摘要：随着土地质量地球化学调查评价工作的開展，富硒土壤、富硒农产品的研究越来越多，如何开发利用富硒土壤，培植富硒农产品成为当下的迫切需求。本文结合土壤中硒的形态、价态及植物吸收硒的影响因素的研究，阐明硒生物有效性在土地质量调查中对于富硒农产品开发的重要作用。下面是小编精心推荐的《硒的地球化学研究论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。
硒的地球化学研究论文 篇1：
浙北平原区土壤分形特征及其与土壤肥力的关系
摘要：对浙北平原区水稻土分形特征与土壤肥力的关系进行研究，为利用土壤分形维数表征土壤肥力提供基础依据。通过对土壤各粒级颗粒组成、肥力指标进行相关性分析，了解该地区土壤的分形特征，探究土壤分形特征与土壤肥力之间的关系。结果表明，该地区土壤颗粒粒级范围主要分布在2～250 μm之间，占土壤颗粒组成的83.50%～98.36%。土壤分形维数（D）在2.43～2.76之间，D黏土>D粉黏土>D粉黏壤土;黏土、粉黏土和粉黏壤土分形维数之间呈显著性差异（P<0.05）;土壤分形维数与粒级<2 μm和2～20 μm颗粒含量呈正相关，与粒级>20～50 μm和>50～250 μm 颗粒含量呈负相关;不同深度土壤的分形维数D0～30 cm
关键词：土壤颗粒组成;分形维数;水稻土;土壤肥力
收稿日期：2021-03-25
基金项目：湖州市市本级农业地质环境调查项目（编号：2013003）;浙江省基本农田土地质量地球化学监测试点项目（编号：121201108000150012）。
作者简介：陈小磊（1988—），男，湖北荆州人，硕士，工程师，主要研究方向为环境地球化学、农业地质、污染评价及修复。E-mail：cxiaolei@sina.cn。
通信作者：徐明星，博士，高级工程师，主要研究方向为土壤资源与环境、农业地质。E-mail：xumingxing535005@163.com。
土壤是由不同大小和形状的固体颗粒物构成的具有自相似特征的多孔介质，且具有分形特征[1]。20世纪70年代，Mandelbort等首次提出了分形理论[2]，随着分形理论的发展，分形理论在土壤学中的应用越来越广泛，主要分为描述土壤物理特征、建立土壤物理过程模型、定量分析土壤空间变异性等3类[3]。土壤分形特征能反映土壤水肥状况[4]、侵蚀退化[5-6]状况。分形理论表征土壤粒径分布分为3种形式：土壤体积分布分形维数、质量分布分形维数以及土壤粒径数量分布分形维数，其中土壤体积分布分形维数与质量分布分形维数准确度较高[7-8]。Arya等研究了土壤颗粒分形维数的计算方法与分形现象[9-10]。杨培玲等在Katz等提出的粒径计算方法上进行改进，提出采用土壤颗粒的重量分布计算粒径分布的分形维数[11-12]。杨金玲等认为体积分形维数与质量分形维数一样能反映土壤的特性，甚至优于质量分析维数[7]。
诸多研究者对竹林土、人工林土、水稻土等的分形特征进行研究，并建立了土壤颗粒组成与分形维数的关系[13-14]，利用土壤分形维数与土壤颗粒组成之间的关系来分析土壤质量变化、水土流失和地质灾害[15-16]。本研究采用体积分形维数的计算方法对浙北平原区水稻土土壤分形维数进行计算，探讨土壤分形特征与土壤肥力的关系，以期为利用土壤分形维数来表征土壤肥力特征提供基础研究依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
浙北平原又称杭嘉湖平原，是浙江省最大的平原分布区，地处长江三角洲南岸，北临太湖，东接上海，土壤肥沃，经济发达，是我国著名的鱼米之乡。该区为河湖相、湖沼相和滨海相沉积平原，成土母质为湖相-湖沼相、第四系沉积物土为主[17]，土壤类型以湖沼相水稻土为主。
