德阳市富硒土壤区富硒蔬菜种植适宜性筛选研究

喻凤莲，周娟娇，侯 莉，杨大强

(1.四川省地质矿产勘查开发局化探队，四川 德阳 618000；2.四川省深地地质勘查有限公司，四川 德阳 618000；3.生态环境地球化学调查评价德阳市重点实验室，四川 德阳 618000)

硒元素是人体和动物必需的微量元素之一，是一种良好的抗氧化剂，对于延缓衰老、提高免疫力和预防癌症均具有非常重要的意义[1]，其含量不足或过量均会引起地方病。

2008年成都经济区生态地球化学调查项目[2]在德阳市全区发现富硒土地面积达1712km2。本次分析研究德阳市旌西农业示范带内的富硒土壤特征、筛选出达到富硒等级的蔬菜及适合种植富硒蔬菜的土壤，并指导种植富硒蔬菜等农作物，建设富硒蔬菜种植示范基地，为德阳市未来发展富硒特色农业，提升富硒土地利用价值提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本次研究工作区位于德阳市旌阳区西部农业示范带内扬嘉镇丰城村片区，面积10km2。地貌类型属于山前冲积平原地貌现代河流二级阶地，为第四系冲积层，地势平缓，海拔470～530m。属四川盆地亚热带湿润气候区。区内建有配套的引水灌溉渠道(人民渠34号和35号支渠)，水资源较丰富，以自流引灌为主。区内土壤类型单一，属灰棕冲积水稻土，成土母质为全新统河流灰棕冲积物。

1.2 样品采集与处理

研究以路线土壤剖面测量形式采集表层土壤及特色农产品及其根系土壤，分析测试样品。表层土壤样品采集0～20cm耕作层土壤，样重不少于1000g。采集的蔬菜作物主要有辣椒、卷芯大白菜、鸡心白菜、莲花白、莴笋、芹菜、有机花菜、菠菜、大葱、蒜苗。根系土壤采集包裹作物根系的土壤，采样深度因作物品种而异。

1.3 样品加工与测试

1.3.1 土壤样品 根据《地质矿产实验室测试质量管理规范(DZ/T0130.2-2006)》岩石矿物分析试样制备的要求和流程，将验收合格后的样品交碎样间进行试样加工。加工前，碎样人员首先将所送样品在小于60℃恒温干燥箱内充分烘干。烘干后的样品混匀后，除去非土壤杂质，取50g(10目)样装袋直接用于pH分析和有效态项目分析。取50g样品，采用玛瑙球磨机将样品研磨至-0.074mm(200目)用于ICP-OES、ICP-MS、ES及AFS测定元素用。

1.3.2 蔬菜样品 用清水洗干净(除去粘附土壤和因施肥、喷农药引起的污染)、去离子水冲洗三遍，晾干后切碎，用专用机具无污染打成糊状，送分析室测定。土壤样品分析配套方案见表1。植物样品分析配套方案见表2。

表1 土壤样品分析配套方案

表2 植物样品分析方法配套方案

本次研究样品分析测试选择的不同类别样品分析方法的各待测元素的检出限、准确度、精密度及加标回收率等质量参数均能满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》DZ/T130-2006和《生态地球化学评价样品分析方法和技术要求》(DD2005-03)的要求。由四川省地质矿产勘查开发局化探队检测中心分析所有样品。

2 结果与讨论

2.1 表层土壤中硒及重金属含量水平

本论文研究数据主要为研究区内杨嘉镇丰城村连片富硒土壤分析数据，数理统计方法对分析数据进行处理，Se的平均含量为0.6mg/kg，明显高于研究区土壤Se的背景值0.14mg/kg和成都经济区土壤Se含量平均值0.23mg/kg[2]，以及全国土壤Se含量平均值0.29mg/kg[4]。参照我国Se元素生态景观分级标准[5],所有土壤样品均达到富硒土壤标准，且硒元素的变异系数为21.14%，属于弱变异，说明研究区土壤中硒元素分布较为均匀。表层土壤中Cu、Zn、Cr、Ni、As的平均含量低于背景值，而Pb、Hg、Cd的平均含量略高于背景值，表明研究区土壤中Pb、Hg、Cd元素可能受外界因素的影响，其他重金属元素未受外界因素的影响。

