贵州省丹寨县土壤硒含量调查研究

刘伦沛 汤 宏 李东平 潘大勇 姜军辉

(1、凯里学院,贵州 凯里556011 2、贵州省丹寨县教育科技局,贵州 丹寨557599)

硒是人体重要微量元素之一,在机体内可作为含硒蛋白的重要组成元素,具有增强人体免疫力、预防心血管疾病、抗肿瘤以及抗衰老等重要生物学功能[1],若硒元素缺乏,人体将产生如克山病和大骨节病等硒缺乏病,能导致高血压、心脏病、癌症、糖尿病等多种疾病[2]；硒过量,对机体产生毒害作用,引起毛发脱落、指甲损害、皮肤损害、神经系统损害等[3]。为了保证人体健康,必须给予一定硒营养供给。人体获取硒营养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转化为食物中的有机硒。故此,土壤中硒含量常决定栽种作物中有机硒含量。要开发含硒、富硒食物,必须研究土壤中硒的含量及分布。

贵州省丹寨县作为贵州较早开发含硒食物的县之一,位于贵州省东南部、黔东南苗族侗族自治州西部,地处东经107°44′-108°08′、北纬26°05′-26°26′之间。东与雷山县接壤,南靠三都水族自治县,西与都匀市、麻江县交界,北抵凯里市。全县辖龙泉镇、兴仁镇、排调镇、扬武镇、雅灰乡、南皋乡共4 镇2 乡,全县面积940 km2,山地面积723.36 平方公里,占总面积76%,耕地面积105317 亩,园林用地71 万亩。属高原岩溶区,地势东北高,西南低,海拔在700－1100 米之间。地貌类型以低山地貌为主、其次为低中山、低山丘陵,还有少量中山地貌。当地政府和企业于1996 年开始富硒水稻种植,种植面积逐年扩大,目前已开发的含硒食品主要有硒米、硒茶、硒南瓜汁、硒韭菜根等。2007 年该县被中国特产之乡推荐暨宣传活动组织委员会授予“中国硒米之乡”、“中国富硒、锌茶叶之乡”称号,生产的黔丹牌“硒锌米”于2010 年获国家地理标志保护产品,产品销往全国。但该县域内各乡镇土壤含硒情况如何,未见报道。笔者采集该县域土壤样品,通过对其含硒量进行检测与分析, 得出土壤硒含量范围及分布,以期为当地土壤硒资源的利用提供科学依据、为含硒食物的进一步开发等生产实践提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品采集时间与地点

2016 年10 月,在丹寨县域内4 镇2 乡的土壤,土壤类型有涉及黄壤、黄棕壤土类。

1.2 样品采集方法

按200m ×200m 为1 取样单元,以“S”形布点选取4 个小样点,分别采集0-25cm 耕作层土壤和26－50cm 的耕底层土壤,4个小样点的耕作土壤混合为1 个土样,4 个小样点耕底层土壤混合为1 个土样；共采集表层土壤样品258 个和耕底层土壤样品258 个。

1.3 样品处理

采集土样带回实验室,晾干、去除杂物、磨碎、过100 目筛后,以四分法取约200g 作为待测土样装于样品袋,每个样品2袋,并作好记录。

1.4 样品检测

检测土壤样品,按NY/T 1104-2006 进行土壤全硒测定,主要仪器RF－640 分子荧光分光光度计,检测室温14℃,相对湿度为65%。

2 结果与分析

2.1 表层土壤含硒量分布

对采集到的耕作层土壤(0－25cm)样品全硒含测定,得出该县域耕作层土壤硒含量在0.09 ～0.45 mg/kg, 平均值为0.25 mg/kg,其硒含量频率比例如图1 所示。

图1 丹寨县耕作层土壤硒含量频率分布

从图1 可知,该县域内的土壤耕作层硒含量在0.175-0.450mg/kg 范围内出现频率达85.66%,在0.125－0.175 mg/kg 范围内出现频率为9.30%,硒含量少于0.125mg/kg 的土壤出现频率为3.49%,硒含量在0.45－3.00 范围的频率为1.55%。按照谭见安对含硒土壤划分的界限值: 全量硒小于0.125mg/kg 的土壤为缺硒土壤,全量硒含量在0.125～0.175mg/kg 的土壤为少硒土壤,硒含量在0.175-0.450mg/kg 之间的土壤为足硒土壤,硒含量在0.450-3.000mg/kg 土壤为高硒土壤,硒含量高于3.000mg/kg的土壤为过硒土壤[1],则丹寨县域内土壤耕作层有85.66%为足硒土壤、有9.30%为少硒土壤、有3.49%为缺硒土壤,有1.55%为高硒土壤,没有过硒土壤。其中硒含量大于等于0.35mg/kg 的土壤,只占8.14%。