1.2 样品采集
土壤样品采自浙北平原区的水稻田，待水稻成熟收割后，开始采集土壤，其中表层土壤（0～20 cm）194件，土壤剖面9条（按0～30、30～60、60～90 cm分为3层，共27件土壤）。表层土壤和土壤剖面样品按照“X”的方式采集，每件土壤样品质量大于2 kg，装于布袋中带回，剔除植物残余物等杂质后，自然晾干，粉碎后过20目筛，备用。
1.3 样品测试
土壤样品的质地分析测试由国土资源部杭州矿产资源监督检测中心完成。将风干土样研磨过 2 mm 筛，备用。土壤颗粒组成由激光粒度分析仪测定，pH值采用电位法测定，土壤有机碳含量用H2SO4-K2CrO7外加热法测定，土壤阳离子交换量采用EDTA-乙酸铵混合提取法测定[18]，全氮含量用凯氏定氮法测定，全磷含量用硫酸-过氧化氢联合消解-钼锑抗比色法测定，土壤全钾采用氢氧化钠熔融法测定，土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，土壤有效磷采用钼锑抗比色法测定，土壤速效钾采用火焰光度计法测定。
1.4 模型选择
本研究采用体积分形维数[7]的计算公式计算土壤的分形维数。
V（σ≤di）V0=didmax3-D。（1）
其中：di为粒径di与di+1之间的平均值;dmax为最大粒级的平均直径;V（σ≤di）为小于 di 的累积土粒的体积;V0为土壤各粒级体积之和;D为分维系数。
1.5 数据处理
采用Excel 2007、SPSS 21对数据进行分类、统计、单因素方差分析（ANOVA）和相关性分析，采用Origin 7.5软件作图。
2 结果与分析
2.1 表层土壤分形维数特征
浙北平原区水稻土成土母质以湖相-湖沼相沉积物为主[19-20]，本研究采集的水稻土土壤类型主要为脱潜型水稻土和潴育型水稻土。本研究对土壤不同粒级范围（<2 μm、2～20 μm、 >20～50 μm，>50～250 μm，>250～2 000 μm）占比进行统计（表1），采用美国土壤质地分类系统对土壤进行分类（<2 μm为黏粒，2～50 μm为粉粒，>50～2 000 μm 为沙粒），本研究采集的土壤为黏土（108件）、粉黏土（78件）、粉黏壤土（8件）。研究区土壤颗粒粒径范围主要介于 2～250 μm之间，占土壤颗粒组成总量的83.50%～98.36%。浙北平原区地区水稻土土壤分形维数值D黏土>D粉黏土>D粉黏壤土，分别为2.62、2.59、2.51。其中，黏土土壤粒径分形维数在2.51～2.76，粉黏土土壤粒径分形维数在 2.47～2.70，粉黏壤土土壤粒径分形维数在2.43～2.61，低于皖南水稻土分形维数值（2.67～2.91）[14]。分别对3种不同质地类型的土壤颗粒组成和分形维数进行单因素方差（ANOVA）分析。结果显示，不同质地类型之间颗粒组成和分形维数均存在显著性差异（P<0.05）。
2.2 表层土壤分形维数与各粒级颗粒组成的关系
对不同土壤质地类型的分形维数与土壤颗粒组成进行相关性分析，表2结果显示，粉黏壤土的分形维数仅粒级为>250～2 000 μm和<2 μm的颗粒呈相关性，相关系数分别为-0.731（P<0.05）和0.994（P<0.01）;黏土的分形维数与粒级为>250～2 000、>50～250、<2 μm的颗粒呈显著相关性，相关系数分别为-0.323（P<0.01）、-0.452（P<0.01）和0.910（P<0.01）;粉黏土的分形维数与粒级为>250～2 000、>50～250、<2 μm的颗粒呈显著相关性，相关系数分别为-0.275（P<0.05）、
