巴中市代表性農(nóng)作物與土壤Se含量特征

王癑琳++陳文德++胡冀珍

摘要：通過(guò)野外調(diào)查、樣品采集與數(shù)據(jù)分析，對(duì)四川省巴中市各區(qū)縣代表性作物及產(chǎn)地根系土壤Se元素含量和作物對(duì)Se的富集特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明，巴中地區(qū)平均硒含量為0.165 μg/g，高于四川地區(qū)土壤平均值。巴中市各縣區(qū)中土壤平均含硒量最高的是通江縣（0.018 9 μg/g），最低的是南江縣（0.007 2 μg/g）。不同土壤類型硒含量大小順序?yàn)辄S棕壤>黃壤>紫色土。不同耕作程度土壤硒含量大小順序?yàn)樗?旱作>水旱。經(jīng)檢測(cè)，巴中富硒作物有木耳、茶葉、水稻。茶葉對(duì)硒的富集系數(shù)最大，為24.48%，其次是水稻，為14.31%，番茄富集系數(shù)最小，為0.24%。巴中市代表性作物中木耳、茶葉、水稻屬于富硒作物，茶葉、水稻對(duì)硒富集能力最強(qiáng)，可在巴中富硒地區(qū)廣泛種植以獲得富硒農(nóng)產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：Se元素；土壤；作物富硒；富集特征；巴中

中圖分類號(hào)： S158.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）05-0461-04

硒（Se）是維持生命有機(jī)體正常生理功能的必需微量元素之一，是目前唯一一種進(jìn)入分子水平研究的微量元素[1]。作為人和動(dòng)物所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，硒具有雙重生物學(xué)功能，環(huán)境中硒過(guò)量會(huì)導(dǎo)致人和動(dòng)物中毒，硒缺乏則會(huì)導(dǎo)致白肌病、克山病、大骨節(jié)病等地方病[2]。硒同時(shí)是是谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的主要成分，具有抗過(guò)氧化物的作用，破壞自由基，對(duì)人體氧化過(guò)程中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)進(jìn)行分解[3-4]。因此，研究硒資源對(duì)人體健康具有重要意義。隨著對(duì)硒生理功能等認(rèn)識(shí)的逐步加深，補(bǔ)硒理念開(kāi)始被大多數(shù)人所接受[5]。Finley等研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)食生物硒為最安全有效的補(bǔ)硒途徑[6]。人們對(duì)富硒食品的需求日益增長(zhǎng)，利用富硒地區(qū)硒資源開(kāi)發(fā)，種植天然富硒農(nóng)作物，對(duì)滿足人們、特別是缺硒地區(qū)居民的補(bǔ)硒需求具有重要意義。巴中市地處四川省東北高硒地區(qū)邊緣，且緊挨富硒地區(qū)四川省萬(wàn)源市，因此研究其土壤中可能存在的豐富硒資源和農(nóng)作物中富硒狀況對(duì)開(kāi)展巴中市特色農(nóng)業(yè)種植具有指導(dǎo)意義，對(duì)推廣巴中市富硒農(nóng)產(chǎn)品、發(fā)展當(dāng)?shù)馗晃a(chǎn)業(yè)和促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。國(guó)內(nèi)已有專家學(xué)者對(duì)我國(guó)硒資源進(jìn)行普查，結(jié)果為我國(guó)從東三省起斜穿至云貴高原，2/3以上地區(qū)缺硒，其中50%為嚴(yán)重缺硒區(qū)[7]。有研究證實(shí)，我國(guó)境內(nèi)湖北省恩施州、陜西省紫陽(yáng)縣、貴州省開(kāi)陽(yáng)縣和安徽省石臺(tái)縣為4處高硒區(qū)，浙江省龍游縣、山東省棗莊市、四川省萬(wàn)源市、江西省豐城市等為相對(duì)富硒區(qū)[8-9]。仝雙梅等對(duì)貴州省開(kāi)陽(yáng)縣富硒巖石出露區(qū)出產(chǎn)的農(nóng)作物進(jìn)行研究，篩選了當(dāng)?shù)乜晒╅_(kāi)發(fā)種植的富硒農(nóng)作物[5]。趙妍等對(duì)江蘇省茶園土壤硒分布特性及其有效性進(jìn)行了研究，得出可通過(guò)改善土壤環(huán)境條件來(lái)提高土壤硒有效性并提高茶葉中硒含量[10]。劉婷等對(duì)陜西省安康市10個(gè)地區(qū)主要農(nóng)作物硒含量進(jìn)行了系統(tǒng)分析，得出安康作物硒含量普遍高于我國(guó)平均水平，具有很大的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值[8]。郭宇等對(duì)湖北省恩施地區(qū)典型農(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)土壤中硒含量進(jìn)行調(diào)查，初步研究了Se在土壤-植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律[11]。姜超強(qiáng)等研究了不同土壤硒含量下水稻的富硒情況[12]。巴中市正好處于川東北高硒地區(qū)的邊緣，同時(shí)緊挨萬(wàn)源市，目前對(duì)巴中地區(qū)土壤Se元素的研究鮮有報(bào)道，特別是對(duì)該地區(qū)農(nóng)作物硒含量與硒的富集特征研究幾乎沒(méi)有。本研究對(duì)巴中市主要農(nóng)產(chǎn)品及產(chǎn)地土壤硒元素的地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析，考察其所產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)，篩選出富硒經(jīng)濟(jì)作物類型，旨在理清巴中市境域內(nèi)農(nóng)作物Se分布特征，趨利避害，兼顧發(fā)展利用與生態(tài)保護(hù)，合理實(shí)施農(nóng)業(yè)特色種植與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

