寶雞市石頭河一帶富硒土壤硒形態(tài)分析

寶雞市石頭河一帶富硒土壤硒形態(tài)分析

鈣是人類和動(dòng)物所必需的養(yǎng)分之一。豐富的鈣缺乏與人類和動(dòng)物的健康密切相關(guān)。硒在地殼中的豐度為0.13×10-6,全國土壤A層和C層背景值分別為0.290×10-6、0.246×10-6;陜西省土壤A層和C層背景值分別為0.115×10-6、0.061×10-6。李家熙等將土壤硒含量分為低硒土壤(0.1~0.2×10-6)、中硒土壤(0.2~0.4×10-6)和富硒土壤(>0.4×10-6)。硒是一種稀散元素,半金屬,性質(zhì)與硫相似,自然界未見獨(dú)立礦床,主要賦存在硫化物礦床及輝鉬礦、鈾礦中。硒以無機(jī)態(tài)硒(-2,0,+2,+4,+6價(jià))和有機(jī)態(tài)硒的形式存在于自然界中,通常以礦物態(tài)硒、水溶性硒、吸附態(tài)硒、有機(jī)態(tài)硒、氣態(tài)硒等形態(tài)存在,在土壤中上述硒的各形態(tài)含量隨土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)含量及土壤類型等因素的不同差異很大,其中植物僅吸收水溶性硒和有機(jī)態(tài)硒。因此了解土壤中的植物可吸收的硒形態(tài)是很有必要的。1測(cè)試結(jié)果及質(zhì)量通過1∶25萬陜西省多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查,在寶雞地區(qū)石頭河一帶發(fā)現(xiàn)富硒土壤約18km2。該地區(qū)的土壤類型主要有褐土、水稻土,其中以水稻土為主。調(diào)查發(fā)現(xiàn)表層土壤硒的含量最小值為0.34×10-6,最大值0.81×10-6,平均值0.51×10-6。富硒土壤異常南北向分布,垂直走向布設(shè)東西向三條“T”剖面,以250m采集1件表層樣,1000m采集1件深層樣品,深層樣品采集表層樣1件,以下按50、100、150、200cm各采集1件樣品。共采集表層樣34件,深層樣品8處、22件。同時(shí)采集了水系沉積物、植物及土壤硒形態(tài)分析樣品各3件,富硒范圍及樣品分布見圖1。樣品分析質(zhì)量要求及監(jiān)控辦法按中國地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)DD2005-01《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)定》要求執(zhí)行。測(cè)試結(jié)果滿足有關(guān)要求。對(duì)土壤富硒區(qū)進(jìn)行的水平剖面、垂向剖面、水系沉積物以及生物樣品等異常查證顯示,表層土壤硒的含量最小值0.10×10-6,最大值1.50×10-6,平均值0.33×10-6(見表1),其中水稻土中含硒較高。2土壤中的養(yǎng)分、形態(tài)和ph值的特性2.1有機(jī)結(jié)合態(tài)及水溶態(tài)的特征(1)水稻土硒賦存形態(tài)分析結(jié)果表2表明,在7種硒形態(tài)含量中,強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)>弱有機(jī)結(jié)合態(tài)>水溶態(tài)>離子交換態(tài)>碳酸鹽結(jié)合態(tài)>鐵錳結(jié)合態(tài),前4種硒形態(tài)含量總和遠(yuǎn)大于后3種硒形態(tài)含量總和,表明水稻土中主要以強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)、水溶態(tài)為主。其中的殘?jiān)鼞B(tài)植物很難吸收,離子交換態(tài)受pH值及環(huán)境影響較大。被植物容易吸收的強(qiáng)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)和水溶態(tài)占全量的66.058%;不易被植物吸收的離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)占全量的30.962%。(2)褐土中7種硒賦存形態(tài)分析結(jié)果表明,強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)>弱有機(jī)結(jié)合態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)>水溶態(tài)>鐵錳結(jié)合態(tài)>碳酸鹽結(jié)合態(tài)>離子交換態(tài),前4種硒形態(tài)含量總和遠(yuǎn)大于后3種硒形態(tài)含量總和,表明褐土中的硒主要以強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)、水溶態(tài)為主。容易被植物吸收的強(qiáng)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)和水溶態(tài)占全量的73.176%;不易被植物吸收的碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳結(jié)合態(tài)、離子交換態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)僅占全量的22.353%。(3)水系沉積物中硒賦存形態(tài)分析結(jié)果表明,強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)>弱有機(jī)結(jié)合態(tài)>水溶態(tài)>離子交換態(tài)>碳酸鹽結(jié)合態(tài)>鐵錳結(jié)合態(tài),總體以被植容易物吸收的強(qiáng)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)、水溶態(tài)為主,占全量的62.373%,其它占全量的33.898%。(4)硒全量平均值變化表現(xiàn)為:水稻土>水系沉積物>褐土。硒的七種形態(tài)中唯有離子交換態(tài)變化較大,水稻土的含量是褐土的12倍。殘?jiān)鼞B(tài)在水稻土、水系沉積物、褐土中含量總體較高,分別約占全量的28%,29%,20%。2.2土壤ph值的測(cè)定石頭河一帶地處秦嶺北坡山前,1∶25萬陜西省多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查(寶雞地區(qū))成果顯示,土壤的pH值中值為6.8,異常查證區(qū)中值為6.57,兩次基本一致,略小于7(見表3),土壤屬弱酸性—中性—弱堿性(弱酸性:5.6~6.5、中性:6.6~7.5、弱堿性:7.6~8.5)。