農田土壤硒含量現狀調查分析

摘 要：針對三原縣渠岸鎮農田土壤環境中硒含量分布及其有效性現狀不明，采用野外調研、田間采樣和實驗分析相結合的方法，測定該地區土壤的總硒含量、有效硒含量、基本理化性質及所采土壤對應小麥幼苗中硒的含量，分析該地區土壤及小麥硒含量的分布情況，研究其與土壤pH、速效磷和有機質含量的相關性。結果表明，三原縣渠岸鎮地區農田土壤樣品中硒含量為0.19～0.59mg/kg，平均含量為0.35mg/kg，其中92.00%的土壤樣品硒含量處于足硒水平（0.20～0.45mg/kg），高硒土壤（0.45～3.00mg/kg）則主要分布在三原縣渠岸鎮的西部及西南部地區。土壤有效硒含量占土壤總硒量的5.200%，硒的利用率相對較高。小麥幼苗中硒含量為0.01～0.20mg/kg，平均為0.07mg/kg。小麥幼苗中硒含量高的地區同樣主要分布在三原縣渠岸鎮的西部和西南部，其與土壤總硒、土壤有效硒含量呈顯著正相關。

關鍵詞：總硒含量;有效硒含量;理化性質;相關性

中圖分類號：S2

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190815018

前言

硒是人和動物生命所必須的一種微量元素，其缺乏（<40.00μg/day）、充足（110.00μg/day）和毒害劑量（>400.00μg/day）間的差異非常小[1]。全世界的大多數地區都存在不同程度的硒缺乏，據統計我國有?72.00%?的縣（市）不同程度缺硒，約有?1?億多人口因食物中攝取的硒不足，導致人體處于低硒狀態[2]。人體和動物中缺硒會引起各種疾病的發生，如大骨節病、白肌病和克山病等。由于人體和動物中的硒主要通過食物攝入，而土壤被認為是人類和動物體內硒的基本來源[3]，因此土壤及農作物中硒含量水平對人體健康有著非常重要的意義，在人們越來越關注飲食與健康的今天，硒在環境中的含量分布和硒對人體健康影響的研究近年來受到越來越多的關注。目前，許多學者對我國南部地區土壤及農作物硒元素特征作了諸多研究[4-6]，而對西部地區農耕?土壤及農產品硒元素研究較少[7-9]。陜西省作為全國小麥主要產區之一，常年種植面積約為160萬hm2、占農作物播種面積的39.40%[7，8]。咸陽市農耕歷史悠久，三原縣渠岸鎮的耕作面積更是高達86.90%。根據陜西省地質調查中心前期的踏勘調查，三原縣農田土壤中硒含量較高，但有關渠岸鎮土壤中硒含量現狀尚無詳細的數據信息。本文對該鎮農田土壤中硒含量的分布情況進行詳細調查與評價，對合理開發該地富硒土地資源、提高富硒農產品附加值、發展特色產業、增加農民收入具有重要意義。

1?材料與方法

1.1?研究區域概況

渠岸鎮位于三原縣城以東4.00km處，東臨獨李鎮，南與高渠、安樂鎮為鄰，北臨西陽鎮，南距西安30.00km，西距咸陽30.00km。渠岸鎮轄區內總人口2.40萬人，總面積28.90km2。西銅鐵路、三獨公路橫貫東西，西銅高速公路、安陵路縱穿南北，交通便利，地理位置優越，土地肥沃，全鎮0.18萬hm2耕地屬涇惠渠北干二支渠灌溉，有機井350.00眼，抽水站6.00座，屬渠、井、站三灌。

1.2?樣品采集

本文采集三原縣渠岸鎮農田地區的土壤及對應的小麥幼苗，設50.00個采樣單元，以0.70km×0.70km為單元，用棋盤式布點法進行采樣[9]，采樣點分布如圖1。采集0～20.00cm耕作層土壤混合均勻后塑封。樣品在采集、保存和預處理過程中，避免接觸金屬，防止污染，做好編號標記。土壤樣品在室溫下自然風干，剔除砂石、植物根系等雜質，研磨后分別過2.00mm、0.50mm和0.15mm尼龍篩[11]。小麥幼苗用自來水清洗干凈后再用去離子水清洗3遍，用吸水紙擦干表面水分，幼苗裝入紙袋，用烘箱殺青30.00min，殺青溫度為95.00℃，之后溫度改為60.00℃，烘至恒重，用植物粉碎機磨碎[10]。