巴中市位于四川盆地東北部，地處大巴山系米倉(cāng)山南麓，全國(guó)第二大蘇區(qū)——川陜革命根據(jù)地的中心和首府，素有“紅軍之鄉(xiāng)”“四川盆地北緣主要農(nóng)作物基因庫(kù)”等美譽(yù)[13]。下轄巴州區(qū)、恩陽(yáng)區(qū)、通江縣、南江縣、平昌縣，地處中國(guó)秦嶺—淮河南北分界線南，東鄰四川省達(dá)州市，南接四川省南充市，西抵四川省廣元市，北接陜西省漢中市，面積 12 325 km2，屬于亞熱帶大陸性濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。該地區(qū)既是國(guó)家糧食儲(chǔ)備基地，又是商品糧輸出基地，骨干經(jīng)濟(jì)作物中的茶葉、金銀花、食用菌、中藥材、蔬菜、水果等已形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)。巴中市氣候溫和，多年平均氣溫17.1 ℃，無(wú)霜期長(zhǎng)，雨量充足，光熱較好，主要的4種土壤類型有水稻土、紫色土、黃壤、沖積土。可見(jiàn)巴中市擁有有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的氣候條件與土壤條件。

1.2樣品采集與測(cè)定

對(duì)巴中市344份作物土壤樣品硒含量及21種作物硒元素富集特征進(jìn)行研究，采用實(shí)地采樣法和室內(nèi)測(cè)定法。在巴中市境內(nèi)，針對(duì)不同物種和不同地區(qū)設(shè)立典型調(diào)查樣地。確保樣株具有充分的代表性，選擇樣株的同時(shí)考慮群體密度、植株長(zhǎng)相、植株長(zhǎng)勢(shì)、生育期等一致性，采樣時(shí)避開(kāi)株體過(guò)大過(guò)小、遭受病蟲(chóng)害或機(jī)械損傷以及田邊路旁的植株，并采集到農(nóng)作物相應(yīng)的根系土壤。采樣按照蛇形路線多點(diǎn)采取，組成混合樣。樣品采集后立即將植株樣品根據(jù)需要按不同部位（根、莖、葉、籽粒）分開(kāi)，以免養(yǎng)分轉(zhuǎn)移。所有采集樣品進(jìn)行風(fēng)干，必要時(shí)用油紙或報(bào)紙攤開(kāi)，避免腐爛。硒元素采用原子熒光分析方法進(jìn)行測(cè)定。樣品分析嚴(yán)格按照DD 2005—01《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范（試行）》進(jìn)行[14]。在主要作物元素富集特征研究方面，采集了巴中市富有特色的產(chǎn)品21種共計(jì)56件樣品，包括糧油作物、茶葉、蔬菜、水果、食用菌、川明參、金銀花等。最后將所得資料回籠、分類、整理，并錄入計(jì)算機(jī)，建立詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2007和SPSS 16.0對(duì)所得數(shù)據(jù)分類匯總并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1巴中土壤Se含量特征

