張慶華 李丙霞

摘 ? ?要：土壤中硒元素的研究工作在我國已開展30多年，并取得了豐碩的成果，硒作為有益的微量元素越來越受到重視。通過閱讀大量的文獻(xiàn)資料，本文總結(jié)了影響土壤硒元素聚集的因素，主要有土壤中有機(jī)質(zhì)含量、土壤類型和質(zhì)地、土壤pH值和Eh、地形地貌等，不同的地理環(huán)境下影響土壤硒聚集因素的權(quán)重不同;并對貴州地區(qū)農(nóng)作物富硒現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，形成了以開陽縣為代表的富硒大米、菜籽油等數(shù)十個(gè)農(nóng)產(chǎn)品和鳳岡富硒茶;同時(shí)結(jié)合貴州地質(zhì)背景和土壤養(yǎng)分等因素對發(fā)展富硒農(nóng)產(chǎn)品的潛力進(jìn)行綜合分析，貴州分布廣泛的富硒巖層及土壤的理化性質(zhì)有利于硒元素的吸附和固定，富硒土壤分布較廣，為發(fā)展天然富硒等特色農(nóng)產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供基本條件。

關(guān)鍵詞：富硒農(nóng)產(chǎn)品;潛力分析;富集因素;地質(zhì)背景;土壤

中圖分類號：F304.3; P618.76 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.06.012

Abstract：The research on selenium（Se） in soil has been carried out for more than 30 years and gained fruitful results in China. By analyzing the past researches on selenium（Se） in soil， the Se enrichment factors in soil were reviewed， including organic matter content， soil types and qualities， soil pH and Eh， and landform， the weight of factors affecting soil Se-rich was varied in different geographical environment; the present situation of Se enrichment in crops in Guizhou was summarized， formed dozens of Se-enriched agricultural products such as Se-enriched rice and canola oil in Kaiyang county and Se-enriched tea in Fenggang county; at the same time， the potential of Se-enriched agricultural products was analyzed with combination of the geological background and soil nutrients， Se-enriched strata distributed widely in Guizhou and physicochemical properties of the soil facilitate Se adsorption and fixation， resulting in a wide distribution of Se-enriched soil， which providesd reference for the development natural Se-enriched characteristic agricultural products and adjustment of agricultural planting structure in Guizhou.

Key words： Se-enriched agricultural products; potential analysis; enrichment factors; geological background; soil

硒是人體和動物生長必需的生命元素之一，具有雙重生物學(xué)功能，環(huán)境中硒過?；蛉狈?，都會對生物健康造成不良的生態(tài)效應(yīng)，糧食中正常含硒量在0.1～1.0 mg·kg-1之間[1]。目前，全球包括中國在內(nèi)共有29個(gè)國家存在硒缺乏問題，硒由巖石-土壤-植物到生物體內(nèi)的傳輸是一條緊密相關(guān)的生態(tài)鏈，而土壤富硒是農(nóng)作物在自然界中天然富硒的基礎(chǔ)和先決條件。

貴州作為典型的山地農(nóng)業(yè)省，擁有得天獨(dú)厚的自然條件，是我國生物多樣性最豐富的地區(qū)之一，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)潛力很大，但其發(fā)展不充分的問題仍比較突出，主要是耕地少、散、薄、弱的問題，尤其是農(nóng)產(chǎn)品附加值低。富硒土壤是一種重要的農(nóng)業(yè)自然資源，受到社會廣泛的重視。從全國多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)來看，貴州屬于土壤中硒含量高的地區(qū)[2]，其中開陽縣被譽(yù)為中國十大富硒之鄉(xiāng)。目前貴州正在實(shí)施1∶5萬耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價(jià)工作，為貴州農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和農(nóng)產(chǎn)品種植調(diào)整提供了理論支持。

本文通過大量的文獻(xiàn)資料總結(jié)土壤硒元素聚集的影響因素，并結(jié)合貴州地質(zhì)背景和土壤養(yǎng)分等因素進(jìn)行綜合分析，旨在探討貴州發(fā)展富硒農(nóng)產(chǎn)品的潛力，為富硒農(nóng)業(yè)開發(fā)提供依據(jù)。