-0.289（P<0.05）和0.979（P<0.01）;黏土的分形维数与各粒级颗粒的相关性大于粉黏土。
以全部土壤样品为样本对土壤分形维数和各级颗粒进行相关性分析，结果显示（图1），土壤分形维数与粒级大于20 μm的颗粒呈负相关性，与粒级<20 μm 的颗粒呈显著的正相关性，相关方程见表3。土壤分形维数与粒级为<2 μm和2～20 μm颗粒的相关系数分别为0.947和0.648（P<0.01），与>20～50 μm和>50～250 μm粒级颗粒的相关系数分别为-0.449（P<0.01）和-0.607（P<0.01），土壤分形维数能有效反映土壤颗粒组成和土壤质地的特征，土壤分形维数越大，土壤颗粒组成中粒级<20 μm占比越高越高，与皖南地区水稻土所反映的规律一致[14]。
将>50～250、>20～50、2～20、<2 μm等4个粒径的颗粒组成含量与土壤分形维数进行多元回归分析，分形维数D=2.549+2.646×10-3X250～2 000 μm+8.890×10-4X50～250 μm+1.199×10-3X2～20 μm+2.408×10-2X<2 μm 。式中，Xa為粒级a颗粒组成的含量;调整R2=0.879，df=4，F=342.948，F（0.01，4，189）=
2.3 不同深度土壤分形维数特征
为进一步揭示土壤分形维数与土壤各粒级团聚体在纵向上的关系，对研究区的9条土壤剖面开展分析。浙北平原区水稻田不同深度土壤的分形维数见表4。结果显示，0～30 cm土壤中粒级>50 μm 的颗粒组分高于30～60、60～90 cm土壤，且呈显著性差异，土壤中粒级2～50 μm的颗粒组成含量随土壤深度的增加而增大，但无明显差异，60～90 cm 土壤粒级<2 μm土壤颗粒组分显著高于其他2组;不同深度土壤的分形维数关系为D0～30 cm
2.4 不同深度土壤分形维数与各粒级颗粒组成之间的关系
由表5可见，不同深度土壤分形维数与粒级<50 μm的颗粒组成均呈现一定的相关性;其中，土壤分形维数与20～50 μm颗粒呈显著负相关性，与粒径<20 μm的颗粒呈显著正相关性，颗粒组成粒级越小，与土壤分形维数的相关性增大。30～60 cm深度的土壤分形维数与粒径范围在2～50 μm的颗粒组成相关性大于0～30 cm和60～90 cm的土壤，粒径<2 μm的颗粒与0～30 cm深度土壤的分形维数相关性最强，相关系数达到1.000。
2.5 土壤分形维数与土壤肥力的关系
土壤肥力受到地质背景、成土母质以及人为活动的影响，土壤颗粒组成在一定程度上能反映土壤肥力状况，土壤分形维数能表征土壤颗粒组成和质地情况。因此，对土壤分形维数与土壤肥力关系进行研究，为土壤分形维数表征土壤肥力提供了依据。由表6可见，土壤有机质含量和阳离子交换量顺序均为黏土>粉黏土>粉黏壤土;土壤肥力指标（全氮、全钾、碱解氮、速效钾含量）随土壤质地由粗变细而增大，粉黏土中全磷和速效磷含量均高于黏土和粉黏壤土。
土壤分形维数与土壤肥力指标的关系研究（表7）表明，土壤分形维数与阳离子交换量、全钾和速效钾呈相关性，相关方程分别为CEC=-114.99+50.538×D（R=0.657，P<0.01）、全钾=-4.72+2.494×D（R=0.634，P<0.01）、速效钾=-1 670.77+700.762×D（R=0.318，P<0.05）;土壤分形维数增大，粒级<20 μm的颗粒组成比例增加，阳离子交换量增加，土壤保肥能力增强;土壤有机质、全氮、全磷含量与分形维数未表现出显著相关性，主要受大团聚体的影响[26-27];各粒级颗粒组成对碱解氮（除粒级为20～50 μm外）和速效磷未表现出明显相关性。
