安徽琴溪地区土壤硒元素有效性及开发研究＊

陶春军，贾十军，梁红霞，邢润华，陈永宁，陈富荣

（安徽省地质调查院，合肥 230001）

在适度范围内，硒元素是人体必须的微量营养元素，对机体的免疫功能和防御机能有重要影响，可提高动物体免疫功能和刺激蛋白及抗体的产生，增强免疫力。近年来富硒农产品受到追捧，提高了富硒农产品的附加值［1－6］。如何根据土壤硒元素含量界定富硒土壤，目前我国没有统一标准，本文基于安徽省地方性富硒土壤分级标准对琴溪地区硒元素迁移转化规律及开发研究进行探讨，以期为地方经济及富硒产业发展提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于泾县北东，行政区划涉及晏公堂、琴溪桥、蔡村、孤峰、赤滩、昌桥等乡镇。地理坐标：东经118°19′25″－118°35′16″；北纬30°34′08″－30°46′25″（图1）。琴溪调查区位于皖南低山区，地形起伏剧烈。调查区地处暖温带和亚热带过渡地带，水热条件优越，雨量充沛，四季分明。农作物为一年两熟，年降水量多在1200～1400 mm 之间，平原区适宜农业作物种植，丘陵区适宜茶、竹以及其他经济林木生长。依据土地利用现状分类GB／T 21010－2007，调查区内土地利用现状比较单一，主要以林地为主，其次为耕地。区内交通条件较好，为富硒土壤资源开发利用提供了有利条件。研究区地质背景以志留纪—二叠纪地层为主，局部为第四纪河流冲、洪积形成的亚粘土、亚砂土。成土母质以碳酸盐类风化物母质为主，其次为碎屑岩类风化物母质。土壤类型主要以红壤、水稻土为主。

2 材料与方法

2．1 样品采集与分析

在工作区范围内布置面积性土壤测量工作，采样点密度为10点／km2，采样网度500×200m，采样深度为0～20cm，定点位置周围多点采集3～5个子样组合为一个土壤样品，样品重量大于500g，共采样2364件。

在土壤地球化学调查的基础上，根据富硒土壤分布范围及农作物种类分别采集植物样品及其根系土壤。在优先考虑植物样品代表性的基础上，采用对角线法或五点梅花法选取4～5个样点，四周距地边1m 以上，每个样点取50cm×（播幅＋株距）cm样方一个，采集其可食部分，然后组合成一个样品。共采样植物样品26件，包括水稻4件、蔬菜14件、茶叶5件和玉米3件，其配套根系土壤26件。

面积性土壤样分析指标为：硒、镉、铅、砷、铜、锌、钼、氮、磷、钾、硼、有机质和pH 值。根系土分析指标为：硒、镉、铅、砷、铜、锌和钼全量，硒元素有效量及pH 值。植物样分析指标为：硒、镉、铅、砷、铜、锌和钼全量。

本次样品分析工作由国土资源部合肥矿产资源监督检测中心承担，采用国家标准物质（GBW 系列）进行监控，分析方法分别为：X 射线荧光光谱法（XRF）测定磷、铅、锌、氮、铜、钾；等离子体发射光谱法（ICP－OES）石墨炉原子吸收法（GFAAS）测定镉；原子荧光法（AFS）测定砷和硒。催化极谱法（POL）测定钼；离子选择性电极法（ISE）测定pH；氧化还原容量法（VOL）测定有机碳。按照《生态地球化学评价样品分析技术要求（试行）》及相关技术标准规范监控分析质量，所有分析测试数据真实、可靠。各元素的分析方法检出限要求及方法实际检出限见表1。

按照七步提取法：水提取水溶态、氯化镁提取离子交换态、醋酸—醋酸钠提取碳酸盐结合态、焦磷酸钠提取弱有机结合态（腐植酸态）、以盐酸羟胺提取铁锰结合态、以氧化氢提取强有机结合态、以氢氟酸提取残渣态。形态分析检出限要求见表2。

图1 工作区地理位置图［据安徽省地理底图］Fig．1 Location of the studied area

表1 各项指标分析方法检出限要求及本文所采用方法实际检出限 （单位：10－6）Table 1 Detection limit requirements of indicator analysis methods and actual detection limit of methods used in this paper

