珠江三角洲崖门镇地区水稻田土壤-植物系统中硒元素分布特征及迁移规律研究_顾涛.pdf

2019 年 9 月 September 2019 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 38，No． 5 545 －555 收稿日期 2018 －11 －04; 修回日期 2019 －01 －27; 接受日期 2019 －04 －09 基金项目 国家重点研究计划项目 2018YFC1800804 ; 中国地质调查局地质调查项目 DD20190291 作者简介 顾涛， 硕士， 工程师， 主要从事环境地质调查研究。E － mali cugyunnangt1163． com。 顾涛，赵信文，雷晓庆， 等． 珠江三角洲崖门镇地区水稻田土壤 － 植物系统中硒元素分布特征及迁移规律研究［ J］ ． 岩矿测试， 2019， 38 5 545 －555． GU Tao，ZHAO Xin － wen，LEI Xiao － qing，et al． Distribution and Migration Characteristics of Selenium in the Soil － Plant System of Paddy Fields in the Pearl River Delta，Yamen Town［ J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2019， 38 5 545 －555． 【DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 201811030118】 珠江三角洲崖门镇地区水稻田土壤 － 植物系统中硒元素分布 特征及迁移规律研究 顾涛1，赵信文1*，雷晓庆2，黄长生1，曾敏1，刘学浩1，王节涛1 1． 中国地质调查局武汉地质调查中心，湖北 武汉 430205; 2． 中国地质大学 武汉 生物地质与环境地质实验室，湖北 武汉 430074 摘要 硒在自然环境中的分布及迁移规律一直是研究热点。多目标区域地球化学调查成果表明， 珠三角地 区土壤硒含量较为丰富， 适宜富硒特色农产品种植， 但土壤 － 植物系统中硒的迁移转化规律尚不清楚。本文 以典型富硒区江门市崖门镇为例， 系统采集了岩石、 风化土、 稻田土壤、 浅层地下水、 灌溉水及水稻样品， 应 用原子荧光光谱法进行硒含量测试， 探讨土壤 － 植物系统中硒元素分布特征及迁移规律。结果表明 崖门镇 花岗岩、 花岗岩风化土、 稻田表层土壤、 剖面土壤、 浅层地下水、 灌溉水、 大米硒含量平均值分别为0． 0208 mg/kg、 0． 2325mg/kg、 0． 5060mg/kg、 0． 83mg/kg、 0． 0003mg/L、 0． 0004mg/L、 0． 058mg/kg， 表层土壤硒含量与 珠江三角洲土壤地球化学背景值 0． 51mg/kg 相当， 大米硒含量达到富硒稻谷标准。土壤 － 植物系统中硒 元素迁移规律为 土壤剖面硒元素向下部迁移， 沿径流方向硒向下游迁移。土壤硒较易向水稻根部迁移， 较 难从根部向水稻地上部分迁移。本研究获得的土壤 － 植物系统硒元素分布与迁移规律可为该地区富硒资源 开发利用提供科学依据。 关键词 水稻田; 硒; 原子荧光光谱法; 土壤 － 植物系统; 分布; 迁移 要点 1 花岗岩风化成土过程中导致了硒元素的富集并形成富硒土壤。 2 土壤剖面硒元素向下部迁移， 沿径流方向向下游迁移。 3 水稻不同部位硒含量为 根 ＞ 茎叶 ＞ 大米 ＞ 稻壳。 中图分类号 S151． 93; O657． 31文献标识码 A 硒是生态环境中一个重要的微量元素， 其丰缺 与人和动植物的健康有着密切关系， 硒元素生物地 球化学循环过程及健康风险评价一直是研究热 点 ［1 －3 ］。研究富硒地区土壤 － 植物系统中硒的分布 特征及迁移规律， 对识别硒元素生物地球化学循环 过程、 指导富硒农产品开发种植具有重要意义。以 往研究者围绕硒在自然环境中的分布及迁移规律开 展了较多的研究工作， 主要集中在两个方面。第一， 开展硒元素调查， 掌握不同地区硒元素含量和分布 情况。通过调查研究发现了一些典型富硒地区， 如 英国东北部诺森伯兰郡石炭系煤层中硒异常丰富， 平均值达 12． 