湖北省不同區域土壤與農作物硒相關性研究

閆加力，徐春燕，楊軍，項劍橋，趙敏，黃彬

摘要 [目的]探究不同區域3種農作物水稻、玉米和小麥籽實硒含量與其根系土硒含量的相關性。[方法]通過收集湖北省“金土地”工程土壤及農作物數據，根據區域地貌特征劃分為鄂西山區、鄂北崗地和沿江平原，研究不同區域3種農作物硒含量與其土壤硒含量的相關性。[結果]不同區域的土壤硒背景值為：鄂西山區0.88 mg/kg，鄂北崗地0.33 mg/kg，沿江平原0.34 mg/kg。鄂西山區農作物的籽實硒含量與其根系土硒含量相關性最好，鄂北崗地次之，沿江平原相關性最弱甚至不相關。[結論]鄂西地區富硒土壤最多，最易生產出富硒農作物，沿江平原富硒土壤廣泛分布，在適宜條件下也易生產出富硒農作物。

關鍵詞 相關性；硒含量；不同區域；土壤；農作物

中圖分類號 S158.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）06-0121-03

Correlation Study between Crop Selenium and Its Soil Selenium in Different Regions of Hubei Province

YAN Jiali， XU Chunyan，YANG Jun et al （Hubei Institute of Geosciences，Wuhan，Hubei 430034）

Abstract [Objective]To explore the correlation between crop（rice， maize and wheat） selenium content and its soil selenium content in different regions. [Method] By collecting soil and crop data of the "Golden Land" project in Hubei Province， according to the regional geomorphic characteristics， the research area was divided into western Hubei mountainous area， northern Hubei downland and riparian plain， and then correlation between three different crops selenium content and its soil selenium content was researched in different regions. [Result]The soil selenium content background in different regions was 0.88 mg/kg in western Hubei mountainous area， 0.33 mg/kg in northern Hubei downland and 0.34 mg/kg in riparian plain. The correlation of crop selenium content and its soil selenium content in western Hubei mountainous area was the best ，the next was northern Hubei downland，the riparian plain was the worse. [Conclusion] In western Hubei mountainous area，there are most rich selenium soil， and seleniumrich crops are the easiest to produce. However， in riparian plain， rich selenium soil is wide distribution， and seleniumrich crops are easily produced under suitable conditions.

Key words Correlation；Selenium content；Different regions；Soil；Crop

硒是生態系統中重要的微量元素之一[1]。研究發現，硒與人體的許多疾病都有關，如心血管疾病、大骨節病、克山病以及一些癌癥等[2]。我國有70%以上地區1億人口缺硒[3]，通過食物補硒來保障人體健康早已成為眾多學者關注的焦點[4]。我國低硒地區目前一般是通過人為補充外源硒來提高農作物的硒含量，但是這種方式可能存在安全用量和環境污染的問題[5]，所以在天然富硒區加強富硒農產品的生產開發是目前的研究趨勢。有研究表明，農作物的富硒水平與土壤背景值具有一定的相關性[6-7]，土壤中硒的分布、賦存狀態均影響農作物對硒的吸收和遷移轉化。湖北省硒資源豐富，具有硒資源總量大、分布廣、品質優的特點，開發這些資源不僅可以生產出大量的富硒農產品，還能滿足人們補硒的需求[8]。

選取湖北省大宗農作物水稻、玉米、小麥為研究對象，收集湖北省“金土地”工程——高標準基本農田地球化學調查的土壤及農作物數據，研究湖北省不同區域土壤與農作物硒的相關性，從而為湖北省富硒土壤的評價提供科學依據。

1 研究區概況

湖北省位于108°21′42″～116°07′50″E、29°01′53″～33°16′47″N，地勢西高東低，東、西、北三面環山，中間低平，略呈向南敞開的不完整盆地，海拔20～3 000 m。全省總面積18.59 km2，其中山地占56%，丘陵崗地占24%，平原湖區占20%。江漢平原地勢平坦，是全國重要的糧、棉、油、水產品生產基地。近年來，湖北省發現了大面積的富硒土壤資源，土壤性狀良好有利于富硒作物和產品的生產，有利于農業和非農業的開發。恩施州被譽為“世界硒都”，擁有全球唯一的獨立硒礦床和廣泛的富硒土壤，硒資源集多樣性、豐富性于一身，在發展富硒特色產業和富硒旅游業方面具有得天獨厚的條件。

研究區根據富硒土壤資源分布，兼顧特色農業產業發展區域，按地貌特征及區域分布位置劃分為沿江平原區、鄂北崗地—漢江夾道區和鄂西山區3個區域。沿江平原區是指沿長江和漢江平原地帶，地形平坦，河渠湖泊發育，海拔一般為20～40 m。鄂北崗地—漢江夾道區是指秦嶺—大別山與江漢平原過渡的丘陵-崗坡地帶，地形波狀起伏，海拔一般為50～300m。鄂西山區指鄂西部山區地帶，巖溶發育，山谷縱深，海拔一般為500～3000 m。

