玉米硒含量与土壤硒含量的相关性

廖 彪

(1.安康学院 化学化工学院，陕西 安康 725000； 2.陕西省富硒食品质量监督检验中心，陕西 安康 725000)

0 引言

【研究意义】硒是介于金属与非金属之间的氧族稀有而分散的半金属化学元素，是动物体内所必须的营养元素和植物有益的营养元素。医学研究证明，硒具有防癌抗癌、提高免疫力、抗氧化、防衰老等医药价值和生理功能，人类40多种疾病与缺硒密切相关[1-2]。因此，世界卫生组织(WHO)和国际营养组织在1973年确认硒为人和动物体必需的微量元素。【前人研究进展】余光辉等[3]研究认为，微量元素硒在被人体吸收时，生物源的有机硒占有优势，人体吸收的硒元素绝大部分来源于谷物中的硒，因此对富硒粮食 (水稻、小麦、玉米等)进行研究与开发具有十分重要的意义。安康市是硒含量储量很大的地区，是国内最大的天然富硒区，至少7个县(区)处在不同程度的富硒生态环境之中，硒含量在0.2 mg/kg以上的土壤面积占比达54.2%，且硒浓度适中，易于植物吸收，被誉为“中国硒谷”。据有关部门统计，安康市2018年全年谷物产量61 019万 t，其中，稻谷产量21 213万t，小麦产量13 143万t；玉米种植面积4 213万hm2，总产量达25 733万t，居安康市主要粮食作物产量首位。随着安康市硒资源的不断开发和利用，各种富硒产品的研究也在相继深入进行，已形成一定产业规模的富硒产品。【研究切入点】玉米是我国第二大粮食作物和饲料来源，富硒玉米的研究与开发对人体健康及养殖业有重要影响。【拟解决的关键问题】以安康市耕地土壤及其所生长的玉米为研究对象，采用氢化物发生-原子荧光光谱法分别测量土壤和玉米硒含量，分析玉米硒含量与土壤硒含量的相关性，以期为富硒玉米的开发和利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年9月在安康市紫阳县进行。紫阳县位于陕西省南部，汉江上游，大巴山北麓，是全国迄今已发现的两大富硒区之一。

1.2 材料

1.2.1 试验样地及玉米品种 选择安康市紫阳县汉王镇的48块样地土壤及其收获的玉米籽粒为研究对象，测定样地土壤及玉米籽粒的硒含量。

1.2.2 主要仪器 电热鼓风干燥箱101-1AB(天津市泰斯特仪器有限公司)，高速万能粉碎机FW100(北京中兴伟业仪器有限公司)，原子荧光光度计AFS-8220(北京吉天仪器有限公司)，摩尔超纯水机1820D(重庆摩尔水处理设备有限公司)，电子天平BS224S(北京赛多利斯仪器系统有限公司)，恒温数显水浴锅HH-S4(北京科伟永兴仪器有限公司)，可调式电热板Mb型(北京科伟永兴仪器有限公司)。

1.2.3 主要试剂 硒标准液(规格100 μg/mL，核工业北京化工冶金研究院),高氯酸(优级纯,洛阳昊华化学试剂有限公司),氢氧化钾(优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)，硼氢化钾(优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)，硝酸(优级纯，洛阳昊华化学试剂有限公司)，盐酸(优级纯，洛阳昊华化学试剂有限公司)。1.5%硼氢化钾，0.5%氢氧化钾，使用前临时配制；氩气纯度为99.99%，试验用水为一级水。

1.3 方法

1.3.1 样品采集与预处理 土壤样品：以地块为单位，采用梅花形采样法多点取样，采样深度为耕作层10～20 cm，将采集土样混成1个混合样品。取混合样品1 kg左右装入布袋，内外贴上标签，标明采样编号、名称、采样深度、采样地点、日期、采集人等信息。采用四分法取土壤样品100 g左右于蒸发皿中，放入电热鼓风干燥箱105℃恒温干燥24 h，高速万能粉碎机粉碎，过100目筛，装入聚乙烯塑料袋，标记备用。玉米样品：在采集土壤样品的地块上，同时收集玉米样品，登记相关信息。将玉米样品用一级水冲洗3次后晾干，放入电热鼓风干燥箱70℃恒温干燥24 h。高速万能粉碎机粉碎，过100目筛，装入聚乙烯塑料袋，标记备用。

1.3.2 样品处理 分别精确称取0.500 0 g(精确至0.000 1 g)玉米、土壤样品于50.0 mL三角瓶中，加入混酸15 mL，冷消化过夜(16～18 h)，冷消化完后置于电热板上进行热消解，温度保持在160～180℃，直至三角瓶中的液体清亮无色，将三角瓶由电热板上取下自然冷却，加入5.0 mL(1∶1)盐酸溶液，沸水浴中加热20 min后冷却至室温，过滤至25 mL容量瓶中，用三重蒸馏水清洗滤渣3次，定容至25 mL，混匀待测。

1.3.3 硒含量测定 采用氢化物发生-原子荧光谱法[4]测定，该方法具有简便、快速、适合大批量检测且需用样品量少的优点。

1.3.4 硒标准曲线制作 将硒标准液逐级稀释至20.0 μg/L标准使用液，再将标准使用液配置浓度分别为4 μg/L、8 μg/L、12 μg/L、16 μg/L、20 μg/L浓度梯度溶液，在原子荧光光度计上测定荧光值并绘制标准曲线。

