淄川区土壤硒含量的地理分布格局

高明慧,牛忠磊,崔纪京,杨平**,陈昱利,巩法江,毕海滨,岳霆

淄川区土壤硒含量的地理分布格局

高明慧1,牛忠磊2*,崔纪京3,杨平1**,陈昱利1,巩法江1,毕海滨1,岳霆1

1. 淄博市农业科学研究院, 山东 淄博 255000 2. 淄川区农业技术推广服务中心, 山东 淄博 255100 3. 中央农业广播学校山东省淄博市博山区分校, 山东 淄博 255200

为初步了解淄川区土壤硒含量地理分布格局，为本地区富硒产业的发展提供基础数据资料，带动山区经济发展和贫困人口脱贫致富，本文以淄川区部分地区土壤为研究对象，采集了534个表层土壤样品（0~20 cm），通过荧光分光光度法检测土壤硒含量，利用Microsoft Excel 2010软件对试验数据系统分析，来研究淄川区土壤中硒的分布特征。结果表明：1）淄川区土壤硒含量平均值为0.5 mg/kg，土壤硒含量处于中硒偏高硒水平，总体上以富硒土壤为主，是山东省境内一个较好的富硒区域；2）以镇为单位分析不同镇土壤硒含量的差别，不同镇土壤硒含量变化情况为：昆仑镇>洪山镇>岭子镇>龙泉镇>罗村镇>寨里镇，昆仑镇最高，寨里镇最低；3）对采集点硒含量与经度、纬度间的内在关系进行统计分析，表明土壤硒含量随着经度的增大而降低，随着纬度的增高而缓慢降低。

淄川区; 土壤; 硒含量; 分布

硒是人体和动物必需的营养元素之一[1-3]，1973年WHO就正式宣布硒是人体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”，“心脏的守护神”及“病毒的克星”等赞誉[4]。硒具有良好的抗氧化保健作用[5]，适量补充能起到防止器官老化与病变、延缓衰老、增强免疫、抵御疾病、抵抗有毒害重金属、减轻放化疗副作用和防癌抗癌等作用。但并不是摄入硒元素越多越好，人和动物对硒的必需剂量与中毒剂量间的差距很小，对硒的最高耐受剂量是2 mg/kg，高于此值便会出现硒中毒现象[6,7]。人体无法自行合成硒元素，只能依靠外界获取，在自然界食物链中，硒元素来源于土壤[8]，因此探究土壤中硒含量水平尤其重要。

淄川区位于山东省淄博市中部，全区总面积960 km2，以山地、为主，年平均气温12.9~13.1 ℃，年平均降水量500~800 mm。2008年，山东省地方病防治研究所与美国国立研究院合作在淄川区不同地理环境的5个镇中采集土壤、粮食及当地居民指甲进行过克山病等相关研究，研究发现，环境硒水平与老年人群的认知能力之间呈正相关[9]；据相关专家介绍，淄川区中部的寨里、龙泉、洪山等3个镇土壤种植的农产品硒含量符合中国富硒食品硒含量指标，具备天然富硒农产品生产的土壤环境条件，2014年，淄川区被农业部授予“中国天然富硒农产品之乡”“中国富硒蔬菜生产基地”的称号[10]。

本研究以淄川区不同地理环境区域的534个土壤样品为研究对象，利用荧光分光光度法检测土壤样品中硒含量，对淄川区土壤硒含量与分布进行系统分析，初步了解富硒土壤的地理分布格局，为当地富硒产业发展提供可靠的基础背景资料。

1 材料与方法

1.1 研究地区概况

淄川区地处山东省中部、淄博市中部，地理坐标为北纬36°38′15″~36°76′85″，东经117°41'00″~118°14′35″，南北长42 km，东西宽49 km，土地总面积960 km2。淄川区土壤以褐土性土和褐土为主，占95%，潮褐土及淋溶褐土仅占5%左右，土壤有机质含量较低，土壤相对贫瘠。

图 1 淄川区土壤硒含量采集样品分布图

1.2 样品采集

在淄川区10个镇范围内进行布点，以寨里镇、洪山镇、龙泉镇、昆仑镇、岭子镇和罗村镇等6个镇为研究重点，采样点涵盖了淄川区的大部分镇，共采集土壤样本534个，具体分布见图1。采用网格法布点采样，采样深度为0~20 cm，每个点取5个以上分样，组合成一个土壤样本。

