淄川區(qū)土壤硒含量的地理分布格局

高明慧,牛忠磊,崔紀京,楊平**,陳昱利,鞏法江,畢海濱,岳霆

淄川區(qū)土壤硒含量的地理分布格局

高明慧1,牛忠磊2*,崔紀京3,楊平1**,陳昱利1,鞏法江1,畢海濱1,岳霆1

1. 淄博市農業(yè)科學研究院, 山東 淄博 255000 2. 淄川區(qū)農業(yè)技術推廣服務中心, 山東 淄博 255100 3. 中央農業(yè)廣播學校山東省淄博市博山區(qū)分校, 山東 淄博 255200

為初步了解淄川區(qū)土壤硒含量地理分布格局，為本地區(qū)富硒產業(yè)的發(fā)展提供基礎數(shù)據(jù)資料，帶動山區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和貧困人口脫貧致富，本文以淄川區(qū)部分地區(qū)土壤為研究對象，采集了534個表層土壤樣品（0~20 cm），通過熒光分光光度法檢測土壤硒含量，利用Microsoft Excel 2010軟件對試驗數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析，來研究淄川區(qū)土壤中硒的分布特征。結果表明：1）淄川區(qū)土壤硒含量平均值為0.5 mg/kg，土壤硒含量處于中硒偏高硒水平，總體上以富硒土壤為主，是山東省境內一個較好的富硒區(qū)域；2）以鎮(zhèn)為單位分析不同鎮(zhèn)土壤硒含量的差別，不同鎮(zhèn)土壤硒含量變化情況為：昆侖鎮(zhèn)>洪山鎮(zhèn)>嶺子鎮(zhèn)>龍泉鎮(zhèn)>羅村鎮(zhèn)>寨里鎮(zhèn)，昆侖鎮(zhèn)最高，寨里鎮(zhèn)最低；3）對采集點硒含量與經(jīng)度、緯度間的內在關系進行統(tǒng)計分析，表明土壤硒含量隨著經(jīng)度的增大而降低，隨著緯度的增高而緩慢降低。

淄川區(qū); 土壤; 硒含量; 分布

硒是人體和動物必需的營養(yǎng)元素之一[1-3]，1973年WHO就正式宣布硒是人體生理所必需的微量元素之一，并具有“微量元素中的抗癌之王”，“心臟的守護神”及“病毒的克星”等贊譽[4]。硒具有良好的抗氧化保健作用[5]，適量補充能起到防止器官老化與病變、延緩衰老、增強免疫、抵御疾病、抵抗有毒害重金屬、減輕放化療副作用和防癌抗癌等作用。但并不是攝入硒元素越多越好，人和動物對硒的必需劑量與中毒劑量間的差距很小，對硒的最高耐受劑量是2 mg/kg，高于此值便會出現(xiàn)硒中毒現(xiàn)象[6,7]。人體無法自行合成硒元素，只能依靠外界獲取，在自然界食物鏈中，硒元素來源于土壤[8]，因此探究土壤中硒含量水平尤其重要。

淄川區(qū)位于山東省淄博市中部，全區(qū)總面積960 km2，以山地、為主，年平均氣溫12.9~13.1 ℃，年平均降水量500~800 mm。2008年，山東省地方病防治研究所與美國國立研究院合作在淄川區(qū)不同地理環(huán)境的5個鎮(zhèn)中采集土壤、糧食及當?shù)鼐用裰讣走M行過克山病等相關研究，研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境硒水平與老年人群的認知能力之間呈正相關[9]；據(jù)相關專家介紹，淄川區(qū)中部的寨里、龍泉、洪山等3個鎮(zhèn)土壤種植的農產品硒含量符合中國富硒食品硒含量指標，具備天然富硒農產品生產的土壤環(huán)境條件，2014年，淄川區(qū)被農業(yè)部授予“中國天然富硒農產品之鄉(xiāng)”“中國富硒蔬菜生產基地”的稱號[10]。

本研究以淄川區(qū)不同地理環(huán)境區(qū)域的534個土壤樣品為研究對象，利用熒光分光光度法檢測土壤樣品中硒含量，對淄川區(qū)土壤硒含量與分布進行系統(tǒng)分析，初步了解富硒土壤的地理分布格局，為當?shù)馗晃a業(yè)發(fā)展提供可靠的基礎背景資料。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