1.4 数据分析

将土壤含硒量从低至高排序，按每组8个样品划分，共划分为6个区间。计算每个区间玉米平均硒含量与土壤平均硒含量及其两者的比值(玉米平均硒含量/土壤平均硒含量)，统计分析玉米硒含量与土壤硒含量的相关性。

2 结果与分析

2.1 硒标准曲线

通过硒标准曲线制作，得到曲线校正方程:I=115.736 4×C+3.466 5，线性相关系数为0.999 7，该相关系数R值保持在0.999以上，保证检测数据的准确性。

2.2 土壤及其玉米样品的硒含量

从表1看出，当土壤硒含量为0.10～0.15 mg/kg，平均含量为0.115 3 mg/kg时，玉米硒含量为0.015 7～0.032 2 mg/kg，平均为0.022 3 mg/kg。当土壤硒含量为0.15～0.20 mg/kg，平均含量为0.173 2 mg/kg时，玉米硒含量为0.018 5～0.067 3 mg/kg，平均为0.032 8 mg/kg；当土壤硒含量为0.20～0.27 mg/kg，平均含量为0.245 7 mg/kg时，玉米硒含量为0.026 7～0.125 2 mg/kg，平均为0.049 1 mg/kg。当土壤硒含量0.27～0.40 mg/kg，平均为0.321 6 mg/kg时，玉米硒含量为0.025 7～0.144 8 mg/kg，平均为0.064 mg/kg；当土壤硒含量为0.4～1.0 mg/kg，平均含量为0.633 9 mg/kg时，玉米硒含量为0.062 5～0.562 1 mg/kg，平均为0.146 7 mg/kg。当土壤硒含量为1.0～5.0 mg/kg，平均含量为2.395 8 mg/kg时，玉米硒含量为0.109 0～2.330 6 mg/kg，平均为0.552 1 mg/kg。说明，玉米平均硒含量随土壤硒含量的增加而提高。

表1 各土壤硒含量区间玉米与土壤的硒含量Table 1 Se content in corn and soil at various range of soil Se content mg/kg

2.3 玉米籽粒对土壤硒的吸收率

玉米硒含量与土壤硒含量比值反映玉米对土壤硒的吸收效果，其比值越大吸收越多。由图1可知，随着土壤平均硒含量增加，玉米平均硒含量也随之增加。玉米硒含量/土壤硒含量在0.196 3～0.201 6，比值稳定在0.20左右，推测含硒土壤种植玉米，玉米籽粒硒含量为土壤硒含量的20%左右。因此，在发展富硒玉米时，首先考虑种植地土壤的含硒量，选择硒含量较高土壤种植玉米，以保证玉米产品有足够高的硒含量。

图1 不同硒含量土壤的玉米平均硒含量及其玉米硒含量与土壤硒含量的比值Fig.1 Average Se content in corn cultivated in different Se content of soil and ratio of corn Se content to soil Se content

3 讨论

李志玉等[5]研究表明，植物对硒的吸收即使是同一种作物但因品种不同也会存在差异性。陈秋香等[6]研究认为，水稻富集硒元素的能力与种子颜色无直接关联性，而与水稻转运硒能力相关，水稻累积硒的能力存在明显的基因型差异。王明远[7]研究表明，种植地区差异性导致粮食含硒量差异显著。郝玉波等[8]研究认为，玉米籽粒对硒元素的累积能力存在基因型差异；另外，不同地区生长的植物硒含量存在显著差异[9]。本研究选择安康市紫阳县汉王镇48块样地土壤及其收获的玉米籽粒为研究对象，分析玉米硒含量与土壤硒含量的相关性。结果表明，当土壤平均含量为0.115 3 mg/kg时，玉米平均硒含量为0.022 3 mg/kg；当土壤平均硒含量为0.173 2 mg/kg时，玉米平均硒含量为0.032 8 mg/kg；当土壤平均硒含量含量为0.245 7 mg/kg时，玉米平均硒含量0.049 1 mg/kg；当土壤平均硒含量为0.321 6 mg/kg时，玉米平均硒含量0.064 mg/kg；当土壤平均硒含量含量为0.633 9 mg/kg时，玉米平均硒含量0.146 7 mg/kg。当土壤平均硒含量为2.395 8 mg/kg时，玉米平均硒含量0.552 1 mg/kg。玉米硒含量随土壤硒含量增加而提高。

4 结论

玉米含硒量与土壤含硒量呈正相关性，玉米平均硒含量与土壤平均硒含量的比值为0.196 3～0.201 6，其比值稳定在0.20左右，推测含硒土壤种植玉米，玉米籽粒产品硒含量为土壤硒含量的20%左右。因此，在发展富硒玉米时，首先考虑种植地土壤的含硒量，选择硒含量较高土壤种植玉米，以保证玉米产品有足够高的硒含量。

研究未考虑如土壤肥力、玉米品种等因素差异的影响，但试验样品均采自同一区域，且样本量较大，故研究结果具有科学性，对富硒玉米的种植及开发具有一定的指导性，