青海平安富硒區大宗作物硒與重金屬含量分析

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A 文章編號：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行

為，廣泛應用于醫療保健[1]、農業[2]、制造與化學工業[3]。硒是一種對人類和動物至關重要的微量元素，它在調節生理功能方面扮演著關鍵角色[4，5]。近幾十年來，由于硒對人體健康的多種益處，其研究受到了廣泛關注。根據世界衛生組織（WHO）的推薦，健康成年人每日應攝入 55μg 硒[6]，當每日攝入量低于 40μg 時，便被認為是硒的攝入不足。硒攝入不足可能導致多種健康問題，如高血壓、血脂異常、高血糖、心血管疾病以及癌癥發病率的增加。青海省國土資源廳于2010年1月25日，首次發現并確認在平安至樂都一帶有840km² 的富硒土壤資源，該地區土壤硒含量達到0.23～1.50mg/kg ，均值 0.44mg/kg ，達到足硒至中等富硒的水平[7]。硒在生態系統中的積累程度決定了環境和人體內的硒含量[8]。農作物在整個食物網硒的生物積累中起著不可或缺的作用，它對硒的吸收在很大程度上取決于土壤中硒的生物有效性[9。近年來富硒農產品越來越受到社會的關注，同時富硒也提高了產品的附加值[]。綜上所述，平安區的自然資源和環境條件為研究作物和土壤硒含量提供了良好的基礎。硒作為一種重要的微量元素，對人體健康有顯著益處。通過對平安區土壤及作物硒含量的測定和分析，可以更好地了解區域內富硒資源的分布情況，并指導科學種植富硒作物，提高農產品的附加值和市場競爭力。本研究在多個目標村落對不同的主要農作物及其土壤中的硒和重金屬含量進行分析。這項分析的目的是為合理開發青海海東市平安區的富硒農田資源，為富硒農產品的生產提供科學的理論依據旨在為該地區進一步開展富硒土地利用開發、富硒作物種植區域規劃等相關研究提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

海東市平安區，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，北靠樂都區。該區地處黃土高原與青藏高原的過渡地帶，地形以山地、丘陵為主，部分土壤富含硒元素，具有發展富硒農業的天然優勢。農田耕地面積 214km² ，占全區土地面積的 27.8% 。該區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，這些作物不僅是當地農業生產的主要構成部分，也是富硒農業研究的關鍵對象。

1.2土壤及作物樣品采集

土壤樣品采自平安區5個鄉鎮22個村莊的農田（表1），在每個采樣點 30m×30m 的區域內隨機采取6個表層土樣后混合均勻，采取四分法保留1kg土樣，在室內自然風干，過篩去除石塊和植物殘體。

表1采樣點信息

在土壤采樣點 30m×30m 范圍內種植小麥、油菜籽和馬鈴薯，隨機采集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定

對土壤樣品消解依據《土壤中全硒的測定》（NY/T1104－2006）[11]，稱取待測樣品 2.0g 至燒瓶中，加入混合酸（ ，蓋上漏斗，放置過夜。次日，放于自動溫控消化爐（ 160^°C ），消化至灰白色，持續消化至冒白煙后，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《食品安全國家標準食品中多元素的測定》（GB5009.268－2016）[12]，稱取固體樣品 0.50g 于微波消解內罐中，加入 10mL 硝酸，加蓋放置過夜。次日，旋緊罐蓋，按照微波消解儀標準操作步驟進行消解。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。

作物總硒及無機硒、土壤總硒的測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）檢測，土壤及作物重金屬（鉛、鎘、汞、砷、鎘），采用電感耦合等離子體質譜法進行測定。

生物富集系數（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。農作物對硒的富集系數 %= 農作物硒含量（ mg/kg） /土壤硒含量（ mg/kg ） ×100 。有機硒轉化率（Organicseleniumconversion）是指植物中有機硒濃度與總硒濃度的比值。有機硒轉化率 （%）= 農作物有機硒含量（ mg/kg /農作物總硒含量（mg/kg）×100 。

1.4 數據分析

采用MicrostExcel2019與IBMSPSSStatis-tics29.0.1.0統計分析軟件進行數據處理和差異顯著性檢驗。使用GraphPadPrism10.1.2進行圖片與表格繪制。

