湖北省不同區(qū)域土壤與農(nóng)作物硒相關(guān)性研究

閆加力，徐春燕，楊軍，項(xiàng)劍橋，趙敏，黃彬

摘要 [目的]探究不同區(qū)域3種農(nóng)作物水稻、玉米和小麥籽實(shí)硒含量與其根系土硒含量的相關(guān)性。[方法]通過(guò)收集湖北省“金土地”工程土壤及農(nóng)作物數(shù)據(jù)，根據(jù)區(qū)域地貌特征劃分為鄂西山區(qū)、鄂北崗地和沿江平原，研究不同區(qū)域3種農(nóng)作物硒含量與其土壤硒含量的相關(guān)性。[結(jié)果]不同區(qū)域的土壤硒背景值為：鄂西山區(qū)0.88 mg/kg，鄂北崗地0.33 mg/kg，沿江平原0.34 mg/kg。鄂西山區(qū)農(nóng)作物的籽實(shí)硒含量與其根系土硒含量相關(guān)性最好，鄂北崗地次之，沿江平原相關(guān)性最弱甚至不相關(guān)。[結(jié)論]鄂西地區(qū)富硒土壤最多，最易生產(chǎn)出富硒農(nóng)作物，沿江平原富硒土壤廣泛分布，在適宜條件下也易生產(chǎn)出富硒農(nóng)作物。

關(guān)鍵詞 相關(guān)性；硒含量；不同區(qū)域；土壤；農(nóng)作物

中圖分類號(hào) S158.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(tài)系統(tǒng)中重要的微量元素之一[1]。研究發(fā)現(xiàn)，硒與人體的許多疾病都有關(guān)，如心血管疾病、大骨節(jié)病、克山病以及一些癌癥等[2]。我國(guó)有70%以上地區(qū)1億人口缺硒[3]，通過(guò)食物補(bǔ)硒來(lái)保障人體健康早已成為眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)[4]。我國(guó)低硒地區(qū)目前一般是通過(guò)人為補(bǔ)充外源硒來(lái)提高農(nóng)作物的硒含量，但是這種方式可能存在安全用量和環(huán)境污染的問(wèn)題[5]，所以在天然富硒區(qū)加強(qiáng)富硒農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)開發(fā)是目前的研究趨勢(shì)。有研究表明，農(nóng)作物的富硒水平與土壤背景值具有一定的相關(guān)性[6-7]，土壤中硒的分布、賦存狀態(tài)均影響農(nóng)作物對(duì)硒的吸收和遷移轉(zhuǎn)化。湖北省硒資源豐富，具有硒資源總量大、分布廣、品質(zhì)優(yōu)的特點(diǎn)，開發(fā)這些資源不僅可以生產(chǎn)出大量的富硒農(nóng)產(chǎn)品，還能滿足人們補(bǔ)硒的需求[8]。

選取湖北省大宗農(nóng)作物水稻、玉米、小麥為研究對(duì)象，收集湖北省“金土地”工程——高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田地球化學(xué)調(diào)查的土壤及農(nóng)作物數(shù)據(jù)，研究湖北省不同區(qū)域土壤與農(nóng)作物硒的相關(guān)性，從而為湖北省富硒土壤的評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

湖北省位于108°21′42″～116°07′50″E、29°01′53″～33°16′47″N，地勢(shì)西高東低，東、西、北三面環(huán)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(qū)占20%。江漢平原地勢(shì)平坦，是全國(guó)重要的糧、棉、油、水產(chǎn)品生產(chǎn)基地。近年來(lái)，湖北省發(fā)現(xiàn)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(chǎn)品的生產(chǎn)，有利于農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)的開發(fā)。恩施州被譽(yù)為“世界硒都”，擁有全球唯一的獨(dú)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(fā)展富硒特色產(chǎn)業(yè)和富硒旅游業(yè)方面具有得天獨(dú)厚的條件。

