甘肅省富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)研究與探討

李春亮，李洚，楊菁，王巧薇，楊景宇

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000)

1973年世界衛(wèi)生組織(WHO)宣布Se是人與動(dòng)物的必需微量元素。美國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)認(rèn)為,Se是與維生素、β-胡蘿卜素等生化物質(zhì)同等重要的營(yíng)養(yǎng)素,是必須像攝入蛋白質(zhì)、淀粉一樣每天都要攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(Rayman MP，2012；王化齊等，2019；彭祚全等，2013)。1988年中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)已將Se列為15種每日膳食營(yíng)養(yǎng)素之一。2014年，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展綱要(2014-2020年)》，提出重視解決微量營(yíng)養(yǎng)素缺乏的問(wèn)題，為全國(guó)硒產(chǎn)品開發(fā)與發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇(楊光圻等，1992)。

Se在自然界分布極不均勻(武春林等，2018；陳繼平等，2020；陶春軍等2020)，中國(guó)的Se資源分布呈明顯的地帶性。根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局及原國(guó)土資源部在1999～2014年對(duì)全國(guó)耕地地球化學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，中國(guó)有近2/3的人群處于缺Se地帶(國(guó)土資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，2015)，其中甘肅省即處于缺Se地帶。因此甘肅省富硒土壤資源開發(fā)具有較好的商業(yè)前景。目前，國(guó)內(nèi)富硒地區(qū)多將富硒資源開發(fā)利用列入經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，呈現(xiàn)出競(jìng)相發(fā)展的態(tài)勢(shì)，同時(shí)富硒產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失的問(wèn)題也日益凸顯，導(dǎo)致處于啟蒙期的市場(chǎng)存在較多亂象，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，不利于富硒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)的缺位也造成各級(jí)監(jiān)管部門對(duì)大量硒產(chǎn)品的監(jiān)管缺乏足夠的依據(jù)(彭祚全，2012；彭祚全等，2013)。2007年以來(lái)，甘肅省已完成1∶25萬(wàn)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查55 100 km2，在蘭州、張掖、武威等多地發(fā)現(xiàn)了較好的富Se土地資源，甘肅省急需建立富Se土壤及富硒農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)，助力地方發(fā)展富Se新興健康產(chǎn)業(yè)。

筆者以在甘肅省內(nèi)開展土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目時(shí)采集的304件土壤-小麥籽實(shí)協(xié)同樣品分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合甘肅臨近省份富硒小麥地方標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)，初步探討了甘肅省富Se土壤標(biāo)準(zhǔn)參考值，為甘肅省建立富硒土壤地方標(biāo)準(zhǔn)、圈定富Se土地資源，發(fā)展富硒產(chǎn)業(yè)提供了重要依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2007年以來(lái)，甘肅省地質(zhì)調(diào)查院先后承擔(dān)了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心下達(dá)的5個(gè)1∶25萬(wàn)多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查和土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目，在蘭州、白銀、武威、張掖、金昌、定西、平?jīng)?、天水、臨夏等多地開展了調(diào)查任務(wù)，完成調(diào)查面積55 100 km2，在張掖市山丹縣及定西市岷縣完成1∶5萬(wàn)土地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查面積396 km2，采集了表層土壤樣品17 027件，(其中1∶25萬(wàn)土地調(diào)查表層土壤樣品13 867件，1∶5萬(wàn)表層土壤樣品3 160件)，分別于張掖、武威、蘭州、定西等地協(xié)同采集土壤-小麥籽實(shí)樣品304件。

其中蘭州、白銀、張掖、金昌、武威等地區(qū)的1∶25萬(wàn)調(diào)查樣品分析測(cè)試均由武漢巖礦測(cè)試中心完成，定西、平?jīng)觥⑻焖?、臨夏等地的1∶25萬(wàn)調(diào)查樣品由安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所承擔(dān)，1∶5萬(wàn)調(diào)查土壤樣品及所有農(nóng)產(chǎn)品樣品均由蘭州礦勘院有色中心實(shí)驗(yàn)室完成，方法和精密度控制均達(dá)到了規(guī)范(DZ/T0295-2016)要求。