2 結果與分析

2.1土壤中硒與重金屬含量分析

通過對青海東部平安地區農田表層土壤樣品總硒含量的檢測，發現土壤硒含量平均值為0.29mg/kg ，不同樣點硒含量差異較大，在 0.09～0.51 mg/kg 之間，相差達 0.42mg/kg ，變異系數為37.6% ，分布不均勻（圖1）。研究區域內土壤pH值均大于7.5，屬堿性土壤，根據中華人民共和國自然資源部標準，判定硒含量 ?0.3mg/kg 為富硒土壤[13]，調查區域內大部分地區都已達到富硒水平。硒水平較高地區主要集中在三合鎮北部和巴藏溝北部，硒水平較低地區主要集中在古城與石灰窯地區。在以往針對海東市平安區的地球化學研究中得知，三合鎮北部地區及巴藏溝北部地區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[14]，由于此種泥巖硒含量高，加之河流、耕作等表生作用，導致了這些地區土壤擁有較高硒含量[15]。

圖1不同地區土壤硒含量

對研究區域土壤樣本進行碑、鉻、鎘、鉛和汞五項重金屬含量測定，結果顯示（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 ，變異系數為 32.5% ；不同地區重金屬變異系數處于中等偏下水平，含量差異較小。重金屬含量均符合《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》GB15618—2018標準[6] O

表2土壤重金屬含量與國標重金屬含量閾值" " " " " （mg/kg）

2.2作物中硒與重金屬含量分析

通過土壤·作物·人的方式獲取適量硒元素是一條經濟、安全、有效的途徑。在對平安地區開展實地考察后發現該地區大宗作物主要為小麥、油菜、馬鈴薯，對以上三種作物進行無機硒與有機硒含量測定，結果顯示（表3）小麥無機硒含量在0.015～0.062mg/kg 之間，均值 0.024mg/kg ，有機硒含量在 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 ，據青海省標準化協會發布的《青海省農產品硒含量分類標準》（T/QAS011—2020）中的規定，富硒小麥硒含量應在 0. 08～0. 50 mg/kg之間，小麥 20% 符合該標準；油菜無機硒含量在 0. 014～ 0. 050mg/kg 之間，均值0.028mg/kg ，有機硒含量在 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（ ΔT/QAS011- 2020）規定，富硒油菜硒含量應在 0. 05～0. 50 mg/kg 之間，油菜 67% 符合該標準；馬鈴薯無機硒含量在 0. 012～0.036mg/kg 之間，均值0.021mg/kg ，有機硒含量在 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 ，據中華人民共和國農業部《富硒馬鈴薯》（ NY/T3116-2017; 中的規定，硒含量應在 0.015～0.150mg/kg 之間，馬鈴薯100% 符合該標準。

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

因在以往對富硒地區的研究中發現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的富硒農產品常常存在重金屬污染現象[]，對采樣地區所有樣品進行鎘、汞、碑、鉛和鉻五項重金屬檢測后發現，所有樣品均未檢出（檢出限10μg/L ），符合國家標準。

表3不同作物總硒、有機硒、無機硒含量及富集系數與有機硒轉化率

表4不同作物與土壤硒含量相關性

注： * 表示在0.05級別（單尾），相關性顯著。

3 結論與討論

在對調查區域實地考察，并對其土壤及作物進行硒與重金屬元素測定分析后發現，調查地區土壤硒含量平均值為 0.265mg/kg ，高于全國土壤硒均值 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，無重金屬污染的優點。在既往研究中，小峽地區的土壤硒含量和作物硒含量處在較高的水平[18]，但根據實地考察，小峽地區由于土地開發和當地居民的搬遷，實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中部和北部地區及巴藏溝北部。在作物富硒研究中發現，小麥與油菜具有較高的富集能力，對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性較高，要達到相應的富硒標準需種植在較高硒水平的地塊，馬鈴薯富集系數雖不如糧油作物，但由于蔬菜類富硒標準低于糧油作物標準，所采樣地區馬鈴薯全部可以達到富硒馬鈴薯的標準，因此馬鈴薯可以作為平安區域內的優勢富硒作物，可在相對低硒地區種植，提高低硒地區產出富硒農作物比例，后續可考慮進一步深加工，豐富農產品種類，提高農產品附加值，拓展產業鏈。植物體內硒以多種化合物的形式存在，包含無機形式與有機形式，其中，有機態形式的硒主要是硒轉化代謝過程中與機分子結合的產物，植物體內有機硒含量占其總硒含量的大多數[19，20]，有機硒比無機硒在更低的攝入量下有著更好的吸收效果[21]。在對以上這三種作物有機硒轉化率研究中發現，三種作物有機硒轉化率差異不明顯，均值在 60% 左右，這可能是由于土壤硒含量適中與農作物種類導致[22。在之前的研究調查中發現，平安地區種植的小米硒含量較高[15]，但在實際考察過程中小米種植規模偏小，在后續開展平安地區富硒作物推廣時可考慮面積性推廣小米種植，也可借鑒其他富硒區域的優勢產品，在平安區進行試驗及推廣，豐富富硒農產品種類，推進特色富硒產業發展。依托富硒特色資源，發展扶貧增收產業，實現綠色脫貧。

參考文獻：

[1] AveryJC，Hfmann PR.Selenium，Selenoproteins，and Immunity[J].Nutrients，2018，10（9）.