2.2 耕底层土壤含硒量分布

对采集到的耕底层土壤(26-50cm)样品全硒含量测定,得出该县域土壤该层全硒含量在0.04～0.68mg/kg,平均为0.27mg/kg。其土壤耕底层硒含量频率比例如图2 所示。

图2 丹寨县耕底层土壤硒含量频率分布

从图2 可知,该县域内土壤耕底层硒含量在0.175-0.450mg/kg 范围内出现频率达77.52%,在0.125-0.175mg/kg 范围内出现频率为9.69%,硒含量少于0.125mg/kg 的土壤出现频率为5.43%,硒含量在0.450-3.000mg/kg 的频率为7.36%。按照谭见安对含硒土壤划分的界限值标准,则丹寨县域内土壤耕底层有77.52%为足硒土壤、有9.69%为少硒土壤、有5.43%为缺硒土壤,有7.36%为高硒土壤,没有过硒土壤。其中硒含量大于等于0.35mg/kg 的土壤,只占15.50%。

综合土壤耕作层和耕底层硒含量可知,丹寨县域内土壤以足硒土壤为主,有少量高硒、缺硒和少硒土壤,没有过硒土壤。

2.3 土壤含硒量的地理分布

丹寨县域各乡镇土壤硒的分布相对均衡,土壤耕作层硒含量平均值为0.25 mg/kg ,耕底层硒含量平均值为0.27mg/kg。其结果如表1。

表1 丹寨县各乡镇土壤硒含量

从地理位置上看,单从平均值来说,兴仁镇、龙泉镇和雅灰乡耕作层硒含量略高,其中兴仁镇的中营、台辰、乌地、中营、城江、者拉、兴仁,龙泉镇的马寨、大坪,雅灰乡的叮咚、送陇、党早等村寨土壤硒含量达到0.3 mg/kg 及以上；排调镇、杨武镇和南臬乡土壤硒含量略低,不过杨武镇的黄泥坡、红岩等村寨硒含量也达到0.3 mg/kg 及以上。含量较低的有南臬乡的乌必、兴仁镇的甲劳、金竹坪、杨武镇的牛棚、朱砂、老八寨、排调镇的脚牛、羊巫、孔庆、刘家寨、排调、党溜、方胜、麻乌等村寨,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 范围内。

2.4 影响土壤硒含量的因素分析

土壤由岩石风化而成的矿物质、生物残体腐解产生的有机质、水分、空气等组成,决定其硒含量有成土母质、气候、地形,以及土壤的理化因素与土壤的利用方式等。但由于成土母质是土壤形成的物质基础和矿质元素的最初来源,故决定土壤硒含量的主要因素是成土母质,其硒含量的多少很大程度上决定土壤硒的含量[4-5],其次土壤利用方式和土壤的理化因素对土壤含硒量也起着重要作用[6]。

2.4.1 成土母质的影响

贵州省丹寨县属于高原岩溶区,地势东北高,西南低,以低山地貌为主,其次为低中山、低山丘陵地貌,有少数中山地貌。主要成土母岩为寒武、奥陶、三迭纪之灰岩居多,在石灰岩老风化壳上发育的黄壤分布面积较大,少部分在石灰岩上发育的石灰土,常与黄壤交错分布[7]。其中兴仁镇、龙泉镇、雅灰乡的大部分村寨和杨武镇,多为低山、低中山地带,由变质砂岩、砂页岩、板岩、石灰岩老风化壳而成的成土母质转化成黄壤土质；但南臬乡的南臬村、乌臬、排寨、火烧寨一带,以及排调镇靠雷山县一带的高山地区,如羊巫、孔庆、刘家寨、排调、党溜、方胜、麻乌等村寨零星分布有少量由灰岩、灰质白云岩发育而成黑色石灰土。雅灰乡叮咚、送陇、党早等有少数村寨,零星分布有由成土母质为变质砂岩、板岩和千枚岩等红壤。

