湖北天門中東部地區(qū)土壤全量硒及有效硒對農(nóng)作物硒的影響

羅軍強, 張元培, 吳 穎, 白 洋

((湖北省地質(zhì)局 地球物理勘探大隊,湖北 武漢 430056)

湖北天門中東部地區(qū)土壤全量硒及有效硒對農(nóng)作物硒的影響

羅軍強, 張元培, 吳 穎, 白 洋

((湖北省地質(zhì)局 地球物理勘探大隊,湖北 武漢 430056)

以天門中東部地區(qū)土壤及農(nóng)作物為研究對象,分析研究區(qū)土壤中全量硒及有效硒含量對農(nóng)作物中硒影響程度。結(jié)果表明:土壤中全量硒在0.2～0.4 mg/kg時易被農(nóng)作物的籽實吸收;土壤中全硒含量>0.4 mg/kg時農(nóng)作物籽實硒含量有衰減的跡象,說明土壤中全硒含量達0.4 mg/kg以上時農(nóng)作物籽實對硒吸收能力減弱。土壤中有效硒與農(nóng)作物中硒有一定正相關(guān)關(guān)系,但并不明顯。

農(nóng)作物;全量硒;有效硒;天門地區(qū)

2014—2015年,天門市開展了《土地質(zhì)量地球化學評價》項目,取得了許多獨具特色的優(yōu)秀成果。研究區(qū)位于湖北省天門市中東部平原區(qū),范圍包括中部的蔣場、漁薪、張港以及東部的盧市、凈潭、干驛、沉湖農(nóng)場、麻洋、橫林等9個鄉(xiāng)鎮(zhèn),面積約900 km2。區(qū)內(nèi)主要以種植水稻、小麥、油菜、黃豆為主,土壤偏堿性環(huán)境較好,區(qū)內(nèi)表層土壤經(jīng)長期耕作熟化,氮、磷、鈣、鉀、鎂、有機質(zhì)等元素含量均達到了較高的水平[1]。土壤類型

以水稻土為主,其次為潮土類。本文主要研究土壤中全量硒及有效硒對水稻、小麥、油菜、黃豆籽實中硒含量的影響程度,為該地區(qū)開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品提供技術(shù)支持。

1 土壤及農(nóng)作物中硒含量特征

本次調(diào)查系統(tǒng)采集了水稻、小麥、油菜、黃豆等農(nóng)作物樣品,共計276件。農(nóng)作物根系土和農(nóng)作物籽實中硒含量特征值見表1。

表1 農(nóng)作物根系土及籽實硒含量特征值

注:含量單位為mg/kg;pH值為無量綱。

分析了土壤富硒區(qū)和非富硒區(qū)農(nóng)作物樣品硒含量及根系土壤樣品硒元素全量、有效量等指標,統(tǒng)計參數(shù)見表2。

以上統(tǒng)計表明,富硒區(qū)(Se≥0.4 mg/kg)及非富硒區(qū)(Se<0.4 mg/kg)各農(nóng)作物種植區(qū)內(nèi)土壤中硒含量差異不大(圖1),富硒區(qū)內(nèi)土壤全硒含量在0.40～0.42 mg/kg,非富硒區(qū)內(nèi)土壤全硒含量在0.26～0.33 mg/kg。

富硒區(qū)內(nèi)土壤有效硒含量變化范圍在0.014～0.02 mg/kg,非富硒區(qū)土壤有效硒變化范圍在0.009～0.02 mg/kg,土壤中有效硒含量在研究區(qū)內(nèi)差異較小(圖2)。

富硒區(qū)與非富硒區(qū)各農(nóng)作物中硒含量對比可見,非富硒區(qū)水稻籽實中硒平均含量為0.056 mg/kg,而富硒區(qū)水稻籽實中硒含量為0.054 mg/kg,差異極小(圖3),其他農(nóng)作物在富硒區(qū)與非富硒區(qū)籽實中硒含量變化也極小;從富硒區(qū)與非富硒區(qū)各農(nóng)作物富集系數(shù)對

表2 富硒土壤區(qū)農(nóng)作物Se參數(shù)統(tǒng)計表

比可見(圖4),非富硒區(qū)農(nóng)作物中硒的富集系數(shù)略高于富硒區(qū)的參數(shù)指標,以上證據(jù)說明富硒土壤對種植富硒農(nóng)作物不能起到?jīng)Q定性的作用[2-3]。

圖1 富硒區(qū)及非富硒區(qū)各農(nóng)作物種植區(qū)土壤全量硒含量Fig.1 Total amount of selenium content of soil in crop planting area

圖2 富硒區(qū)及非富硒區(qū)各農(nóng)作物種植區(qū)土壤有效硒含量Fig.2 Available selenium content of soil in crop planting area

