湖北天门中东部地区土壤全量硒及有效硒对农作物硒的影响

罗军强, 张元培, 吴 颖, 白 洋

((湖北省地质局 地球物理勘探大队,湖北 武汉 430056)

湖北天门中东部地区土壤全量硒及有效硒对农作物硒的影响

罗军强, 张元培, 吴 颖, 白 洋

((湖北省地质局 地球物理勘探大队,湖北 武汉 430056)

以天门中东部地区土壤及农作物为研究对象,分析研究区土壤中全量硒及有效硒含量对农作物中硒影响程度。结果表明:土壤中全量硒在0.2～0.4 mg/kg时易被农作物的籽实吸收;土壤中全硒含量>0.4 mg/kg时农作物籽实硒含量有衰减的迹象,说明土壤中全硒含量达0.4 mg/kg以上时农作物籽实对硒吸收能力减弱。土壤中有效硒与农作物中硒有一定正相关关系,但并不明显。

农作物;全量硒;有效硒;天门地区

2014—2015年,天门市开展了《土地质量地球化学评价》项目,取得了许多独具特色的优秀成果。研究区位于湖北省天门市中东部平原区,范围包括中部的蒋场、渔薪、张港以及东部的卢市、净潭、干驿、沉湖农场、麻洋、横林等9个乡镇,面积约900 km2。区内主要以种植水稻、小麦、油菜、黄豆为主,土壤偏碱性环境较好,区内表层土壤经长期耕作熟化,氮、磷、钙、钾、镁、有机质等元素含量均达到了较高的水平[1]。土壤类型

以水稻土为主,其次为潮土类。本文主要研究土壤中全量硒及有效硒对水稻、小麦、油菜、黄豆籽实中硒含量的影响程度,为该地区开发富硒农产品提供技术支持。

1 土壤及农作物中硒含量特征

本次调查系统采集了水稻、小麦、油菜、黄豆等农作物样品,共计276件。农作物根系土和农作物籽实中硒含量特征值见表1。

表1 农作物根系土及籽实硒含量特征值

注:含量单位为mg/kg;pH值为无量纲。

分析了土壤富硒区和非富硒区农作物样品硒含量及根系土壤样品硒元素全量、有效量等指标,统计参数见表2。

以上统计表明,富硒区(Se≥0.4 mg/kg)及非富硒区(Se<0.4 mg/kg)各农作物种植区内土壤中硒含量差异不大(图1),富硒区内土壤全硒含量在0.40～0.42 mg/kg,非富硒区内土壤全硒含量在0.26～0.33 mg/kg。

富硒区内土壤有效硒含量变化范围在0.014～0.02 mg/kg,非富硒区土壤有效硒变化范围在0.009～0.02 mg/kg,土壤中有效硒含量在研究区内差异较小(图2)。

富硒区与非富硒区各农作物中硒含量对比可见,非富硒区水稻籽实中硒平均含量为0.056 mg/kg,而富硒区水稻籽实中硒含量为0.054 mg/kg,差异极小(图3),其他农作物在富硒区与非富硒区籽实中硒含量变化也极小;从富硒区与非富硒区各农作物富集系数对

表2 富硒土壤区农作物Se参数统计表

比可见(图4),非富硒区农作物中硒的富集系数略高于富硒区的参数指标,以上证据说明富硒土壤对种植富硒农作物不能起到决定性的作用[2-3]。

图1 富硒区及非富硒区各农作物种植区土壤全量硒含量Fig.1 Total amount of selenium content of soil in crop planting area

图2 富硒区及非富硒区各农作物种植区土壤有效硒含量Fig.2 Available selenium content of soil in crop planting area

图3 富硒区与非富硒区各农作物硒含量对比Fig.3 Contrast of selenium content of crops

图4 富硒区与非富硒区各农作物富集系数对比Fig.4 Contrast of concentration coefficient of crops

2 土壤全量硒及有效硒对农作物籽实中硒含量影响

通过对研究区内主要农作物水稻、小麦、黄豆、油菜的根系土及籽实中的硒含量相关性对比研究,主要结果如下:

从全区来看,根系土中的全量硒与农作物中硒含量的相关性并不明显(图5),土壤中全硒含量介于0.2～0.5 mg/kg,农作物中硒含量主要在0.04～0.2 mg/kg之间,表明土壤中全量硒含量在0.2 mg/kg以上均可产出富硒的农产品。通过非线性拟合可见,土壤全量硒与农作物中硒含量呈现非线性特征,土壤中全量硒在0.2～0.4 mg/kg区间内与农作物中硒含量呈现正相关关系,土壤全量硒在0.4～0.5 mg/kg区间内表现为负相关关系,土壤有效硒与农作物中硒含量存在相对较好的正相关关系,表明种植富硒农产品与土壤中有效硒存在较显著的关系[4-6](图6)。

从小麦籽实根系土中全量硒和有效硒散点图可见,根系土中全量硒在0.3～0.4 mg/kg范围内,小麦籽实中硒的含量基本保持在0.05～0.1 mg/kg之间,而土壤中全量硒含量高于0.4 mg/kg时,小麦籽实中的硒含量呈下降的趋势,由此可见,根系土壤中硒含量达0.4 mg/kg时,小麦对硒的吸收产生一定的拮抗作用(图7)。从全区土壤有效硒与小麦籽实的散点图可见,两者还是具有一定的正相关关系(图8)。