1 巖層和土壤硒元素特征

硒是一種分散元素，在地殼中分布相當(dāng)零散，含量很不均勻，地殼中硒平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05～0.09 mg·kg-1[3]。巖石中的硒是土壤硒的最重要來源，各類巖石因其形成時(shí)代、物質(zhì)來源、巖性的不同，含硒量差異頗大，研究表明：板巖>黏土巖>基性、超基性巖>堿性巖>玄武巖>花崗巖>紫色砂巖>石灰?guī)r，即變質(zhì)巖、巖漿巖到沉積巖硒豐度依次下降;在巖漿系列中，則由酸性巖至超基性巖含量遞增，說明巖漿活動是硒最主要的物質(zhì)來源，斷裂構(gòu)造帶來的地幔物質(zhì)以及變質(zhì)作用都極大地豐富硒的區(qū)域背景值，而成巖作用對硒的聚散影響不大[4]。不同地區(qū)巖石中硒含量存在一定的差異性，江蘇宜溧地區(qū)石煤>含煤頁巖、泥巖、粉砂巖>風(fēng)化煤巖>黑色粉砂巖>黑色泥巖>灰?guī)r>酸性巖>石英砂巖>安山巖[5]，安徽石臺地區(qū)為含煤巖系>硅質(zhì)巖類>碳酸巖類>砂巖類>泥巖類>含礫泥巖類[6]，貴州不同基巖土壤硒含量呈現(xiàn)煤礦層（0.11～5.1 mg·kg-1）>碳酸鹽巖（0.06～0.83 mg·kg-1）>砂頁巖（0.03～0.19 mg·kg-1） 的特征[7]。由此可見，黑色巖系及煤層是土壤硒的重要來源。研究者對巖石形成的時(shí)代統(tǒng)計(jì)表明巖層形成的年代越老，土壤中硒含量越高，時(shí)代越新硒含量越低[8]，內(nèi)生巖漿變質(zhì)作用加劇了硒的富集[9]，如湖北恩施[10]、陜西紫陽[11]。研究認(rèn)為富硒地層形成時(shí)期巖漿活動比較頻繁，特別是構(gòu)造運(yùn)動過程中火山噴發(fā)物和與火成巖活動有關(guān)的金屬硫化物提供了地層中硒的最初來源，同時(shí)受巖漿熱液、陸源碎屑和有機(jī)質(zhì)的共同作用使得硒進(jìn)一步富集，在巖石風(fēng)化成土過程中，部分硒被釋放進(jìn)入土壤，成為土壤硒的最主要來源[12]。因此地質(zhì)背景是控制表土硒含量分布的最主要因素，基巖的含硒量與大地構(gòu)造背景、地層形成年代、巖性及形成環(huán)境密切相關(guān)。

貴州黑色巖系分布面積較廣，其中寒武系牛蹄塘組分布于赫章-威寧之東，松挑-玉屏-丹寨以西地區(qū)，沿銅仁、鎮(zhèn)遠(yuǎn)、余慶、甕安、開陽、遵義、金沙、織金呈帶狀分布，且礦層露頭分布廣泛，呈片狀分布，各地地表均有不同程度的礦化。貴州含煤面積占全省總面積的44%，含煤地層有下石炭統(tǒng)祥擺組（含薄煤） 、中二疊統(tǒng)梁山組（含薄煤或煤線）、上二疊統(tǒng)（含可采煤層）、上三疊統(tǒng)（含煤線或薄煤）、新近系翁哨組（見褐煤）和第四系（含泥炭），其中上二疊統(tǒng)分布廣、聚煤地質(zhì)條件和含煤性最好，為主要含煤地層，含煤面積占全省總面積的42.6%，出露的區(qū)域主要分布在務(wù)川-貴陽-羅甸一線以西的六盤水、畢節(jié)、黔西南州北部和遵義等地區(qū)，其次是下石炭統(tǒng)祥擺組、中二疊統(tǒng)梁山組，其他含煤地層分布范圍小[13]。由表1可知寒武系牛蹄塘組和二疊系龍?zhí)督M硒含量極高，遠(yuǎn)大于地殼硒的含量，是貴州主要的富硒地層。

全球大多數(shù)土壤全硒平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2 mg·kg-1，中國土壤硒元素背景值為0.29 mg·kg-1[21]，貴州土壤硒元素背景值為0.298 4 mg·kg-1[22]，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硒含量大于0.4小于等于3.0 mg·kg-1為富硒土壤。由表2可以看出，貴州硒含量平均值略低于0.4 mg·kg-1，各地區(qū)的硒含量存在差異性，但均值多大于0.4 mg·kg-1，說明土壤富硒狀況良好。