1mg/kg， 富含黄铁矿的煤层硒较高 ［4 ］; 日本农业区土壤硒为 0． 05 ～ 2． 8mg/kg， 平均值 0． 51mg/kg， 旱地土壤硒高于水田土壤硒 ［5 ］， 关东、 东北、 北海道、 九州的土壤硒较高 ［6 ］。我国湖北恩 施渔塘坝地区土壤、 岩石中存在异常高硒样品， 土壤 545 ChaoXing 中硒含量变化范围为 346 ～2018mg/kg， 富硒岩石中 硒为 6471 ～ 8390mg/kg［7 －8 ］; 陕西紫阳县土壤硒为 0．0015 ～36． 6854mg/kg， 平均值 0． 9429mg/kg， 呈南 北高、 中间低分布， 硒分布区与寒武奥陶志留系 的黑色含碳岩系分布一致 ［9 ］; 安徽石台县土壤硒含 量平均值为 0． 56mg/kg， 达到富硒水平 ［10 ］; 福建省 龙海市表层土壤硒为 0． 031 ～ 2． 361mg/kg， 平均值 0． 354mg/kg， 富硒、 足硒土壤面积占全地区面积的 88． 69［11 ］。 另有研究发现了一些典型低硒地区， 如沙特阿 拉伯西北部萨米尔地区土壤硒为未检出 ～ 0． 19 mg/kg， 平均值 0． 03mg/kg， 玉米嫩芽中硒为未检出 ～0． 008mg/kg， 平均值 0． 001mg/kg［12 ］; 波兰弗罗茨 瓦夫附近耕地土壤硒为 0． 081 ～ 0． 449mg/kg， 平均 值 0． 202mg/kg， 沙壤土中硒较低， 平均值 0． 174 mg/kg［13 ］; 我国川西高原大骨节病集中区域水体中 硒较低， 地表水硒为 0． 001 ～ 0． 148μg/L， 平均值 0． 0221μg/L， 地下水硒为0．001 ～0．210μg/L， 平均值 0．0523μg/L， 硒的分布受地质背景、 地理条件以及水 体地球化学影响 ［ 14 ］; 黑龙江省土壤总体上处于缺硒 及潜在缺硒土壤范畴， 土壤硒为0．008 ～0．660mg/kg， 平均值0．147mg/kg， 几乎不存在高硒土壤 ［ 15 ］。 第二， 针对富硒地区， 开展不同系统中硒的迁移 转化研究， 揭示硒元素在环境与生物体之间的迁移 转化规律及影响因素。如 Eiche 等 ［16 ］对印度旁遮 普省富硒地区小麦和芥菜中硒的研究表明， 该地区 种植小麦土壤硒为 13． 7 0． 07mg/kg， 种植芥菜土 壤硒为 6． 8 0． 01mg/kg， 小麦和芥菜各部分 根、 茎、 叶、 花、 谷粒 中硒为 133 ～ 931mg/kg， 含量顺序 为叶 ＞ 花 ＞ 根 ＞ 茎， 土壤中硒酸盐和有机硒是植物 体利用硒的主要形态; Junior 等 ［17 ］对巴西亚马逊生 态保护区种植的巴西坚果调查研究表明， 研究区土 壤硒较低， 98土壤的硒含量均小于 0． 6 mg/kg， 但 在该地区种植的巴西坚果硒含量较高， 尤其是亚马 逊州和阿马帕州坚果硒的中值分别为66． 1mg/kg 和 51． 2mg/kg， 富硒特征明显， 均达到该地区土壤硒的 100 多倍， 坚果中硒随着土壤总硒增加而增加， 随土 壤 pH 降低而降低。马迅等 ［18 ］研究表明江西丰城 土壤全硒达到富硒土壤标准， 易被生物利用的水溶 态硒和可交换态硒质量比较少， 全硒较高的土壤能 够向作物提供较多的有效硒; 王驰等 ［19 ］研究表明湖 北恩施玉米种植地土壤均达到富硒土壤标准， 但其 上生长的玉米中硒含量存在较大差异， 玉米对硒的 富集受到土壤硒含量、 种植时间以及 pH 值的共同 影响; 廖启林等 ［20 ］指出江苏宜溧富硒稻米产区的富 硒稻米主要受富硒耕地控制， 地势、 气候条件、 断层 等对富硒耕地的分布均有影响。 对于珠江三角洲富硒地区土壤 － 植物系统中硒 的迁移规律研究则报道较少。据广东省珠江三角 洲经济区多目标区域地球化学调查报告 表明， 珠 三角地区土壤硒较为丰富， 表层土壤硒含量范围为 0． 102 ～1． 886mg/kg， 平均值 0． 789mg/kg， 而富硒优 质土壤主要分布在江门、 肇庆、 惠州等地市。本文选 取江门市新会区崖门镇作为研究区域， 采集水稻田 土壤、 水稻不同部位样品和当地水样， 利用原子荧光 光谱、 发射光谱和质谱等分析技术测定样品中的 Se、 Cu、 Pb、 Zn、 Cr、 Ni、 Cd、 As、 Hg 等元素含量 ［21 －23 ］， 深入开展土壤 － 植物系统中硒元素分布特征研究及 迁移规律研究， 拟为当地硒资源的开发利用、 优质粮 工程实施、 沿海和潭江流域优质稻米产业带发展提 供科学依据。 