農(nóng)田土壤硒含量現(xiàn)狀調(diào)查分析

摘 要：針對(duì)三原縣渠岸鎮(zhèn)農(nóng)田土壤環(huán)境中硒含量分布及其有效性現(xiàn)狀不明，采用野外調(diào)研、田間采樣和實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合的方法，測(cè)定該地區(qū)土壤的總硒含量、有效硒含量、基本理化性質(zhì)及所采土壤對(duì)應(yīng)小麥幼苗中硒的含量，分析該地區(qū)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(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性。結(jié)果表明，三原縣渠岸鎮(zhèn)地區(qū)農(nóng)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(zhèn)的西部及西南部地區(qū)。土壤有效硒含量占土壤總硒量的5.200%，硒的利用率相對(duì)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(qū)同樣主要分布在三原縣渠岸鎮(zhèn)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(guān)。

關(guān)鍵詞：總硒含量;有效硒含量;理化性質(zhì);相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190815018

前言

硒是人和動(dòng)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(shù)地區(qū)都存在不同程度的硒缺乏，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)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(dǎo)致人體處于低硒狀態(tài)[2]。人體和動(dòng)物中缺硒會(huì)引起各種疾病的發(fā)生，如大骨節(jié)病、白肌病和克山病等。由于人體和動(dòng)物中的硒主要通過(guò)食物攝入，而土壤被認(rèn)為是人類和動(dòng)物體內(nèi)硒的基本來(lái)源[3]，因此土壤及農(nóng)作物中硒含量水平對(duì)人體健康有著非常重要的意義，在人們?cè)絹?lái)越關(guān)注飲食與健康的今天，硒在環(huán)境中的含量分布和硒對(duì)人體健康影響的研究近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。目前，許多學(xué)者對(duì)我國(guó)南部地區(qū)土壤及農(nóng)作物硒元素特征作了諸多研究[4-6]，而對(duì)西部地區(qū)農(nóng)耕?土壤及農(nóng)產(chǎn)品硒元素研究較少[7-9]。陜西省作為全國(guó)小麥主要產(chǎn)區(qū)之一，常年種植面積約為160萬(wàn)hm2、占農(nóng)作物播種面積的39.40%[7，8]。咸陽(yáng)市農(nóng)耕歷史悠久，三原縣渠岸鎮(zhèn)的耕作面積更是高達(dá)86.90%。根據(jù)陜西省地質(zhì)調(diào)查中心前期的踏勘調(diào)查，三原縣農(nóng)田土壤中硒含量較高，但有關(guān)渠岸鎮(zhèn)土壤中硒含量現(xiàn)狀尚無(wú)詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。本文對(duì)該鎮(zhèn)農(nóng)田土壤中硒含量的分布情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查與評(píng)價(jià)，對(duì)合理開發(fā)該地富硒土地資源、提高富硒農(nóng)產(chǎn)品附加值、發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)、增加農(nóng)民收入具有重要意義。

1?材料與方法

1.1?研究區(qū)域概況

渠岸鎮(zhèn)位于三原縣城以東4.00km處，東臨獨(dú)李鎮(zhèn)，南與高渠、安樂鎮(zhèn)為鄰，北臨西陽(yáng)鎮(zhèn)，南距西安30.00km，西距咸陽(yáng)30.00km。渠岸鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)總?cè)丝?.40萬(wàn)人，總面積28.90km2。西銅鐵路、三獨(dú)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(yōu)越，土地肥沃，全鎮(zhèn)0.18萬(wàn)hm2耕地屬?zèng)芑萸备啥喔?，有機(jī)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(zhèn)農(nóng)田地區(qū)的土壤及對(duì)應(yīng)的小麥幼苗，設(shè)50.00個(gè)采樣單元，以0.70km×0.70km為單元，用棋盤式布點(diǎn)法進(jìn)行采樣[9]，采樣點(diǎn)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(yù)處理過(guò)程中，避免接觸金屬，防止污染，做好編號(hào)標(biāo)記。土壤樣品在室溫下自然風(fēng)干，剔除砂石、植物根系等雜質(zhì)，研磨后分別過(guò)2.00mm、0.50mm和0.15mm尼龍篩[11]。小麥幼苗用自來(lái)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(jī)磨碎[10]。

1.3?樣品指標(biāo)測(cè)定

1.3.1?土壤樣品理化性質(zhì)測(cè)定

1.3.1.1?土壤pH的測(cè)定

采用pH計(jì)測(cè)定。取10.00g過(guò)2.00mm篩的風(fēng)干土樣置于100.00mL塑料離心管中，加無(wú)二氧化碳蒸餾水25.00mL，將塑料管密封后，用振蕩機(jī)劇烈振蕩5.00min，靜置60.00min，用校正合格的pH計(jì)測(cè)定上清液的pH值。

1.3.1.2?土壤有效磷的測(cè)定

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

1.3.1.3?土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)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(cè)定。取0.20g過(guò)0.25mm篩的風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的重鉻酸鉀，得出結(jié)果。

1.3.2?土壤和植物中重金屬的測(cè)定

1.3.2.1?土壤樣品中重金屬的測(cè)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(fā)生-原子熒光光譜法（北京吉天AFS-930雙道原子熒光光度計(jì)）測(cè)定曬含量[11]。選擇土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07404）進(jìn)行質(zhì)量控制，回收率為103.06%。