2 土壤硒元素富集的影響因素

土壤中硒除了受成土母巖的直接影響外，還與表生環(huán)境中硒的遷移循環(huán)過程有關(guān)，導(dǎo)致不同環(huán)境土壤中的硒含量差異也很大，因此分析土壤硒富集的影響因素對發(fā)展富硒農(nóng)作物具有重要意義。

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)

表層土壤中硒元素的富集與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系密切，大多呈正相關(guān)關(guān)系，如西藏[35]、香港[36]、海南[37]等土壤中硒的含量與有機(jī)質(zhì)含量呈（極）顯著正相關(guān)。浙江嘉善縣內(nèi)無基巖出露，更無高硒巖層分布，土壤富硒不是直接由高硒巖層所引起，而土壤硒與有機(jī)碳呈良好的相關(guān)關(guān)系，表明有機(jī)質(zhì)對硒具有較強(qiáng)的吸附能力，對土壤富硒起了關(guān)鍵作用[38]。貴州土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為40.6 g·kg-1[39];貴州耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量集中在26～42 g·kg-1，平均含量為35.38 g·kg-1[40];貴州稻田土壤的有機(jī)質(zhì)含量為11.10～164.60 g·kg-1，平均含量35.28 g·kg-1[41];清鎮(zhèn)茶園黃壤有機(jī)質(zhì)含量57.36 g·kg-1，平壩水稻土有機(jī)質(zhì)含量77.49 g·kg-1，關(guān)嶺縣旱地石灰土有機(jī)質(zhì)含量44.20 g·kg-1[42];優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)達(dá)20～40 g·kg-1[43]。土壤有機(jī)質(zhì)含量豐缺判定依據(jù)全國第二次土壤普查肥力評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，等級劃分和對應(yīng)含量數(shù)值依次為一級>40 g·kg-1、二級30～40 g·kg-1、三級20～30 g·kg-1、四級10～20 g·kg-1、五級6～10 g·kg-1、六級<6 g·kg-1[44]。由此可見，貴州土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)二級以上水平，有利于土壤吸附和硒元素固定，適合種植富硒茶。

有機(jī)質(zhì)對土壤硒的生態(tài)效應(yīng)具有雙重性，當(dāng)它作為有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體黏粒并且吸附陰離子時(shí)，會有利于硒的循環(huán);當(dāng)它只是作為陰離子的環(huán)境宿體時(shí)，則可能成為屏障從而影響硒的傳輸。試驗(yàn)表明有機(jī)質(zhì)對硒的影響主要表現(xiàn)為固定[45]，土壤有機(jī)質(zhì)對硒的吸附解析更大程度上與有機(jī)質(zhì)的組分含量相關(guān)，因此可通過調(diào)節(jié)土壤中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到調(diào)節(jié)土壤中硒含量的目的[46]。

2.2 土壤類型及質(zhì)地

不同土壤類型代表著土壤發(fā)育或熟化程度的差異性，土壤熟化程度越高，土壤全硒量也較高，其原因可能是土壤在不斷耕作和熟化過程中土壤有機(jī)質(zhì)不斷地增加，從而將硒吸附和固定在表層土壤中。不同土壤類型中硒含量大小為：貴州紅壤>黃壤>水稻土>石灰土>紫色土>黃棕壤土;安徽石臺地區(qū)黃棕壤土>黃壤>紅壤>水稻土>石灰土;開陽縣水稻土中黃膠泥田土>黃泥田土>紅泥田土>眼泥田土[25]。貴州黃壤面積最大，其次為石灰土和水稻土，分別占土壤總面積的46.4 %、17.5 %和9.7 %，熟化土壤占比較大，有利于硒的富集。