1研究区概况 研究区位于珠江三角洲西南部， 地处潭江下游， 崖门水道东岸， 属亚热带季风气候， 年降雨 量 1780mm， 平均气温 21． 8℃。农、 林、 牧、 渔业发达， 属于华南双季稻稻作区、 闽粤桂台平原丘陵双季稻 亚区， 十分适合水稻生长 ［24 ］。地势西高东低， 丘陵 地主要分布在西部的古兜山脉， 中东部主要以山谷 冲积平原和三角洲平原为主， 是耕地的主要分布区， 耕地以种植水稻为主， 优质稻比例约占总产量的 90以上。西部丘陵区地表出露地层岩性主要为晚 侏罗世黑云母二长花岗岩， 表层已强烈风化成松散 土状; 中东部平原区主要出露为黄褐色砂质黏性土， 成土母质主要为花岗岩风化物; 靠近崖门水道两岸 局部出露有第四纪全新世淤泥质黏土、 淤泥质粉细 砂层， 为河流冲积物和海相沉积物。研究区以水稻 土、 赤红壤分布面积最广， 灌溉水源为上游水库水。 2实验部分 2． 1样品采集与制备 样品采集于 2017 年 7 月， 早稻成熟时节。采样 点位于江门市新会区崖门镇周边水稻田， 如图 1 所示。 采集水稻田表层 0 ～ 20cm 土壤样品 10 件。 采集与制备方法参照土地质量地球化学评价规 范 DZ/T 02952016 ， 每个样为 4 点混合样， 每 个样品 1kg。 645 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing 图 1研究区采样点位置示意图 Fig． 1Sampling location map in the research area 采集水稻不同部位 根、 茎叶、 稻壳、 大米 样品， 水稻样品为即将收割的水稻， 每个样品为一块稻田内 4 个子样的混合样， 采样点与表层土壤采样点对应， 共采集样品40 组， 采集与制备方法参照 生态地球化 学评价动植物样品分析方法 DZ/T 02532014 ， 用自来水将水稻的根、 茎叶、 果实多次冲洗干净后， 再 用蒸馏水冲洗干净， 晾干， 称其鲜样质量， 用剪刀剪成 细片， 置于 60℃烘箱中烘干。烘干样用高速破碎机 制成粉状， 用纸袋外套塑料袋封装保存。水稻样品采 集点与表层土壤样品采集点对应。 图 2研究区三个土壤剖面柱状图 Fig． 2Three soil profile histograms in the research area 采集水稻田三个典型土壤剖面共计 12 件土壤 样品， 剖面柱状图如图 2 所示， 三个剖面位于山间平 原地带， 6、 4、 3 号剖面相对位置分别位于上中下游， 剖面间距约 500m， 每个剖面分别采集 0 ～ 20cm、 20 ～40cm、 40 ～ 60cm、 60 ～ 80cm 样品各一件， 将样 品均匀化后， 剔除砾石和植物根系， 每一层取样 2kg， 其中 1kg 供元素含量分析用， 另 1kg 供颗粒分 析用。土壤样品经阴干 防止阳光直射和尘土落 入 、 无污染处理后进行分析。将土壤样品压碎， 过 2mm 孔径筛， 除去砂砾和生物残体。反复按四分法 745 第 5 期顾涛， 等 珠江三角洲崖门镇地区水稻田土壤 － 植物系统中硒元素分布特征及迁移规律研究第 38 卷 ChaoXing 缩分， 留下缩分后样品磨细， 过 160 目筛， 混匀、 装 瓶， 测定备用。 依据 水质采样技术指导 HJ 4942009 及 水质 采样样品的保存和管理技术规定 HJ 493 2009 采集研究区灌溉水样 4 件、 浅层地下水样品 2 件 通过人工浅钻揭露地下水， 钻孔深 80cm ， 各 1000mL， 于规定时间内送至实验室检测。在研究区 北、 西、 南部采石场采集新鲜花岗岩样品 4 件， 对应 点采集花岗岩风化土样品 4 件， 每件样品 1kg， 岩 石、 风化土样品为单点采集。 2． 2样品测定 水稻田浅层地下水、 灌溉水、 水稻根、 茎叶、 稻壳、 大米样品分析测试由广东地质实验测试中心 承担。浅层地下水、 灌溉水样品测试指标为 Se、 Cu、 Pb、 Zn、 Cr、 Ni、 Cd、 As 和 Hg， 测试方法参照食品安 全国家标准饮用天然矿泉水检验方法 GB 8538 2016 、 地下水质量标准 GB/T 148482017 。 