淄川區(qū)地處山東省中部、淄博市中部，地理坐標為北緯36°38′15″~36°76′85″，東經(jīng)117°41'00″~118°14′35″，南北長42 km，東西寬49 km，土地總面積960 km2。淄川區(qū)土壤以褐土性土和褐土為主，占95%，潮褐土及淋溶褐土僅占5%左右，土壤有機質含量較低，土壤相對貧瘠。

圖 1 淄川區(qū)土壤硒含量采集樣品分布圖

1.2 樣品采集

在淄川區(qū)10個鎮(zhèn)范圍內進行布點，以寨里鎮(zhèn)、洪山鎮(zhèn)、龍泉鎮(zhèn)、昆侖鎮(zhèn)、嶺子鎮(zhèn)和羅村鎮(zhèn)等6個鎮(zhèn)為研究重點，采樣點涵蓋了淄川區(qū)的大部分鎮(zhèn)，共采集土壤樣本534個，具體分布見圖1。采用網(wǎng)格法布點采樣，采樣深度為0~20 cm，每個點取5個以上分樣，組合成一個土壤樣本。

1.3 試劑與儀器

試劑：濃硫酸（98%，分析純，鄭州龍達化工產品有限公司生產）；濃硝酸（69%，分析純，鄭州龍達化工產品有限公司生產）；3 mol/L鹽酸（將濃鹽酸（37.5%，分析純，鄭州龍達化工產品有限公司生產）加入蒸餾水稀釋4倍制成）。

儀器：北京吉天AFS-930原子熒光光度計。

1.4 樣品預處理

土壤樣品在室內自然風干，剔除土壤中的外侵入體（如動物殘體、昆蟲、礫石及塑料袋碎屑等），過60目尼龍篩后，裝在密封袋中備用。所選樣品土質均勻，具備代表性，全程避免使用金屬制品，防止污染。

1.5 土壤全硒測定方法

稱取過60目尼龍篩的樣品1 g于三角瓶中，加濃硝酸10 mL，濃硫酸5 mL，加冷凝小漏斗，將三角瓶置于振蕩機上，待溶液混合均勻后，置于電熱板上80~200 ℃分解至土壤出現(xiàn)灰白色時，稍微加溫至有濃硫酸白煙產生（當出現(xiàn)濃硫酸白煙而土壤未出現(xiàn)灰白色時，可以加濃硝酸1~3 mL繼續(xù)），取下冷卻，待溶液徹底冷卻后用純水無損轉移至50 mL容量瓶中，定容后過濾至三角瓶中，用吸管吸取10 mL于25 mL容量瓶中，用3 mol/L鹽酸定容后，用原子熒光光度計測定。

1.6 土壤硒含量的分級標準

本研究采用彭安等[11]的分類方法，共分為四級。硒含量> 0.4 mg/kg為高硒土壤，硒含量為0.2~0.4 mg/kg為中硒土壤，硒含量為0.05~0.2 mg/kg為低硒土壤，硒含量< 0.05 mg/kg為極低硒土壤。

1.7 數(shù)據(jù)分析

每個樣品測3次，取均值作為樣品硒含量，全部樣品硒含量均值為區(qū)土壤硒含量水平，各鎮(zhèn)樣品均值為該鎮(zhèn)土壤硒含量水平，土壤硒含量水平及其隨經(jīng)緯度變化采用Microsoft Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，各鎮(zhèn)的土壤硒含量差異顯著性采用SPSS 17.0進行分析。

2 結果與分析

2.1 淄川區(qū)土壤硒含量水平

通過對采集樣品進行檢測分析發(fā)現(xiàn)，淄川區(qū)土壤硒含量范圍為0.057~5.81 mg/kg，土壤硒含量平均值為0.5 mg/kg。與我國其他地區(qū)表層土壤硒含量相比（見表1），淄川區(qū)表層土壤硒含量平均值與揭西縣[12]和章丘地區(qū)[13]富硒土壤研究結果較為相似，比三峽庫區(qū)（克山病區(qū)）[14]和西藏（大骨節(jié)病區(qū)）[15]高，低于恩施市[16]、紫陽縣[17]等硒毒區(qū)，與全國[18]和全球[19]土壤硒含量均值相比，分別是我國和全球土壤硒含量的1.72倍和1.25倍。根據(jù)土壤硒含量分級標準，高硒土壤樣品數(shù)為389個，占比72.85%，中硒、低硒樣品數(shù)分別為116個和28個，占比21.72%和5.24%，極低硒樣品僅為1個，土壤硒含量分級情況見表2。淄川區(qū)土壤硒含量最高達到5.81 mg/kg，位于昆侖鎮(zhèn)的山嘴頭村，硒含量最低為0.057 mg/kg，位于太河鎮(zhèn)的北馬鹿村。按照Blazina[20]對中國陸地土壤硒元素含量的研究，土壤硒元素含量< 0.1 mg/kg的區(qū)域屬于缺硒地區(qū)，含量為0.1~0.2 mg/kg的區(qū)域屬于低硒地區(qū)，含量為0.2~0.4 mg/kg的區(qū)域屬于正常硒含量地區(qū)，土壤硒元素含量> 0.4 mg/kg的區(qū)域屬于富硒地區(qū)，淄川區(qū)土壤為富硒土壤，富硒土壤分布見圖2。據(jù)不完全統(tǒng)計，淄川區(qū)富硒土壤約有1200 m2，是一份不可多得的天然富硒區(qū)域，規(guī)劃好利用好這一區(qū)域的天然富硒資源將大大的促進農民增收。