由于不同土壤发育的成母土不同,其成母土硒含量也不一样,故各土壤硒含量也就不同。本次调查由于人力、物力和财力等原因,没有进行土壤剖面取样调查研究。但多数学者研究认为,以页岩发育的土壤含硒量最高,石灰岩、砂岩发育的土壤硒含量次之,紫色页岩发育的土壤硒含量最低[8-9]。本次调查测试结果与多数学者的研究其本相符。即兴仁镇的中营、台辰、乌地、中营、城江、者拉、兴仁,龙泉镇的马寨、大坪,杨武镇的黄泥坡、红岩等黄壤土质村寨,成母土中硒含量较高,故其土壤硒含量相对较多；雅灰乡叮咚、送陇、党早有零星分布的红壤,含硒量较多,大都在0.3mg/kg 及以上；排调镇的羊巫、孔庆、党溜、方胜、麻乌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；南臬乡的南臬村、乌臬、排寨、火烧寨一带存在少量黑色石灰土分布,硒含量较少。

2.4.2 土壤理化因素的影响

土壤理化因素,如有机质含量、pH 等也是影响土壤硒含量。土壤中有机质含量增加,土壤硒含量也增加,pH 增加,土壤硒含量减少[10-11]。就其原因主要是因为有机质对硒有较强的富集作用,有机质含量越高,土壤的保肥性越好,能有效地减少硒的流失；土壤pH 可影响硒在土壤中的存在价态、形态和土壤对硒的吸附固定作用,pH 低有利于硒酸盐等物质的积累,减少硒的迁移,pH 高易使硒随渗滤水迁移,导致土壤硒含量下降。

2.4.3 土地利用方式的影响

通过对采集土样的土地利用情况与其含硒量分析,结果如表2。

由表2 可知,从耕作层比较,未利用旱地耕作层土壤硒含量较对多,平均为0.28mg/kg,其它稻田土、耕作旱地和林地的硒含量平均为0.25mg/kg、0.24 mg/kg；从耕底层比较,未利用旱地为0.28mg/kg,稻田土和耕作旱地为0.27mg/kg,林地为0.26mg/kg,各类使用土壤硒含量差距更少,说明土地使用类别对其土壤硒含量影响较小。

表2 不同利用方式土地土壤硒含量范围及含硒平均值

3 结论

通过对贵州省丹寨县域土壤硒含量的调查研究,得出:该县土壤耕作层硒含量在0.09～0.45mg/kg,平均值为0.25mg/kg；土壤耕底层硒含量在0.04～0.68mg/kg,平均值为,平均为0.27mg/kg。即丹寨县域内土壤以足硒土壤为主,有少量高硒、缺硒和少硒土壤,没有过硒土壤,这一结果与贵州省环保科学研究所何亚琳的研究结论基本相符[8]。虽然没有像湖北恩施地区高硒土壤,也不及贵州省开阳县域内土壤硒含量高[12],但也是贵州省内少有的具有足硒土壤的县域,依托得天独厚的地理环境,调整和优化产业结构,大力发展硒锌水稻种植、开发富硒米、富硒茶、富硒韭菜根等富硒产品。但从本次调查看,因土壤硒含量并不高,要充分利用当地资源,做大做强富硒产业,还必须注意如下几点:

一是进一步合理规划当地富硒农产品种植区域。生产天然富硒产品,要求土壤硒含量达到一定值,如贾十军研究认为[13]:当表层土壤硒元素含量大于等于0.35mg/kg 时,生产的天然稻谷75%可达到《富硒稻谷》GBT22499-2008 标准要求。而本次调查的丹寨县域土壤硒含量大于等于0.35mg/kg,耕作层占8.14%,耕底层占15.50%。所以并不是所有的土壤都能作为富硒农产物的种植,必须做好土壤硒土资源的等级规划,选择足硒、高硒土壤种植农作物,生产富硒农产品,而不能不根据土壤硒含量情况一谓的扩大种植面积。

二是筛选对硒富集能力强的作物或品种。有研究指出[14],并不是所有富硒土壤都能开发出相同类型的富硒农产品, 不同类型的富硒土壤生产出的农产品的富硒程度不同。加之,丹寨县域内土壤中硒含量并不太多,而且不同作物对土壤硒的富集能力不同,就是同一作物不同品种之富硒能力差别也较大。因此,在合理规划种植面积的同时,还要依据含硒土壤成因类型、土壤理化性质研究成果以及农产品富硒率,筛选对硒具有富集作用的作物或品种,进行重点开发。

三是对于土壤含硒量偏少的乡镇土壤,要开发富硒产品时,可通过补充一定含硒肥料或对作物喷施亚硒酸钠或硒酸钠溶液等,以弥补土壤硒含量的不足,增加作物含硒量,生产富硒产品,以满足人们对富硒产品的需求。