貴州省丹寨縣土壤硒含量調查研究

劉倫沛 湯 宏 李東平 潘大勇 姜軍輝

(1、凱里學院,貴州 凱里556011 2、貴州省丹寨縣教育科技局,貴州 丹寨557599)

硒是人體重要微量元素之一,在機體內可作為含硒蛋白的重要組成元素,具有增強人體免疫力、預防心血管疾病、抗腫瘤以及抗衰老等重要生物學功能[1],若硒元素缺乏,人體將產生如克山病和大骨節病等硒缺乏病,能導致高血壓、心臟病、癌癥、糖尿病等多種疾病[2]；硒過量,對機體產生毒害作用,引起毛發脫落、指甲損害、皮膚損害、神經系統損害等[3]。為了保證人體健康,必須給予一定硒營養供給。人體獲取硒營養的方式主要是含硒食物,含硒食物中的硒是作物吸附土壤中的硒轉化為食物中的有機硒。故此,土壤中硒含量常決定栽種作物中有機硒含量。要開發含硒、富硒食物,必須研究土壤中硒的含量及分布。

貴州省丹寨縣作為貴州較早開發含硒食物的縣之一,位于貴州省東南部、黔東南苗族侗族自治州西部,地處東經107°44′-108°08′、北緯26°05′-26°26′之間。東與雷山縣接壤,南靠三都水族自治縣,西與都勻市、麻江縣交界,北抵凱里市。全縣轄龍泉鎮、興仁鎮、排調鎮、揚武鎮、雅灰鄉、南皋鄉共4 鎮2 鄉,全縣面積940 km2,山地面積723.36 平方公里,占總面積76%,耕地面積105317 畝,園林用地71 萬畝。屬高原巖溶區,地勢東北高,西南低,海拔在700－1100 米之間。地貌類型以低山地貌為主、其次為低中山、低山丘陵,還有少量中山地貌。當地政府和企業于1996 年開始富硒水稻種植,種植面積逐年擴大,目前已開發的含硒食品主要有硒米、硒茶、硒南瓜汁、硒韭菜根等。2007 年該縣被中國特產之鄉推薦暨宣傳活動組織委員會授予“中國硒米之鄉”、“中國富硒、鋅茶葉之鄉”稱號,生產的黔丹牌“硒鋅米”于2010 年獲國家地理標志保護產品,產品銷往全國。但該縣域內各鄉鎮土壤含硒情況如何,未見報道。筆者采集該縣域土壤樣品,通過對其含硒量進行檢測與分析, 得出土壤硒含量范圍及分布,以期為當地土壤硒資源的利用提供科學依據、為含硒食物的進一步開發等生產實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集時間與地點

2016 年10 月,在丹寨縣域內4 鎮2 鄉的土壤,土壤類型有涉及黃壤、黃棕壤土類。

1.2 樣品采集方法

按200m ×200m 為1 取樣單元,以“S”形布點選取4 個小樣點,分別采集0-25cm 耕作層土壤和26－50cm 的耕底層土壤,4個小樣點的耕作土壤混合為1 個土樣,4 個小樣點耕底層土壤混合為1 個土樣；共采集表層土壤樣品258 個和耕底層土壤樣品258 個。

1.3 樣品處理

采集土樣帶回實驗室,晾干、去除雜物、磨碎、過100 目篩后,以四分法取約200g 作為待測土樣裝于樣品袋,每個樣品2袋,并作好記錄。

1.4 樣品檢測

檢測土壤樣品,按NY/T 1104-2006 進行土壤全硒測定,主要儀器RF－640 分子熒光分光光度計,檢測室溫14℃,相對濕度為65%。

2 結果與分析

2.1 表層土壤含硒量分布

對采集到的耕作層土壤(0－25cm)樣品全硒含測定,得出該縣域耕作層土壤硒含量在0.09 ～0.45 mg/kg, 平均值為0.25 mg/kg,其硒含量頻率比例如圖1 所示。

圖1 丹寨縣耕作層土壤硒含量頻率分布

從圖1 可知,該縣域內的土壤耕作層硒含量在0.175-0.450mg/kg 范圍內出現頻率達85.66%,在0.125－0.175 mg/kg 范圍內出現頻率為9.30%,硒含量少于0.125mg/kg 的土壤出現頻率為3.49%,硒含量在0.45－3.00 范圍的頻率為1.55%。按照譚見安對含硒土壤劃分的界限值: 全量硒小于0.125mg/kg 的土壤為缺硒土壤,全量硒含量在0.125～0.175mg/kg 的土壤為少硒土壤,硒含量在0.175-0.450mg/kg 之間的土壤為足硒土壤,硒含量在0.450-3.000mg/kg 土壤為高硒土壤,硒含量高于3.000mg/kg的土壤為過硒土壤[1],則丹寨縣域內土壤耕作層有85.66%為足硒土壤、有9.30%為少硒土壤、有3.49%為缺硒土壤,有1.55%為高硒土壤,沒有過硒土壤。其中硒含量大于等于0.35mg/kg 的土壤,只占8.14%。