圖3 富硒區(qū)與非富硒區(qū)各農(nóng)作物硒含量對比Fig.3 Contrast of selenium content of crops

圖4 富硒區(qū)與非富硒區(qū)各農(nóng)作物富集系數(shù)對比Fig.4 Contrast of concentration coefficient of crops

2 土壤全量硒及有效硒對農(nóng)作物籽實中硒含量影響

通過對研究區(qū)內(nèi)主要農(nóng)作物水稻、小麥、黃豆、油菜的根系土及籽實中的硒含量相關(guān)性對比研究,主要結(jié)果如下:

從全區(qū)來看,根系土中的全量硒與農(nóng)作物中硒含量的相關(guān)性并不明顯(圖5),土壤中全硒含量介于0.2～0.5 mg/kg,農(nóng)作物中硒含量主要在0.04～0.2 mg/kg之間,表明土壤中全量硒含量在0.2 mg/kg以上均可產(chǎn)出富硒的農(nóng)產(chǎn)品。通過非線性擬合可見,土壤全量硒與農(nóng)作物中硒含量呈現(xiàn)非線性特征,土壤中全量硒在0.2～0.4 mg/kg區(qū)間內(nèi)與農(nóng)作物中硒含量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,土壤全量硒在0.4～0.5 mg/kg區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)為負相關(guān)關(guān)系,土壤有效硒與農(nóng)作物中硒含量存在相對較好的正相關(guān)關(guān)系,表明種植富硒農(nóng)產(chǎn)品與土壤中有效硒存在較顯著的關(guān)系[4-6](圖6)。

從小麥籽實根系土中全量硒和有效硒散點圖可見,根系土中全量硒在0.3～0.4 mg/kg范圍內(nèi),小麥籽實中硒的含量基本保持在0.05～0.1 mg/kg之間,而土壤中全量硒含量高于0.4 mg/kg時,小麥籽實中的硒含量呈下降的趨勢,由此可見,根系土壤中硒含量達0.4 mg/kg時,小麥對硒的吸收產(chǎn)生一定的拮抗作用(圖7)。從全區(qū)土壤有效硒與小麥籽實的散點圖可見,兩者還是具有一定的正相關(guān)關(guān)系(圖8)。

圖5 農(nóng)作物根系土全量Se-農(nóng)作物Se含量散點圖Fig.5 Scatter plot of total amount of selenium content in root soil and Se content in crops

圖6 農(nóng)作物根系土有效Se-農(nóng)作物Se含量散點圖Fig.6 Scatter plot of available selenium content in root soil and Se content in crops

圖7 小麥根系土全量Se-小麥Se含量散點圖Fig.7 Scatter plot of total amount of selenium content in wheat root soil and Se content in wheat

從水稻籽實根系土中全量硒和有效硒散點圖可見,根系土中全量硒在0.25～0.4 mg/kg范圍內(nèi),水稻籽實硒含量基本保持在0.04～0.2 mg/kg之間;根系土中全量硒含量高于0.4 mg/kg時,水稻籽實中的硒含量呈現(xiàn)衰減趨勢,初步推斷根系土壤中硒含量達0.4 mg/kg時,水稻籽實對硒的吸收產(chǎn)生了拮抗作用(圖9)。從有效硒與水稻籽實中的硒含量散點圖可見(圖10),土壤中Se有效含量>0.002 5 mg/kg時,水稻籽實中的硒含量達到0.04 mg/kg;土壤中Se有效含量>0.02 mg/kg時,水稻籽實中的硒含量并無上升趨勢。

圖8 小麥根系土有效Se-小麥Se含量散點圖Fig.8 Scatter plot of available selenium content in wheat root soil and Se content in wheat

圖9 水稻根系土全量Se-水稻Se含量散點圖Fig.9 Scatter plot of total amount of selenium content in rice root soil and Se content in rice

圖10 水稻根系土有效Se-水稻Se含量散點圖Fig.10 Scatter plot of available selenium content in rice root soil and Se content in rice

從黃豆籽實根系土中全量硒和有效硒散點圖可見,根系土中全量硒在0.20～0.4 mg/kg范圍內(nèi),黃豆籽實硒含量基本保持在0.05～0.2 mg/kg之間(圖11);而在根系土中硒含量高于0.4 mg/kg時,黃豆籽實中的硒含量有衰減的趨勢,說明根系土中硒含量高于0.4 mg/kg時,黃豆籽實對硒的吸收產(chǎn)生了拮抗作用。根系土中有效硒與黃豆籽實中的硒含量基本保持正相關(guān)關(guān)系(圖12)。

圖11 黃豆根系土全量Se-黃豆Se含量散點圖Fig.11 Scatter plot of total amount of selenium content in soybean root soil and Se content in soybean

