摘要:通過對松嫩平原綏化地區農作物及根系土樣品的研究，開展了土壤理化性質、總硒、有效硒、硒形態及農作物硒含量測試，結合統計學方法探究了研究區內主要農作物的樣品硒水平差異及其影響因素。結果表明，農作物硒含量為0.002～0.096mg/kg，土壤總硒含量為0.13～0.52mg/kg，土壤有效硒含量為0.002～0.007mg/kg，土壤硒以強有機態硒(31.52%)為主。土壤總硒與有機質相關性較高，與有效硒、氧化還原電位(Eh)相關性較低;土壤有效硒與pH顯著正相關;農作物硒含量與土壤離子交換態硒、有效硒、pH、Eh和有機質均有不同程度的相關關系。不同作物對硒元素的富集機理不同，水稻對硒元素的富集能力明顯強于玉米。該研究表明可通過一定程度人為控制的土壤特性使得土壤中的硒更有利于農作物吸收，以便使農作物中硒含量能夠滿足居民硒健康需求，同時該研究為解決地質背景因素引起的天然“缺硒”地區提供了可能的解決途徑。

　　關鍵詞:東北;糧食基地;土壤硒;相關性;影響因素

　　硒(Se)是維持人體正常生命運轉所必需的微量元素，人體硒的攝入不足和過量都會嚴重影響人體健康。然而，人體硒風險介于硒攝入不足和硒中毒之間的硒安全攝入閾值十分狹窄，這也提高了居民群眾潛在的硒風險［1－2］。硒一方面可以預防克山病、大骨節病等缺硒性反應癥，另一方面硒有提高人體免疫機能、抗氧化、防癌抗癌、保護心血管和心肌健康等作用，因此硒有“生命之源”的美譽［3－6］。屬于缺硒，72%的地區不同程度缺硒［7－8］。我國土壤中硒分布不均衡，低硒帶呈東北－西南走向，不同地區土壤硒含量水平導致其生產出的農產品硒含量有較大差異。人體硒風險通常取決于日常飲食攝入，而人體硒的攝入主要取決于從土壤進入食物鏈的生物有效性硒水平。適當的農作物耕種方式不但可以緩解自然環境所帶來的缺硒困擾，另一方面也可以降低環境中硒過高所帶來的暴露風險。土壤作為主要農作物的載體和硒源，是確保農作物硒達標的先決條件，而土壤中硒的有效性強弱則影響著硒在土壤－植物系統中的運輸能力［1－2］。硒的生物有效性目前為止尚無明確定義，Leeuwen等［9］(2007)將在生物活動中或環境污染中潛在可利用硒的比例作為硒的生物有效性;Alexander［10］(2000)將硒的生物有效性定義為土壤硒中能形成可以產生同化作用或者可能毒性的硒所占的比例。總而言之，硒的生物有效性主要從以下兩個方面定義:(1)依據外界與生物間硒交換量的傳輸效率;(2)基于生物吸收的含量界定。由于測試技術的限制，目前難以準確測量生物對硒的吸收速率或植物與外界硒的交換通量，故本文中所提及的硒生物有效性為植物可直接吸收利用的離子交換態Se、碳酸鹽態Se、水溶態Se以及小分子的有機態Se等［2－4］

　　1、研究區概況

　　松嫩平原地處中緯度亞洲大陸東岸，屬于中溫帶。冬季在極地大陸氣團控制下，氣候嚴寒干燥;夏季受副熱帶海洋氣團的影響，降水集中，氣候溫暖濕潤，具有明顯的大陸性季風氣候的特征，因而一年中的太陽高度角變化及各季節間的太陽輻射量的變化均較大，致使氣候年變化大，冬季漫長而嚴寒，夏季短促而炎熱。松嫩平原區≥10°C積溫的分布由南向北變化范圍為2800～2200°C，南北相差很大，呈明顯的緯向分布。研究區地處松嫩平原中東部，積溫范圍在2400～2600°C之間，位于綏化市和哈爾濱市的連接地帶，行政區劃包括綏化市北林區、望奎縣、慶安縣和哈爾濱市巴彥縣，地理坐標為126°30'～127°45'E，46°22'～47°02'N，面積約4950km2。研究區屬溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫3.3°C，年平均降水量543.5mm。境內主要水系為松花江水系和呼蘭河水系，土地肥沃，集中連片，地勢平坦，適合開展大規模農牧業機械化耕作。主要土壤類型有黑土、草甸土和黑鈣土，土地利用以耕地為主，其次為草地和林地。綏化市是世界三大黑土帶之一東北平原的黑土核心地帶，是重要的商品糧基地。據統計，研究區所處的松嫩平原糧食產量連續七年居糧食產量首位，是寒地黑土特色農業物產之鄉，主要糧食作物有玉米(32%)、水稻(27%)等［16］。