圖 2 淄川區(qū)富硒土壤分布圖（灰色部分）

表 1 淄川區(qū)及其他地區(qū)土壤硒含量

表 2 淄川區(qū)土壤硒含量分級表

2.2 淄川區(qū)各鎮(zhèn)土壤中的硒含量水平

淄川區(qū)各鎮(zhèn)土壤中的硒含量水平見表3。采樣的10個鎮(zhèn)中有4個鎮(zhèn)（雙楊鎮(zhèn)、西河鎮(zhèn)、太河和開發(fā)區(qū)）由于取點較少，缺乏一定的代表性，故不納入結果分析。其他6個鎮(zhèn)土壤硒含量均超過了0.4 mg/kg，分別是龍泉鎮(zhèn)、寨里鎮(zhèn)、洪山鎮(zhèn)、羅村鎮(zhèn)、嶺子鎮(zhèn)和昆侖鎮(zhèn)。其中昆侖鎮(zhèn)土壤硒含量平均值達0.635 mg/kg，洪山鎮(zhèn)平均值為0.597 mg/kg，嶺子鎮(zhèn)平均值為0.585 mg/kg，龍泉鎮(zhèn)平均值為0.564 mg/kg，羅村鎮(zhèn)平均值為0.454 mg/kg，寨里鎮(zhèn)平均值為0.441 mg/kg，均到了中硒及以上的水平，為富硒區(qū)域。根據(jù)不同鎮(zhèn)土壤硒含量的測定數(shù)據(jù)，不同鎮(zhèn)硒含量變化趨勢表現(xiàn)為：昆侖鎮(zhèn)>洪山鎮(zhèn)>嶺子鎮(zhèn)>龍泉鎮(zhèn)>羅村鎮(zhèn)>寨里鎮(zhèn)。土壤硒含量超過0.550 mg/kg的4個鎮(zhèn)中，高硒土壤的樣品數(shù)均超過75%，土壤硒含量最低的寨里鎮(zhèn)高硒土壤樣品數(shù)為53.93%。通過對各鎮(zhèn)土壤硒含量進行差異顯著性分析可知，寨里鎮(zhèn)與羅村鎮(zhèn)間差異不顯著，但這兩個鎮(zhèn)與洪山鎮(zhèn)、昆侖鎮(zhèn)和嶺子鎮(zhèn)均存在顯著性差異，龍泉鎮(zhèn)和寨里鎮(zhèn)、羅村鎮(zhèn)之間差異不顯著。

表 3 淄川區(qū)各鎮(zhèn)的土壤硒含量分級表

2.3 土壤硒含量隨經(jīng)緯度變化

圖 3 土壤硒含量隨經(jīng)度變化

圖 4 土壤硒含量隨緯度變化

土壤硒含量隨經(jīng)緯度變化見圖3和圖4。由圖3可知，隨著經(jīng)度的增大，土壤硒含量逐漸降低，即淄川區(qū)土壤硒含量整體呈現(xiàn)西高東低的趨勢，由西向東，土壤硒含量逐漸降低，西部和東部土壤硒含量差距較大。由圖4可知，土壤硒含量隨緯度變化不是很明顯，隨著緯度的增高，土壤硒含量緩慢降低，由南向北，土壤硒含量緩慢減少，南北差異不特別明顯。