2 研究方法

該研究收集湖北省“金土地”工程——高標準基本農田地球化學調查土壤數據共62 900余個以及農作物及其根系土數據4 800余個。依據富硒土壤資源分布，按地貌特征及區域分布位置將土壤總數數據劃分為沿江平原區、鄂北崗地—漢江夾道區（以下簡稱鄂北崗地）和鄂西山區3部分；同時將農作物及其根系土壤數據除按照區域劃分外，還按照農作物類型水稻、小麥、玉米分類提取，進行土壤背景值求取和相關性研究。

根據中國地質調查局《土壤地球化學基準值與背景值研究若干要求》計算各區域的土壤硒含量背景值。首先根據SPSS正態檢驗和頻數直方圖判定數據是否服從正態分布，若不服從則對數據進行剔除，直至得到樣本數據。得到的樣本數據若呈正態分布，則土壤背景值用算術平均值表示，若呈對數正態分布，則土壤背景值用幾何平均值表示，若呈偏態分布，則土壤背景值用中位值或算術平均值表示。

應用SPSS統計分析軟件進行相關性分析，同時采用Excel軟件繪制表征線性關系的散點圖，采用Pearson相關系數表征2個因素的相關程度。

3 結果與分析

3.1 不同區域土壤硒背景值 將收集的“金土地”工程62900余個數據按照鄂西山區、鄂北崗地和沿江平原區分區整理統計，根據SPSS正態檢驗和頻數分布（圖1）分析可知，鄂西山區土壤硒含量呈對數正態分布，其土壤硒含量背景值由幾何平均值代替，為0.88 mg/kg；鄂北崗地土壤硒含量呈偏態分布，其土壤硒含量背景值由算術平均值代替，為0.33mg/kg；沿江平原區土壤硒含量數據呈正態分布，其土壤硒含量背景值由算術平均值代替，為0.34 mg/kg，具體見表 1。總體土壤硒含量背景值由高到低為鄂西山區、沿江平原、鄂北崗地，表明鄂西山區是極為富硒的地帶，沿江平原也有一定量的富硒土壤資源，鄂北崗地硒資源相對較少，這與目前的研究情況一致。

3.2 不同區域土壤與農作物硒相關性

3.2.1 鄂北崗地土壤與農作物硒相關性。以鄂北崗地農作物籽實硒含量為縱坐標，對應土壤硒含量為橫坐標，對不同種類農作物分別繪制散點圖（圖2）。由圖2可知，鄂北崗地小麥籽實硒含量與其土壤硒含量線性關系良好，R值為0.314；水稻和玉米籽實硒含量與其土壤硒含量線性關系也較好，表現有一定的趨勢性，但是由于離散點間距較大使得R值較小。說明鄂北崗地土壤與農作物硒相關性小麥最強，水稻次之，玉米最弱。

同時，對水稻、小麥和玉米硒含量及其根系土硒含量做Pearson相關性分析，結果如表 2所示。水稻、小麥和玉米籽實硒含量與其土壤硒含量均在0.01水平顯著相關，且小麥硒含量與其根系土硒含量的相關性最高，P值為0.560，水稻和玉米次之，P值分別為0.438和0.309。與前面散點圖的線性關系表征一致，說明鄂北崗地土壤硒對小麥硒含量的影響比水稻和玉米強。

3.2.2 鄂西山區土壤與農作物硒相關性。由于鄂西山區小麥種植較少，數據樣本不足，因此該研究沒有考慮小麥，僅分析水稻和玉米這2種農作物。分別以水稻和玉米籽實硒含量為縱坐標，對應土壤硒含量為橫坐標繪制散點圖（圖 3），由圖3可知，鄂西山區水稻和玉米籽實硒含量與其土壤硒含量線性關系均表現良好，R值分別為0.686 4和0.431 9。

同時，對水稻和玉米籽實硒含量與其根系土硒含量做Pearson相關性分析，結果顯示水稻和玉米的籽實硒含量與其土壤硒含量均在0.01水平顯著相關，且水稻P值為0.828、玉米P值為0.657，說明鄂西山區水稻和玉米的籽實硒含量與其根系土硒含量呈顯著正相關關系，籽實硒含量隨著根系土硒含量的增加而升高。這是因為鄂西山區大多是二疊系殘坡積土壤，土壤硒含量高，使得很多農作物硒含量也較高。

3.2.3 沿江平原土壤與農作物硒相關性。以沿江平原農作物籽實硒含量為縱坐標，對應土壤硒含量為橫坐標，對不同種類農作物分別繪制散點圖（圖 4），由圖4可知，沿江平原水稻、小麥和玉米的籽實硒含量與其土壤硒含量線性關系不好，R值均較小。

4 結論

不同區域土壤硒含量背景值由高到低為鄂西山區、沿江平原、鄂北崗地，與目前的調查研究情況一致。鄂西山區土壤大多是二疊系殘坡積發育，土壤硒含量高，而沿江平原區土壤大多是第四系沖積湖積物形成，土壤硒來源復雜，農作物硒含量受土壤理化性質等因素的綜合影響，從而使不同區域農作物籽實硒含量與其根系土硒含量的相關性表現為：鄂西山區最強，鄂北崗地次之，沿江平原最弱。可見鄂西地區富硒土壤最多，最易生產出富硒農作物；沿江平原富硒土壤廣泛分布，在適宜條件下也易生產出富硒農作物。

參考文獻

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