1.3 试剂与仪器

试剂：浓硫酸（98%，分析纯，郑州龙达化工产品有限公司生产）；浓硝酸（69%，分析纯，郑州龙达化工产品有限公司生产）；3 mol/L盐酸（将浓盐酸（37.5%，分析纯，郑州龙达化工产品有限公司生产）加入蒸馏水稀释4倍制成）。

仪器：北京吉天AFS-930原子荧光光度计。

1.4 样品预处理

土壤样品在室内自然风干，剔除土壤中的外侵入体（如动物残体、昆虫、砾石及塑料袋碎屑等），过60目尼龙筛后，装在密封袋中备用。所选样品土质均匀，具备代表性，全程避免使用金属制品，防止污染。

1.5 土壤全硒测定方法

称取过60目尼龙筛的样品1 g于三角瓶中，加浓硝酸10 mL，浓硫酸5 mL，加冷凝小漏斗，将三角瓶置于振荡机上，待溶液混合均匀后，置于电热板上80~200 ℃分解至土壤出现灰白色时，稍微加温至有浓硫酸白烟产生（当出现浓硫酸白烟而土壤未出现灰白色时，可以加浓硝酸1~3 mL继续），取下冷却，待溶液彻底冷却后用纯水无损转移至50 mL容量瓶中，定容后过滤至三角瓶中，用吸管吸取10 mL于25 mL容量瓶中，用3 mol/L盐酸定容后，用原子荧光光度计测定。

1.6 土壤硒含量的分级标准

本研究采用彭安等[11]的分类方法，共分为四级。硒含量> 0.4 mg/kg为高硒土壤，硒含量为0.2~0.4 mg/kg为中硒土壤，硒含量为0.05~0.2 mg/kg为低硒土壤，硒含量< 0.05 mg/kg为极低硒土壤。

1.7 数据分析

每个样品测3次，取均值作为样品硒含量，全部样品硒含量均值为区土壤硒含量水平，各镇样品均值为该镇土壤硒含量水平，土壤硒含量水平及其随经纬度变化采用Microsoft Excel 2010软件进行数据统计分析，各镇的土壤硒含量差异显著性采用SPSS 17.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 淄川区土壤硒含量水平

通过对采集样品进行检测分析发现，淄川区土壤硒含量范围为0.057~5.81 mg/kg，土壤硒含量平均值为0.5 mg/kg。与我国其他地区表层土壤硒含量相比（见表1），淄川区表层土壤硒含量平均值与揭西县[12]和章丘地区[13]富硒土壤研究结果较为相似，比三峡库区（克山病区）[14]和西藏（大骨节病区）[15]高，低于恩施市[16]、紫阳县[17]等硒毒区，与全国[18]和全球[19]土壤硒含量均值相比，分别是我国和全球土壤硒含量的1.72倍和1.25倍。根据土壤硒含量分级标准，高硒土壤样品数为389个，占比72.85%，中硒、低硒样品数分别为116个和28个，占比21.72%和5.24%，极低硒样品仅为1个，土壤硒含量分级情况见表2。淄川区土壤硒含量最高达到5.81 mg/kg，位于昆仑镇的山嘴头村，硒含量最低为0.057 mg/kg，位于太河镇的北马鹿村。按照Blazina[20]对中国陆地土壤硒元素含量的研究，土壤硒元素含量< 0.1 mg/kg的区域属于缺硒地区，含量为0.1~0.2 mg/kg的区域属于低硒地区，含量为0.2~0.4 mg/kg的区域属于正常硒含量地区，土壤硒元素含量> 0.4 mg/kg的区域属于富硒地区，淄川区土壤为富硒土壤，富硒土壤分布见图2。据不完全统计，淄川区富硒土壤约有1200 m2，是一份不可多得的天然富硒区域，规划好利用好这一区域的天然富硒资源将大大的促进农民增收。

