于都地區水稻籽實-根系土系統硒含量影響因素研究

劉永旭，米振華、2，吳 煒

（1.江西省煤田地質勘察研究院，江西 南昌330001；2.東華理工大學 核資源與環境國家重點實驗室，江西 南昌330013）

Se（硒）是人體和動物的必需微量元素，具有廣泛的生物學功能，尤其具有增強人體免疫力、預防心血管疾病、抗腫瘤以及抗衰老等作用[1-3]，已有研究證實硒也是與長壽人口分布有關的關鍵元素之一[4]。中國地質調查局南京地質調查中心在于都地區開展的1:5萬土地質量地球化學調查成果和化驗數據表明于都地區土壤富硒區面積廣、水稻自然富硒率高。為支持于都富硒土壤合理開發和特色農業發展，特選擇在于都地區開展水稻籽實富硒規律的研究。

1 調查區概況

于都縣地處江西省贛州市東部，位于贛江源流貢水中游；東鄰瑞金市，南接安遠縣，西連贛縣區，北毗興國和寧都縣；介于北緯25°35′8″～26°20′53″、東經115°11′～115°49′之間，總面積2 893 km2。該區地處中亞熱帶南緣，屬亞熱帶季風氣候區，四季分明、氣候溫和、熱量豐富、雨量充沛。地形地貌主要以山地、丘陵、盆地為主。區內土地類型地域性強、土地利用差異明顯、山地多平原少、耕地面積小、主要的農作物以水稻、臍橙、油茶為主。

2 樣品采集與測試

根據《土地質量地球化學評價規范（DZ/T029 5-2016）》的要求，于水稻收獲盛期，以0.1～0.2公頃為采樣單元，采用棋盤法、梅花點法、對角線法等進行多點取樣，然后等量混合組成一個混合樣品。每一混合樣由5～20個以上水稻植株組成，同時采集配套水稻根系土樣品。共采集水稻籽實樣品148件，水稻秸稈6件、水稻根系6件（見圖1）。根系土采樣與農作物采樣配套進行。

圖1 研究區采樣品的分布

農作物樣品采集后，進行初步加工，水稻籽實樣品應采用四分法縮分。先將水稻籽實樣品用小型脫粒機或憑借硬木搓板與硬木塊進行手工脫粒，反復混合均勻，鋪成一個圓形，過中心線畫十字線，把圓分為四等分，取對角線兩等分，如此繼續縮分至所需數量為止。經初加工后，將水稻樣品送至國土資源部西安礦產資源監督檢測中心進行化驗測試。樣品分析嚴格按照相關規范要求進行，對分析測試過程進行嚴格的質量控制，確保分析結果準確可靠。

3 水稻籽實硒含量

本次測試分析水稻籽實樣品148件。籽實平均硒含量為0.075 mg/kg，其中最大值為0.38 mg/kg，最小值為0.005 6 mg/kg。根據食品中硒限量衛生標準(GB 13105-91)以及富硒稻谷(GB/T 22499- 2008)規定，富硒稻谷加工的大米硒含量應在0.04～0.3 mg/kg之間，并且糧食硒含量應小于0.30 mg/kg。共有127件樣品達到富硒標準，富硒率達到85.2%，這說明于都地區水稻自然富硒率高。水稻是我國主要糧食作物,全國稻米硒含量平均為0.032 mg/kg，低的僅有0.016 mg/kg[5],遠遠不能滿足人體正常的需求。因此提高稻米硒含量具有不言而喻的迫切意義。而于都地區水稻自然富硒率高，合理開發利用于都富硒土地資源，可以進一步解決我國面臨的人口存在硒攝入量嚴重不足的問題。

4 水稻籽實硒含量的影響因素探討

4.1 根系土中的全硒

土壤全硒是水稻籽實硒的基礎，植物吸收的硒主要來源于土壤。分析的水稻籽實與根系土148件樣品，根系土中總硒含量在0.12～1.05 mg/kg范圍內，平均含量為0.32 mg/kg，明顯大于全國表層土壤硒的平均含量0.29 mg/kg和全國水稻土的含硒水平0.20 mg/kg。通過相關性分析，發現兩者相關系數為0.377 6，具有顯著的相關性（見圖2）。說明水稻籽實中的硒含量隨著根系土中的總硒含量增大而增大，這與前人對它們之間的研究成果一致[6]。在今后選富硒水稻開發基地中，應該選擇一些土壤中總硒含量比較大的水田，取代噴硒或施用硒肥達到提高大米硒含量，從而滿足人體硒營養的要求。在天然富硒土壤上種植水稻，一方面能夠產出營養價值高的天然富硒大米，充分體現純天然、綠色生態的優越性；另一方面能夠節省外源添加硒肥的成本，同時也避免了外源硒可能導致的土壤和水體污染。

圖2 根系土總硒與水稻籽實硒含量的相關關系

4.2 根系土中的酸堿度

土壤pH值被認為是影響土壤硒含量的重要因素之一，通過控制土壤元素的生物有效性進而影響作物中硒的含量。其中，土壤酸堿性在很大程度上決定了硒在土壤的存在形態，并由此影響硒的有效性[7]。將土壤pH劃分為三個等級：pH＜6.5（酸性），6.5≤pH＜7.5(中性)，pH≥7.5（堿性），通過分析不同pH條件下水稻籽實的硒含量，來探討土壤不同pH條件下硒吸收富集規律。為了更好地描述水稻籽實對土壤硒的吸收富集，本研究引入富集系數（PUF）表現水稻籽實的硒富集特征，富集系數越高說明水稻籽實對土壤中硒的吸收越好。PUF=水稻籽實中硒含量/根系土硒含量。