水稻根、 茎叶、 稻壳、 大米样品测试指标为硒， 测试方 法参照 生态地球化学评价动植物样品分析方法 硒量的测定原子荧光光谱法 DZ/T 0253． 2 2014 。 表 1研究区土壤和水体硒及重金属含量描述性统计 Table 1Descriptive statistics of selenium and heavy metal concentrations in soil and water of study area 样品类型测试参数SeCuPbZnCrNiCdAsHg 表层土壤样品 n 10 平均值 mg/kg0．506026．920051．5900 55．970030．230013．38700．22005．43900．1981 变异系数 47．524142．677678．9071 29．004247．925743．291221．320146．749950．4596 剖面 0 ～20cm 土壤样品 n 3 平均值 mg/kg0．350021．070027．0000 48．500022．330010．96000．20004．97000．1900 变异系数 17．290033．450038．9700 42．950035．700038．850030．410028．900055．0100 剖面 20 ～40cm 土壤样品 n 3 平均值 mg/kg0．423310．466726．1333 27．733313．96676．58000．15003．26000．1607 变异系数 50．682030．223841．9914 39．95963． 383621．348117．638334．536169．7577 剖面 40 ～60cm 土壤样品 n 3 平均值 mg/kg1．556710．446731．5667 36．166726．93339．89330．16674．48000．2020 变异系数 57．717034．3896 1．856219．493333．078630．431118．330375．203093．8403 剖面 60 ～80cm 土壤样品 n 3 平均值 mg/kg0．98678． 150026．2333 35．833323．966710．01670．14675．42000．1430 变异系数 55．672629．038840．6045 30．315234．054455．336320．829998．082076．9135 浅层地下水 样品 n 2 平均值 mg/L0．00030． 00300．0014 0．011350． 01450．00150．0002＜0．0001＜0． 00005 变异系数 0．000064．710070．7100 70．40004． 880018．860047．1400－－ 灌溉水样品 n 4 平均值 mg/L0．00040． 00190．0004 0．01210． 00250．0009＜0． 00010．0005＜0．00005 变异系数 20．412440．320070．7100 46．470014．950020．2900－74．8300－ 注 n 为样品组数 ， “－ ” 表示无相关数据。 岩石、 风化土、 表层土壤、 剖面土壤样品分析测 试由中南矿产资源监督检测中心承担。岩石、 风化 土样品测试指标为 Se， 测试方法参照岩石和矿石 化学分析方法 GB/T 145062010 。表层土壤、 剖面土壤样品测试指标为 Se、 Cu、 Pb、 Zn、 Cr、 Ni、 Cd、 As、 Hg 和 pH 值， 测试指标参照土壤检测 NY/T 11212006 。 送检实验室均已通过国家计量认证， 分析方法 均为国家或行业标准， 并且在检测实验室的资质认 定范围内。样品测试时严格按照国家或行业标准进 行质量控制， 包括插入国家标准物质、 样品加标回 收、 抽取密码重复样和空白试验。质量控制严格按 照 多目标区域地球化学调查规范 1 ∶ 250000 DZ/T 02582014 和生态地球化学评价样品分 析技术要求 DD2005 － 03 中关于分析过程准确 度、 精密度和空白试验的要求进行， 所有样品报出率 为 100， 准确度和精密度监控样合格率达 95， 检 测结果可靠。 3结果与讨论 3． 