2 全國(guó)各省富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

富硒土壤即為含有豐富天然Se元素、且有害重金屬元素含量小于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值要求的土壤。目前，寧夏回族自治區(qū)、河南省、黑龍江省及中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局均先后制定并出臺(tái)了相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)。在甘肅省地質(zhì)調(diào)查院實(shí)施了5個(gè)土地質(zhì)量調(diào)查項(xiàng)目后，基本摸清了省內(nèi)土壤Se含量分布及與富硒農(nóng)產(chǎn)品的關(guān)系，同時(shí)為了發(fā)展甘肅省富硒產(chǎn)業(yè)，服務(wù)地方脫貧攻堅(jiān)任務(wù)，增加農(nóng)產(chǎn)品附加值，筆者研究了甘肅省土壤與富硒農(nóng)產(chǎn)品的關(guān)系，以達(dá)到為地方出臺(tái)省級(jí)富硒土壤提供數(shù)據(jù)支撐的目的。

現(xiàn)各省已發(fā)布的富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)主要差異(表1)是按照土壤酸堿度(pH值)分別劃定出富硒土壤限定值。當(dāng)土壤呈堿性時(shí)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局推薦以0.30×10-6作為富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)下限(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，2019)，東部及東北部的河南省及黑龍江省則分別采用0.3×10-6、0.325×10-6作為富硒土壤的標(biāo)準(zhǔn)下限(河南省市場(chǎng)監(jiān)督管理局，2019；黑龍江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2018)，西北地區(qū)的寧夏回族自治區(qū)則采用0.222×10-6作為富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)下限(寧夏回族自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2016)。因此，全國(guó)各地多采用0.222×10-6～0.325×10-6為富Se土壤下限。

表1 全國(guó)各地富硒土壤地方標(biāo)準(zhǔn)表Tab.1 Local standards for selenium-rich soils in China

3 甘肅省根系土與作物籽實(shí)Se含量特征

3.1 甘肅土壤酸堿性特征

筆者對(duì)甘肅省55 100 km2區(qū)域內(nèi)土壤pH值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表2)，結(jié)果顯示，甘肅省土壤的平均pH值為8.4，pH值范圍在6.9～9.59。依據(jù)pH值對(duì)土壤酸堿性進(jìn)行劃分：pH值≤6.5的土壤為酸性土壤，甘肅省不存在酸性土壤；6.57.5的土壤為堿性土壤，土樣數(shù)最多，為13 839個(gè)，占土壤樣品總數(shù)的99.8%。

表2 甘肅省土壤酸堿度統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Statistical table of soil pH in Gansu province

3.2 甘肅土壤中Se含量特征

甘肅省土壤中的Se含量平均值為0.20×10-6，中位值為0.18×10-6；變化范圍為0.05×10-6～9.29×10-6。甘肅省地處黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原三大高原的交匯地帶，境內(nèi)地形復(fù)雜，地貌多樣。甘肅省相比全國(guó)雖然總體屬于Se缺乏區(qū)，但通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，省內(nèi)也存在部分地區(qū)土壤Se含量較高的現(xiàn)象，主要分布于蘭州市、山丹縣、甘州區(qū)等地。通過(guò)1∶5萬(wàn)土地質(zhì)量調(diào)查，在山丹縣發(fā)現(xiàn)2個(gè)富Se土壤連片區(qū)，共計(jì)200余平方千米。山丹縣位于甘肅省河西走廊中部地帶，具有典型的河西走廊種植區(qū)土壤背景、地形地貌、氣候條件等特征，在省內(nèi)具有廣泛代表性。其中,東樂(lè)-清泉富硒區(qū)土壤Se元素平均值達(dá)到0.46×10-6，李橋-霍城-大馬營(yíng)富硒區(qū)土壤Se元素平均值達(dá)到0.41×10-6(表3)。

表3 甘肅土壤Se含量特征表Tab.3 Characteristics of selenium content in soil of Gansu province

4 甘肅省富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)項(xiàng)目及限量值確定建議

4.1 甘肅省富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)制定依據(jù)

