青海平安富硒區(qū)大宗作物硒與重金屬含量分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0488-5368（2025）08-0065-06

Analysis Selenium and Heavy Metal Contents in Staple Crops and Surface Soil in Selenium-Rich Pingan Region Qinghai Province

ZHANG Kaisen，HE Yujiao，XIE Huichun，QIAO Feng，WANG Fei，LU Bowen （ 81ooo8，China）

Abstract： To investigate the contents and distribution selenium and heavy metals in soil and major crops in Ping'an District，Haidong City，Qinghai Province，field surveys and sample colections were conducted.Surface soil samples and edible parts wheat，rapeseed，and potato were collected from 22 villagesacross five townships. The results showed that the average selenium content in the soil was 0.265mg/kg ，whichishigher than the national average.However，selenium levels varied across regions，with higher values mainly found in the northern parts Sanhe Townshipand Bazanggou.The contents heavy metals inallsoil samples complied with national safety standards. The average selenium contents in rapeseed，wheat，and potato were 0.070， 0.062，and 0.049mg/kg ，respectively. All crop samples met national standards for heavy metal content. The crops exhibited diferent capacities for selenium uptake：rapeseed absorbed the most，while potato absorbed the least.Based on the corelation between crop selenium content and soil selenium levels，and with reference to the standards for selenium-enriched crops，wheat and rapeseed are suitable for planting in high-selenium areas to meet enrichment requirements.Potato is more suitable for low-selenium areas and can help increase the production selenium-enriched agricultural products in those regions.

Key words： Pingán District； Selenium; Heavy metals； Soil; Crops;Distribution硒是一種微量元素和非金屬元素，位于元素周 期表第VIA族，與硫（S）具有相似的地球化學(xué)行

為，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健[1]、農(nóng)業(yè)[2]、制造與化學(xué)工業(yè)[3]。硒是一種對(duì)人類(lèi)和動(dòng)物至關(guān)重要的微量元素，它在調(diào)節(jié)生理功能方面扮演著關(guān)鍵角色[4，5]。近幾十年來(lái)，由于硒對(duì)人體健康的多種益處，其研究受到了廣泛關(guān)注。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的推薦，健康成年人每日應(yīng)攝入 55μg 硒[6]，當(dāng)每日攝入量低于 40μg 時(shí)，便被認(rèn)為是硒的攝入不足。硒攝入不足可能導(dǎo)致多種健康問(wèn)題，如高血壓、血脂異常、高血糖、心血管疾病以及癌癥發(fā)病率的增加。青海省國(guó)土資源廳于2010年1月25日，首次發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)在平安至樂(lè)都一帶有840km² 的富硒土壤資源，該地區(qū)土壤硒含量達(dá)到0.23～1.50mg/kg ，均值 0.44mg/kg ，達(dá)到足硒至中等富硒的水平[7]。硒在生態(tài)系統(tǒng)中的積累程度決定了環(huán)境和人體內(nèi)的硒含量[8]。農(nóng)作物在整個(gè)食物網(wǎng)硒的生物積累中起著不可或缺的作用，它對(duì)硒的吸收在很大程度上取決于土壤中硒的生物有效性[9。近年來(lái)富硒農(nóng)產(chǎn)品越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注，同時(shí)富硒也提高了產(chǎn)品的附加值[]。綜上所述，平安區(qū)的自然資源和環(huán)境條件為研究作物和土壤硒含量提供了良好的基礎(chǔ)。硒作為一種重要的微量元素，對(duì)人體健康有顯著益處。通過(guò)對(duì)平安區(qū)土壤及作物硒含量的測(cè)定和分析，可以更好地了解區(qū)域內(nèi)富硒資源的分布情況，并指導(dǎo)科學(xué)種植富硒作物，提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本研究在多個(gè)目標(biāo)村落對(duì)不同的主要農(nóng)作物及其土壤中的硒和重金屬含量進(jìn)行分析。這項(xiàng)分析的目的是為合理開(kāi)發(fā)青海海東市平安區(qū)的富硒農(nóng)田資源，為富硒農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)提供科學(xué)的理論依據(jù)旨在為該地區(qū)進(jìn)一步開(kāi)展富硒土地利用開(kāi)發(fā)、富硒作物種植區(qū)域規(guī)劃等相關(guān)研究提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