图5 农作物根系土全量Se-农作物Se含量散点图Fig.5 Scatter plot of total amount of selenium content in root soil and Se content in crops

图6 农作物根系土有效Se-农作物Se含量散点图Fig.6 Scatter plot of available selenium content in root soil and Se content in crops

图7 小麦根系土全量Se-小麦Se含量散点图Fig.7 Scatter plot of total amount of selenium content in wheat root soil and Se content in wheat

从水稻籽实根系土中全量硒和有效硒散点图可见,根系土中全量硒在0.25～0.4 mg/kg范围内,水稻籽实硒含量基本保持在0.04～0.2 mg/kg之间;根系土中全量硒含量高于0.4 mg/kg时,水稻籽实中的硒含量呈现衰减趋势,初步推断根系土壤中硒含量达0.4 mg/kg时,水稻籽实对硒的吸收产生了拮抗作用(图9)。从有效硒与水稻籽实中的硒含量散点图可见(图10),土壤中Se有效含量>0.002 5 mg/kg时,水稻籽实中的硒含量达到0.04 mg/kg;土壤中Se有效含量>0.02 mg/kg时,水稻籽实中的硒含量并无上升趋势。

图8 小麦根系土有效Se-小麦Se含量散点图Fig.8 Scatter plot of available selenium content in wheat root soil and Se content in wheat

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

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

从黄豆籽实根系土中全量硒和有效硒散点图可见,根系土中全量硒在0.20～0.4 mg/kg范围内,黄豆籽实硒含量基本保持在0.05～0.2 mg/kg之间(图11);而在根系土中硒含量高于0.4 mg/kg时,黄豆籽实中的硒含量有衰减的趋势,说明根系土中硒含量高于0.4 mg/kg时,黄豆籽实对硒的吸收产生了拮抗作用。根系土中有效硒与黄豆籽实中的硒含量基本保持正相关关系(图12)。

图11 黄豆根系土全量Se-黄豆Se含量散点图Fig.11 Scatter plot of total amount of selenium content in soybean root soil and Se content in soybean

图12 黄豆根系土有效Se-黄豆Se含量散点图Fig.12 Scatter plot of available selenium content in soybean root soil and Se content in soybean

从油菜籽实根系土中全量硒和有效硒散点图可见,根系土中全量硒含量介于0.3～0.4 mg/kg,油菜籽实中硒含量基本保持在0.1～0.6 mg/kg之间(图13),表现为正相关关系;硒含量高于0.4时,油菜籽实中硒含量有减缓的趋势;油菜根系土中有效硒与油菜籽实中的硒含量具有一定的正相关性(图14)。

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

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

表3 农作物硒与对应根系土硒相关系数表

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

全区<0．40mg/kg≥0．40mg/kg水稻0．1260．365-0．071小麦0．0550．061-0．225油菜-0．01-0．010．066黄豆0．1870．128-0．487

根据硒含量分段相关系数表可知(表3),以上几种农作物根系土中全量硒和农作物硒含量关系具有较明显的相关性。其中,土壤中全量硒在<0.4 mg/kg时,其与农作物硒含量呈正相关关系,说明土壤中全量硒在此含量段易被农作物水稻、小麦、黄豆的籽实吸收富集;而硒含量>0.4 mg/kg时,农作物籽实硒含量均呈衰减的迹象。油菜籽实中硒含量在土壤全量硒<0.4 mg/kg时较为稳定;土壤中全硒含量>0.4 mg/kg时,则呈弱相关趋势。

3 结论

(1) 土壤中全量硒在0.2～0.4 mg/kg时最易被农作物的籽实吸收。研究区土壤中全量硒含量>0.4 mg/kg时小麦、水稻及黄豆硒含量有衰减的迹象,表明研究区内土壤中全量硒含量达0.4 mg/kg以上时,对促进农作物硒的富集能力影响有限。

(2) 研究区土壤中有效硒与黄豆、小麦籽实中硒含量有一定正相关关系,与水稻中的硒含量相关性不大。

[1] 张德存,李金平,杨军,等.湖北省江汉流域经济区多目标地球化学调查报告[R].武汉:湖北省地质调查院,2002.

[2] 陈怀满.环境土壤学[M].北京:科学出版社,2005.

[3] 黄昌勇.土壤学[M].北京:中国农业出版社,2000.

[4] 傅柳松.农业环境学[M].北京:中国林业出版社,2000.

[5] 戎秋涛,翁焕新.环境地球化学[M].北京:地质出版社,1990.

[6] 王云,魏复盛.土壤环境元素化学[M].北京:中国环境科学出版社,1995.

(责任编辑：于继红)

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——高标准基本农田地球化学调查项目,项目编号为JTD20140105、JTD20150102。

罗军强(1972-),男,助理工程师,土木工程专业,从事地球化学找矿及农业地质调查工作。E-mail:512910263@qq.com

S153.6

A

1671-1211(2016)06-0848-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.010

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161109.1112.030.html 数字出版日期:2016-11-09 11:12