甘肃省富硒土壤标准研究与探讨

李春亮，李洚，杨菁，王巧薇，杨景宇

(甘肃省地质调查院，甘肃 兰州 730000)

1973年世界卫生组织(WHO)宣布Se是人与动物的必需微量元素。美国营养学会认为,Se是与维生素、β-胡萝卜素等生化物质同等重要的营养素,是必须像摄入蛋白质、淀粉一样每天都要摄入的营养物质(Rayman MP，2012；王化齐等，2019；彭祚全等，2013)。1988年中国营养学会已将Se列为15种每日膳食营养素之一。2014年，国务院办公厅发布《中国食物与营养发展纲要(2014-2020年)》，提出重视解决微量营养素缺乏的问题，为全国硒产品开发与发展带来了机遇(杨光圻等，1992)。

Se在自然界分布极不均匀(武春林等，2018；陈继平等，2020；陶春军等2020)，中国的Se资源分布呈明显的地带性。根据中国地质调查局及原国土资源部在1999～2014年对全国耕地地球化学调查结果显示，中国有近2/3的人群处于缺Se地带(国土资源部中国地质调查局，2015)，其中甘肃省即处于缺Se地带。因此甘肃省富硒土壤资源开发具有较好的商业前景。目前，国内富硒地区多将富硒资源开发利用列入经济可持续发展战略，呈现出竞相发展的态势，同时富硒产业标准缺失的问题也日益凸显，导致处于启蒙期的市场存在较多乱象，产品质量参差不齐，不利于富硒产业的发展。标准的缺位也造成各级监管部门对大量硒产品的监管缺乏足够的依据(彭祚全，2012；彭祚全等，2013)。2007年以来，甘肃省已完成1∶25万土地质量地球化学调查55 100 km2，在兰州、张掖、武威等多地发现了较好的富Se土地资源，甘肃省急需建立富Se土壤及富硒农产品相关地方标准，助力地方发展富Se新兴健康产业。

笔者以在甘肃省内开展土地质量地球化学调查项目时采集的304件土壤-小麦籽实协同样品分析数据为基础，结合甘肃临近省份富硒小麦地方标准的经验，初步探讨了甘肃省富Se土壤标准参考值，为甘肃省建立富硒土壤地方标准、圈定富Se土地资源，发展富硒产业提供了重要依据。

1 数据来源

2007年以来，甘肃省地质调查院先后承担了中国地质调查局西安地质调查中心下达的5个1∶25万多目标地球化学调查和土地质量地球化学调查项目，在兰州、白银、武威、张掖、金昌、定西、平凉、天水、临夏等多地开展了调查任务，完成调查面积55 100 km2，在张掖市山丹县及定西市岷县完成1∶5万土地质量地球化学调查面积396 km2，采集了表层土壤样品17 027件，(其中1∶25万土地调查表层土壤样品13 867件，1∶5万表层土壤样品3 160件)，分别于张掖、武威、兰州、定西等地协同采集土壤-小麦籽实样品304件。

其中兰州、白银、张掖、金昌、武威等地区的1∶25万调查样品分析测试均由武汉岩矿测试中心完成，定西、平凉、天水、临夏等地的1∶25万调查样品由安徽省地质实验研究所承担，1∶5万调查土壤样品及所有农产品样品均由兰州矿勘院有色中心实验室完成，方法和精密度控制均达到了规范(DZ/T0295-2016)要求。

2 全国各省富硒土壤标准现状

富硒土壤即为含有丰富天然Se元素、且有害重金属元素含量小于农用地土壤污染风险筛选值要求的土壤。目前，宁夏回族自治区、河南省、黑龙江省及中国地质调查局均先后制定并出台了相关地方标准。在甘肃省地质调查院实施了5个土地质量调查项目后，基本摸清了省内土壤Se含量分布及与富硒农产品的关系，同时为了发展甘肃省富硒产业，服务地方脱贫攻坚任务，增加农产品附加值，笔者研究了甘肃省土壤与富硒农产品的关系，以达到为地方出台省级富硒土壤提供数据支撑的目的。

现各省已发布的富硒土壤标准主要差异(表1)是按照土壤酸碱度(pH值)分别划定出富硒土壤限定值。当土壤呈碱性时，中国地质调查局推荐以0.30×10-6作为富硒土壤标准下限(中国地质调查局，2019)，东部及东北部的河南省及黑龙江省则分别采用0.3×10-6、0.325×10-6作为富硒土壤的标准下限(河南省市场监督管理局，2019；黑龙江省质量技术监督局，2018)，西北地区的宁夏回族自治区则采用0.222×10-6作为富硒土壤标准下限(宁夏回族自治区质量技术监督局，2016)。因此，全国各地多采用0.222×10-6～0.325×10-6为富Se土壤下限。

表1 全国各地富硒土壤地方标准表Tab.1 Local standards for selenium-rich soils in China

3 甘肃省根系土与作物籽实Se含量特征

3.1 甘肃土壤酸碱性特征

笔者对甘肃省55 100 km2区域内土壤pH值进行了统计(表2)，结果显示，甘肃省土壤的平均pH值为8.4，pH值范围在6.9～9.59。依据pH值对土壤酸碱性进行划分：pH值≤6.5的土壤为酸性土壤，甘肃省不存在酸性土壤；6.57.5的土壤为碱性土壤，土样数最多，为13 839个，占土壤样品总数的99.8%。