研究區(qū)根據(jù)富硒土壤資源分布，兼顧特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)域，按地貌特征及區(qū)域分布位置劃分為沿江平原區(qū)、鄂北崗地—漢江夾道區(qū)和鄂西山區(qū)3個(gè)區(qū)域。沿江平原區(qū)是指沿長(zhǎng)江和漢江平原地帶，地形平坦，河渠湖泊發(fā)育，海拔一般為20～40 m。鄂北崗地—漢江夾道區(qū)是指秦嶺—大別山與江漢平原過(guò)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(qū)指鄂西部山區(qū)地帶，巖溶發(fā)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(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田地球化學(xué)調(diào)查土壤數(shù)據(jù)共62 900余個(gè)以及農(nóng)作物及其根系土數(shù)據(jù)4 800余個(gè)。依據(jù)富硒土壤資源分布，按地貌特征及區(qū)域分布位置將土壤總數(shù)數(shù)據(jù)劃分為沿江平原區(qū)、鄂北崗地—漢江夾道區(qū)（以下簡(jiǎn)稱鄂北崗地）和鄂西山區(qū)3部分；同時(shí)將農(nóng)作物及其根系土壤數(shù)據(jù)除按照區(qū)域劃分外，還按照農(nóng)作物類型水稻、小麥、玉米分類提取，進(jìn)行土壤背景值求取和相關(guān)性研究。

根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值與背景值研究若干要求》計(jì)算各區(qū)域的土壤硒含量背景值。首先根據(jù)SPSS正態(tài)檢驗(yàn)和頻數(shù)直方圖判定數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)分布，若不服從則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，直至得到樣本數(shù)據(jù)。得到的樣本數(shù)據(jù)若呈正態(tài)分布，則土壤背景值用算術(shù)平均值表示，若呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布，則土壤背景值用幾何平均值表示，若呈偏態(tài)分布，則土壤背景值用中位值或算術(shù)平均值表示。

應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，同時(shí)采用Excel軟件繪制表征線性關(guān)系的散點(diǎn)圖，采用Pearson相關(guān)系數(shù)表征2個(gè)因素的相關(guān)程度。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同區(qū)域土壤硒背景值 將收集的“金土地”工程62900余個(gè)數(shù)據(jù)按照鄂西山區(qū)、鄂北崗地和沿江平原區(qū)分區(qū)整理統(tǒng)計(jì)，根據(jù)SPSS正態(tài)檢驗(yàn)和頻數(shù)分布（圖1）分析可知，鄂西山區(qū)土壤硒含量呈對(duì)數(shù)正態(tài)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(tài)分布，其土壤硒含量背景值由算術(shù)平均值代替，為0.33mg/kg；沿江平原區(qū)土壤硒含量數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，其土壤硒含量背景值由算術(shù)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(qū)、沿江平原、鄂北崗地，表明鄂西山區(qū)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(duì)較少，這與目前的研究情況一致。

3.2 不同區(qū)域土壤與農(nóng)作物硒相關(guān)性

3.2.1 鄂北崗地土壤與農(nóng)作物硒相關(guān)性。以鄂北崗地農(nóng)作物籽實(shí)硒含量為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)土壤硒含量為橫坐標(biāo)，對(duì)不同種類農(nóng)作物分別繪制散點(diǎn)圖（圖2）。由圖2可知，鄂北崗地小麥籽實(shí)硒含量與其土壤硒含量線性關(guān)系良好，R值為0.314；水稻和玉米籽實(shí)硒含量與其土壤硒含量線性關(guān)系也較好，表現(xiàn)有一定的趨勢(shì)性，但是由于離散點(diǎn)間距較大使得R值較小。說(shuō)明鄂北崗地土壤與農(nóng)作物硒相關(guān)性小麥最強(qiáng)，水稻次之，玉米最弱。

同時(shí)，對(duì)水稻、小麥和玉米硒含量及其根系土硒含量做Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果如表 2所示。水稻、小麥和玉米籽實(shí)硒含量與其土壤硒含量均在0.01水平顯著相關(guān)，且小麥硒含量與其根系土硒含量的相關(guān)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(diǎn)圖的線性關(guān)系表征一致，說(shuō)明鄂北崗地土壤硒對(duì)小麥硒含量的影響比水稻和玉米強(qiáng)。