3 讨论与结论
土壤颗粒组成继承了成土母质的特点， 又受到自然和人为活动的影响[16]。本研究对象成土母质为湖相-湖沼相、第四系沉积物，与浙北地区成土母质一致[17]，土壤类型以湖沼相水稻土为主。调查样品土壤颗粒粒径范围主要介于2～250 μm之间，占土壤颗粒组成总量的83.50%～98.36%，土壤体积分形维数为2.43～2.76，低于皖南水稻土分形维数（2.67～2.91）[14]。
土壤体积分形维数能表征土壤结构，黏粒含量对土壤体积分形维数的影响较大[7]。当<2 μm颗粒含量低于4%时的影响效果大于含量高于4%，与王国梁等研究结论[28]一致。黏土分形维数与粒径>50 μm颗粒含量呈显著负相关性，粒径>50 μm颗粒对粉黏土和粉黏壤土分形维数的影响小于黏土，主要由于植物根系与土壤之间相互作用，促进土壤颗粒组成向细化发育[29]，因黏土中粒径>50 μm 颗粒含量相对低于粉黏土和粉黏壤土，因此该现象在黏土中表现得更为显著。
研究显示，表层土壤分形维数低于深层土壤，旱地土壤不同粒径颗粒在纵向上的分布情况与之类似[28]，但稻田土壤表现得更加明显，主要由于长年种植水稻，且每年采用机械化旋耕的方式对表层土壤进行翻耕，使得耕作层松散，进行翻耕时机械对土壤有压实的作用，播种前采用漫灌方式对农田进行处理，农田在较长时间内处于渍水环境状态，水犁作用下表层土壤中粒径较小的颗粒随之向下迁移[24]，导致深层土壤更加趋于紧实，农田排水时导致粉沙粒和黏粒颗粒流失[25]。本研究表现为深层土壤中>20～50、2～20、<2 μm颗粒含量高于表层土壤，导致深层土壤分形维数高于表层。因此，耕种方式对土壤中粒径小于50 μm颗粒的迁移有明显影响，并且在土壤分形维数上有明显反应。耕作方式对稻田土壤中颗粒分布的影响大于旱地。可以适当采用间歇翻耕缓解这一现象。
土壤体积分形维数能反映土壤肥力状况。研究显示，土壤体积分形维数与阳离子交换量和全钾呈极显著相关性，土壤颗粒组成中的细颗粒越多，颗粒表面也越粗糙[30]。土壤分形维数值小时，大颗粒周围小颗粒少，多为骨架式结构;分形维数值大时，大颗粒周围多被小颗粒包围，单位体积内颗粒接触点多[31]，从而对土壤的阳离子交换量有影响。当农田受到长时间渍水和突发大量降雨时，土壤细颗粒随地表水迁移，土壤养分也随之流失，并且该现象高于草地和林地[32]。
在该区域开展农业生产活动时，应充分考虑农耕活动对土壤结构的影响，可以适当采用间歇翻耕缓解表层土壤长期处于松散状态，同时施用氮磷钾混合肥或猪厩肥，能提高土壤分形维数，土壤分形维数随深度的增加而降低[33]。
浙北平原区水稻土颗粒粒径范围主要分布在 2～250 μm之间，占土壤颗粒组成含量的90.62%～93.81%。分形维数在2.43～2.76之间，D黏土>D粉黏土>D粉黏壤土，分别为2.62、2.59、2.51。黏土、粉黏土和粉黏壤土土壤分形维数之间呈显著性差异（P<0.05）。土壤分形维数与<2 μm和2～20 μm粒级颗粒组成的相关系数分别为0.947和0.648（P<0.01），与为>20～50 μm和>50～250 μm粒级颗粒组成的相关系数分别为-0.449和-0.607（P<0.01）。不同深度土壤的分形维数关系为D0～30 cm
土壤分形维数D=2.549+2.646×10-3X250～2 000 μm+8.890×10-4X50～250 μm+1.199×10-3X2～20 μm+2.408×10-2X<2 μm，土壤分形维数受粒级<2 μm颗粒组成含量的影响大于其他粒级颗粒。土壤分形维数能有效反映土壤质地、阳离子交换量、全钾和速效钾的特性。在一定范围内，土壤分形维数越大，说明粒级<20 μm颗粒占有量、阳离子交换量、全钾和速效钾含量越高。