1.3.2.2?植物樣品中重金屬的測(cè)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(fā)生-原子熒光光譜法（北京吉天AFS-930雙道原子熒光光度計(jì)）測(cè)定硒含量[11]。選擇小麥成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10011）進(jìn)行質(zhì)量控制，回收率為97.48%。

2?結(jié)果與分析

2.1?三原縣渠岸鎮(zhèn)土壤總硒及有效硒含量

由表l可知，該地區(qū)農(nóng)田土壤總硒含量為0.19～0.59mg/kg，平均為0.35mg/kg，變異系數(shù)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(shù)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(qū)土壤有效硒為8.90mg/kg，占總硒的8.00%，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于青海平安地區(qū)的富硒土壤有效硒（僅占總硒量的2.97%）[11]。

依據(jù)土壤硒含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[14-16]，由圖2可知，50.00個(gè)農(nóng)田土壤樣品中有46.00個(gè)屬于足硒土壤，占土壤樣品總量的92.00%，其他4.00個(gè)屬于高硒土壤，占總樣品量的8.00%，表明該地區(qū)土壤硒含量整體屬于足硒水平。

由圖3可知，該地區(qū)農(nóng)田土壤硒含量分布呈現(xiàn)西高東低，中間較均勻。以渠岸鎮(zhèn)西部地區(qū)的棗陽(yáng)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(zhèn)東部的桃園李村硒含量最低，平均為0.22mg/kg，低于我國(guó)土壤中全硒含量的平均水平（0.27mg/kg）。

由圖4可知，該地區(qū)土壤有效硒含量分布與與總硒的高含量地區(qū)的空間分布較為一致。土壤有效硒以義和村、棗陽(yáng)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(qū)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(zhèn)小麥幼苗總硒含量

為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)該地區(qū)土壤硒的有效性，對(duì)采集土壤對(duì)應(yīng)的小麥幼苗樣品中硒含量進(jìn)行了測(cè)定。由表3可見，三原縣渠岸鎮(zhèn)農(nóng)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(shù)為53.86%。

采集樣品為小麥幼苗，將整株樣本粉碎后進(jìn)行混合測(cè)定，數(shù)據(jù)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(qū)主要集中分布在三原縣渠岸鎮(zhèn)西部的棗陽(yáng)村以北的地區(qū)和黃家窯村，含量分別為0.20mg/kg、0.16mg/kg和0.17mg/kg，該地區(qū)土壤硒含量分級(jí)為富硒水平。小麥幼苗中硒含量較低的地區(qū)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(guī)律相似，說(shuō)明小麥幼苗中的硒主要來(lái)源于土壤。

2.3?三原縣渠岸鎮(zhèn)土壤pH、有機(jī)質(zhì)及速效磷含量

土壤理化性質(zhì)影響著硒在土壤中存在的形態(tài)，硒在有機(jī)質(zhì)、粘土礦物、鐵錳氧化物等土壤組分間不斷發(fā)生著吸附/解吸、沉淀/溶解、氧化/還原等過(guò)程，而這些過(guò)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(jī)質(zhì)含量、土壤類型、質(zhì)地等因素通過(guò)影響硒的存在價(jià)態(tài)和形態(tài)而影響硒的生物有效性[6]。為了進(jìn)一步了解影響該地區(qū)土壤硒有效性的主要因素，測(cè)定采集的土壤樣品的pH、有機(jī)質(zhì)和有效磷含量。

由表4可知，該地區(qū)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(shù)達(dá)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(jī)質(zhì)含量為1.43～23.56g/kg，均值為12.62g/kg，變異系數(shù)為38.25%。

2.4?三原縣渠岸鎮(zhèn)土壤、小麥幼苗硒含量與土壤pH、有機(jī)質(zhì)及速效磷含量的相關(guān)性

為了近一步探求影響土壤硒含量和有效性的因素，對(duì)檢測(cè)的指標(biāo)相關(guān)性進(jìn)行分析。由表5和圖6、7可知，研究區(qū)域內(nèi)土壤總硒和土壤有效硒含量且呈極顯著的正相關(guān)（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(guān)，但小麥幼苗硒含量與土壤有效硒含量的相關(guān)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(guān)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(lái)源。土壤總硒含量與土壤pH值呈顯著正相關(guān)（R=0.390，P<0.01，n=50），而與土壤有機(jī)質(zhì)及速效磷含量均呈負(fù)相關(guān)（P>0.01）。土壤有效硒含量與pH值、有機(jī)質(zhì)及速效磷含量的相關(guān)性規(guī)律與總硒含量類似。

3?結(jié)論與討論

三原縣渠岸鎮(zhèn)農(nóng)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(zhèn)的西部及西南部地區(qū)。

三原縣渠岸鎮(zhèn)農(nóng)田土壤有效硒含量占土壤總硒量的5.20%，硒的利用率相對(duì)較高。

三原縣渠岸鎮(zhèn)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(qū)主要分布在該鎮(zhèn)的西部和西南部，相關(guān)性研究也表明，小麥幼苗中的硒主要來(lái)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(zhèn)農(nóng)田土壤為富硒土壤，適宜發(fā)展富硒農(nóng)產(chǎn)品等特色產(chǎn)業(yè)，增加農(nóng)民收入。

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作者簡(jiǎn)介：

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