1水土中硒元素含量特征 研究区表层土壤、 剖面土壤、 浅层地下水、 灌溉 水样品中硒、 铜、 铅、 锌、 铬、 镍、 镉、 砷、 汞 9 种元素含 量描述性统计结果列于表 1。研究区 10 个表层土 壤样品硒含量范围为 0． 23 ～ 1． 04mg/kg， 平均值 0． 5060mg/kg， 变异系数为 47． 5241。尽管表层土 壤硒含量变异系数偏高， 但样品中的硒均值明显高 于我国表层土壤中的硒平均含量 0． 29mg/kg ［25 ］。 根据我国学者研究成果 ［26 ］， 我国土壤中的硒按照质 量分数高低划分为 缺硒土壤 ＜ 0． 125mg/kg 、 少 硒土壤 0． 125 ～ 0． 175mg/kg 、 足硒土壤 0． 175 ～ 0． 45mg/kg 、 富硒土壤 0． 45 ～2． 0mg/kg 和高硒土 壤 2 ～3． 0mg/kg 。研究区 10 组表层土壤中有5 组 845 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing 硒含量达到富硒土壤标准， 占比为 50， 其余 5 组 均达到足硒土壤标准。研究区三个典型剖面的 12 个土壤样品硒含量为 0． 28 ～2． 59mg/kg， 平均值 0． 83mg/kg， 变异系数为 82． 55。12 组剖面土壤 中， 有 7 组达到富硒土壤标准， 占比 58． 3， 另外 5 组达到足硒土壤标准。以上表层土壤和剖面土壤硒 含量表明， 研究区土壤硒含量丰富， 整体上处于高硒 环境， 有利于富硒土地资源的形成。 与土壤硒含量相比， 浅层地下水与灌溉水样品 硒含量均较低。两个浅层地下水样品硒含量均为 0． 0003mg/L， 4 个灌溉水样品硒含量平均值为 0． 0004mg/L。 3． 2水土中重金属含量特征 富硒土地资源的开发， 除了土壤中的硒达到富 硒水平外， 还需要考虑研究区水土环境质量状况。 表层土壤中重金属分析结果 表1 表明， Cu、 Zn、 Cr、 Ni、 Cd、 As 和 Hg 等 7 种重金属含量均未超过农用地 土壤污染风险筛选值土壤环境质量农用地土壤污 染风险管控标准 试行 GB 156182018 ， 只有 两组采集于公路附近的表层土壤铅含量达到 137mg/kg 和 113mg/kg， 略微超过土壤环境质量农 用地土壤污染风险管控标准 试行 GB 15618 2018 中的农用地土壤污染风险筛选值 100mg/kg， 但未超过 GB 156182018 农用地土壤污染风险管 制值 500mg/kg。 剖面土壤中 8 种重金属含量均未超过 GB 156182018 农用地土壤污染风险筛选值。剖面 03 点、 04 点浅层地下水分析结果， 参照地下水质量标 准 GB/T 148482017 ， 7 种重金属 Cu、 Pb、 Zn、 Ni、 Cd、 As、 Hg 都为Ⅰ类， 都低于农田灌溉水质标 准 GB 50842005 限值; Cr 含量也较低， 两件浅 层地下水 Cr 总量平均值为 0． 0145mg/L， 远低于 农田灌溉水质标准 GB 50842005 中六价铬的 限值 0． 1mg/kg。所采集的 4 件灌溉水样中铜、 铅、 锌、 铬、 镉、 砷和汞 7 种重金属含量均达到农田灌 溉水质标准 GB 50842005 限值， 镍含量也较 低， 平均值为 0． 0009mg/L， 达到地下水质量标准 GB/T 148482017 Ⅰ类地下水标准。 从以上数据分析可见， 研究区表层土壤、 剖面土 壤中重金属含量整体上低于 GB 156182018 农用 土壤地土壤污染风险筛选值， 浅层地下水和灌溉水 满足 农田灌溉水质标准 GB 50842005 ， 总体 较为安全， 土壤硒含量较高， 适宜发展富硒水稻 种植。 3． 3硒元素迁移特征 3． 3． 1岩石 － 土壤硒元素迁移特征 研究区新鲜花岗岩及对应点风化土中 Se 含量 见表 2。研究区 4 件岩石样品均为晚侏罗系黑云母 二长花岗岩， Se 含量范围为 0． 019 ～0． 025mg/kg， 变 异系数 13． 84 较小， 平均含量仅为 0． 0208 mg/kg， 低于地壳丰度 0． 05mg/kg ［27 ］。该分析结 果与其他研究者关于该地区岩石中 Se 的研究结果 一致。例如， 刘子宁等 ［27 ］研究表明江门市台山地区 岩石 Se 含量为 0． 