表2 形态分析方法检出限要求Table 2 Detection limit requirements of morphological analysis method

2．2 富硒土壤分级标准

由安徽省已完成多目标区域地球化学调查区土壤硒元素地球化学统计及富硒稻谷生态效应验证，参照谭见安等不同硒景观区划分标准［7－8］，本次工作富硒土壤采用表3标准［9］。

表3 富硒土壤分级标准Table 3 Classification standard of selenium－rich soil

据标准释义，土壤硒元素含量分级不但要考虑评价区域硒元素含量地球化学分布特征，还应该考虑硒元素缺乏或过量对人体健康的影响程度，而富硒土壤的界定应具有明显的生物有效性。地球化学低值区和低背景区土壤硒元素极缺乏和缺乏，其生态效应表现为人体摄入潜在硒不足。地球化学背景区和高背景区土壤硒元素含量中等（适度）和丰富，能够满足生物需求。地球化学异常区土硒元素含量极丰富，其含量为（0．35～3．0）×10－6，可以生产天然富硒稻谷，此类土壤定义为富硒土壤。硒元素含量≥3．0×10－6的土壤，其中硒通过植物等途径传导，可能对生物产生危害，生态效应表现为硒元素过量或硒元素中毒。

3 结果与讨论

3．1 研究区富硒土壤分布特征

琴溪地区主要以富硒土壤为主，占到研究区总面积的73．56%，适中面积占到总面积的25．61%（图2）。区内富硒土壤区硒元素含量较高，绘制地球化学图时，在富硒土壤区内插了一个0．6×10－6含量分级。富硒土壤主要沿丘陵区分布，在第四系河流冲积物母质形成的土壤硒含量较低，富硒土壤从白垩纪到志留纪均有分布。

3．2 富硒土壤硒元素有效性评价

图2 琴溪地区富硒土壤分布图Fig．2 Distribution of selenium－rich soil in Qinxi area

表4 土壤全量硒、有效硒与其他元素相关系数表Table 4 Correlation coefficients of the total selenium and available selenium with other effective elements in soil

本次工作采集的生物样品及根系土壤相关分析见表4。由表4可以看出，硒元素有效量与全量硒相关性最好，说明随着土壤全量硒含量增加，有效硒含量也增加，同时土壤全量硒与镉、铬、汞、氮、钼、有机质亦表现出较好的相关性，说明土壤全量硒与重金属相伴生，是富硒土壤开发的不利因素。依据土壤环境质量标准（GB15618－1995），综合评价显示区内土壤环境质量总体以一、二级土壤为主，影响土壤环境质量元素主要为Cd、As，其中Cd和As三级及超三级土壤面积分别占到全区面积的24．9%和6．15%，且二者较差土壤分布空间上具有一致性，多与泥盆纪—石炭纪、二叠纪地层对应，该类地层为硒元素高背景区，二叠纪、石炭纪地层岩石风化是丘陵山地土壤硒元素重要的来源。

土壤有效硒与其他指标相关性要差于全量硒，但其含量变化趋势与全量硒与其他元素相关性较为一致，与土壤砷、铅、锰、磷呈负相关趋势。土壤中氮元素、有机质丰富土壤主要沿山区分布，适中及稍缺土壤沿河流冲积物平原分布。区内土壤中的磷元素含量主要以稍缺－缺乏为主。土壤有机质富集使硒元素易吸附固定，富有机质是形成富硒土壤的有利因素［9］。

3．3 硒元素生物有效性评价

根据国家富硒稻谷标准［10］，区内采集的4件精米样品及对应的根系土硒含量均达到了富硒稻米和富硒土壤标准，在富硒土壤区内取得的4件精米中硒含量分别为0．08×10－6、0．10×10－6、0．13×10－6和0．24×10－6，反映出研究区土壤内具有生产富硒稻米的潜力。

采集生物样品主要有稻米、玉米、蔬菜、茶叶等，其中蔬菜包括韭菜、辣椒、丝瓜等。全区生物样品及不同品种生物样品硒元素含量相关分析（表5）显示，生物硒元素与土壤全量硒相关性最好，与土壤有效硒有一定的正相关关系，相关系数为0．24。