海東市平安區(qū)，總面積約為 730km² ，位于青海省東部，隸屬青海省海東市，東接民和回族土族自治縣，南臨化隆回族自治縣，西連互助土族自治縣，北靠樂(lè)都區(qū)。該區(qū)地處黃土高原與青藏高原的過(guò)渡地帶，地形以山地、丘陵為主，部分土壤富含硒元素，具有發(fā)展富硒農(nóng)業(yè)的天然優(yōu)勢(shì)。農(nóng)田耕地面積 214km² ，占全區(qū)土地面積的 27.8% 。該區(qū)域作物為一年一熟制，主要大宗作物有小麥、油菜籽、馬鈴薯等，這些作物不僅是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要構(gòu)成部分，也是富硒農(nóng)業(yè)研究的關(guān)鍵對(duì)象。

1.2土壤及作物樣品采集

土壤樣品采自平安區(qū)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)22個(gè)村莊的農(nóng)田（表1），在每個(gè)采樣點(diǎn) 30m×30m 的區(qū)域內(nèi)隨機(jī)采取6個(gè)表層土樣后混合均勻，采取四分法保留1kg土樣，在室內(nèi)自然風(fēng)干，過(guò)篩去除石塊和植物殘?bào)w。

表1采樣點(diǎn)信息

在土壤采樣點(diǎn) 30m×30m 范圍內(nèi)種植小麥、油菜籽和馬鈴薯，隨機(jī)采集20株，采集全株，將可食用部分分離。用超純水洗三次，烘干并研磨成粉末。最后，采用四分法保留 20g 樣本用于分析。

1.3土壤和作物中硒與重金屬含量的測(cè)定

對(duì)土壤樣品消解依據(jù)《土壤中全硒的測(cè)定》（NY/T1104－2006）[11]，稱(chēng)取待測(cè)樣品 2.0g 至燒瓶中，加入混合酸（ ，蓋上漏斗，放置過(guò)夜。次日，放于自動(dòng)溫控消化爐（ 160^°C ），消化至灰白色，持續(xù)消化至冒白煙后，加人 6mol/L 的HCL溶液 10ml ，沸水浴 10min ，冷卻至室溫后使用去離子水定容至 50ml ，混勻備用。作物樣品消解依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》（GB5009.268－2016）[12]，稱(chēng)取固體樣品 0.50g 于微波消解內(nèi)罐中，加入 10mL 硝酸，加蓋放置過(guò)夜。次日，旋緊罐蓋，按照微波消解儀標(biāo)準(zhǔn)操作步驟進(jìn)行消解。冷卻后使用電熱趕酸儀100^°C 趕酸 30min ，待冷卻后使用容量瓶將消化液定容至 25mL ，混勻備用。

作物總硒及無(wú)機(jī)硒、土壤總硒的測(cè)定采用氫化物原子熒光光譜法（AFS8130雙道氫化物－原子熒光光度計(jì)）檢測(cè)，土壤及作物重金屬（鉛、鎘、汞、砷、鎘），采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法進(jìn)行測(cè)定。

生物富集系數(shù)（bioconcentrationfactors，BCF）是指植物中某種濃度與土壤中此元素元素濃度的比值。農(nóng)作物對(duì)硒的富集系數(shù) %= 農(nóng)作物硒含量（ mg/kg） /土壤硒含量（ mg/kg ） ×100 。有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率（Organicseleniumconversion）是指植物中有機(jī)硒濃度與總硒濃度的比值。有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率 （%）= 農(nóng)作物有機(jī)硒含量（ mg/kg /農(nóng)作物總硒含量（mg/kg）×100 。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用MicrostExcel2019與IBMSPSSStatis-tics29.0.1.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性檢驗(yàn)。使用GraphPadPrism10.1.2進(jìn)行圖片與表格繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤中硒與重金屬含量分析

通過(guò)對(duì)青海東部平安地區(qū)農(nóng)田表層土壤樣品總硒含量的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)土壤硒含量平均值為0.29mg/kg ，不同樣點(diǎn)硒含量差異較大，在 0.09～0.51 mg/kg 之間，相差達(dá) 0.42mg/kg ，變異系數(shù)為37.6% ，分布不均勻（圖1）。研究區(qū)域內(nèi)土壤pH值均大于7.5，屬堿性土壤，根據(jù)中華人民共和國(guó)自然資源部標(biāo)準(zhǔn)，判定硒含量 ?0.3mg/kg 為富硒土壤[13]，調(diào)查區(qū)域內(nèi)大部分地區(qū)都已達(dá)到富硒水平。硒水平較高地區(qū)主要集中在三合鎮(zhèn)北部和巴藏溝北部，硒水平較低地區(qū)主要集中在古城與石灰窯地區(qū)。在以往針對(duì)海東市平安區(qū)的地球化學(xué)研究中得知，三合鎮(zhèn)北部地區(qū)及巴藏溝北部地區(qū)以古近系西寧群棕紅色泥巖和第四系沖洪積物為主要成土母質(zhì)[14]，由于此種泥巖硒含量高，加之河流、耕作等表生作用，導(dǎo)致了這些地區(qū)土壤擁有較高硒含量[15]。