2.2 耕底層土壤含硒量分布

對采集到的耕底層土壤(26-50cm)樣品全硒含量測定,得出該縣域土壤該層全硒含量在0.04～0.68mg/kg,平均為0.27mg/kg。其土壤耕底層硒含量頻率比例如圖2 所示。

圖2 丹寨縣耕底層土壤硒含量頻率分布

從圖2 可知,該縣域內土壤耕底層硒含量在0.175-0.450mg/kg 范圍內出現頻率達77.52%,在0.125-0.175mg/kg 范圍內出現頻率為9.69%,硒含量少于0.125mg/kg 的土壤出現頻率為5.43%,硒含量在0.450-3.000mg/kg 的頻率為7.36%。按照譚見安對含硒土壤劃分的界限值標準,則丹寨縣域內土壤耕底層有77.52%為足硒土壤、有9.69%為少硒土壤、有5.43%為缺硒土壤,有7.36%為高硒土壤,沒有過硒土壤。其中硒含量大于等于0.35mg/kg 的土壤,只占15.50%。

綜合土壤耕作層和耕底層硒含量可知,丹寨縣域內土壤以足硒土壤為主,有少量高硒、缺硒和少硒土壤,沒有過硒土壤。

2.3 土壤含硒量的地理分布

丹寨縣域各鄉鎮土壤硒的分布相對均衡,土壤耕作層硒含量平均值為0.25 mg/kg ,耕底層硒含量平均值為0.27mg/kg。其結果如表1。

表1 丹寨縣各鄉鎮土壤硒含量

從地理位置上看,單從平均值來說,興仁鎮、龍泉鎮和雅灰鄉耕作層硒含量略高,其中興仁鎮的中營、臺辰、烏地、中營、城江、者拉、興仁,龍泉鎮的馬寨、大坪,雅灰鄉的叮咚、送隴、黨早等村寨土壤硒含量達到0.3 mg/kg 及以上；排調鎮、楊武鎮和南臬鄉土壤硒含量略低,不過楊武鎮的黃泥坡、紅巖等村寨硒含量也達到0.3 mg/kg 及以上。含量較低的有南臬鄉的烏必、興仁鎮的甲勞、金竹坪、楊武鎮的牛棚、朱砂、老八寨、排調鎮的腳牛、羊巫、孔慶、劉家寨、排調、黨溜、方勝、麻烏等村寨,其土壤硒含量低于0.2mg/kg。其余村寨土壤硒含量均在0.2-0.3gm/kg 范圍內。

2.4 影響土壤硒含量的因素分析

土壤由巖石風化而成的礦物質、生物殘體腐解產生的有機質、水分、空氣等組成,決定其硒含量有成土母質、氣候、地形,以及土壤的理化因素與土壤的利用方式等。但由于成土母質是土壤形成的物質基礎和礦質元素的最初來源,故決定土壤硒含量的主要因素是成土母質,其硒含量的多少很大程度上決定土壤硒的含量[4-5],其次土壤利用方式和土壤的理化因素對土壤含硒量也起著重要作用[6]。

2.4.1 成土母質的影響

貴州省丹寨縣屬于高原巖溶區,地勢東北高,西南低,以低山地貌為主,其次為低中山、低山丘陵地貌,有少數中山地貌。主要成土母巖為寒武、奧陶、三迭紀之灰巖居多,在石灰巖老風化殼上發育的黃壤分布面積較大,少部分在石灰巖上發育的石灰土,常與黃壤交錯分布[7]。其中興仁鎮、龍泉鎮、雅灰鄉的大部分村寨和楊武鎮,多為低山、低中山地帶,由變質砂巖、砂頁巖、板巖、石灰巖老風化殼而成的成土母質轉化成黃壤土質；但南臬鄉的南臬村、烏臬、排寨、火燒寨一帶,以及排調鎮靠雷山縣一帶的高山地區,如羊巫、孔慶、劉家寨、排調、黨溜、方勝、麻烏等村寨零星分布有少量由灰巖、灰質白云巖發育而成黑色石灰土。雅灰鄉叮咚、送隴、黨早等有少數村寨,零星分布有由成土母質為變質砂巖、板巖和千枚巖等紅壤。