从全区生物硒含量与酸碱度之间的相关性可以看出，生物硒元素含量在酸性条件下的相关性要明显高于碱性土壤。

3．4 生物硒元素与其他元素相关性

由生物硒元素与其他元素相关性（表6）可以看出，生物硒元素与土壤镉、有机质、氮、钼呈正相关，与其它元素呈负相关关系。按照稻米及蔬菜两类农作物分别统计显示，稻米硒与土壤镉、汞、氮元素呈正相关，相关性相对较高，与砷、硼、锰、钙呈较好的负相关关系，而蔬菜硒与土壤各元素的相关性要明显差于水稻与各元素的相关性。

表5 生物样品硒元素含量与土壤全量、有效量硒及pH 相关系数Table 5 Correlation coefficients of selenium contents in biological samples with the total selenium，available selenium and pH in soil

表6 生物样品硒元素与土壤其他指标相关系数Table 6 Correlation coefficients of selenium in biological samples with other indicators in soil

从上述生物硒元素与其他元素相关性可以看出，生物硒除与镉元素相关性较好之外，与其它重金属元素相关性较差，与砷元素表现出较明显的负相关关系，说明该地区硒生物硒元素与土壤中的镉元素具有一定的伴生性，其它重金属则不影响生物样品的品质。

4 结论与建议

研究区内存在大面积的富硒土壤，富硒土壤总面积占到调查区总面积的73．56%，具有发展富硒农产品的基础。土壤中硒元素的有效性较高，具备生产出富硒农产品的潜力。

区内以丘陵山地为主，分布有大面积的毛竹林、水竹林、茶园，具有富硒山野菜开发潜力，且该区位于泾县月亮湾旅游景区附近，区位优势明显，利于富硒产品转化。

研究区内局部地区镉元素含量较高，发展富硒产业应避开高镉地区。此外，土壤中磷、钾较缺乏，土壤应注意培肥。由于耕地资源有限，富硒产业发展思路应合理利用有限耕地资源和现有茶叶、水竹笋、毛竹笋、蕨菜等自然资源，打造集旅游、富硒农产品与适宜山地种植的经济作物等相配套的富硒旅游产业链。

根据土地利用现状及土壤硒元素含量统计，各类用地富硒产品开发利用建议见表7。

表7 琴溪地区富硒土壤开发利用建议表Table 7 Proposals for development and utilization of selenium－rich soil in Qinxi area

［1］Krzysztof，Kaklewski，Janina Nowak，et al．Effects of selenium content in green parts of plants on the amount of ATP and ascorbate－glutathione cycle enzyme activity at various growth stages of wheat and oilseed rape［J］．Journalof plant physiology，2008，165：1011－1022．

［2］李家熙，张光弟，葛晓立．人体硒缺乏与过剩的地球化学环境特征及其预测［M］．北京：地质出版社，2000．

［3］汪庆华，唐根年，李睿，等．浙江省特色农产品立地地质背景研究［M］．北京：地质出版社，2007．

［4］许学宏，余云飞，高芹，等．富硒农产品开发现状与发展对策［J］．江苏农业科学，2010，（1）：311－313．

［5］魏然，侯青叶，杨忠芳，等．江西省鄱阳湖流域根系土硒形态分析及其迁移富集规律［J］．物探与化探，2012，36（1）：109－113．

［6］夏学齐，杨忠芳，薛圆，等．黑龙江省松嫩平原南部土壤硒元素循环特征［J］．现代地质，2012，26（5）：850－858．

［7］谭见安，王五一，朱紫瑜，等．环境硒及其复合因子与大骨节病［J］．环境科学学报，1987，（1）：8－13．

［8］中华人民共和国地方病与环境图集编纂委员会编．中华人民共和国地方病与环境图集［M］．北京：科学出版社，1989．

［9］安徽省地质调查院．安徽省重点地区富硒土壤资源调查报告［R］．合肥：安徽省地质调查院，2012．

［10］GB／T 22499－2008．富硒稻谷［S］．北京：中国标准出版社，2008．