圖1不同地區(qū)土壤硒含量

對(duì)研究區(qū)域土壤樣本進(jìn)行碑、鉻、鎘、鉛和汞五項(xiàng)重金屬含量測(cè)定，結(jié)果顯示（表2），砷元素含量范圍在 11.5～21.3mg/kg 之間，平均值16.3mg/kg ，變異系數(shù)為 19.7% ；鉻元素含量范圍在33.7～81.5mg/kg 之間，平均值 61.3mg/kg ，變異系數(shù)為22. 6% ；鎘元素含量范圍在 0. 1～0. 2 mg/kg 之間，平均值 0.14mg/kg ，變異系數(shù)為

25.0% ；鉛元素含量范圍在 14.9～34.0mg/kg 之間，平均值 19.6mg/kg ，變異系數(shù)為 20.0% ；汞元素含量范圍在 0.029～0.105mg/kg 之間，平均值0.050mg/kg ，變異系數(shù)為 32.5% ；不同地區(qū)重金屬變異系數(shù)處于中等偏下水平，含量差異較小。重金屬含量均符合《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》GB15618—2018標(biāo)準(zhǔn)[6] O

表2土壤重金屬含量與國(guó)標(biāo)重金屬含量閾值" " " " " （mg/kg）

2.2作物中硒與重金屬含量分析

通過(guò)土壤·作物·人的方式獲取適量硒元素是一條經(jīng)濟(jì)、安全、有效的途徑。在對(duì)平安地區(qū)開(kāi)展實(shí)地考察后發(fā)現(xiàn)該地區(qū)大宗作物主要為小麥、油菜、馬鈴薯，對(duì)以上三種作物進(jìn)行無(wú)機(jī)硒與有機(jī)硒含量測(cè)定，結(jié)果顯示（表3）小麥無(wú)機(jī)硒含量在0.015～0.062mg/kg 之間，均值 0.024mg/kg ，有機(jī)硒含量在 0.020～0.086mg/kg 之間，均值0.038mg/kg ，總硒含量在 0.041～0.148mg/kg 之間，均值 0.062mg/kg ，據(jù)青海省標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布的《青海省農(nóng)產(chǎn)品硒含量分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》（T/QAS011—2020）中的規(guī)定，富硒小麥硒含量應(yīng)在 0. 08～0. 50 mg/kg之間，小麥 20% 符合該標(biāo)準(zhǔn)；油菜無(wú)機(jī)硒含量在 0. 014～ 0. 050mg/kg 之間，均值0.028mg/kg ，有機(jī)硒含量在 0.019～0.067mg/kg 之間，均值 0. 042mg/kg ，總硒含量在 0. 041～0. 117 mg/kg 之間，均值 0.070mg/kg ，據(jù)（ ΔT/QAS011- 2020）規(guī)定，富硒油菜硒含量應(yīng)在 0. 05～0. 50 mg/kg 之間，油菜 67% 符合該標(biāo)準(zhǔn)；馬鈴薯無(wú)機(jī)硒含量在 0. 012～0.036mg/kg 之間，均值0.021mg/kg ，有機(jī)硒含量在 0.019～0.041mg/kg 之間，均值 0.028mg/kg ，總硒含量在 0. 038～ 0. 068 mg/kg 之間，均值 0.049mg/kg ，據(jù)中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部《富硒馬鈴薯》（ NY/T3116-2017; 中的規(guī)定，硒含量應(yīng)在 0.015～0.150mg/kg 之間，馬鈴薯100% 符合該標(biāo)準(zhǔn)。

由于不同作物對(duì)土壤中硒的吸收能力存在差異，導(dǎo)致生物富集能力不同。對(duì)研究地區(qū)硒元素生物富集系數(shù)及有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率研究發(fā)現(xiàn)（表3），油菜富集系數(shù)范圍為 12.78%～31.38% ，富集系數(shù)平均值為 20.33% ，小麥富集系數(shù)范圍為 11.19% ～36.10% ，富集系數(shù)平均值為 18.19% ，馬鈴薯富集系數(shù)范圍為 10.71%～29.05% ，富集系數(shù)平均值為 16.31% ，這三種作物富硒能力大小依次為油菜、小麥、馬鈴薯。油菜有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率范圍為73.58%～46.34% ，轉(zhuǎn)化率平均值為 59.51% ，小麥有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率范圍為 78.02%～45.28% ，轉(zhuǎn)化率平均值為 59.84% ，馬鈴薯有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率范圍為69.23%～47.5% ，轉(zhuǎn)化率平均值為 57.35% ，這三種作物有機(jī)硒轉(zhuǎn)化能力由大到小依次為小麥、油菜、馬鈴薯。對(duì)不同作物可食用部位與土壤硒含量進(jìn)行相關(guān)性分析后發(fā)現(xiàn)（表4），小麥正相關(guān)最強(qiáng)，達(dá)到顯著水平，油菜其次，油菜雖未達(dá)到顯著相關(guān)，但呈正相關(guān)的趨勢(shì)，馬鈴薯最弱。