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作者：陈小磊 舒强 田欢 徐明星
硒的地球化学研究论文 篇2：
硒的生物效应在土地质量地球化学评价中的应用
摘 要：随着土地质量地球化学调查评价工作的開展，富硒土壤、富硒农产品的研究越来越多，如何开发利用富硒土壤，培植富硒农产品成为当下的迫切需求。本文结合土壤中硒的形态、价态及植物吸收硒的影响因素的研究，阐明硒生物有效性在土地质量调查中对于富硒农产品开发的重要作用。
关键词：富硒土壤;富硒农产品;生物有效性;土地质量地球化学评价
硒作为一种重要的生命元素，对于人体免疫力和防御机能具有重要影响，与人类生活息息相关。近些年，随着土地质量地球化学评价工作的慢慢深入，富硒土壤、富硒农产品渐渐活跃在人们的视野里。农产品中的硒是提供人体所需摄入量的主要来源之一，大宗农产品是否富硒、富硒程度的高低逐渐被大家所关注，因此在土地质量地球化学评价中各种作物中硒元素含量、来源、迁移和转化的规律以及生物效应成为当下研究的热点。
一、土壤中硒的形态及其生物有效性
植物中的硒元素主要来源于土壤，但硒在植物中的富集不仅取决于土壤中硒的总含量，还依赖于硒的形态和和价态。硒在土壤中有着不同的赋存形态，其主要的划分依据是硒与土壤不同的结合组分，但是截至目前还没有统一的划分标准。通常按土壤硒的浸提难度划分为可溶态、可交换态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态5种，这5种形态植物的吸收利用难度依次增加[1]。土壤中硒的价态有元素态硒（Se0）、亚硒酸盐（Se+4）、硒酸盐（Se+6）和有机硒化物（Se-2）。
土壤中能被植物吸收的硒为亚硒酸盐、硒酸盐、有机硒化物，但目前人们所研究较多的是植物对亚硒酸盐、硒酸盐的吸收。亚硒酸盐（Se+4）主要分布在湿润的酸性土壤中，易溶于水，容易被土壤吸附固定导致其生物有效性大大降低[2]。在部分富硒地区引起克山病的主要原因是硒以亚硒酸盐形式存在而被土壤吸附固定，导致当地人摄入硒含量不足引起的。硒酸盐（Se+6）在土壤中的含量较少，主要存在于干燥的碱性土壤中。硒酸盐具有较强的移动性，容易被植物吸收利用[2]，但是对于植物具有一定的毒害作用，植物会因为吸收硒酸盐过多而导致生物量降低。
二、植物吸收硒的影响因素
硒以多种形态赋存于土壤中，但植物吸收利用程度往往大不相同。植物对硒的吸收主要受硒形态和土壤理化性质影响，如温度、氧化还原条件、pH值、黏土矿物等。研究表明，当土壤呈中性偏碱性时，硒以六价硒为主，呈硒酸盐的稳定价态存在;土壤偏酸性时，以四价硒为主，呈亚硒酸盐的稳定价态存在;在还原条件下，硒呈负二价，主要为有机硒化物。在中性至酸性的土壤中，亚硒酸盐易形成不易溶于水的氧化物而被固定，难以被植物吸收;当土壤呈碱性，硒以硒酸盐形式存在时，生物有效性明显提高，易被植物吸收[1]。有机硒化物与植物亲和性较高，但被植物吸收后易挥发，吸收利用程度不高。
不同种类的植物对硒的吸收富集能力不同，研究表明豆科植物的硒累积能力往往高于谷物类，而谷类植物中又以小麦吸收硒的能力最强，大部分情况下高于水稻、玉米等[3]。而如今研究的富硒产品以水稻为主，但水稻在富硒的同时往往会伴随重金属镉的含量超标，两者呈现明显的正相关，具体对人体健康有无影响还有待证明。另外，人们还发现硒容易在茶叶中富集，茶叶作为日常生活中的重要饮品，将是人们摄入硒的重要来源之一。此外，同一类植物中不同的品种对硒的吸收能力也不相同。