表1 不同pH條件下水稻籽實硒的吸收規律比較

圖3 PH與水稻籽實硒含量的相關關系

通過樣本分析，發現根系土pH值處于6.5左右條件下水稻籽實中的硒含量較高，在酸性條件下，隨著土壤pH的增大水稻籽實硒的含量有增大趨勢。但當土壤變為中性和堿性時，水稻籽實硒的含量呈負相關趨勢。這可能與亞硒酸鹽是酸性土壤或中性土壤中硒的主要形態有關。另外，硒的有效性隨土壤pH值的增加而提高，原因是土壤中pH值的降低在增加H+的同時，減少了土壤表面的負電荷，使得陰離子的硒酸根更易吸附到土壤表面，從而導致水稻根系土硒的生物有效性下降，使水稻從根系土中硒的吸收得到抑制。這一規律的發現，為今后贛南地區開發富硒水稻基地提供了依據，土壤pH值為6.5時有利于開發富硒水稻基地，合理地改善水田土壤酸堿度有利于提高水稻籽實硒的含量。

4.3 根系土中有機質

根據《DZT0295-2016土地質量地球化學評價規范》，將土壤有機質含量分為五個等級(g/kg)：豐富(SOM＞40)、較豐富(30＜SOM≤40)、中等（20＜SOM≤30）、較缺乏（10＜SOM≤20）、缺乏（10≤SOM）。本次共收集水稻籽實和水稻根系有機質測試數據138件，其中根系土有機質等級為豐富的有59件、等級為較豐富的有31件、等級為中等的有36件、等級為較缺乏的有11件、等級為缺乏的有1件，統計分析結果見表2。

表2 不同有機質條件下水稻籽實硒的吸收規律比較

通過表2可以得出：根系土中的有機質等級為豐富的時候，水稻籽實的硒含量及根系土的硒含量是最高的，分別為0.082 mg/kg、0.41 mg/kg；當根系土中有機質含量為較豐富時，水稻籽實硒的富集系數最大，為0.300。根系土有機質含量為較豐富的一組數據，顯示兩者具有較強相關性。上述結果表明土壤有機質含量處于豐富-較豐富水平時，有利于水稻籽實硒的富集吸收，可促進富硒大米的產生。

4.4 根系土養分元素

為了分析營養元素N、P、K對水稻籽實硒含量的影響，對樣品測試分析了根系土N、P、K與水稻籽實硒的含量。利用SPSS23對養分元素與水稻籽實硒含量做了相關性分析，分析結果見表3。通過分析發現，根系土養分元素和水稻籽實硒含量相關性不大, 說明土壤養分元素與水稻籽實硒含量關系不明顯。

表3 水稻籽實硒含量與土壤養分相關系數

4.5 根系土中重金屬元素

為了得出水稻籽實硒含量與土壤重金屬元素的相關性，利用SPSS23軟件對它們之間的相關性進行了分析。分析結果見表4。通過分析發現，水稻籽實中硒含量與根系土中呈相關的重金屬元素有：Cr、Cu、Ni?？梢缘贸鋈粢岣咚咀褜嵨暮?，可從提高土壤中Cr、Cu、Ni的含量入手的結論，但要注意控制土壤中重金屬的量，確保水稻籽實吸收的重金屬元素不能超過國家標準。在測試水稻籽實硒含量時，如果發現硒含量特別高，應注意檢測土壤中Cr、Cu、Ni重金屬是否超標，從而導致水稻籽實Cr、Cu、Ni重金屬超標，影響人體健康。

表4 水稻籽實硒與根系土重金屬元素相關系數

5 硒在土壤-水稻系統中的遷移態勢

為了解土壤-水稻系統中硒的遷移態勢。本次選取了6組非根系土、根系土、水稻的根系、秸稈、籽實樣品對硒含量進行測試。通過圖4可以發現，非根系土與根系土之間的硒含量沒有很大的聯系，這說明水稻對土壤中的硒沒有富集到根系的作用。根系的硒含量普遍高于根系土中的硒含量，表明根系具有很強的聚集吸收土壤硒的能力；從根系至秸稈，植物中的硒含量明顯下降，表明從根系吸收的硒向上運移的過程中發生分散作用；六件樣品中有四件樣品水稻籽實中的硒含量略高于秸稈，表明從秸稈到籽實又有聚集的趨勢。而水稻根系硒含量大于水稻土硒含量，這說明水稻根系具有很強的硒元素吸收能力。在今后的富硒水稻種植方面，可以利用一些技術手段來提高水稻根系-水稻秸稈之間的吸收率，從而提高水稻籽實硒含量。

圖4 硒在水稻不同部位的積累情況

6 結語

1）土壤全硒是水稻籽實硒的基礎和來源,土壤全硒量與水稻籽實硒含量成正比，隨著土壤全硒含量的增大，水稻籽實中硒含量也將增大。

2）土壤pH值是影響土壤硒含量的重要影響因素，本次研究表明水稻籽實硒含量具有在pH為6.5時富集的特性，后續富硒土地資源開發時，可通過控制土壤的酸堿度，調控農作物對硒元素的吸收和利用；

3）土壤有機質含量處于豐富-較豐富水平時，有利于水稻籽實硒的富集吸收，可促進富硒大米的產生。

4）水稻籽實硒還與土壤中Cr、Cu、Ni存在著顯著相關性。原因可能跟土壤的淋浴程度有關。

5）水稻從根系至秸稈，植物中的硒含量明顯下降，表明從根系吸收的硒向上運移的過程中發生分散作用，提高硒從根系到秸稈吸收率，可以提高水稻籽實硒含量。

綜上，富硒土壤不一定能產出富硒水稻籽實，水稻籽實硒含量還與土壤中多種因素有關。在今后于都富硒水稻開發基地建設中，應注意多方面的因素，開發建設更多高質量富硒水稻基地。