郝應(yīng)龍 李崇博 安永剛

摘 要：對烏魯木齊市某蔬菜基地富硒土壤地球化學特征及生物效應(yīng)分析可知，以硒含量大于等于0.4 mg/kg標準圈定富硒土壤面積約52.89 km2，硒含量均值為0.78 mg/kg;富硒土壤中重金屬元素含量較低，養(yǎng)分元素含量適量—豐富，農(nóng)作物富硒效應(yīng)較好，安全性較高。通過對土壤中硒元素賦存狀態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)土壤中存在大量土壤緩效硒，潛在供硒能力較強，且對植物吸收有利的有效硒占比達4.02%;土壤中硒的有效性不僅取決于總硒的含量，還與土壤pH、有機質(zhì)等有一定關(guān)系;農(nóng)作物中硒的含量水平可能受土壤中有效硒、總硒、有機質(zhì)、pH等多個因素綜合影響。

關(guān)鍵詞：蔬菜基地;富硒土壤;地球化學特征;生物效應(yīng)

硒元素是人體和動物必需的微量元素之一，是一種良好的抗氧化劑，其含量不足或過量均會引起地方病。因此，通過食物鏈轉(zhuǎn)化方式，日常生活中攝入適量濃度的硒可提高機體免疫力，而硒主要來源于食物并最終來源于土壤[1]。土壤-農(nóng)作物系統(tǒng)中硒元素含量特征、遷移富集規(guī)律等是近年來硒生態(tài)地球化學方向研究的熱點[2-3]。研究結(jié)果表明，農(nóng)作物中硒含量水平受土壤中硒含量、硒的不同形態(tài)、土壤性質(zhì)及植物對硒的吸收轉(zhuǎn)化等影響。2008年烏魯木齊市-昌吉地區(qū)開展的1：25萬多目標區(qū)域地球化學調(diào)查評價項目在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)富硒土地，通過進一步工作，分析研究該蔬菜基地富硒土壤特征、硒元素賦存狀態(tài)及生物效應(yīng)，為該地區(qū)未來發(fā)展富硒特色農(nóng)業(yè)，提升土地利用價值提供依據(jù)。

1 ?蔬菜基地概況

該蔬菜基地位于烏魯木齊市城郊，面積約60 km2，地貌上屬烏魯木齊河沖積扇山前緩傾斜礫質(zhì)平原，地勢平坦開闊，南高北低，高度510～530 m，地形坡降6‰左右，屬典型干旱半干旱大陸性氣候。土地利用現(xiàn)狀以水澆地、水田為主[4]，占基地總面積的83.80%;土壤類型以潮土、水稻土、灰漠土為主[5]，約占基地總面積的96.63%。

2 ?富硒土壤特征

2.1 ?表層土壤硒分布特征及含量水平

該蔬菜基地550件表層土壤樣品中硒含量最小值為0.26 mg/kg，最大值為9.2 mg/kg，平均0.78 mg/kg，是烏昌地區(qū)表層土壤硒背景值0.23 mg/kg的3.40倍，是全國土壤（A層）背景值0.29 mg/kg的2.70倍（表1），對比全國其他地方該蔬菜基地屬中等偏上富硒水平。參照譚見安和《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》（DZ/T 0295-2016）制定的硒分級標準[7]，將土壤中硒含量等級劃分為：硒缺乏（≤0.125 mg/kg）、潛在硒不足（0.125～0.175 mg/kg）、足硒（0.175～0.40 mg/kg）、富硒（0.40～3.0 mg/kg）、硒過剩（大于3.0 mg/kg）?；诖?，對該蔬菜基地表層土壤硒豐缺性進行劃分（圖1），區(qū)內(nèi)大部分土壤硒含量屬富硒狀態(tài)，富硒土壤面積約52.89 km2，約占調(diào)查總面積的88.16%;小部分土壤硒含量屬足硒狀態(tài)，面積約6.84 km2，約占調(diào)查總面積的11.39%;零星存在硒過剩區(qū)域。