总之，植物吸收硒的能力不仅取决于内在因素，外部环境影响也很重要。同一类植物在不同地域、不同气候条件下，硒的生物有效性也往往不同，因此对于硒的生物效应在固定区域环境下研究才有其生物学价值。
三、土地质量地球化学评价中富硒特征研究
土地质量地球化学评价是通过查明土壤中营养有益元素、有毒有害物质的分布，再结合大气干沉降物调查、灌溉水调查和农作物调查的一项综合工程，最终形成能被当地政府利用的科学成果，特色农业发展是其中的一项重要内容。
（一）富硒土壤
一般意义上把硒含量介于0.4～3.0 mg/kg的土壤称为富硒土壤，可广泛用于富硒农产品的生产。富硒土壤的研究是开展土地质量地球化学评价工作不可缺少的内容，划定富硒土壤范围面积以及无公害富硒土地、绿色富硒土地是未来土地质量调查的必然发展趋势。
富硒土壤的成因主要有两方面，地质背景引起的及人为污染造成的结果，人类行为引起的土壤富硒往往伴随重金属污染，不宜作为富硒土壤开发利用[4]。富硒土壤的研究必须要查明工作区土壤中硒的来源，查明土壤中重金属含量以及能被开发利用的适宜性结果。在土地质量调查中，首先采集面积性土壤样品，以1∶5万比例尺来说，土壤样品的平均密度为9点/km2，按照不同土地利用现状布设采样密度，所采集样品检验分析方法用国家一级标准物质（GBW系列）进行监控，得出土壤养分指标硒的分布特征，再在重点异常区进行土壤水平和垂向剖面测量，查明工作区富硒土壤分布。
（二）富硒农产品
近年来，富硒农产品种类越来越多，富硒水稻、富硒茶叶、富硒蔬菜等都受到了大家的广泛好评，如何开发富硒农副产品成为当下生态农业调查、土地质量调查项目的重要环节。
查明圈定富硒土壤、无公害富硒土地和绿色富硒土地并不是研究目的，如何开发利用富硒土壤，生产富硒农产品，服务当地特色农业发展，为调整土地种植结构提供科学依据才是最终的目标。目前，土地质量调查项目在进行农作物调查时，采集农作物种类较少，以大宗农作物为主，如水稻、小麦、茶叶等。研究发现，小麦、水稻、茶叶在高硒地区都极易富硒，而一些特色经济作物也容易富硒，如山核桃、甜菜等。现阶段研究的富硒农产品的评定标准主要是根据《富硒稻谷》（GBT 22499—2008）、《富硒茶》（NY-T 600—2002）、《富硒含硒食品与相关产品硒含量标准》（DB61T 556—2018）等国家及地方标准，分析作物食品中的总硒含量，当达到富硒标准时，就认定为农产品富硒。然而，不同种类农产品累积硒的能力不同，不同形态硒的生物效应不同。在开展土地质量调查的同时，应增加农作物采集种类，分析不同价态和形态硒的含量，研究在同种环境条件下不同植物吸收硒的能力，为当地特色经济发展、调整农业种植结构提供技术支撑。
四、结语
（1）研究表明，土壤中硒以多种形态存在，不同形态的硒生物效应往往不同，主要与土壤理化性质和外部环境相关，不同植物对于硒的吸收利用程度也不同。
（2）土地质量地球化学调查中不同农产品硒生物效应不同，开展农产品适应性评价，建立作物适生模型，应加强对不同种类农作物硒的生物效应研究。
参考文献：
[1]王松山.土壤中硒形态和价态及生物有效性研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2012.
[2]徐文.硒的生物有效性及植物对硒的吸收[J].安徽农学通报，2009（23）：46-47.
[3]王琪.水稻和小麦对有机硒的吸收、转运及形态转化机质[D].北京：中国农业大学，2017.
[4]贾十军.安徽省富硒土壤评价标准及富硒土壤成因浅析[J].华东地质，2013（2）：133-137.