[2]Ismael M A， Elyamine A M，Moussa MG，et al. Cad-mium in plants：uptake，toxicity，and its interactionswithselenium fertilizers[J].Metallomics，2019，11（2） ：255-277.

[3]Alotaibi S， Nama Manjunatha K， Paul S. A study se-lenium nanoparticles as charge storage element for flexi-ble semi-transparent memory devices[J].Applied Sur-face Science，2017（424） ：330-336.

[4]HeathJC，Banna KM，Reed MN，et al. Dietary sele-nium protects against selected signs aging and methyl-mercury exposure[J]. NeuroToxicology，2010，31（2） ：169-179.

[5］李浩男，謝曉宇，王立平．硒營養與人體健康[J].食品工業，2022，43（3）：325-330.

[6]Wesselink E， Koekkoek W A C，Grefte S，et al. Feed-ing mitochondria：Potential role nutritional compo-nents to improve critical illness convalescence [J].Clinical Nutrition，2019，38（3） ：982-995.

[7］張洋，張榮，孫小鳳，等．青海省硒資源開發利用的思考[J]．安徽農業科學，2012，40（2）：942-943.

[8]Haug A， Graham R D，Christophersen O A，et al. Howto use the world's scarce selenium resources efficiently toincrease the selenium concentration in food[J]. Micro-bial Ecology in Health and Disease，2007，19（4）：209-228.

［9］姜英，曾昭海，楊麒生，等．植物硒吸收轉化機制及生理作用研究進展[J]．應用生態學報，2016，27（12） ：4 067-4 076.

［10］許學宏，余云飛，高芹，等．富硒農產品開發現狀與發展對策［J]．江蘇農業科學，2010（1）：311-313.

[11］行業標準-農業.土壤中全硒的測定[S]．武漢農業部肥料質量監督檢驗測試中心，華中農業大學資源與環境學院，2006.

[12］食品安全國家標準.食品中多元素的測定[S]．北京：中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會，北京：國家食品藥品監督管理總局，2016.

[13]天然富硒土地劃定與標識[S]．北京：中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，中國地質調查局水文地質環境地質部，北京中華人民共和國自然資源部，2021.

［14］張亞峰，姬丙艷，沈驍，等．西寧盆地咸水湖相沉積型富硒土壤的形成機理及意義［J]．物探與化探，2023，47（2） ：470-476.

[15］張亞峰，姚振，朱明霞，等．青海省海東市三合鎮天然富硒土地劃定[J]．物探與化探，2023，47（6）：1 620-1 626.

[16］土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準[S].北言：國家市場臨叔總局和國家生太環培部2018

[17] DuY，LuoK，NiR，etal.Seleniumand hazardouselements distribution in plant- soil -water systemandhuman health risk assessment ofLower Cambrian，Southern Shaanxi，China[J].Environmental geochem-istryandhealth，2018，40（5）：2049-2069.

[18] 喻大松.陜西紫陽和青海平安富硒環境中硒分布特征及其對人體健康的影響[D]．楊凌：西北農林科技大學，2016.

[19] 穆婷婷，張福耀，李志華，等，不同時期施硒對谷子硒含量、有機硒轉化率及谷子品質的影響[J]：華北農學報，2018，33（6）：193-198.

[20] DiX，Qin X，Zhao L，et al.Selenium distribution，translocationand speciationinwheat（Triticum aesti-vumL.）after foliarsprayingselenite and selenate[J].Food Chemistry，2023，400：134 077.

[21] 任廣旭，王立平，王澤．不同形態硒的功效研究進展[J]．食品安全質量檢測學報，2018，9（22）：6 039-6 043.

[22] BODNAR M，KONIECZKAP，NAMIESNIKJ.TheProperties，Functions，and Use ofSelenium Com-pounds in Living Organisms[J].Journal of Environ-mental Science and Health，PartC，2012，30（3）：225-252.