其中,褐土總體為微堿性,pH中值7.15;水稻土總體為微酸性,pH值中值6.48。2.3土壤ph值對(duì)有機(jī)結(jié)合態(tài)含量的影響已有的研究顯示,土壤為堿性,pH值高,土壤硒溶解度就大,土壤硒易被植物吸收利用。反之,若土壤為酸性,pH值低,土壤硒不易被植物吸收利用,因此土壤中pH值的大小直接影響著土壤中硒的含量以及硒形態(tài)的含量。從圖2可看出當(dāng)pH值增高(pH=6.45,增加到7.43,pH>7),土壤中硒的全量以及硒的水溶態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)含量就增高數(shù)倍以上,分別為2.6倍、7.7倍、2.6倍、2倍。因此,在酸性土壤中加施一定量的CaCO3,可能有利于增加硒的溶解度,是釋放土壤硒或解決低硒地區(qū)的一種措施。3小麥屬富硒小麥調(diào)查區(qū)主要種植旱地作物,其中的水田作物為二茬種植(收割小麥后再種植水稻)。調(diào)查中采集小麥籽實(shí)樣品三件,二件采于褐土區(qū)域,含硒量分別為0.05×10-6、0.041×10-6,平均值為0.046×10-6;一件采于水稻土區(qū)域,含硒量為0.048×10-6。依據(jù)成品糧及制品含硒量0.02~0.30×10-6的富硒標(biāo)準(zhǔn),所采小麥含硒量均高于富硒標(biāo)準(zhǔn)最低值的2倍以上,屬于富硒小麥。比較褐土、水稻土中的小麥富硒程度,水稻土中的小麥相對(duì)富硒。表2中水稻土的硒水溶態(tài)平均值是褐土平均值5.3的倍,硒強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)平均值高于褐土平均值2.5倍,硒弱有機(jī)結(jié)合態(tài)平均值是褐土平均值的1.7倍,說明小麥籽實(shí)的富硒程度與土壤的富硒程度成正比,尤其與土壤中的水溶態(tài)含量大小關(guān)系密切,因?yàn)樗軕B(tài)硒包括硒酸鹽(6+價(jià)、SeO42-)和亞硒酸鹽(4+價(jià)、SeO32-),硒酸鹽具有較高的溶解度,易為植物吸收利用。因此,水稻土中種植的小麥富硒程度高于褐土。4研究區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量特征4.1土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查區(qū)土壤中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn、Ni含量,其中Pb為點(diǎn)污染,平均值略高于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值,其他均未超標(biāo)(見表4)。異常查證結(jié)果顯示土壤中的As、Cd最大值略高于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值(GB15618-95)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值,其平均值含量均未超標(biāo)。4.2環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值的測(cè)定將表5中根系土各元素的含量與《綠色食品產(chǎn)地標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T391-2000)中的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比:As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb等的含量均小于標(biāo)準(zhǔn)值,說明小麥的產(chǎn)地環(huán)境達(dá)到綠色食品標(biāo)準(zhǔn)。小麥籽實(shí)樣中各元素的含量與國家食品衛(wèi)生限量標(biāo)準(zhǔn)比較,As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn等含量均未超標(biāo),符合食品衛(wèi)生限量標(biāo)準(zhǔn)。4.3cd、cu、cr、hg、ni、pb、zn調(diào)查區(qū)農(nóng)田灌溉以秦嶺山區(qū)河流水引灌為主,調(diào)查水系沉積物中As、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn等含量基本處于清潔水平,其中Cd、Cu平均值有輕度超標(biāo),均未達(dá)到污染程度(見表6)。調(diào)查區(qū)地處秦嶺北山前地帶,無工業(yè)及人為污染,環(huán)境相對(duì)清潔。5富硒土壤現(xiàn)狀(1)石頭河地區(qū)存在中硒土壤(0.2~0.4×10-6)和富硒土壤(>0.4×10-6),其中,褐土分布區(qū)主要為中硒土壤,水稻土分布區(qū)為富硒土壤。土壤硒分布區(qū)的小麥籽實(shí)均為富硒小麥。(2)硒形態(tài)分析表明,硒的強(qiáng)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)和水溶態(tài)變化總體為水稻土>褐土。水稻土耕作為水田、旱田交替作業(yè),可能使土壤略顯堿性,故土壤中的強(qiáng)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)和水溶態(tài)硒強(qiáng)于褐土,種植的小麥富硒程度也相對(duì)較高。(3)土壤中pH值的大小直接影響土壤中硒的含量以及硒形態(tài)的含量,當(dāng)土壤中pH值增高時(shí)(pH>7),土壤中硒的全量以及硒的水溶態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)、弱有機(jī)結(jié)合態(tài)含量就增高數(shù)倍以上。在酸性土壤中施加一定量的CaCO3,有利于增加硒的溶解度。(4)調(diào)查區(qū)中的土壤、根系土、水系沉積物調(diào)查結(jié)果表明環(huán)境質(zhì)量基本良好。土壤中Pb、Cd、Cu雖有輕度超標(biāo),但均未造成植物污染,植物籽實(shí)測(cè)試結(jié)果符合國家食品衛(wèi)生限量標(biāo)準(zhǔn)。建議:石頭河一帶經(jīng)野外查證屬富硒土壤,各類樣品的含硒再現(xiàn)性明顯,全區(qū)富硒土壤面積25900余畝(17.275km2)。富硒區(qū)地處秦嶺山前沖洪積區(qū),地勢(shì)平坦,石頭河水資源豐富,交通便利,村鎮(zhèn)人員集中,具有開發(fā)利用富硒土壤的充分條件。該地區(qū)主要種植小麥、玉米、油菜、獼猴桃等,同時(shí)