作者：张祥
硒的地球化学研究论文 篇3：
湖南隆回县主要农作物富硒情况及农作物
摘 要 在“湖南省隆回县土地质量调查”项目的资助下，本研究系统地采集测试了隆回县农作物及根系土样品。采用数据统计、相关性分析等方法，分析农产品富硒及重金属含量的情况，同时着重研究了农产品与土壤中重金属含量关系。研究结果表明：隆回县农作物普遍富硒，并且每种农作物的富硒能力不同;隆回县主要农作物受到重金属污染的程度较小;土壤有机质和pH是影响作物对土壤重金属吸收累积的重要环境因素。
关键词 隆回县;富硒;农作物;重金属;元素迁移
Analysis On Selenium Enrichment of Main Crops and Influencing Factors of Heavy Metals In Crop Root Soil In Longhui， Hunan
Song Jiangtao， Jia Pengyuan， Lin Zhijia， He Chencheng
（Hunan Institute of Geological Survey， Changsha Hunan 410116）
硒作为自然界中稀少而又分散的元素，其在地壳中的丰度仅为0.13mg/kg[1]。据统计，世界上有70%以上的地区缺硒，中国有72%的县市不同程度的缺硒，其中1/3为严重缺硒区[2]。硒作为人体中必要的微量元素，不仅能起到防癌、防镉中毒，同时对砷和汞元素的毒性有显著的拮抗作用。相关研究表明人体内缺乏硒元素会引发糖尿病、心血管疾病甚至癌症等几十种疾病[3]。所以硒作为人体中必要的微量元素越来越受到人们的关注。
一直以来农作物与土壤中重金属元素的之间的关系是国内外农业生态环境领域的学者研究的重点及热点 [4-6]，同时也是土地质量评价的重要基础[7-8]。由于全球土壤受重金属元素污染越发严重 [9]，土壤重金属污染及其生态环境效应研究仍将是今后环境地球化学研究的重要课题。大量研究表明农作物对土壤重金属的吸收量、累积富集系数不仅与作物类型、品种等生物学因素有关，还与土壤中重金属元素含量以及土壤环境例如有机质、酸碱度等理化性质密切相关 [10]。
本文根据湖南省隆回县土地质量调查项目数据成果，初步分析了當地所采集的农作物硒元素的含量特征以及土壤—农作物之间重金属元素含量变化及影响关系，为隆回县农田生态环境质量的科学合理评价提供了基础依据。
1 材料与方法
1.1 样品采集与制备
2017年6—9月在隆回县全县主要的蔬菜、水果、水稻以及玉米种植区采集根系土及其农产品，共280组。样品采集用平板电脑内置GPS定位采样点，根系土样品采集按照土地质量调查评价规范要求进行采样，农作物样品主要采集果实或者籽实，蔬菜则采集其可食用的叶子。所有野外采样按相关照规范要求进行，并且由湖南省自然资源厅组织专家进行野外验收。
1.2 分析方法
本次样品均由湖南省地质测试院测试，土壤样品中Cr、Cd、Pb、As、Hg、pH和有机质这7种参数指标的测试采用以电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）为主，以原子荧光法（AFS） 、离子选择电极法（ISE）、容量法（VOL）为辅的分析方法体系。所有样品测试结果均通过专家验收。
2 结果与讨论
2.1 农作物中硒元素含量特征
参考中国食品工业协会花卉食品专业委员会2013年发布的《天然富硒食品硒含量分类标准》（试行）（HB001/T—2013），统计研究区样品中的Se含量富集情况，见表1。
从表1中可以看出除去油茶富硒样本数为0以外，其余农作物的富硒比例都达到50%以上，尤其是采样数量较多的水稻和玉米，它们的富硒率非常高，分别达到了94%和100%，表明隆回县这两种农作物普遍富硒，而其余农作物也表现出不同程度富硒。
2.2 农作物对硒富集能力
农作物中硒元素的含量主要来源于土壤中，农作物从土壤吸收硒能力的大小，通常用生物吸收系数（Ax）来表示，即富集系数[11]，其反映了作物对硒的富集能力，是判定农作物是否为富硒作物的重要指标及参数。富集系数（Ax）的计算公式为：
Ax= 农作物硒含量 ×100%
对应土壤硒含量
由上述公式得出隆回县农作物硒元素富集图（见图1）。从图中可知，隆回县农作物对其根系土中硒元素的吸收能力是有差别的。其中水稻对硒的富集系数最大，达到了27%，农作物对硒的富集系数大于 或等于20%的还有油菜和黄豆。而硒的富集系数小于或等于10%的农作物包括辣椒、龙牙百合、烟叶、金银花、油茶以及玉竹，其中玉竹的富集系数最小，为7%，对硒的富集能力最弱。