3 討論

彭安等[11]將中國主要土壤類型硒含量劃分為4個等級（見表4），其中，中硒和高硒等級的土壤類型主要為灰漠土、棕漠土、黃壤區(qū)水稻土、磚紅壤、磷質石、灰土、石灰土、黃棕土和黃壤、紅壤、赤紅壤，而淄川區(qū)土壤以褐土性土和褐土為主（極低硒土壤類型），且兩者比例高達95%，這與彭安等的研究不一致。盧新衛(wèi)等[21]研究表明，煤炭的開采利用是環(huán)境硒的一個重要來源；高宗軍等[22]研究表明，煤礦的開采活動導致大氣中的硒含量增加，最終形成富硒土壤；宋明義等[23]研究表明，土壤富硒的成因與煤炭開采、堆存、燃燒等活動有關；張秀芝等[24]研究表明土壤硒異常主要分布在采煤區(qū)或燃煤密集區(qū)。淄川區(qū)煤礦資源豐富，開采歷史久遠，據(jù)史料記載，早在唐朝年間淄川就有開采煤礦的歷史。侯兵等[25]研究表明，建國過后淄川區(qū)共有煤礦33處，主要分布在嶺子、雙溝（目前屬于雙楊鎮(zhèn)）、龍泉、昆侖、羅村等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。煤礦所在位置與富硒區(qū)域基本重合，由此可以推斷，淄川區(qū)富硒土壤面積大可能與其豐富的煤礦資源有關。這一推測與王峰等[26]的研究相似，可為后續(xù)研究提供參考。

表 4 中國不同類型土壤硒含量[11]

4 結論

1）淄川區(qū)土壤硒含量平均值為0.5 mg/kg，土壤硒含量處于中硒偏高硒水平，總體上以富硒土壤為主，是山東省境內一個較好的富硒區(qū)域；

2）淄川區(qū)富硒土壤主要集中在龍泉、寨里、洪山、羅村、嶺子、昆侖等鎮(zhèn)，不同鎮(zhèn)土壤硒含量變化表現(xiàn)為：昆侖鎮(zhèn)>洪山鎮(zhèn)>嶺子鎮(zhèn)>龍泉鎮(zhèn)>羅村鎮(zhèn)>寨里鎮(zhèn)，其中，昆侖鎮(zhèn)最高，寨里鎮(zhèn)最低；

3）淄川區(qū)土壤硒含量呈現(xiàn)西高東低、南多北少的變化趨勢，隨著經(jīng)度的增大而降低，隨著緯度的增高而緩慢降低。

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The Soil Geographical Distribution Pattern of Selenium Contents in Zichuan

GAO Ming-hui1, NIU Zhong-lei2*, CUI Ji-jing3, YANG Ping1**, CHEN Yu-li1, GONG Fa-jiang1, BI Hai-bin1, YUE Ting1

1.255000,2.255100,3.255200,

In order to study the geographical distribution pattern of soil selenium contents in Zichuan county, provides basic data for the development of soil selenium industry, drives the economic development of mountainous areas, and lift the poor out of poverty, the authors researched part of the county’s soil in Zichuan county. A total of 534 surface soil samples(0~20 cm) were collected, fluorescence spectrophotometry was used to measure soil selenium contents, systematic analysis of test data was carried out by Microsoft Excel 2010 to study the distribution characteristics of soil selenium contents in Zichuan county. The results show that: 1)The average value of soil selenium contents in Zichuan county is 0.5 mg/kg, and it is in the high and middle selenium level. Generally, the soil in Zichuan county is mainly selenium-riched, and it is also a good selenium-riched area in Shandong province. 2)The change of soil selenium contents in different towns is as follows: Kunlun town >Hongshan town > Lingzi town >Longquan town >Luocun town >Zhaili town, Kunlun town’s soil selenium contents is the highest, Zhaili town’s soil selenium contents is the lowest. 3)The longitude, latitude and soil selenium contents of the collection points were analyzed individually, the results show that the soil selenium contents decreases with the increase of longitude, the soil selenium contents decreases slowly as latitude increases.

Zichuan district; soil; Selenium contents; distribution

S151.9

A

1000-2324(2021)01-0029-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2021.01.006

2019-07-22

2019-08-23

淄博市富硒農產品關鍵生產技術研究與示范項目資助

高明慧(1988-),女,農學碩士,農藝師,主要從事作物生態(tài)生理研究. E-mail:gaomingxiaohui@qq.com

牛忠磊(1981-),男,理學碩士,農藝師,主要從事作物生態(tài)生理研究. E-mail:158669625@qq.com

Author for correspondence. E-mail:zbnkyxds@163.com