研究区表层土壤pH区间为6.72～8.32，平均含量为7.83，为中性-碱性土壤。表层土壤重金属元素含量均低于土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)的风险筛选值，土壤硒含量区间为0.41～0.86mg/kg，符合中国地调局地质调查技术标准DD 2019-10 天然富硒土地划定与标识的富硒土地类型划分指标要求。表明研究区为天然清洁绿色富硒土地分布区。

2.2 土壤硒有效性分析

大量研究表明，硒的有效性除受形态影响外，还与土壤质地、pH、有机质等因素有关[7]。本次对研究区连片富硒土壤的土壤总硒、有效硒、土壤pH及土壤有机质进行分析，结果表明：所分析的14个土壤样品为中-碱性土壤，有效硒含量在0.031～0.051mg/kg，平均含量0.037mg/kg，有效硒含量水平≥0.02mg/kg，有利于富硒农作物的生长[3]。计算得出土壤有效硒与土壤总硒、土壤pH及有机质的相关系数分别为0.556、0.146、0.57，表明研究区土壤有效硒与土壤总硒和有机质有较强的相关性。

通过根系土中有效硒与总硒、有机质、pH、N、P、K及农作物中硒的相关性分析研究可知，有效硒与总硒、pH、N呈显著正相关关系，与有机质正相关，与K、P、农作物硒相关性不显著。农作物硒与总硒呈显著正相关关系，与K呈显著负相关，与有机质、pH、N、P相关性也不显著(表3)。

表3 根系土和农作物样品中硒元素之间相关系数(N=23)

有效Se与总Se成显著正相关说明土壤中有效硒含量会随土壤中总硒含量增加而增加；有效硒与有机质呈正相关说明土壤中有机质含量越高越有利于硒在土壤中聚集，进而提高硒的生物有效性；有效硒与pH呈显著正相关说明在研究区目前土壤呈中碱性(pH6.93～8.33)的前提下，pH越大可能越有利于硒在土壤中聚集，有效硒含量越高。农作物硒与土壤总硒呈显著正相关说明农作物中硒含量会随土壤中总硒含量增加而增加。本次研究区以上结论与前人研究一致[6]。

2.3 蔬菜中硒与重金属含量分析

不同种类蔬菜中硒含量的差异较大，其中硒含量较高的蔬菜有鸡心白菜、莲花白、有机花菜、蒜苗3号、莴笋1号、莴笋叶1号、卷芯大白菜、芹菜1号(土芹菜)，含量分别为0.2096、0.0873、0.0507、0.0274、0.0241、0.0169、0.0158、0.0121mg/kg。硒含量较低的蔬菜有菠菜1号、蒜苗1号、蒜苗2号、辣椒2号、菠菜3号、莴笋2号、菠菜2号，含量分别为0.0093、0.0083、0.3369、0.005、0.0044、0.0032、0.0015mg/kg，而硒未检出的蔬菜样品有辣椒1号、莴笋叶2号、莴笋3号、莴笋叶3号、芹菜2号、芹菜3号(春不老)、大葱。

检出有Se含量的蔬菜绝大多数根系土壤Se含量>0.4mg/kg，为富硒土壤，硒含量较高的蔬菜，其根系土壤Se含量区间为0.45～0.86mg/kg，硒含量较低的蔬菜根系土壤Se含量区间为0.4～0.58mg/kg，而未检出Se含量的蔬菜大多数根系土壤Se含量不足0.4mg/kg。说明富硒土壤种植的蔬菜对Se元素的富集程度大于足硒非富硒土壤，而富硒土壤种植的不同蔬菜对Se元素的富集程度存在差异性。

根据《安康市富硒食品硒含量分类标准》(DB6124.01-2010)鲜蔬菜标准，蔬菜中Se含量≥0.01mg/kg即满足富硒蔬菜要求，研究区硒含量较高的蔬菜样品：鸡心白菜、莲花白、有机花菜、蒜苗3号、莴笋1号、莴笋叶1号、卷芯大白菜、芹菜1号(土芹菜)为富Se蔬菜。说明富硒土壤具有种植天然富硒蔬菜的潜在优势。

研究区蔬菜样品重金属含量均低于《中华人民共和国国家标准食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB2762-2017)中的重金属元素限量值，处于安全状态。而芹菜样品中的Cd、Hg、Cr、As含量略高于其他蔬菜样品。