土壤中硒的含量水平直接決定植物、動(dòng)物和人體內(nèi)硒的含量狀況。表1為巴中市不同地區(qū)土壤Se含量特征，根據(jù)譚見(jiàn)安《中華人民共和國(guó)地方病與環(huán)境圖集》的劃分標(biāo)準(zhǔn)可知，整個(gè)巴中地區(qū)平均硒含量為0.165 μg/g，屬于潛在硒不足（表2）。巴中地區(qū)不同區(qū)縣土壤硒含量差異顯著。南江縣平均硒含量最高，為0.192 μg/g，其次為通江縣，為0.167 μg/g，平昌縣平均硒含量最低，為0.142 μg/g。除南江縣為足硒水平外，其他3個(gè)地區(qū)都為潛在硒不足。四川省土壤硒含量平均值為0.095 μg/g，巴中市各縣域土壤硒含量均高于四川省平均值，表明巴中市土壤較四川省而言具有較高的硒含量。變異系數(shù)表示調(diào)查區(qū)內(nèi)土壤Se分布的離散程度，由表1、表2可知，通江縣和南江縣土壤硒分布屬分異，其土壤硒含量分布較為離散，最大值與最小值差異顯著；巴州區(qū)和平昌縣屬基本均勻，土壤硒含量分布較均勻，含量大小起伏變化較??；整個(gè)巴中地區(qū)土壤硒分布屬不均勻。

按土壤類型可將研究區(qū)內(nèi)土壤分為黃壤、黃棕壤、紫色土3類。如表3所示，巴中不同土壤類型硒含量不同，黃棕壤的平均硒含量最高，為0.172 μg/g，其次是黃壤，平均值為 0.159 μg/g，硒含量最低的土壤類型為紫色土，平均值為 0.148 μg/g，這3種類型的土壤都屬潛在硒不足。與全國(guó)背景值比較，只有黃棕壤的硒含量高于全國(guó)背景值，黃壤和紫色土均低于全國(guó)背景值。黃棕壤硒含量的最大值為1.15 μg/g，屬富硒水平，其所處采樣點(diǎn)為通江縣空山鄉(xiāng)龍池村，主要種植作物為土豆；黃壤硒含量最大值為0.633 μg/g，屬富硒水平，采樣點(diǎn)為南江縣下兩鄉(xiāng)元頂子村，主要種植茶；紫色土硒含量最大值為0.352 μg/g，也屬富硒水平，采樣點(diǎn)位于南江縣關(guān)田鄉(xiāng)西坪村水稻田。根據(jù)變異系數(shù)可知，黃壤和黃棕壤的硒含量分布不均勻，紫色土硒含量分布基本均勻。

按耕作程度將研究區(qū)內(nèi)土壤分為旱作、水耕、水旱3種類型。如表4所示，耕作程度不同，土壤硒含量也不同。水耕土壤平均硒含量最高，為0.191 μg/g，屬足硒水平；其次是旱作土壤，硒含量平均值為0.167 μg/g，屬潛在硒不足；水旱土壤平均硒含量為0.154 μg/g，也屬潛在硒不足。旱作土壤中有11個(gè)采樣點(diǎn)土壤為富硒，分別位于通江縣空山鄉(xiāng)中壩村和龍池村以及南江縣下兩鄉(xiāng)元頂子村、趕場(chǎng)鄉(xiāng)鹿角埡村、流壩鄉(xiāng)金臺(tái)村、流江鄉(xiāng)金臺(tái)村。根據(jù)變異系數(shù)可知，旱作土壤硒含量大小分布不均勻，水耕和水旱土壤硒含量分布基本均勻（表5）。