在土壤質(zhì)地方面，土壤顆粒的存在對硒有一定的吸附作用，土壤大致分為砂土、壤土和黏土三類，其中黏土對硒有明顯的富集作用，粉粒和砂粒與硒形態(tài)的相關(guān)性較小[47]。西藏[35]、香港[36]、南寧市[48]、汕頭市[49]土壤中硒的含量與粉粒、黏粒含量呈（極）顯著正相關(guān);青海高原[50]砂土、砂壤土、輕壤土、中壤土、重壤土中土壤硒含量隨土壤質(zhì)地黏度的增大而增加;黑龍江方正縣[51]土壤中全硒量與粉粒和黏粒呈正相關(guān)而與砂粒呈負(fù)相關(guān)。由此可見，土壤中黏粒含量越高，土壤的保肥性越好，能有效地減少硒的遷移，所以黏性土壤中的含硒量往往高于砂性土壤。貴州壤土面積最大，占耕地面積的46.4%;黏土面積占23.4%;砂土面積占14.7%;礫質(zhì)土占7.3%;礫石土占8.2%。已有研究報(bào)道，黔中表土層黃壤黏粒含量范圍為33.23%～42.86%，平均值為33.88%，石灰土黏粒含量范圍為18%～23.94%，水稻土黏粒含量范圍為17.11%～23.33%[53];清鎮(zhèn)茶園黃壤黏粒含量77.6%，平壩水稻土黏粒含量39.0%，關(guān)嶺縣旱地石灰土黏粒含量56.6%。貴州土壤黏土和壤土分布面積廣，有利于對硒的吸附和固定，但不同地區(qū)含量差異較大，導(dǎo)致土壤保肥能力的不同。

2.3 土壤pH和Eh

土壤的pH和Eh（土壤氧化還原電位）綜合作用是影響土壤硒價(jià)態(tài)變化的主導(dǎo)因素。一般來說，酸度越強(qiáng)，土壤對硒的吸附固定能力越強(qiáng)[53-54];堿性越強(qiáng)，土壤中硒可溶性越強(qiáng)，活性越大，越容易遭受淋失，因此土壤硒含量與pH值呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系[55]。陳永波等[56]綜合考慮作物產(chǎn)量、含硒量和硒攝入總量，認(rèn)為土壤適合的pH值應(yīng)在6.7～7.9之間。也有學(xué)者認(rèn)為pH值在4～6時(shí)土壤對硒具有最大吸附作用，pH值過高過低都會降低其對硒的吸附[57]。硒在堿性土壤中主要是以植物容易吸收的水溶性化合物形式存在，而在酸性土壤中則與鐵元素等結(jié)合形成植物難以吸收的復(fù)合物，有效性大幅下降[58]。貴州耕地土壤以微酸性（pH值5.5～6.5）所占面積比例最大，為35.7%;其次為中性（pH值6.5～7.5）土壤，占31.1%;酸性和微堿性土壤分別占16.6 %和13.1%;強(qiáng)酸性和堿性土很少，分別占1.8%和1.7%。在貴州水稻種植區(qū)，pH值<5.5的微酸性土壤主要集中在貴州東南部的天柱、錦屏、榕江、從江、黎平一帶，pH值為5.5～6.5的偏酸性土壤主要集中在貴州西南部及北部，pH值為6.5～7.5的中性土壤及pH值>7.5的堿性土壤零星分布在全省各地，平壩水稻土pH值為7.60，關(guān)嶺縣旱地石灰土pH值為6.58[41]。茶樹是適于酸性土壤的深根植物，對土壤的酸堿度很敏感，一般在pH值為4.5～6.0的酸性和微酸性土中，生長良好，pH值以4.5～5.5最為適宜，當(dāng)pH值低于4或高于6.5時(shí)，茶樹生長逐漸停滯[59]。

Eh主要是通過影響硒價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化來影響其有效性。一般來說，土壤中硒的無機(jī)態(tài)主要是亞硒酸鹽（Se4+）和硒酸鹽（Se6+），氧化環(huán)境下，不能直接利用的Se和硒化物（Se2-）可轉(zhuǎn)化為亞硒酸鹽、硒酸鹽，硒的有效性提高;還原性環(huán)境下，Se6+可轉(zhuǎn)化為Se4+或Se2-、Se，硒的有效性降低，有利于土壤中硒的積累[60]。研究者分析認(rèn)為土壤Eh值介于200～700 mV，土壤能對茶樹正常供應(yīng)硒元素[61]。黎平縣三大茶場（黃花基地、高屯、大坪）土壤Eh值變化在347～384 mV，土壤Eh值越高，土壤中有效硒含量越高，從而茶葉中的硒含量越高[62]。

2.4 地形地貌

通常在正地形硒被淋溶，在負(fù)地形硒被富集[63]。恩施漁塘壩是迄今世界上唯一發(fā)生過人群硒中毒爆發(fā)性流行的地區(qū)，除了基巖中含硒量高之外，微地形地貌是土壤富硒的另一主要因素，漁塘壩是近于封閉、北東-西南向延伸的條狀小盆地，導(dǎo)致土壤中硒超常富集[64]。