通过对研究区富硒土壤区采集的蔬菜中Se与重金属元素进行相关分析(表4)，发现Se与Cd、Hg、Cr呈负相关(P<0.05)，说明富硒土壤既有生产富硒蔬菜优势，同时又能抑制蔬菜对Cd、Cr、Hg的吸收，与前人研究结论一致[1]。

表4 蔬菜中Se与重金属元素相关性

2.4 蔬菜对硒及重金属元素富集分析

农作物中元素含量受根系土中元素含量的影响，将蔬菜中元素含量与根系土壤中同种元素含量进行比值，即可得元素富集系数指标，富集系数可以反映在相同土壤条件下，植物对元素的富集能力[1]。

Se在不同蔬菜中的富集系数不同，在鸡心白菜、莲花白和有机花菜、蒜苗3号中的富集系数较大，在菠菜2号中的富集系数最小。重金属Cd在芹菜1号(土芹菜)、菠菜3号、芹菜2号、菠菜1号、菠菜2号中的富集系数较大，莴笋叶中的Cd富集能力比莴笋茎略高，在莲花白中富集系数最小。重金属As、Hg、Cr、Pb在蔬菜样品中的富集系数小，富集能力无显著差异。蔬菜样品中Zn元素富集能力略高于Cu元素，菠菜中Zn元素富集能力略高于其他蔬菜样品，不同种类蔬菜对Cu元素的富集能力存在一定差异。可见不同种类蔬菜对同种元素的富集程度不同，根茎叶类蔬菜不同部位对同种元素的富集程度不同。

综上所述，本研究认为富硒土壤区种植的鸡心白菜、莲花白、有机花菜、卷芯大白菜、莴笋、蒜苗、土芹菜可以同时满足富硒低重金属的要求。

2.5 绿色富硒蔬菜筛选

进行富硒作物的筛选及种植区划，应综合考虑硒含量背景值高且重金属含量低的土壤、土壤有效硒所占比例高、作物硒富集系数高、作物硒含量既富硒又不超标等因素[3]。

从硒含量背景来看，研究区杨嘉镇丰城村片区富硒土壤Se含量范围0.41-0.86mg/kg，平均含量为0.6mg/kg，且该片区表层土壤重金属元素含量均低于土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)的风险筛选值，研究区为天然清洁绿色富硒土地分布区，且该片区土壤有效硒平均含量为0.037mg/kg，有利于富硒农作物的生长，可圈定为富硒作物种植区。从蔬菜对硒的富集系数看，鸡心白菜、莲花白、有机花菜、卷芯大白菜、莴笋、蒜苗、土芹菜对硒的富集系数较高。但要进一步确定作物对硒的富集能力，还需进行大量的样本采集分析。研究区蔬菜样品重金属含量均低于食品安全国家标准食品中污染物限量(GB2762-2017)中的重金属元素限量值，处于安全状态，且本次研究在富硒土壤区采集的鸡心白菜、莲花白、有机花菜、卷芯大白菜、莴笋、蒜苗、土芹菜同时满足富硒等级且低重金属的要求。

综上所述，为使蔬菜富硒又不超标，可选择鸡心白菜、莲花白、有机花菜、卷芯大白菜、莴笋、蒜苗、土芹菜等蔬菜作为适宜在富硒土壤区推广种植的富硒蔬菜。

3 结论

(1)研究区杨嘉镇丰城村片区土壤样品中Se含量范围为0.41～0.86mg/kg，平均值为0.6mg/kg，所有样品均达到富硒土壤标准，表层土壤重金属元素含量均低于土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)的风险筛选值，符合中国地调局地质调查技术标准DD 2019-10 天然富硒土地划定与标识的富硒土地类型划分指标要求。

(2)表层土壤有效硒含量水平≥0.02mg/kg，平均含量0.037mg/kg，有利于富硒农作物的生长。土壤中有效硒含量和农作物中硒含量均会随土壤中总硒含量的增加而增加。

(3)研究区杨嘉镇丰城村片区富硒土壤区种植的鸡心白菜、莲花白、有机花菜、卷芯大白菜、莴笋、蒜苗、土芹菜等蔬菜对硒的富集系数较高，硒含量范围同时满足富硒等级且低重金属的要求。

(4)为使蔬菜富硒又不超标，可选择鸡心白菜、莲花白、有机花菜、卷芯大白菜、莴笋、蒜苗、土芹菜等蔬菜作为适宜在富硒土壤区推广种植的富硒蔬菜。