2.2巴中主要作物Se含量特征

硒含量大小順序?yàn)槟径?gt;茶葉>水稻>金銀花>銀耳>玉米>川明參>苦瓜>豇豆>蘆筍>萵筍>甘薯>馬鈴薯>青椒>葡萄>黃瓜>獼猴桃>番茄>梨>蘿卜>茄子。安康市DB 6124.01—2010《富硒食品硒含量分類標(biāo)準(zhǔn)》是目前我國(guó)公認(rèn)的富硒食品分類標(biāo)準(zhǔn)[15]（表7），與表6各農(nóng)作物的平均硒含量對(duì)比得出，巴中木耳為富硒木耳，茶葉為富硒茶葉，水稻為富硒水稻；巴中玉米硒含量為0.016 9 μg/g，小于 0.02 μg/g，因此玉米不屬于富硒作物；巴中銀耳含硒量為00193 μg/g，小于0.05 μg/g，因此銀耳不屬于富硒作物，金銀花與川明參硒含量均小于0.05 μg/g，不屬于富硒作物；葡萄、獼猴桃、梨硒含量均小于0.01 μg/g，不屬于富硒水果；豇豆、苦瓜、蘆筍、萵筍、甘薯、馬鈴薯、青椒、黃瓜、番茄、蘿卜、茄子硒含量均小于 0.01 μg/g，均不屬于富硒蔬菜。因此，巴中地區(qū)主要農(nóng)作物中，只有木耳、茶葉、水稻為當(dāng)?shù)馗晃魑?，其?8種作物均未達(dá)到富硒水平。

不同地區(qū)同種作物的硒含量也存在一定差別。以水稻為例，巴州區(qū)水稻硒含量為0.025 μg/g、平昌縣為0.021 μg/g、南江縣為0.04 μg/g、通江縣為0.018 2 μg/g。玉米在巴州區(qū)的含硒量為0.021 μg/g、平昌縣為0.026 μg/g、通江縣為 0.016 1 μg/g。分析對(duì)比其他作物，也可得出類似結(jié)論。

2.3作物Se富集特征

巴中市4區(qū)縣作物的平均含硒量分布十分分散，其中含量最高的是通江縣，為0.018 9 μg/g，最低的是南江縣，為 0.007 2 μg/g。不同作物類型含硒量的地區(qū)分布差異較大（表8）。南江縣的農(nóng)作物含硒量最高，達(dá)到0.040 4 μg/g，平昌縣和巴中區(qū)的農(nóng)作物含量均超過(guò)0.02 μg/g，達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，而通江縣的農(nóng)作物硒含量為0.016 4 μg/g，達(dá)不到富硒標(biāo)準(zhǔn)。在蔬菜、水果、中藥材種類的硒含量比較上，盡管各地區(qū)差異較大，但都未達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)。飲品類比較中，南江縣的硒含量達(dá)到0.090 8 μg/g，屬于富硒水平，通江縣的硒含量為 0.035 μg/g，不屬于富硒。

作物中硒的主要來(lái)源是其根系土壤中的硒。作物從土壤中吸收硒能力的大小，通常用生物吸收系數(shù)（Ax）來(lái)表示[16]，即富集系數(shù)，其反映了作物對(duì)硒的富集能力，是篩選與評(píng)價(jià)富硒作物的關(guān)鍵性參數(shù)。富集系數(shù)（Ax）的計(jì)算公式為：

Ax=作物硒含量對(duì)應(yīng)土壤硒含量×100%。

圖1為巴中市不同作物對(duì)Se的富集系數(shù)，不同作物對(duì)硒的富集系數(shù)差異顯著。茶葉富集系數(shù)最大，為24.48%，其次是水稻，為14.31%，這2種作物對(duì)硒的富集能力最強(qiáng)；富集系數(shù)最小的是番茄，為0.24%，對(duì)硒的富集能力最弱。不同作物對(duì)硒的富集能力大小依次為茶葉>水稻>玉米>金銀花>豇豆>川明參>苦瓜>蘆筍>獼猴桃>青椒>萵筍>黃瓜>甘薯>葡萄>蘿卜>馬鈴薯>梨>茄子>番茄。

從表8同時(shí)可知，同類型作物在不同地區(qū)對(duì)硒的富集系數(shù)也有較大差異，飲品類作物在南江縣的富集系數(shù)最大，為54.05%，蔬菜類在通江縣的富集系數(shù)最小，為0.84%。不同作物類型在各區(qū)縣的富集系數(shù)范圍為，農(nóng)作物類12.35%～17.87%，蔬菜類0.84%～2.46%，水果類1.22%～1.7%，飲品類16.62%～54.05%，中藥材類5.71%～10.08%。各種作物類型的富集能力大小順序?yàn)轱嬈奉?gt;農(nóng)作物>中藥材>水果>蔬菜。