2.2 ?富硒土壤地球化學特征

對土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果表明，pH值為7.06～9.06，平均7.89，弱堿性土壤占該蔬菜基地總面積的95.53%，中性土壤占該蔬菜基地總面積的3.17%，區(qū)內(nèi)不存在酸性和強酸性土壤。該蔬菜基地富硒土壤區(qū)N，P，CaO，MaO，S，有機質(zhì)（Corg），Cu，Zn，Se，Cd等元素均值均高于烏昌地區(qū)背景值和中國土壤（A層）背景值，K2O、As元素均值低于烏昌地區(qū)背景值但略高于中國土壤（A層）背景值，Hg元素均值高于烏昌地區(qū)背景值但與中國土壤（A層）背景值基本一致，Pb，Cr，Ni元素均值低于烏昌地區(qū)背景值和中國土壤（A層）背景值（表1）。相對全國標準，區(qū)內(nèi)土壤重金屬元素Hg，Pb，Cr，Ni，Cu，Zn，As，Cd主要為一級清潔，僅As元素小部分區(qū)域為二級輕微污染;N、P、K2O、有機質(zhì)、CaO、MgO、S等元素含量以適量至豐富狀態(tài)賦存。最后參照《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》（DZ/T 0295-2016）標準，對區(qū)內(nèi)土壤綜合質(zhì)量進行評價，發(fā)現(xiàn)該蔬菜基地土壤綜合質(zhì)量總體處于優(yōu)良水平（圖2）。

2.3 ?富硒土壤成因分析

國內(nèi)外許多專家圍繞平原區(qū)富硒土壤成因進行了研究[1-3，8-10]，大多認為富硒土壤的形成與成土母質(zhì)、表生環(huán)境中硒的遷移循環(huán)過程等關(guān)系密切;在硒的來源方面一直認為除成土母質(zhì)外，還有灌溉水、大氣沉降、施硒肥與人工加硒等。區(qū)內(nèi)采集的5件灌溉水樣品分析結(jié)果表明，灌溉水中硒含量很低且未達到檢出限，對施肥情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)不存在施硒肥與人工加硒。排除灌溉水、施硒肥與人工加硒等原因后，初步認為該蔬菜基地土壤中硒富集的成因處于典型河湖沉積相的表生地球化學環(huán)境，硒的來源主要是由硒高背景地層經(jīng)流水搬運形成的成土母質(zhì)，且有機質(zhì)等對硒元素的吸附對其在表層土壤中的富集起關(guān)鍵作用[1]。

3 ?土壤中硒元素賦存狀態(tài)

3.1 ?土壤硒形態(tài)分析

硒的形態(tài)和價態(tài)是除了土壤總硒外對土壤硒有效性和遷移轉(zhuǎn)化影響最重要的因素，土壤中硒根據(jù)其有效性、溶解性從大到小可分為可溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、強有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)[11]。一般認為可溶態(tài)和離子交換態(tài)易于被植物吸收利用，也被稱為有效硒。強有機結(jié)合態(tài)硒是土壤中吸附在有機質(zhì)上的有機硒化合物和與有機分子配位結(jié)合或進入有機質(zhì)中的無機硒的總和，其生物有效性雖較低，但在土壤通氣良好、堿性氧化環(huán)境下能部分轉(zhuǎn)化為有效硒，前人將其視為土壤緩效硒[12]，具有潛在的供硒能力。該蔬菜基地表層土壤硒元素主要以強有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)的形式存在，其中強有機結(jié)合態(tài)硒占比約為45.19%，說明區(qū)內(nèi)土壤中存在大量土壤緩效硒，潛在供硒能力較強;土壤中有效硒占總硒量的4.02%，與陜西紫陽雙安地區(qū)富硒土壤（5%）和青海平安地區(qū)富硒土壤（3%）相近[11]，說明土壤有效硒在本區(qū)內(nèi)活性較強，對植物吸收有利。

3.2 ?土壤硒有效性分析

大量研究表明，硒的有效性除受形態(tài)影響外，還與土壤質(zhì)地、pH、有機質(zhì)等因素有關(guān)[11-14]。通過根系土中有效硒與總硒、有機質(zhì)、pH、N、有效P、速效K及農(nóng)作物中硒的相關(guān)性分析研究可知，有效硒與總硒、有機質(zhì)、N呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與pH、速效K呈顯著負相關(guān)，與有效P、農(nóng)作物硒相關(guān)性不顯著;農(nóng)作物硒與總硒、有機質(zhì)、pH、N、有效磷P、速效K相關(guān)性也不顯著（表2）。