在制定富硒食品含硒量標(biāo)準(zhǔn)時(shí),彭祚全等依據(jù)中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量Chinese RIs(2006)》中《常量和微量元素參考攝入量》關(guān)于硒的參考攝入量和《微量元素硒的人體需要量和安全攝入量范圍》(Rayman M P，2012)的研究成果提出并制訂了富硒食品標(biāo)準(zhǔn)。富硒土壤下限設(shè)置注重富硒農(nóng)產(chǎn)品富集Se元素的有效性,而依據(jù)此原理制定的國(guó)家或地方標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。甘肅省農(nóng)業(yè)種植的大宗農(nóng)產(chǎn)品主要為小麥、玉米，其中玉米又以制種為主，同時(shí)作物硒主要來(lái)自于土壤，富硒土壤是生產(chǎn)富硒作物的基礎(chǔ)，因此筆者主要參考富硒小麥反推富硒土壤的含量值。

表4 全國(guó)各地富Se糧食中硒含量標(biāo)準(zhǔn)表Tab.4 Standard of selenium content in selenium-rich grain in China

4.2 甘肅省富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)限量值的確定

參考全國(guó)各地已出臺(tái)的富硒糧食標(biāo)準(zhǔn)(表4)，可以看出富硒小麥籽實(shí)Se的下限為0.02×10-6～0.15×10-6，堿性土壤的西北地區(qū)，如陜西安康、寧夏分別采用0.02×10-6及0.04×10-6為富硒小麥下限標(biāo)準(zhǔn)；青海省則采用0.08×10-6為富硒小麥的下限標(biāo)準(zhǔn)，而甘肅省無(wú)論從景觀地貌還是從土壤類型上劃分，土壤性質(zhì)與寧夏及陜西更為相似，因此選取標(biāo)準(zhǔn)較高的寧夏富硒小麥標(biāo)準(zhǔn)(0.04×10-6)推演甘肅富硒土壤下限標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合小麥籽實(shí)與根系土中Se的線性相關(guān)模型(公式y(tǒng)=0.674x-0.149)，推算出甘肅省富硒土壤的下限值為0.28×10-6(圖1)。

圖1 甘肅省小麥籽實(shí)與根系土中的Se的線性模型圖Fig.1 A linear model of selenium in wheat seed and root soil in Gansu province

4.3 小麥籽實(shí)中硒含量特征

根據(jù)筆者在甘肅省協(xié)同采集的土壤與小麥樣品分析結(jié)果，當(dāng)甘肅省土壤中Se含量大于等于0.28×10-6時(shí)，小麥籽實(shí)有256件樣品達(dá)到了富硒農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)[寧夏富硒農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(水稻、玉米、小麥與枸杞干果) DB64/T1221-2016)](圖2)，小麥富Se率為84.21%。根據(jù)成曉夢(mèng)等采用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局建議的0.4×10-6作為富硒土壤下限標(biāo)準(zhǔn)，在全國(guó)各地富硒土壤中采集的小麥樣品籽實(shí)富Se率為76%(成曉夢(mèng)，2019)。因此得出甘肅省采用0.28×10-6作為富硒土壤的下限標(biāo)準(zhǔn)，其富硒土壤中小麥籽實(shí)富硒率仍高于中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局建議的富硒土壤下限標(biāo)準(zhǔn)中農(nóng)產(chǎn)品富硒率8.21個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明了甘肅省富硒土壤與富硒小麥具有更好的相關(guān)性。

圖2 甘肅省土壤和小麥籽實(shí)Se含量協(xié)同分析圖Fig.2 Co-analysis of seleniumin soils and wheat in Gansu

5 結(jié)論

從國(guó)內(nèi)其他省市富硒產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律來(lái)看，富硒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)該做到“產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)先行”，這也是《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》的要求。鑒于上述結(jié)果，甘肅省土壤均為堿性土壤，且pH值99.8%都在7.5以上，甘肅省富硒土壤標(biāo)準(zhǔn)建議定為當(dāng)Se含量≥0.28×10-6時(shí)，且重金屬含量小于《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)GB15618》中土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的土壤即為富Se土壤。建議特別是在目前種糧效益普遍較低的情況下，應(yīng)大力開發(fā)富硒小麥等富硒農(nóng)副產(chǎn)品，引領(lǐng)地方農(nóng)民脫貧致富。

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