01 ～1． 34mg/kg， Se 含量较低的岩 石主要为富硅岩以及花岗岩， 其中三件花岗岩样品 Se 含量分别为 0． 03mg/kg、 0． 01mg/kg、 0． 01mg/kg。 广东省珠江三角洲经济区局部生态地球化学评价 报告 表明江门市台山地区花岗岩中 Se 偏低， Se 含 量范围为 0． 02 ～0． 25mg/kg， 平均值为 0． 06mg/kg， 中位值为 0． 04mg/kg， 变异系数较大， 达到 77; 岩 石硒含量与岩性和形成时代密切相关， 在该地区采 集的花岗岩样品涵盖了三叠纪、 白垩纪、 侏罗纪等地 层， 花岗岩形成时代差异较大， 固硒含量变异系数 较大。 表 2岩石和风化土中 Se 含量 Table 2Selenium concentrations of rocks and weathered soils 花岗岩样品 Se 含量 mg/kg 风化土样品 Se 含量 mg/kg 花岗岩 10．025 风化土 10． 30 花岗岩 20．019 风化土 20． 12 花岗岩 30．020 风化土 30． 17 花岗岩 40．019 风化土 40． 34 相比于岩石中的 Se， 研究区所采集的花岗岩对 应的 4 个风化土样品中 Se 含量平均值为0． 2325 mg/kg， 是岩石平均含量的 11． 2 倍。根据这个研究 数据， 基本上可以推断岩石风化成土过程是 Se 元素 富集过程。研究区温暖湿润气候条件下， 花岗岩体 遭受长期而又强烈的风化作用， 形成土壤母质， 在长 期水岩相互作用下， 盐基离子大量淋失， 活性元素 如 Ca、 Na、 Mg、 K、 Si 等强迁移与易迁移元素 的淋 失较快， 稳定性元素的淋失较慢， 结果会造成稳定性 元素富集， 易溶性元素亏损 ［28 －30 ］。因此， 风化土中 稳定性元素 Se 显著高于新鲜花岗岩中 Se， 又由于 风化淋溶程度及母岩 Se 含量差异， 4 个风化土中 Se 含量的差异较大。研究区表层土壤 Se 含量平均值 为 0． 506mg/kg， 为风化土 Se 平均含量的 2． 2 倍。 其主要原因是， 研究区风化土变为水稻土的过程中， 945 第 5 期顾涛， 等 珠江三角洲崖门镇地区水稻田土壤 － 植物系统中硒元素分布特征及迁移规律研究第 38 卷 ChaoXing 风化淋溶作用持续进行， 加之稻田的水耕熟化作用， 促使 Se 在表层土壤中积累， 使得表层土壤中 Se 高 于风化土中 Se［31 ］。当然土壤发育程度及稻田的水 耕熟化作用是存在差异的， 从而 10 个表层土壤中 Se 含量变异系数较大， 达到 47． 5。由上可知， 研 究区岩石风化成土过程为 Se 元素富集过程， 主要受 风化淋溶作用控制。 3． 3． 2土壤剖面硒迁移特征 针对研究区所处地质环境特点及地貌形态， 在 研究区的上、 中、 下游选择了三条剖面来剖析， 06 剖 面、 04 剖面、 03 剖面分别位于研究区上、 中、 下游， 成 土母质均为花岗岩残积土。研究区三个典型土壤剖 面中 Se 含量分布如图 3 所示。三个剖面 Se 含量呈 现出相似特征， 从上到下， 先增大后减小。Se 含量 平均值由大到小顺序为 03 号剖面 ＞06 号剖面 ＞04 号剖面， 平均值分别为 1． 325mg/kg、 0． 60mg/kg、 0． 565mg/kg， 处于下游的 03 号剖面土壤 Se 整体含 量较高。梁若玉等 ［32 ］报道了地形条件也能影响地 表 Se 重新分配， 03 号剖面地势相对低洼， 相对位置 处于 06 号剖面、 04 号剖面下游， 在低洼处易接受其 他物质， 故 Se 常趋向积聚， 含量较高。 三个剖面同一深度 Se 含量由大到小顺序为 40 ～60cm ＞60 ～80cm ＞ 20 ～ 40cm ＞ 0 ～ 20cm， 平均 值分别为 1． 557mg/kg、 0． 987mg/kg、 0． 423mg/kg、 0． 353mg/kg， 平均含量由上到下呈现出先增大后减 小的特征， 表现为在中下部富集， 即出现 Se 在中下 部淋溶淀积层富集的现象。与文帮勇等 ［33 ］的研究 结果类似， 可能与研究区降雨量大、 淋溶作用强 有关 ［34 －35 ］。 图 3剖面不同深度土壤硒含量垂向分布 Fig． 