表2 甘肃省土壤酸碱度统计表Tab.2 Statistical table of soil pH in Gansu province

3.2 甘肃土壤中Se含量特征

甘肃省土壤中的Se含量平均值为0.20×10-6，中位值为0.18×10-6；变化范围为0.05×10-6～9.29×10-6。甘肃省地处黄土高原、青藏高原和内蒙古高原三大高原的交汇地带，境内地形复杂，地貌多样。甘肃省相比全国虽然总体属于Se缺乏区，但通过调查发现，省内也存在部分地区土壤Se含量较高的现象，主要分布于兰州市、山丹县、甘州区等地。通过1∶5万土地质量调查，在山丹县发现2个富Se土壤连片区，共计200余平方千米。山丹县位于甘肃省河西走廊中部地带，具有典型的河西走廊种植区土壤背景、地形地貌、气候条件等特征，在省内具有广泛代表性。其中,东乐-清泉富硒区土壤Se元素平均值达到0.46×10-6，李桥-霍城-大马营富硒区土壤Se元素平均值达到0.41×10-6(表3)。

表3 甘肃土壤Se含量特征表Tab.3 Characteristics of selenium content in soil of Gansu province

4 甘肃省富硒土壤标准指标项目及限量值确定建议

4.1 甘肃省富硒土壤标准制定依据

在制定富硒食品含硒量标准时,彭祚全等依据中国营养学会《中国居民膳食营养素参考摄入量Chinese RIs(2006)》中《常量和微量元素参考摄入量》关于硒的参考摄入量和《微量元素硒的人体需要量和安全摄入量范围》(Rayman M P，2012)的研究成果提出并制订了富硒食品标准。富硒土壤下限设置注重富硒农产品富集Se元素的有效性,而依据此原理制定的国家或地方标准如表4所示。甘肃省农业种植的大宗农产品主要为小麦、玉米，其中玉米又以制种为主，同时作物硒主要来自于土壤，富硒土壤是生产富硒作物的基础，因此笔者主要参考富硒小麦反推富硒土壤的含量值。

表4 全国各地富Se粮食中硒含量标准表Tab.4 Standard of selenium content in selenium-rich grain in China

4.2 甘肃省富硒土壤标准限量值的确定

参考全国各地已出台的富硒粮食标准(表4)，可以看出富硒小麦籽实Se的下限为0.02×10-6～0.15×10-6，碱性土壤的西北地区，如陕西安康、宁夏分别采用0.02×10-6及0.04×10-6为富硒小麦下限标准；青海省则采用0.08×10-6为富硒小麦的下限标准，而甘肃省无论从景观地貌还是从土壤类型上划分，土壤性质与宁夏及陕西更为相似，因此选取标准较高的宁夏富硒小麦标准(0.04×10-6)推演甘肃富硒土壤下限标准。结合小麦籽实与根系土中Se的线性相关模型(公式y=0.674x-0.149)，推算出甘肃省富硒土壤的下限值为0.28×10-6(图1)。

图1 甘肃省小麦籽实与根系土中的Se的线性模型图Fig.1 A linear model of selenium in wheat seed and root soil in Gansu province

4.3 小麦籽实中硒含量特征

根据笔者在甘肃省协同采集的土壤与小麦样品分析结果，当甘肃省土壤中Se含量大于等于0.28×10-6时，小麦籽实有256件样品达到了富硒农产品标准[宁夏富硒农产品标准(水稻、玉米、小麦与枸杞干果) DB64/T1221-2016)](图2)，小麦富Se率为84.21%。根据成晓梦等采用中国地质调查局建议的0.4×10-6作为富硒土壤下限标准，在全国各地富硒土壤中采集的小麦样品籽实富Se率为76%(成晓梦，2019)。因此得出甘肃省采用0.28×10-6作为富硒土壤的下限标准，其富硒土壤中小麦籽实富硒率仍高于中国地质调查局建议的富硒土壤下限标准中农产品富硒率8.21个百分点，说明了甘肃省富硒土壤与富硒小麦具有更好的相关性。

图2 甘肃省土壤和小麦籽实Se含量协同分析图Fig.2 Co-analysis of seleniumin soils and wheat in Gansu

5 结论

从国内其他省市富硒产业发展规律来看，富硒产业的发展应该做到“产业发展，标准先行”，这也是《中华人民共和国标准化法》的要求。鉴于上述结果，甘肃省土壤均为碱性土壤，且pH值99.8%都在7.5以上，甘肃省富硒土壤标准建议定为当Se含量≥0.28×10-6时，且重金属含量小于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)GB15618》中土壤污染风险筛选值的土壤即为富Se土壤。建议特别是在目前种粮效益普遍较低的情况下，应大力开发富硒小麦等富硒农副产品，引领地方农民脱贫致富。

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