图 2 淄川区富硒土壤分布图（灰色部分）

表 1 淄川区及其他地区土壤硒含量

表 2 淄川区土壤硒含量分级表

2.2 淄川区各镇土壤中的硒含量水平

淄川区各镇土壤中的硒含量水平见表3。采样的10个镇中有4个镇（双杨镇、西河镇、太河和开发区）由于取点较少，缺乏一定的代表性，故不纳入结果分析。其他6个镇土壤硒含量均超过了0.4 mg/kg，分别是龙泉镇、寨里镇、洪山镇、罗村镇、岭子镇和昆仑镇。其中昆仑镇土壤硒含量平均值达0.635 mg/kg，洪山镇平均值为0.597 mg/kg，岭子镇平均值为0.585 mg/kg，龙泉镇平均值为0.564 mg/kg，罗村镇平均值为0.454 mg/kg，寨里镇平均值为0.441 mg/kg，均到了中硒及以上的水平，为富硒区域。根据不同镇土壤硒含量的测定数据，不同镇硒含量变化趋势表现为：昆仑镇>洪山镇>岭子镇>龙泉镇>罗村镇>寨里镇。土壤硒含量超过0.550 mg/kg的4个镇中，高硒土壤的样品数均超过75%，土壤硒含量最低的寨里镇高硒土壤样品数为53.93%。通过对各镇土壤硒含量进行差异显著性分析可知，寨里镇与罗村镇间差异不显著，但这两个镇与洪山镇、昆仑镇和岭子镇均存在显著性差异，龙泉镇和寨里镇、罗村镇之间差异不显著。

表 3 淄川区各镇的土壤硒含量分级表

2.3 土壤硒含量随经纬度变化

图 3 土壤硒含量随经度变化

图 4 土壤硒含量随纬度变化

土壤硒含量随经纬度变化见图3和图4。由图3可知，随着经度的增大，土壤硒含量逐渐降低，即淄川区土壤硒含量整体呈现西高东低的趋势，由西向东，土壤硒含量逐渐降低，西部和东部土壤硒含量差距较大。由图4可知，土壤硒含量随纬度变化不是很明显，随着纬度的增高，土壤硒含量缓慢降低，由南向北，土壤硒含量缓慢减少，南北差异不特别明显。

3 讨论

彭安等[11]将中国主要土壤类型硒含量划分为4个等级（见表4），其中，中硒和高硒等级的土壤类型主要为灰漠土、棕漠土、黄壤区水稻土、砖红壤、磷质石、灰土、石灰土、黄棕土和黄壤、红壤、赤红壤，而淄川区土壤以褐土性土和褐土为主（极低硒土壤类型），且两者比例高达95%，这与彭安等的研究不一致。卢新卫等[21]研究表明，煤炭的开采利用是环境硒的一个重要来源；高宗军等[22]研究表明，煤矿的开采活动导致大气中的硒含量增加，最终形成富硒土壤；宋明义等[23]研究表明，土壤富硒的成因与煤炭开采、堆存、燃烧等活动有关；张秀芝等[24]研究表明土壤硒异常主要分布在采煤区或燃煤密集区。淄川区煤矿资源丰富，开采历史久远，据史料记载，早在唐朝年间淄川就有开采煤矿的历史。侯兵等[25]研究表明，建国过后淄川区共有煤矿33处，主要分布在岭子、双沟（目前属于双杨镇）、龙泉、昆仑、罗村等乡镇。煤矿所在位置与富硒区域基本重合，由此可以推断，淄川区富硒土壤面积大可能与其丰富的煤矿资源有关。这一推测与王峰等[26]的研究相似，可为后续研究提供参考。

表 4 中国不同类型土壤硒含量[11]

4 结论

1）淄川区土壤硒含量平均值为0.5 mg/kg，土壤硒含量处于中硒偏高硒水平，总体上以富硒土壤为主，是山东省境内一个较好的富硒区域；

2）淄川区富硒土壤主要集中在龙泉、寨里、洪山、罗村、岭子、昆仑等镇，不同镇土壤硒含量变化表现为：昆仑镇>洪山镇>岭子镇>龙泉镇>罗村镇>寨里镇，其中，昆仑镇最高，寨里镇最低；