有效硒與總硒成顯著正相關(guān)說明土壤中有效硒的含量會隨土壤中總硒含量的增加而增加;有效硒與有機質(zhì)呈顯著正相關(guān)說明土壤中有機質(zhì)含量越高越有利于硒在土壤中聚集，進而提高硒的生物有效性;N元素與調(diào)查區(qū)內(nèi)農(nóng)作物施氮肥等人類活動關(guān)系密切相關(guān)，有效硒與N呈顯著正相關(guān)說明調(diào)查區(qū)內(nèi)施氮肥對土壤中硒化物的形成和遷移過程產(chǎn)生一定影響，施氮肥能夠提高土壤中有效硒含量。有效硒與pH呈顯著負相關(guān)說明在調(diào)查區(qū)目前土壤整體呈堿性（pH值為7.06～9.06）的前提下，pH越小可能越有利于硒在土壤中聚集，有效硒含量越高。有效硒與速效K呈顯著負相關(guān)說明鉀肥的大量使用可能不利于硒在根系土中聚集。農(nóng)作物硒與有效硒、總硒、有機質(zhì)、pH、N、有效磷P、速效K等相關(guān)性不顯著說明農(nóng)作物硒含量水平可能受土壤中有效硒、總硒、有機質(zhì)、pH、N、有效磷P、速效K等多個因素綜合影響，并不是單一因素能控制的。

4 ?生物效應(yīng)研究

4.1 ?農(nóng)作物富硒情況

據(jù)《富硒食品與其相關(guān)產(chǎn)品硒含量標準》（DB61/T556-2012）和《寧夏富硒農(nóng)產(chǎn)品標準（水稻、玉米、小麥與枸杞干果）》（DB64/T1221-2016）對區(qū)內(nèi)農(nóng)作物富硒情況進行評價，55件農(nóng)作物樣品中37件富硒，富硒率67.27%，且所有農(nóng)作物中硒含量均不存在過量現(xiàn)象，評價標準及結(jié)果見表3。從表3可以看出，富硒率較高的農(nóng)作物主要有紅薯、韭菜、大蔥、板栗瓜、豇豆、南瓜、玉米等。

4.2 ?農(nóng)作物硒富集系數(shù)

4.3 ?農(nóng)作物安全性分析

參照綠色食品行業(yè)標準和《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB2762—2012）、《食品安全國家標準 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》（GB2763—2016），以Pb，Cd，Hg，As，Cr，有機氯農(nóng)藥（六六六、滴滴涕）等為指標，按一票否決制的評價規(guī)則進行農(nóng)作物安全性評價，評價標準及評價結(jié)果見表4。從表4中可看出，55件農(nóng)作物樣品均安全無污染，說明該蔬菜基地內(nèi)的農(nóng)作物安全性較高，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)秀。

5 ?結(jié)論及建議

（1） 該蔬菜基地表層土壤以硒含量大于等于0.4 mg/kg標準圈定富硒土壤面積約52.89 km2，硒含量均值為0.78 mg/kg，屬中等偏上富硒水平;農(nóng)作物富硒效應(yīng)較好，農(nóng)作物富硒率為67.27%，且農(nóng)作物硒富集系數(shù)與農(nóng)作物種類、種屬有一定關(guān)系;農(nóng)作物安全性較高。

（2） 該蔬菜基地富硒土壤中重金屬元素Hg，Pb，Cr，Ni，Cu，Zn，As，Cd含量相對于全國標準均較低，主要為一級清潔土壤，僅As元素小部分區(qū)域為二級輕微污染土壤; N、P、K2O、有機質(zhì)、CaO、MgO、S等元素含量相對于全國標準以適量至豐富狀態(tài)賦存;土壤綜合質(zhì)量較好。建議在本次研究成果基礎(chǔ)上，將該區(qū)域建設(shè)開發(fā)為綜合性富硒蔬菜、富硒農(nóng)產(chǎn)品種植區(qū)。

（3） 該蔬菜基地土壤中存在大量土壤緩效硒，潛在供硒能力較強，且對植物吸收有利的有效硒占比達4.02%;土壤中硒的有效性不僅取決于總硒的含量，還與土壤pH、有機質(zhì)等有一定關(guān)系;農(nóng)作物中硒的含量水平可能受土壤中有效硒、總硒、有機質(zhì)、pH等多個因素綜合影響。

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Abstract：Through the analysis of the geochemical characteristics and bioeffects of selenium-rich soil in a vegetable base in Urumqi， the area of selenium-rich soil is about 52.89km2 with a selenium content of 0.4mg/kg or more， and the average selenium content is 0.78mg/kg. The content of heavy metal elements in the selenium-enriched soil is lower， and the content of nutrient elements is moderate-rich. The selenium-enriching effect of crops is better and the safety is higher. Through the analysis of the occurrence of selenium in the soil， it is found that there is a large amount of soil slow-acting selenium in the soil， and the potential for selenium is strong， and the effective Se ratio for plant absorption is 4.02%; the effectiveness of Se in soil It not only depends on the total Se content， but also has a certain relationship with soil PH and organic matter. The content of Se in crops may be affected by many factors such as effective Se， total Se， organic matter and PH in the soil.

Key words：Vegetable base;Selenium-rich soil;Geochemical characteristics;Bioeffects