貴州土壤含硒由東南向北西隨地勢增高而降低的趨勢，其原因可能是由于淋溶作用較強(qiáng)，加之硒元素在地質(zhì)環(huán)境中易遷移的特性，導(dǎo)致海拔高的地區(qū)硒元素匱乏。地形條件為硒元素的遷移提供了渠道，部分種類土壤本身硒含量較低，然而由于地形條件影響，周邊富硒巖層中硒元素受搬運(yùn)沉積最終累積在了地勢較低的土壤中，使土壤硒含量得到了較大提升，貴州33.31 hm2以上的壩區(qū)均在地勢平坦的低洼處，是發(fā)展富硒農(nóng)產(chǎn)品的重要基地。

3 農(nóng)作物富硒現(xiàn)狀

目前貴州富硒產(chǎn)業(yè)地以開陽縣為代表，被命名“中國富硒農(nóng)產(chǎn)品之鄉(xiāng)”，開陽縣內(nèi)絕大部分土壤中富含硒元素，富硒產(chǎn)品主要有大米、茶葉、菜籽油、肉食制品等數(shù)十個(gè)品種，以鳳岡富硒茶為代表，獲國家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品有“開陽富硒枇杷”和“開陽富硒茶”。

由表3可知，貴州地區(qū)茶葉有50%達(dá)到行業(yè)富硒茶葉的標(biāo)準(zhǔn)（0.25～4.00 mg·kg-1），曾唏等[65]對貴州省內(nèi)部分茶樣中硒含量分析表明，在0.1mg·kg-1以下的占3 %，0.1～0.2mg·kg-1占30%，即近33%的茶樣含硒量低于0.2 mg·kg-1，60%的茶樣含硒量在0.2～0.4 mg·kg-1，僅有7%的茶樣含硒量在0.4 mg·kg -1以上，故37%的茶樣中含硒量為中量。畢坤等[66]對貴州省內(nèi)35個(gè)茶場的硒地質(zhì)地球化學(xué)背景含硒量為0.040 0～0.427 1 mg·kg-1，平均含量為0.167 mg·kg-1。貴州省茶科所[43]對銅仁、黔東南州40家茶場中硒分析結(jié)果為含硒量為0.403～4.107 mg·kg-1，平均值1.082 mg·kg-1。貴州省大米中硒含量達(dá)到國家富硒的標(biāo)準(zhǔn)（0.04～0.30 mg·kg-1）[67]，其它農(nóng)作物含硒量呈不同程度的差異。

4 結(jié)論與展望

土壤作為一個(gè)多相復(fù)雜的有機(jī)整體，影響土壤硒形態(tài)及其富集的因素是多方面的，因此在某一特定的地質(zhì)環(huán)境、土壤性質(zhì)、耕作條件等多因素共同作用下，尋求土壤在耕作過程中硒元素的聚集和利用達(dá)到一種平衡狀態(tài)，為農(nóng)業(yè)特色化發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。貴州富硒地層和土壤分布廣，硒含量較為豐富，發(fā)展富硒等特色農(nóng)作物的潛力巨大。

（1）貴州廣泛出露含硒豐富的含煤地層和黑色巖系為土壤富硒提供了良好的先決條件[80-81];低緯度、高海拔、寡日照等條件使得貴州具有發(fā)展茶葉、中藥材等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

（2）貴州烏蒙山區(qū)發(fā)現(xiàn)三疊系碳酸鹽巖發(fā)育的土壤中也存在富硒、鋅現(xiàn)象;在安西幅13個(gè)土壤樣品中硒含量為0.30～1.31 mg·kg-1，平均值0.56 mg·kg-1，其中含量高于0.4 mg·kg-1的采樣點(diǎn)8個(gè)，平均值達(dá)0.72 mg·kg-1，表明三疊系下統(tǒng)碳酸鹽巖地層分布區(qū)殘坡積和坡洪積層中土壤硒含量較高[82]，這為貴州大面積的巖溶山區(qū)發(fā)展富硒等特色農(nóng)業(yè)提供了新的思路。

（3）貴州土壤以弱酸性為主，成熟性土壤面積占絕大部分，土壤中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)二級以上標(biāo)準(zhǔn)，土壤的理化性質(zhì)均有利于對硒元素的吸附和固定。魏明輝等[83]發(fā)現(xiàn)，燃煤等也是影響土壤硒含量的重要因素，燃煤對于環(huán)境中硒（主要以SeO2形式）的影響范圍可以達(dá)到幾十公里。

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