3）淄川区土壤硒含量呈现西高东低、南多北少的变化趋势，随着经度的增大而降低，随着纬度的增高而缓慢降低。

[1] 戴伟,耿增超.土壤硒的研究概况[J].西北林学院学报,1995,10(3):93-97

[2] 迟凤琴,徐强,匡恩俊,等.黑龙江省土壤硒分布及其影响因素研究[J].土壤学报,2016,53(5):1262-1274

[3] 周俊,刘兆云,孟立丰,等.土壤性质对土壤–水稻系统中硒迁移的影响[J].土壤,2016,48(4):734-741

[4] 宋志雪,潘岩灵,何华婷,等.都匀毛尖茶园土壤及茶叶锌硒含量的调查[J].茶叶,2018,44(4):191-193

[5] 张现伟,郑家奎,张涛,等.富硒水稻的研究意义与进展[J].杂交水稻,2009,24(2):5-9

[6] 呙于明,冀献民.硒的营养研究及应用[J].中国农学通报,1992,8(6):8-21

[7] 曹莹,王振林.微量元素在人体中的适宜量、需要量和中毒剂量[J].国外医学(医学地理分册),2006(4):171-173

[8] 张勇,胜李仁,兰刘妍,等.硒对人体健康作用的研究进展[J].内科,2018,13(4):623-625,662

[9] 翟乃耀,曹在洪,高玉梅,等.山东省淄川区内外环境硒水平检测分析[J].中国地方病防治杂志,2008,23(4):305-306

[10] 王守卿,杨春.淄博市淄川区土壤富硒现状及富硒产业发展对策[J].基层农技推广,2015,3(4):80-81

[11] 彭安,王子健.硒的环境生物无机化学[M].北京:中国环境科学出版社,1995

[12] 王秋爽,罗杰,蔡立梅,等.广东省揭西县土壤硒的分布特征及影响因素研究[J].土壤,2018,50(6):1126-1133

[13] 赵西强,张贵丽.章丘地区土壤硒的含量分布及影响因素[J].山东国土资源,2015,31(3):46-49

[14] 罗友进,韩国辉,孙协平,等.三峡库区（重庆段）土壤硒分布特征及影响因素[J].土壤,2018,50(1):131-138

[15] 曲航,尼玛扎西,韦泽秀,等.西藏土壤硒状况与富硒青稞生产路径[J].中国农业科学,2015,48(18):3645-3653

[16] Qin HB, Zhu JM, Liang L. The availability of selenium and risk assessment for human selenium poisoning in high-Se areas, China [J]. Environment International, 2013,52(1):66-74

[17] 张建东,王丽,王浩东.紫阳县土壤硒的分布特征研究[J].土壤通报,2016,48(6):1404-1408

[18] 刘铮.中国土壤微量元素[M].江苏:江苏科学技术出版社,1996

[19] Fordyce FM, Zhang GD, Green K,. Soil, grain and water chemistry in relation to human selenium-responsive diseases in Enshi District, China [J]. Applied Geochemistry, 2000,15(1):117-132

[20] Blazina T, Sun Y, Voegelin A,. Terrestrial selenium distribution in China is potentially linked to monsoonal climate [J]. Nature Communications,2014,5:4717

[21] 卢新卫. 陕西煤中硒的环境地球化学特征[J].陕西师范大学学报(自然科学版),2003,31(1):107-110

[22] 高宗军,崔浩浩,庞绪贵,等.山东省泰莱盆地及章丘市土壤中硒的成因[J].安徽农业科学，2011,39(31):19133-19135

[23] 宋明义,黄春雷,董岩翔,等.浙江富硒土壤成因分类及开发利用现状[J].上海地质,2010,31(S1):107-109

[24] 张秀芝,马忠社,王荫楠.河北平原土壤硒异常成因及其生态效应[J].地球与环境,2012,40(4):541-547

[25] 侯兵,魏兴.淄博市淄川区矿产资源现状及远景规划[J].山东国土资源,2007,12:18-20

[26] 王峰,陈玉真,单睿阳,等.大田县茶园土壤和茶叶中硒含量及影响因素分析[J].茶叶学报,2018,59(3):126-130

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

淄博市富硒农产品关键生产技术研究与示范项目资助

高明慧(1988-),女,农学硕士,农艺师,主要从事作物生态生理研究. E-mail:gaomingxiaohui@qq.com

牛忠磊(1981-),男,理学硕士,农艺师,主要从事作物生态生理研究. E-mail:158669625@qq.com

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