　　2材料與方法

　　2.1樣品采集與處理

　　考慮到研究區廣泛種植的大宗農作物類型為玉米和水稻，結合研究區土壤類型，在兼顧代表性和均勻性原則的條件下布設采樣點位，配套采集根系土壤樣品和各類農作物籽實樣品各154件(圖1)。野外采樣方法技術依據DZ/T0295－2016《土地質量地球化學評價規范》，在采集農作物籽實時同時采集作物根系土壤。玉米和水稻樣品采集于農作物收獲盛期，均在無風晴天時進行，采樣時避開病蟲害作物。利用GPS定點中心位，采集5～10個作物籽實然后等量混勻組成一個混合樣品。樣品采集后，立即裝入聚乙烯塑料袋，每件農作物樣品重量均不少于3kg。根系土采樣深度0～20cm，確定3～5個子樣點，由各子樣等量混合組成一件樣品裝入樣品袋。采樣時均滿足各子樣點位種植的作物種類和土壤類型相同，且距中心位距離10～20m。

　　2.2樣品測試分析

　　土壤硒的測定采用氫化物發生原子熒光光譜法(HG-AFS);土壤有機碳(SOC)采用容量法;pH采用玻璃電極法;Eh采用鉑電極直接測定法;土壤有效硒含量用KH2PO4浸提，AFS測定。從采集的土壤樣品中隨機抽取10件進行硒形態分析，采用分步提取法提取硒形態:用H2O提取水溶態硒，用MgCl2提取離子交換態硒，用CH3COOH－CH3COONa提取碳酸鹽態硒，用Na4P2O7提取腐殖酸態硒，用HONH3Cl提取鐵錳氧化態硒，用H2O2提取強有機結合態硒，用HNO3-HF提取殘渣態硒［17－18］。農作物樣品硒含量測定用HNO3微波消解后采用AFS分析［19－20］。

　　3結果與討論

　　3.1土壤和農作物硒含量特征

　　3.1.1土壤硒含量

　　從表1農作物根系土總硒、有效硒和不同形態硒的含量來看，總硒平均值為0.32mg/kg，高于全國表層土壤硒平均含量0.29mg/kg［21］，變異系數19.06%，硒元素空間分布比較均勻。依據譚見安［22］(1996)對我國生態環境硒界限值的劃分，將土壤硒含量小于0.125mg/kg劃分為缺硒土壤，0.125～0.175mg/kg劃分為有硒潛在不足土壤，0.175～0.40mg/kg劃分為足硒土壤，0.40～3.0mg/kg劃分為富硒土壤，大于3.0mg/kg劃分為高硒暴露風險土壤。研究區土壤硒水平處于足硒水平(87.66%)，少數表層土壤存在潛在硒不足(2.60%)及富硒特征(9.74%)。作為松嫩平原的重要糧食生產地區，綏化地區土壤總硒處于安全范圍之內，但土壤總硒含量一般不能反映土壤對植物的供硒水平，只能作為土壤硒的容量指標。因此，為較全面地評估綏化地區糧食產業的硒健康風險，土壤硒的有效特征可以作為進一步詳細衡量土壤供硒能力的指標［2－3，5］。

