕地作為試驗(yàn)田。

該村地處豐城市西北部，自然植被良好。試驗(yàn)田為泉南村茶園子山腰的旱地，面積30.0 m×7.1 m。周?chē)N植有紅薯、西瓜、花生，前茬為大豆。

試驗(yàn)田共設(shè)6個(gè)地塊，6種處理方法，每種處理方法的面積均為5.6 m×4.3 m。各處理間以畦溝隔開(kāi)，溝寬0.25 m;四周開(kāi)圍溝，便于以后觀測(cè)、作業(yè)，未設(shè)重復(fù)。其中5個(gè)為試驗(yàn)小區(qū)，1個(gè)為對(duì)比小區(qū)。

處理1：加生石灰1 kg，與土壤混合均勻后播種，常規(guī)施肥管理。

處理2：加生石灰1 kg，草皮灰4.5 kg，混勻后播種，常規(guī)施肥管理。

處理3：加生石灰1 kg，草皮灰4.5 kg，腐熟豬牛欄糞10 kg。生石灰、豬牛欄糞與土壤混合均勻后播種，常規(guī)施肥管理。

處理4：加草皮灰4.5 kg，混合均勻后播種，常規(guī)施肥管理。

處理5：加豬牛欄糞10 kg，與土壤混合后播種，常規(guī)施肥管理。

對(duì)照區(qū)：按傳統(tǒng)習(xí)慣種植，常規(guī)施肥管理。

農(nóng)戶(hù)其他的栽培、施肥、管理等各方法處理組與對(duì)照組均按當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)習(xí)慣進(jìn)行。

2.3 樣品分析

芝麻中Se測(cè)試方法參考GB/T 5009—2003，樣品濕法消解、AFS測(cè)定，方法檢出限0.07 g/t。根系土有效 Se分析測(cè)試方法參考 LY/T(1220—1280)—1999確定。樣品處理方法：稀硝酸浸取，原子熒光法檢測(cè)，方法檢出限0.005 g/t。根系土中Se全量、原子熒光法及檢出限0.010 g/t。

3 試驗(yàn)結(jié)果討論

3.1 各種處理對(duì)土壤pH值和有效態(tài)Se的影響

經(jīng)過(guò)不同處理后各地塊土壤的pH值變化明顯(表1)，pH值均有不同程度的提高，其中處理1、2、3的提高值最大，土壤由弱酸性調(diào)整到中性偏堿的狀態(tài)，處理4和處理5則是中性偏酸的狀態(tài)。

表1 不同方法處理前后土壤pH值變化情況Table 1 Variations of soil pH values before and after processing for different methods

經(jīng)過(guò)不同處理后土壤中的有效態(tài)Se含量情況，以處理1加石灰最高，其次是處理2。而處理3、處理4、處理5則下降(圖1、表2)。

表2 不同方法處理白芝麻根系土測(cè)試分析結(jié)果Table 2 Analytical results of white sesame root soil for different processing methods

圖1 不同方法處理后根系土壤中有效Se含量變化情況對(duì)比圖Fig.1 Comparison of effective Se content variation inroot soil after processing for different methods

3.2 各種處理方法對(duì)芝麻產(chǎn)量和Se含量的影響

不同方法處理的白芝麻的播種、出苗、開(kāi)花和收獲日期均一致，沒(méi)有出現(xiàn)異常情況。其生長(zhǎng)特性和理論產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

各種方法處理的白芝麻的株高，處理3達(dá)到最高，為128.6 cm，最低為對(duì)照區(qū)僅為91.3 cm。

各種方法處理的白芝麻的每株結(jié)果數(shù)，最多處理1為102粒，最少為處理5的92粒。

各種方法處理的白芝麻的千粒重，最重為處理2的2.62 g，最少為對(duì)照區(qū)的2.30 g。

各種方法處理的白芝麻理論產(chǎn)量均高于對(duì)照區(qū)。其中處理1的加生石灰1 kg，與土壤混合均勻后播種處理的理論產(chǎn)量最高，達(dá)到922.5 kg/hm2;比對(duì)照區(qū)高10 kg(表3、圖2)。