除木耳外，茶葉的含硒量和其對(duì)硒的富集能力均最高，水稻硒含量和富集系數(shù)僅次于茶葉，這2種作物均屬富硒作物，且對(duì)硒的富集能力也較其他農(nóng)作物強(qiáng)。因此選擇茶葉和水稻在巴中富硒地區(qū)進(jìn)行廣泛種植，既可以獲得富硒農(nóng)產(chǎn)品，為人們提供天然有機(jī)硒，又可以促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。

3討論

通過(guò)對(duì)巴中市各區(qū)縣土壤硒含量測(cè)定分析得出，巴中地區(qū)平均硒含量為0.165 μg/g，較整個(gè)四川地區(qū)而言具有較高的硒含量，但仍屬于潛在硒不足。巴中市各區(qū)縣間土壤硒含量差異較大，土壤硒含量分布較分散。不同土壤類型硒含量不同，由于土壤類型由成土母質(zhì)決定，成土母質(zhì)不同，以及土壤上的種植植物不同，造成硒含量不同，與金興鈺等得出的因土壤母質(zhì)不同導(dǎo)致土壤硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的研究結(jié)果[17]相似。不同耕作程度土壤硒含量也有差異，因?yàn)椴煌髦贫鹊耐寥浪N植的植物不同，人類的干預(yù)程度不同，對(duì)土壤灌溉方式不同，影響表生環(huán)境中硒的遷移循環(huán)過(guò)程，造成土壤硒含量不同。酈逸根等研究指出紅壤與水稻土耕作方式與種植作物不同導(dǎo)致土壤中硒的賦存形態(tài)及含量不同，這與本研究結(jié)果相似[18]。巴中地區(qū)不同土壤類型或旱作土壤均存在達(dá)富硒水平的土壤，如通江縣空山鄉(xiāng)龍池村、南江縣下兩鄉(xiāng)元頂子村等，這些地方土壤屬富硒土壤，可充分發(fā)揮其資源優(yōu)勢(shì)，種植富硒作物，對(duì)硒資源進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)利用。

巴中市作物硒含量分散，不同區(qū)縣、不同作物硒含量差異較大。通江縣所產(chǎn)作物平均含硒量最高，而南江縣的飲品類作物含硒量最高。巴中市代表性作物中，木耳、茶葉、水稻均達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，屬于富硒作物，茶葉對(duì)硒的富集能力最強(qiáng)，其次為水稻，因此選擇木耳、茶葉和水稻在巴中土壤富硒地區(qū)進(jìn)行廣泛種植，可充分利用土壤中豐富的硒資源，獲得富硒農(nóng)產(chǎn)品，科學(xué)、健康地開(kāi)發(fā)利用當(dāng)?shù)匚Y源。

巴中作為農(nóng)業(yè)大市，研究其代表性作物Se及產(chǎn)地土壤Se含量特征及硒的富集能力，篩選出富硒土壤和富硒作物，為種植富硒產(chǎn)品的合理布局和科學(xué)施肥提供依據(jù)，對(duì)規(guī)劃實(shí)施巴中特色農(nóng)業(yè)種植和調(diào)整產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)具有重要的指導(dǎo)意義。因此，今后應(yīng)對(duì)巴中市存在的其他地理標(biāo)志證明商標(biāo)，如對(duì)“南江核桃”這樣的代表性經(jīng)濟(jì)作物的硒含量及產(chǎn)地土壤硒含量特征進(jìn)行探討，便于今后在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)單項(xiàng)優(yōu)勢(shì)作物的選擇。

4結(jié)論

巴中市土壤及作物硒含量分散，不同區(qū)縣、不同作物硒含量差異較大。巴中市代表性作物中木耳、茶葉、水稻屬于富硒作物，茶葉、水稻對(duì)硒富集能力最強(qiáng)，可在巴中富硒地區(qū)廣泛種植以獲得富硒農(nóng)產(chǎn)品。

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