3.2.2 鄂西山區(qū)土壤與農(nóng)作物硒相關(guān)性。由于鄂西山區(qū)小麥種植較少，數(shù)據(jù)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(nóng)作物。分別以水稻和玉米籽實(shí)硒含量為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)土壤硒含量為橫坐標(biāo)繪制散點(diǎn)圖（圖 3），由圖3可知，鄂西山區(qū)水稻和玉米籽實(shí)硒含量與其土壤硒含量線性關(guān)系均表現(xiàn)良好，R值分別為0.686 4和0.431 9。

同時(shí)，對(duì)水稻和玉米籽實(shí)硒含量與其根系土硒含量做Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果顯示水稻和玉米的籽實(shí)硒含量與其土壤硒含量均在0.01水平顯著相關(guān)，且水稻P值為0.828、玉米P值為0.657，說(shuō)明鄂西山區(qū)水稻和玉米的籽實(shí)硒含量與其根系土硒含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，籽實(shí)硒含量隨著根系土硒含量的增加而升高。這是因?yàn)槎跷魃絽^(qū)大多是二疊系殘坡積土壤，土壤硒含量高，使得很多農(nóng)作物硒含量也較高。

3.2.3 沿江平原土壤與農(nóng)作物硒相關(guān)性。以沿江平原農(nóng)作物籽實(shí)硒含量為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)土壤硒含量為橫坐標(biāo)，對(duì)不同種類農(nóng)作物分別繪制散點(diǎn)圖（圖 4），由圖4可知，沿江平原水稻、小麥和玉米的籽實(shí)硒含量與其土壤硒含量線性關(guān)系不好，R值均較小。

4 結(jié)論

不同區(qū)域土壤硒含量背景值由高到低為鄂西山區(qū)、沿江平原、鄂北崗地，與目前的調(diào)查研究情況一致。鄂西山區(qū)土壤大多是二疊系殘坡積發(fā)育，土壤硒含量高，而沿江平原區(qū)土壤大多是第四系沖積湖積物形成，土壤硒來(lái)源復(fù)雜，農(nóng)作物硒含量受土壤理化性質(zhì)等因素的綜合影響，從而使不同區(qū)域農(nóng)作物籽實(shí)硒含量與其根系土硒含量的相關(guān)性表現(xiàn)為：鄂西山區(qū)最強(qiáng)，鄂北崗地次之，沿江平原最弱?？梢姸跷鞯貐^(qū)富硒土壤最多，最易生產(chǎn)出富硒農(nóng)作物；沿江平原富硒土壤廣泛分布，在適宜條件下也易生產(chǎn)出富硒農(nóng)作物。

參考文獻(xiàn)

[1] 齊玉薇，史長(zhǎng)義.硒的生態(tài)環(huán)境與人體健康[J].微量元素與健康研究，2005，22（2）：63-66.

[2] 余光輝，溫琰茂，張磊，等.廣州市蔬菜中硒含量特征分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（3）：1045-1048.

[3] 譚偉中，王志勇，馬純英，等.隆回縣天然富硒茶開發(fā)前景初探[J].茶葉通訊，2005，32（3）：15-16.

[4] 潘柳波，黃薇，王舟，等.深圳市中心城區(qū)居民膳食硒營(yíng)養(yǎng)水平評(píng)估[J].職業(yè)與健康，2013，29（20）：2603-2605.

[5] 趙妍，宗良綱，曹丹，等.江蘇省典型茶園土壤硒分布特性及其有效性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（12）：2467-2474.

[6] 周小娟，張嫣，祝莉玲，等.武漢市侏儒-消泗地區(qū)農(nóng)田系統(tǒng)中硒的分布特征及有效性研究[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2016，35（4）：158-163，171.

[7] 付豪，徐宏林，胡紹祥，等.仙桃市西南部土壤與農(nóng)作物中硒的分布特征[J/OL].資源環(huán)境與工程，2017-12-05[2017-12-10].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171205.1312.028.html.

[8] 項(xiàng)劍橋，胡瑞春，張?jiān)?，?湖北省江漢流域經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤硒資源分布特征及利用前景[J].資源環(huán)境與工程，2015，29（4）：431-435.