表3 不同方法處理的白芝麻各項(xiàng)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistics of white sesame production processed by different methods

圖2 不同處理白芝麻的理論產(chǎn)量對(duì)比圖Fig.2 Comparison of white sesame yield per unit for different processing theories

圖3 不同處理白芝麻的Se含量對(duì)比圖Fig.3 Comparison of content of Se element in white sesame for different methods

不同方法處理后芝麻Se含量對(duì)比(圖3)，其中以處理5(加豬牛欄糞10 kg，與土壤混合后播種)提高白芝麻Se含量的幅度最大，提高了0.002 g/t;次為處理1(加生石灰1 kg，與土壤混合均勻后播種)，提高了0.001 g/t;處理2、處理3、處理4中，白芝麻的Se含量均下降，且低于對(duì)照區(qū);其中處理4(加草皮灰4.5 kg，混合均勻后播種)最低?？偟膩?lái)看，施用草皮灰后，白芝麻Se含量均下降。說(shuō)明草皮灰的施用會(huì)明顯影響白芝麻的Se含量;欲保持白芝麻的富硒品質(zhì)，就不能施用草皮灰。

此外，各種處理影響中，土壤pH值調(diào)整到7.1～7.2時(shí)，對(duì)產(chǎn)量和白芝麻Se含量的提高，效果最佳。

4 結(jié)論

(1)綜合對(duì)比各種處理方法的影響效果，本次富硒紅壤中白芝麻富硒種植試驗(yàn)結(jié)果顯示：最經(jīng)濟(jì)有效的辦法是處理1加生石灰(即施石灰412.5 kg/hm2與土壤混合均勻后播種方案)，既能提高白芝麻的Se含量又能提高芝麻產(chǎn)量，操作最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)成本最低。

(2)該試驗(yàn)只是一項(xiàng)初步成果，由于新型特色農(nóng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)是一個(gè)周期較長(zhǎng)的過(guò)程，小區(qū)試驗(yàn)取得成果應(yīng)再實(shí)施大田示范或兩年一地重復(fù)性檢驗(yàn)工作，再進(jìn)行推廣。

遲鳳琴.2001.土壤環(huán)境中的硒和植物對(duì)硒的吸收轉(zhuǎn)化［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，(6)：33－34.

董廣輝，武志杰，陳利軍，等.2002.土壤－植物生態(tài)系統(tǒng)中的硒的循環(huán)和調(diào)節(jié)［J］.農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，18(1)：65－68.

胡秋輝，朱建春，潘根興.2000.硒的土壤生態(tài)環(huán)境、生物地球化學(xué)與食物鏈的研究現(xiàn)狀［J］.農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，16(4)：54－57.

李永華，王五一.2002.硒的土壤環(huán)境化學(xué)研究進(jìn)展［J］.土壤通報(bào)，33(3)：230－233.

彭祚全，劉宗烈，吳承亞.2005.生命元素硒——兼談恩施硒資源［M］.香港：大中華文化出版社.

吳耀明，楊玉愛(ài).1996.硒的土壤化學(xué)及其生物有效性［J］.廣東微量元素科學(xué)，3(7)：14－20.

魏顯有，劉云惠.1999.土壤中硒的形態(tài)分布及有效態(tài)研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，22(1)：20 －23.

邢丹英.2003.作物富硒技術(shù)的研究及應(yīng)用［D］.湖北武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué).

邢丹英，金珠明，胡蔚紅，等.2005.不同硒源對(duì)芝麻富硒效應(yīng)的影響［J］.中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，27(2)：58－61.

張東威，布和敖斯?fàn)?1994.確定不同環(huán)境下土壤硒的活性穩(wěn)定性及安全閾值［J］.水土保持研究，(增刊1)：82－87.