1.3?樣品指標測定

1.3.1?土壤樣品理化性質測定

1.3.1.1?土壤pH的測定

采用pH計測定。取10.00g過2.00mm篩的風干土樣置于100.00mL塑料離心管中，加無二氧化碳蒸餾水25.00mL，將塑料管密封后，用振蕩機劇烈振蕩5.00min，靜置60.00min，用校正合格的pH計測定上清液的pH值。

1.3.1.2?土壤有效磷的測定

采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定。取2.50g過0.25mm篩的風干土樣置于100.00mL塑料離心管中，加入1.00mol/LNH4OAc50.00mL，振蕩30.00min過濾。用原子吸收分光光度計測定吸光度。

1.3.1.3?土壤有機質的測定（重鉻酸鉀-硫酸亞鐵滴定法）

采用重鉻酸鉀氧化和硫酸亞鐵滴定法測定。取0.20g過0.25mm篩的風干土樣置于玻璃消煮管中，加入10.00mL0.40mol/L重鉻酸鉀-硫酸溶液，搖勻插入玻璃漏斗，油浴5.00min，加入鄰菲羅啉指示劑，用硫酸亞鐵標準溶液滴定剩余的重鉻酸鉀，得出結果。

1.3.2?土壤和植物中重金屬的測定

1.3.2.1?土壤樣品中重金屬的測定

土壤樣品采用HNO3-HClO4消解法，0.50g土樣加入6.00mLHNO3和4.00mLHC1O4至澄清透明后定容，鹽酸還原后，用氫化物發生-原子熒光光譜法（北京吉天AFS-930雙道原子熒光光度計）測定曬含量[11]。選擇土壤成分分析標準物質（GBW07404）進行質量控制，回收率為103.06%。

1.3.2.2?植物樣品中重金屬的測定

小麥幼苗采用HNO3-HClO4消解法，0.50g植物樣加入8.00mLHNO3和2.00mLHClO4至澄清透明后定容，鹽酸還原后，用氫化物發生-原子熒光光譜法（北京吉天AFS-930雙道原子熒光光度計）測定硒含量[11]。選擇小麥成分分析標準物質（GBW10011）進行質量控制，回收率為97.48%。

2?結果與分析

2.1?三原縣渠岸鎮土壤總硒及有效硒含量

由表l可知，該地區農田土壤總硒含量為0.19～0.59mg/kg，平均為0.35mg/kg，變異系數為22.96%，含量較為均勻;土壤有效硒含量為0.01～0.04mg/kg，均值為0.02mg/kg，變異系數為34.11%，土壤有效硒占總硒含量的2.40%～7.91%，平均為5.20%。有效硒水平低于福建茶園土壤有效硒含量為0.03mg/kg，占總硒比例為16.00%[12]，浙江嵊縣土壤有效硒含量為0.03～0.15mg/kg，占總硒17.00%[13]，四川若爾蓋地區土壤有效硒為8.90mg/kg，占總硒的8.00%，但遠遠高于青海平安地區的富硒土壤有效硒（僅占總硒量的2.97%）[11]。

依據土壤硒含量分級標準[14-16]，由圖2可知，50.00個農田土壤樣品中有46.00個屬于足硒土壤，占土壤樣品總量的92.00%，其他4.00個屬于高硒土壤，占總樣品量的8.00%，表明該地區土壤硒含量整體屬于足硒水平。