3Vertical distribution characteristics of selenium in the different depth of soil profile 从图 4 剖面颗粒组成可以看出， 研究区土壤剖 面粗粒组 粒径 ＞0． 075mm 含量占比较大， 含量范 围为 48． 2 ～89． 4， 平均值为 73; 细粒组 粒径 ＜0． 075mm 含量范围为 10． 6 ～ 51． 8， 平均值 为 27。三个剖面土壤均以粗粒土为主， 剖面渗透 性好， 在研究区降雨量大因素影响下， 淋溶作用较 强， 土壤中 Se 较易向下迁移， 三个剖面土壤 Se 主要 在中下部淋溶淀积层富集。 综上， 土壤 Se 元素迁移， 径流方向， 主要是向下 游迁移， 在低洼处富集， 垂向土壤剖面硒元素主要是 向下部迁移， 在中下部淋溶淀积层富集。 3． 3． 3水稻硒元素迁移特征 研究区采集的水稻样品各部分 Se 含量统计结 果列于表 3。根据富硒稻谷 GB/T 22499 2008 标准， 以大米 Se 含量在0． 04 ～0． 3mg/kg 判定 为富硒大米， 所采集的 10 件样品大米 Se 含量平均 值为 0． 058mg/kg， 达到了富 Se 大米标准。从水稻 各部位 Se 含量平均值来看， 研究区水稻不同部位 Se 含量为 根 ＞ 茎叶 ＞ 大米 ＞ 稻壳， 与其他相关研 究报道结果一致 ［36 －39 ］。 植物迁移系数 ［40 ］用来反映某种元素在植物体 中的迁移能力， 它是植物地上部分中某元素含量与 其根部中该元素含量比值。通过计算， 水稻地上部 分 Se 含量低于水稻根部 Se 含量， 平均迁移系数为 0． 19， 远小于 1， 说明 Se 在水稻中不容易从根部向 地上部分迁移 ［41 ］。水稻根部 Se 含量较高， 是因为 水稻生长过程中， 根部聚集了大量的微生物， 增强了 根部对 Se 的吸收能力 ［42 －43 ］， 因此根部对 Se 的富集 作用最强。只有在根部累积了大量的 Se， 才能进一 步向茎和叶及果实部位迁移。 表 3水稻不同部位硒含量 Table 3Analytical results of selenium in different parts of rice 样品介质 Se 含量 mg/kg 平均值 n 10最大值 n 10 最小值 n 10 水稻根0．3200．3600．300 水稻茎叶0．0750．0900．054 大米0．0580．0720．045 水稻稻壳0．0530．0720．038 3． 3． 4土壤 － 水稻系统中硒元素迁移特征 将水稻各部分硒含量 表 3 与对应点的表层土 壤硒含量 表 1 进行对比分析， 探讨该研究区水稻 对硒元素的富集能力。从富集系数 ［32， 34 ］ 即水稻各 部位的硒含量与对应点土壤硒含量的比值 来看， 055 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing 图 4研究区土壤剖面颗粒组成 Fig． 4Soil particle composition in the soil profile of the research area 研究区水稻根、 茎叶、 稻壳、 大米富集系数平均值分 别为 0． 657、 0． 165、 0． 120、 0． 126， 可见研究区水稻 不同部位对 Se 的富集能力并不一致， 其中根的富集 系数远大于其他三个部分， 说明土壤 Se 较易向水稻 根部迁移， 在根部富集， 较不易进入水稻茎叶及大米 部位。水稻各部分富集系数均小于 1， 尤其是水稻 茎叶、 稻壳、 大米富集系数远小于 1， 说明土壤中 Se 含量高于水稻各部分 Se 含量， 土壤中的 Se 是研究 区土壤 － 植物系统中 Se 的物质循环基础。 4结论 研究表明崖门镇周边水稻田土壤、 大米硒含量 较高， 土壤、 水环境质量较好， 总体较为安全， 适宜发 展富硒水稻种植。研究区花岗岩风化成土过程中硒 元素不断迁移富集， 形成富硒土壤。沿地下水径流 方向， 土壤 Se 元素主要是向下游迁移， 在低洼处富 集; 沿土壤剖面垂向， 土壤 Se 元素主要是向下部迁 移， 在中下部淋溶淀积层富集。水稻不同部位 Se 的 含量为 根 ＞ 茎叶 ＞ 大米 ＞ 稻壳， 土壤 Se 较易向水 稻根部迁移， 较难从根部向水稻地上部分迁移。