圖12 黃豆根系土有效Se-黃豆Se含量散點圖Fig.12 Scatter plot of available selenium content in soybean root soil and Se content in soybean

從油菜籽實根系土中全量硒和有效硒散點圖可見,根系土中全量硒含量介于0.3～0.4 mg/kg,油菜籽實中硒含量基本保持在0.1～0.6 mg/kg之間(圖13),表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系;硒含量高于0.4時,油菜籽實中硒含量有減緩的趨勢;油菜根系土中有效硒與油菜籽實中的硒含量具有一定的正相關(guān)性(圖14)。

圖13 油菜根系土全量Se-油菜Se含量散點圖Fig.13 Scatter plot of total amount of selenium content in rape root soil and Se content in rape

圖14 油菜根系土有效Se-油菜Se含量散點圖Fig.14 Scatter plot of available selenium content in rape root soil and Se content in rape

表3 農(nóng)作物硒與對應(yīng)根系土硒相關(guān)系數(shù)表

Table 3 Coefficient table of selenium in crops and corresponding selenium in root soil

全區(qū)<0．40mg/kg≥0．40mg/kg水稻0．1260．365-0．071小麥0．0550．061-0．225油菜-0．01-0．010．066黃豆0．1870．128-0．487

根據(jù)硒含量分段相關(guān)系數(shù)表可知(表3),以上幾種農(nóng)作物根系土中全量硒和農(nóng)作物硒含量關(guān)系具有較明顯的相關(guān)性。其中,土壤中全量硒在<0.4 mg/kg時,其與農(nóng)作物硒含量呈正相關(guān)關(guān)系,說明土壤中全量硒在此含量段易被農(nóng)作物水稻、小麥、黃豆的籽實吸收富集;而硒含量>0.4 mg/kg時,農(nóng)作物籽實硒含量均呈衰減的跡象。油菜籽實中硒含量在土壤全量硒<0.4 mg/kg時較為穩(wěn)定;土壤中全硒含量>0.4 mg/kg時,則呈弱相關(guān)趨勢。

3 結(jié)論

(1) 土壤中全量硒在0.2～0.4 mg/kg時最易被農(nóng)作物的籽實吸收。研究區(qū)土壤中全量硒含量>0.4 mg/kg時小麥、水稻及黃豆硒含量有衰減的跡象,表明研究區(qū)內(nèi)土壤中全量硒含量達0.4 mg/kg以上時,對促進農(nóng)作物硒的富集能力影響有限。

(2) 研究區(qū)土壤中有效硒與黃豆、小麥籽實中硒含量有一定正相關(guān)關(guān)系,與水稻中的硒含量相關(guān)性不大。

[1] 張德存,李金平,楊軍,等.湖北省江漢流域經(jīng)濟區(qū)多目標地球化學調(diào)查報告[R].武漢:湖北省地質(zhì)調(diào)查院,2002.

[2] 陳懷滿.環(huán)境土壤學[M].北京:科學出版社,2005.

[3] 黃昌勇.土壤學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000.

[4] 傅柳松.農(nóng)業(yè)環(huán)境學[M].北京:中國林業(yè)出版社,2000.

[5] 戎秋濤,翁煥新.環(huán)境地球化學[M].北京:地質(zhì)出版社,1990.

[6] 王云,魏復(fù)盛.土壤環(huán)境元素化學[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,1995.

(責任編輯：于繼紅)

Effect of Total Amount of Selenium and Available Selenium on Selenium inCrops in the East-central Tianmen

LUO Junqiang, ZHANG Yuanpei, WU Ying, BAI Yang

(GeophysicalExplorationBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Wuhan,Hubei430056)

Soil and crops in the east-central Tianmen as the research object,the paper analyzes the effect of total amount of selenium and available selenium content of the soil of the study area on selenium in crops.Results show that total amount of selenium in the soil easily absorbed by the crop seeds is between 0.2 to 0.4 mg/kg,selenium content in soil selenium content is greater than 0.4 mg/kg crop seeds for signs of decay of selenium absorption ability that selenium content of all above 0.4 crop seeds in the soil.There is a positive correlation between available selenium in soil and selenium in crops,but it is not obvious.

crop; total amount of selenium; available selenium; Tianmen area

2016-09-20;改回日期:2016-10-19

湖北省“金土地”工程——高標準基本農(nóng)田地球化學調(diào)查項目,項目編號為JTD20140105、JTD20150102。

羅軍強(1972-),男,助理工程師,土木工程專業(yè),從事地球化學找礦及農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作。E-mail:512910263@qq.com

S153.6

A

1671-1211(2016)06-0848-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.010

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161109.1112.030.html 數(shù)字出版日期:2016-11-09 11:12