由圖3可知，該地區農田土壤硒含量分布呈現西高東低，中間較均勻。以渠岸鎮西部地區的棗陽村以北、黃家窯村、義和村和康吳村土壤曬含量較高，分別為0.59mg/kg、0.55mg/kg、0.58mg/kg和0.46mg/kg，均屬于富硒土壤（高于0.45mg/kg）：以渠岸鎮東部的桃園李村硒含量最低，平均為0.22mg/kg，低于我國土壤中全硒含量的平均水平（0.27mg/kg）。

由圖4可知，該地區土壤有效硒含量分布與與總硒的高含量地區的空間分布較為一致。土壤有效硒以義和村、棗陽村以北和師家申村含量最高，分別為0.04mg/kg、0.03mg/kg和0.03mg/kg，占總硒量的6.90%、8.10%和7.30%。而土壤有效硒含量較低的地區除了桃園李村外，還有路家村、惠家村、西康吳和康吳村，均小于0.01mg/kg，土壤有效硒占總硒含量的2.00%～3.00%。

2.2?三原縣渠岸鎮小麥幼苗總硒含量

為了進一步評價該地區土壤硒的有效性，對采集土壤對應的小麥幼苗樣品中硒含量進行了測定。由表3可見，三原縣渠岸鎮農田小麥幼苗中硒含量為0.01～0.20mg/kg，平均值為0.07mg/kg，變異系數為53.86%。

采集樣品為小麥幼苗，將整株樣本粉碎后進行混合測定，數據能夠反映作物吸收硒和土壤的供硒能力。由圖5可知，小麥幼苗中硒含量高的地區主要集中分布在三原縣渠岸鎮西部的棗陽村以北的地區和黃家窯村，含量分別為0.20mg/kg、0.16mg/kg和0.17mg/kg，該地區土壤硒含量分級為富硒水平。小麥幼苗中硒含量較低的地區為桃李園村、北高村和吳村蓋村，分別為0.01mg/kg、0.02mg/kg和0.02mg/kg。與土壤總硒、土壤有效硒含量分布規律相似，說明小麥幼苗中的硒主要來源于土壤。

2.3?三原縣渠岸鎮土壤pH、有機質及速效磷含量

土壤理化性質影響著硒在土壤中存在的形態，硒在有機質、粘土礦物、鐵錳氧化物等土壤組分間不斷發生著吸附/解吸、沉淀/溶解、氧化/還原等過程，而這些過程均受到土壤酸堿性等因素的控制。土壤pH、氧化還原電位（Eh）、有機質含量、土壤類型、質地等因素通過影響硒的存在價態和形態而影響硒的生物有效性[6]。為了進一步了解影響該地區土壤硒有效性的主要因素，測定采集的土壤樣品的pH、有機質和有效磷含量。

由表4可知，該地區土壤pH為7.12～8.46屬于堿性土壤。土壤速效磷含量為3.69～49.07mg/kg，平均值為21.98mg/kg，變異系數達48.00%。化肥（磷肥）的施入是造成土壤速效磷含量變化較大的主要因素。土壤有機質含量為1.43～23.56g/kg，均值為12.62g/kg，變異系數為38.25%。

2.4?三原縣渠岸鎮土壤、小麥幼苗硒含量與土壤pH、有機質及速效磷含量的相關性

為了近一步探求影響土壤硒含量和有效性的因素，對檢測的指標相關性進行分析。由表5和圖6、7可知，研究區域內土壤總硒和土壤有效硒含量且呈極顯著的正相關（R=0.719，P<0.01，n=50）;土壤總硒及土壤有效硒含量均與小麥幼苗硒含量呈極顯著正相關，但小麥幼苗硒含量與土壤有效硒含量的相關性（R=0.501，P<0.01，n=50）高于小麥幼苗硒與土壤總硒含量的相關性（R=0.421，P<0.01，n=50）。綜合圖3、4、5可知，土壤有效硒是小麥幼苗硒吸收的主要來源。土壤總硒含量與土壤pH值呈顯著正相關（R=0.390，P<0.01，n=50），而與土壤有機質及速效磷含量均呈負相關（P>0.01）。土壤有效硒含量與pH值、有機質及速效磷含量的相關性規律與總硒含量類似。