因 此， 建议当地充分利用富硒土地资源， 发展富硒水稻 种植， 优先选种富硒水稻品种， 做好水土环境质量保 护， 以提高富硒水稻品质， 助力打造潭江流域优质稻 米产业带。 5参考文献 ［ 1］Dinh Q T， Cui Z， Huang J， et al． Selenium distribution in the Chinese environment and its relationship with human health A review［J］ ． Environment International， 2018， 112 294 －309． ［ 2］Ullah H， Liu G， Yousaf B， et al． A comprehensive review on environmental transation of selenium Recent 155 第 5 期顾涛， 等 珠江三角洲崖门镇地区水稻田土壤 － 植物系统中硒元素分布特征及迁移规律研究第 38 卷 ChaoXing advances and research perspectives［J］ ． Environmental Geochemistry and Health，2018，doi． org/10． 1007/ s10653 －018 －0195 －8． ［ 3］Natasha， Shahid M， Niazi N K， et al． A critical review of selenium biogeochemical behavior in soil － plant system with an inference to human health［J］ ． Environmental Pollution， 2018， 234 915 －934． ［ 4］Bullock L A， John P， Magali P， et al． High selenium in the carboniferous coal measures of northumberland， North East England［ J］ ． International Journal of Coal Geology， 2018， 195 61 －74． ［ 5］Yanai J，Mizuhara S，Yamada H． Soluble selenium content of agricultural soils in Japan and its determining factors with reference to soil type， land use and region ［ J］ ． Soil Science and Plant Nutrition， 2015， 61 2 312 －318． ［ 6］Yamada H， Kamada A， Usuki M， et al． Total selenium content of agricultural soils in Japan［J］ ． Soil Science and Plant Nutrition， 2009， 55 5 616 －622． ［ 7］Zhu J M， Zheng B S． Distribution and affecting factors of selenium in soil in the high － Se environment of Yutangbamini － landscape ［J］ ． ChineseScience Bulletin， 1999 Supplement 2 46 －48． ［ 8］朱建明， 左维， 秦海波， 等． 恩施硒中毒区土壤高硒的 成因 自然硒的证据［J］ ． 矿物学报， 2008， 28 4 397 －400． Zhu J M， Zuo W， Qin H B， et al． An investigation on the source of soil Se in Yu Tang Ba， En Shi Evidence from native selenium［J］ ． Acta Mineralogica Sinica， 2008， 28 4 397 －400． ［ 9］张建东， 王丽， 王浩东， 等