因在以往對(duì)富硒地區(qū)的研究中發(fā)現(xiàn)硒資源常與重金屬元素存在伴生，使得由此土壤資源種植生產(chǎn)的富硒農(nóng)產(chǎn)品常常存在重金屬污染現(xiàn)象[]，對(duì)采樣地區(qū)所有樣品進(jìn)行鎘、汞、碑、鉛和鉻五項(xiàng)重金屬檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，所有樣品均未檢出（檢出限10μg/L ），符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

表3不同作物總硒、有機(jī)硒、無(wú)機(jī)硒含量及富集系數(shù)與有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率

表4不同作物與土壤硒含量相關(guān)性

注： * 表示在0.05級(jí)別（單尾），相關(guān)性顯著。

3 結(jié)論與討論

在對(duì)調(diào)查區(qū)域?qū)嵉乜疾欤?duì)其土壤及作物進(jìn)行硒與重金屬元素測(cè)定分析后發(fā)現(xiàn)，調(diào)查地區(qū)土壤硒含量平均值為 0.265mg/kg ，高于全國(guó)土壤硒均值 0.22mg/kg 和青海省富硒土壤推薦值0.23mg/kg ，屬于天然富硒土壤，具有硒含量適中，無(wú)重金屬污染的優(yōu)點(diǎn)。在既往研究中，小峽地區(qū)的土壤硒含量和作物硒含量處在較高的水平[18]，但根據(jù)實(shí)地考察，小峽地區(qū)由于土地開(kāi)發(fā)和當(dāng)?shù)鼐用竦陌徇w，實(shí)際種植耕地面積已處于較低的水平，具有良好種植條件的土地集中在三合鎮(zhèn)中部和北部地區(qū)及巴藏溝北部。在作物富硒研究中發(fā)現(xiàn)，小麥與油菜具有較高的富集能力，對(duì)土壤硒水平有一定要求，可食用部分硒含量與土壤硒含量相關(guān)性較高，要達(dá)到相應(yīng)的富硒標(biāo)準(zhǔn)需種植在較高硒水平的地塊，馬鈴薯富集系數(shù)雖不如糧油作物，但由于蔬菜類(lèi)富硒標(biāo)準(zhǔn)低于糧油作物標(biāo)準(zhǔn)，所采樣地區(qū)馬鈴薯全部可以達(dá)到富硒馬鈴薯的標(biāo)準(zhǔn)，因此馬鈴薯可以作為平安區(qū)域內(nèi)的優(yōu)勢(shì)富硒作物，可在相對(duì)低硒地區(qū)種植，提高低硒地區(qū)產(chǎn)出富硒農(nóng)作物比例，后續(xù)可考慮進(jìn)一步深加工，豐富農(nóng)產(chǎn)品種類(lèi)，提高農(nóng)產(chǎn)品附加值，拓展產(chǎn)業(yè)鏈。植物體內(nèi)硒以多種化合物的形式存在，包含無(wú)機(jī)形式與有機(jī)形式，其中，有機(jī)態(tài)形式的硒主要是硒轉(zhuǎn)化代謝過(guò)程中與機(jī)分子結(jié)合的產(chǎn)物，植物體內(nèi)有機(jī)硒含量占其總硒含量的大多數(shù)[19，20]，有機(jī)硒比無(wú)機(jī)硒在更低的攝入量下有著更好的吸收效果[21]。在對(duì)以上這三種作物有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率研究中發(fā)現(xiàn)，三種作物有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率差異不明顯，均值在 60% 左右，這可能是由于土壤硒含量適中與農(nóng)作物種類(lèi)導(dǎo)致[22。在之前的研究調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，平安地區(qū)種植的小米硒含量較高[15]，但在實(shí)際考察過(guò)程中小米種植規(guī)模偏小，在后續(xù)開(kāi)展平安地區(qū)富硒作物推廣時(shí)可考慮面積性推廣小米種植，也可借鑒其他富硒區(qū)域的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，在平安區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)及推廣，豐富富硒農(nóng)產(chǎn)品種類(lèi)，推進(jìn)特色富硒產(chǎn)業(yè)發(fā)展。依托富硒特色資源，發(fā)展扶貧增收產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)綠色脫貧。

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