3?結論與討論

三原縣渠岸鎮農田土壤樣品中硒含量為0.19～0.59mg/kg，平均為0.35mg/kg，其中92.00%的土壤樣品硒含量處于足硒水平（0.20～0.45mg/kg），高硒土壤（0.45～3.00mg/kg）主要分布在該鎮的西部及西南部地區。

三原縣渠岸鎮農田土壤有效硒含量占土壤總硒量的5.20%，硒的利用率相對較高。

三原縣渠岸鎮小麥幼苗中硒含量為0.01～0.20mg/kg，平均值為0.07mg/kg。小麥幼苗中硒含量高的地區主要分布在該鎮的西部和西南部，相關性研究也表明，小麥幼苗中的硒主要來源于土壤硒，影響其硒含量水平的主要因素是土壤有效硒含量較高。

三原縣渠岸鎮農田土壤為富硒土壤，適宜發展富硒農產品等特色產業，增加農民收入。

參考文獻

[1]王銳，余濤，曾慶良，楊忠芳.我國主要農耕區土壤硒含量分布特征、來源及影響因素[J].生物技術進展，2017，7（5）：359-366.

[2]羅友進，韓國輝，孫協平，廖敦秀，等.三峽庫區（重慶段）土壤硒分布特征及影響因素[J].土壤，2018，50（1）：131-138.

[3]馬迅，宗良綱，諸旭東，方勇，等.江西豐城生態硒谷土壤硒有效性及其影響因素[J].安全與環境學報，2017，17（4）：1588-1593.

[4]秦海波，朱建明.中國典型高硒區硒的環境地球化學研究進展[J].生物技術進展，2017，7（5）：367-373.

[5]梁東麗，彭琴，崔澤瑋，王丹，等.土壤中硒的形態轉化及其對有效性的影響研究進展[J].生物技術進展，2017，7（5）：374-380.

[6]孫朝，侯青葉，楊忠芳，楊曉燕，等.典型土壤環境中硒的遷移轉化影響因素研究——以四川省成都經濟區為例[J].中國地質，2010，37（6）：1760-1768.

[7]黃杰.陜西主要小麥產區土壤—小麥中硒的空間分布特征[D].楊凌：西北農林科技大學，2018：1-2.

[8]蔣沖，王飛，穆興民，焦俏.近20年來陜西中部地區主要農作物生育期變化趨勢分析[J].水土保持研究，2011，18（5）：67-71.

[9]李曉慧，高?宇，趙萬伏，劉志堅.寧夏青銅峽農耕土壤硒含量分布特征及其影響因素分析[J].農業資源與環境學報，2018，35（4）：422-429.[10]陳娟，宋帥，史雅娟，孫宏杰，等.富硒農業生產基地土壤硒資源空間分布特征及評價[J].環境化學，2015，34（12）：2185-2190.

[11]周越，吳文良，孟凡喬，劉媛媛，等.土壤中硒含量、形態及有效性分析[J].農業資源與環境學報，2014（6）：527-532.

[12]雷凌明，喻大松，陳玉鵬，宋衛衛，等.陜西涇惠渠灌區土壤重金屬空間分布特征及來源[J].農業工程學報，2014，30（6）：88-96.

[13]何偉燕，王占岐.福建典型富硒區表層土壤全硒含量的分布特征[J].貴州農業科學，2015，43（3）：86-90.

[14]黃春雷，魏迎春，簡中華，宋明義.浙中典型富硒區土壤硒含量及形態特征[J].地球與環境，2013，41（2）：155-159.

[15]李書鼎，曾建華.用～75Se對土壤-小麥系統中硒轉移規律研究[J].生態學報，1990，10（3）：220-225.

[16]譚見安，王五一，朱紫瑜，王麗珍，等.環境硒及其復合因子與大骨節病[J].?環境科學學報，1987，7（1）：8-13.

[17]黃昌勇.土壤學[M].北京：中國農業出版社，?2000：165-166.

作者簡介：

程傳勝（1989-），男，碩士研究生，助理工程師。研究方向：節水灌溉和土地工程開發。