由于不同土壤發育的成母土不同,其成母土硒含量也不一樣,故各土壤硒含量也就不同。本次調查由于人力、物力和財力等原因,沒有進行土壤剖面取樣調查研究。但多數學者研究認為,以頁巖發育的土壤含硒量最高,石灰巖、砂巖發育的土壤硒含量次之,紫色頁巖發育的土壤硒含量最低[8-9]。本次調查測試結果與多數學者的研究其本相符。即興仁鎮的中營、臺辰、烏地、中營、城江、者拉、興仁,龍泉鎮的馬寨、大坪,楊武鎮的黃泥坡、紅巖等黃壤土質村寨,成母土中硒含量較高,故其土壤硒含量相對較多；雅灰鄉叮咚、送隴、黨早有零星分布的紅壤,含硒量較多,大都在0.3mg/kg 及以上；排調鎮的羊巫、孔慶、黨溜、方勝、麻烏等村寨零星分布少量黑色石灰土,其成母土中硒含量少,多在0.2mg/kg 左右；南臬鄉的南臬村、烏臬、排寨、火燒寨一帶存在少量黑色石灰土分布,硒含量較少。

2.4.2 土壤理化因素的影響

土壤理化因素,如有機質含量、pH 等也是影響土壤硒含量。土壤中有機質含量增加,土壤硒含量也增加,pH 增加,土壤硒含量減少[10-11]。就其原因主要是因為有機質對硒有較強的富集作用,有機質含量越高,土壤的保肥性越好,能有效地減少硒的流失；土壤pH 可影響硒在土壤中的存在價態、形態和土壤對硒的吸附固定作用,pH 低有利于硒酸鹽等物質的積累,減少硒的遷移,pH 高易使硒隨滲濾水遷移,導致土壤硒含量下降。

2.4.3 土地利用方式的影響

通過對采集土樣的土地利用情況與其含硒量分析,結果如表2。

由表2 可知,從耕作層比較,未利用旱地耕作層土壤硒含量較對多,平均為0.28mg/kg,其它稻田土、耕作旱地和林地的硒含量平均為0.25mg/kg、0.24 mg/kg；從耕底層比較,未利用旱地為0.28mg/kg,稻田土和耕作旱地為0.27mg/kg,林地為0.26mg/kg,各類使用土壤硒含量差距更少,說明土地使用類別對其土壤硒含量影響較小。

表2 不同利用方式土地土壤硒含量范圍及含硒平均值

3 結論

通過對貴州省丹寨縣域土壤硒含量的調查研究,得出:該縣土壤耕作層硒含量在0.09～0.45mg/kg,平均值為0.25mg/kg；土壤耕底層硒含量在0.04～0.68mg/kg,平均值為,平均為0.27mg/kg。即丹寨縣域內土壤以足硒土壤為主,有少量高硒、缺硒和少硒土壤,沒有過硒土壤,這一結果與貴州省環保科學研究所何亞琳的研究結論基本相符[8]。雖然沒有像湖北恩施地區高硒土壤,也不及貴州省開陽縣域內土壤硒含量高[12],但也是貴州省內少有的具有足硒土壤的縣域,依托得天獨厚的地理環境,調整和優化產業結構,大力發展硒鋅水稻種植、開發富硒米、富硒茶、富硒韭菜根等富硒產品。但從本次調查看,因土壤硒含量并不高,要充分利用當地資源,做大做強富硒產業,還必須注意如下幾點:

一是進一步合理規劃當地富硒農產品種植區域。生產天然富硒產品,要求土壤硒含量達到一定值,如賈十軍研究認為[13]:當表層土壤硒元素含量大于等于0.35mg/kg 時,生產的天然稻谷75%可達到《富硒稻谷》GBT22499-2008 標準要求。而本次調查的丹寨縣域土壤硒含量大于等于0.35mg/kg,耕作層占8.14%,耕底層占15.50%。所以并不是所有的土壤都能作為富硒農產物的種植,必須做好土壤硒土資源的等級規劃,選擇足硒、高硒土壤種植農作物,生產富硒農產品,而不能不根據土壤硒含量情況一謂的擴大種植面積。

二是篩選對硒富集能力強的作物或品種。有研究指出[14],并不是所有富硒土壤都能開發出相同類型的富硒農產品, 不同類型的富硒土壤生產出的農產品的富硒程度不同。加之,丹寨縣域內土壤中硒含量并不太多,而且不同作物對土壤硒的富集能力不同,就是同一作物不同品種之富硒能力差別也較大。因此,在合理規劃種植面積的同時,還要依據含硒土壤成因類型、土壤理化性質研究成果以及農產品富硒率,篩選對硒具有富集作用的作物或品種,進行重點開發。

三是對于土壤含硒量偏少的鄉鎮土壤,要開發富硒產品時,可通過補充一定含硒肥料或對作物噴施亞硒酸鈉或硒酸鈉溶液等,以彌補土壤硒含量的不足,增加作物含硒量,生產富硒產品,以滿足人們對富硒產品的需求。