2.3 农作物重金属含量特征
本次工作对隆回县农作物中硒元素和汞、砷、铅、镉和铬等五种重金属元素含量进行了检测，对所得出的结果进行评价，评价依据《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）和《富硒稻谷》（GB/T 22499—2008），评价标准见表2，根据标准得出表3。
横向比较数据可知：所调查的农作物As、Hg重金属元素合格率都为100%，说明在所采集的农作物中，As和Hg元素并不富集，但其他重金属元素都不同程度地在农作物中富集。但总体来说，这些主要农作物的重金属元素合格率都在80%以上。
纵向比较可知：所调查的农作物中As、Hg元素合格率最高;其余三种元素Cr、Cd、Pb合格率相对较低;说明在调查区Cr、Cd、Pb三种元素相对As、Hg两种元素较容易在农作物中富集。
通过对隆回全县均匀布点采集的主要农作物的Cr、As、Hg、Cd、Pb含量进行专业测试，结果表明：以玉米和水稻为主的主粮作物，除个别重金属有超标现象之外，基本上属于绿色食品。尤其是油茶、水稻以及玉米重金属超标现象轻微。
2.4 农作物与土壤中各重金属元素含量间的相关性分析
根据所采农作物及其根系土的测试结果，得出农作物与其对应根系土的相关性（见表4）。
由表4可知：与As元素相关性较大的农作物为黄豆和水稻，而柿子的相关性较小;与Cr元素相关性较大的为玉竹和黄豆，其中玉竹的相关性达到了0.56;与Cd元素相关性大的为辣椒、生姜和红薯;与Pb元素相关性大的为生姜，达到了0.74。
总体来说：隆回县所采集农作物中的As、Cr、Cd以及Pb元素含量与其根系土中的这些元素的含量相关。
2.5 土壤—农作物系统中重金属含量关系的影响因素
2.5.1 作物种类的影响
由于每种农作物各自的生物特性不同，其对土壤中的重金属吸收效率以及在植物体内对重金属的转化能力也是不同的，所以针对这一特性，本文对所采集的农作物中重金属含量进行了统计（见表5）。
由表5可见，所采集的农作物体内重金属含量差别较大，具体表现在：
（1）水果、粮食作物等重金属含量较低，而蔬菜、烟叶含量较高。
（2）同类农作物体内的不同重金属元素的含量差别非常大，例如根茎类蔬菜中龙牙百合Cr元素含量为1.918mg/kg，而生姜Cr含量达到了6.004mg/kg，这两种农作物体内的Cr含量差别非常大。
这一结果证实了不同农作物的类型对其土壤中重金属元素的吸收转化以及在农作物体内的累积能力是不同的。
2.5.2 土壤有机质对富集系数的影响
以采样量较大的水稻、玉米、龙牙百合、油菜、金银花调查资料为依据，统计结果表明农作物根系土与对应的农作物之间重金属含量常呈负相关性（见表6），甚至有的样品之间达到了显著负相关性水平。这一结果表明，在一定条件下土壤中有机质的含量直接影响了农作物吸收根系土中重金属元素含量的能力。如图2所示，隆回县土壤中有机质含量对玉米富集Cd、Pb有明显的负相关性。
2.5.3 土壤pH对富集系数的影响
针对本次采集的隆回县数量较多的农产品，统计结果表明：隆回县土壤pH对当地农产品的富集有重要的影响，甚至有些达到了显著的负相关性（见表7），即土壤pH随着碱性含量增加将大大降低对应农产品对土壤中重金属元素的吸收能力。如图3所示：土壤pH对龙牙百合Cd、Pb呈现明显的正相关性。
3 结论
（1）隆回县农作物普遍富硒，并且在所采样本中玉米和红薯的富硒率达到100%。
（2）隆回县农作物对硒的富集能力大小依次为水稻>黄豆>油菜>生姜>玉米>柿子>辣椒>龙牙百合>烟叶>金银花>油茶>玉竹。
（3）隆回县以玉米和水稻为主的主粮作物，受到重金属污染的程度较小，基本上属于绿色食品。尤其是水稻，重金属超标现象轻微，这为当地开发绿色富硒水稻提供了依据。
（4）隆回县所采集农产品中重金属的含量除了和自身特性相关以外，还主要受到土壤中理化性质的影响。
参考文献/References
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[11] 何和明， 吴生. 海南岛西南地区某些药用植物微量元素的生物吸收和含量变化[J]. 中国野生植物资源， 1998， 17（4）：25-19.
作者：宋江涛，贾朋远，林治家，贺晨骋
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