　　3.1.2農作物硒含量

　　研究區大宗農作物玉米、水稻耕種面積占總糧食耕種面積的59.8%和15.6%［16］。為了準確反映研究區主要農作物硒健康風險問題，我們針對玉米和水稻進行了研究，發現不同作物種類硒含量差異明顯(表2)。水稻樣品中硒含量在0.009～0.081mg/kg之間，平均含量為0.043±0.015mg/kg;玉米樣品硒含量在0.002～0.096mg/kg之間，平均含量為0.028±0.015mg/kg。整體上，水稻樣品平均硒含量高于玉米樣品。與松嫩地區甘南縣農作物硒水平比較，玉米果實中的Se含量接近，然而甘南縣根系土平均Se含量為0.209mg/kg，說明綏化地區土壤中Se的生物有效性低于甘南縣［24］。按照《富硒稻谷》(GB/T22499－2008)標準規定［25］，富硒水稻加工的大米硒含量在0.04～0.30mg/kg之間，為富硒水稻;富硒玉米尚無標準，本次研究按照富硒水稻的標準作為富硒玉米的評價標準。結果表明，研究區有32件水稻和14件玉米達到《富硒稻谷》規定界限值。

　　3.2土壤硒與土壤性質的關系

　　土壤中硒元素的含量受很多因素的影響，如成土母質、土壤質地、土壤理化性質、人類活動、降雨等，其中成土母質和土壤性質是影響土壤硒含量的最主要因素［26］。然而在土壤成土過程中，成土母質對硒含量的影響逐漸降低，而土壤理化性質對硒含量影響增強［27］。研究區成土母質主要為湖積沖積物、高漫灘堆積物和低漫灘堆積物，其中由湖積沖積物發育的耕作層土壤占研究區面積的80%以上。因此，研究區土壤硒含量主要受土壤理化性質的影響。表3為研究區土壤理化性質特征統計表，由表可見，各項指標的變異系數均小于40%，空間分布較均勻。對土壤硒含量與土壤理化性質之間進行相關性分析，水稻根系土硒含量與有機質呈顯著正相關關系(圖2a)，相關系數r=0.60(n=55，P＜0.01);玉米根系土硒含量與有機質呈顯著正相關關系(圖2b)，相關系數r=0.41(n=99，P＜0.01);玉米根系土硒含量與有效硒含量呈顯著正相關關系(圖2c)，相關系數r=0.27(n=99，P＜0.01);玉米根系土硒含量與Eh呈顯著負相關關系(圖2d)，相關系數r=－0.25(n=99，P＜0.05)。以往研究表明，有機質對硒的影響主要表現為吸附和固定作用，土壤有機質含量越高，對硒元素的吸附和固定能力就越強［28］。從圖2根系土硒含量與土壤理化性質相關關系圖來看，研究區土壤有機質對硒的吸附作用較強，這與綏化地區耕作層土壤硒表生富集的規律相吻合。同時，對研究區土壤有效硒與土壤理化性質的關系進行了研究，結果發現，水稻和玉米根系土有效硒含量均與pH呈顯著正相關關系(圖3a和圖3b)，與土壤有機質、Eh無顯著相關性。在土壤中由于pH升高會減少顆粒對Se的吸附，從而導致土壤中可移動的硒含量增加，同時隨著pH的上升，土壤中主要能被生物可利用的Se(VI)水平會增加，而在酸性土壤中Se易與鐵鋁氧化物、有機質結合形成絡合物，從而降低硒的遷移性和有效性，不易被農作物吸收［29－33］。土壤有效硒與Eh相關性較低，可能是因為研究區絕大部分土壤處于氧化環境下(Eh＞400mV)，不利于土壤有效硒的產生。

　　4結論

　　1)綏化地區農作物根系土壤以足硒為主，從硒的形態分布來看，土壤硒以強有機態硒為主，其次為殘渣態硒和腐殖酸態硒，土壤硒的生物有效性相對較低，該地區農作物硒安全仍存在較大風險;部分水稻和玉米樣品達到《富硒稻谷》規定界限值。

　　2)土壤總硒與有機質、有效硒顯著正相關，與Eh有負相關關系;土壤有效硒與pH顯著正相關;農作物硒與土壤離子交換態硒顯著正相關;玉米硒含量與土壤有效硒、pH顯著正相關，與Eh顯著負相關，水稻硒含量與土壤有機質顯著負相關，說明綏化地區土壤中有機質是限制農作物有效吸收硒的主要因素之一。

　　參考文獻：

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