硒在土壤-农作物系统中的分布特征及富硒土壤阈值

为查明Se在土壤-农作物系统中的分布特征,开展富Se土壤阈值研究,在重庆市黔江区采集表层土壤8789件,深层土壤155件,并采集玉米籽实141件和水稻籽实159件（同时分别采集对应根系土样品141件和159件）,分析了土壤及农作物中的Se、有机质、S、Mn、TFe₂O₃、Al₂O₃和K₂O等含量及土壤pH,利用地统计法分析了表层及深层土壤Se的分布特征,基于多元回归分析,研究Se生物有效性的影响因素,基于根系土各组分含量及农作物Se含量进行土壤富Se阈值研究.结果表明,研究区高Se土壤占全区的32.72%;表层土壤及深层土壤Se含量的分布主要受到成土母质的控制,土壤Se源稳定且表层富集现象明显.玉米和水稻的富Se率分别为75.35%、46.81%,土壤有机质和S含量均会限值Se的生物有效性.若种植作物为玉米,建议以0.3 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值;若种植作物为水稻,在土壤pH≤7.5时,建议以0.3 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值;在土壤pH>7.5时,建议以0.4 mg·kg^-1作为富Se土壤阈值.同样地,若研究区种植有其他大宗农作物,亦可用该方法进行建议富Se土壤阈值研究.     

桂中典型碳酸盐岩区水稻及根系土硒含量特征

硒对人体的健康具有重要意义。水稻作为中国南方的主要粮食作物,研究水稻籽实与根系土硒含量特征及其影响因素,可为富硒水稻种植、富硒产业开发、提升土地利用价值提供科学依据。本文以桂中典型碳酸盐岩地区为研究区,通过采集、测试400套水稻籽实及对应的根系土样品,研究讨论其含硒水平及影响因素。结果表明:(1)水稻根系土硒含量为0.11～3.82 mg/kg,平均值为0.61 mg/kg,明显高于全国其他省份表层土壤硒含量值。(2)根系土中Cd、Cr、Hg、S元素含量高于全国土壤背景值,Cd、Cr、Hg富集现象显示了广西典型碳酸盐岩区土壤重金属高背景属性,碳酸盐岩区Se与Cd等重金属元素次生富集特征近似。(3)根系土中硒含量主要受成土母质岩系控制,土壤中Se高含量主要与石炭系、泥盆系、二叠系、三叠系地层碳酸盐岩、硅质岩的分布密切相关。此外,与土壤有机质呈明显正相关,土壤中的有机质能对硒起吸附固定作用,使得硒在土壤表层富集。(4)研究区水稻籽实硒最小值为0.015 mg/kg,最大值为0.532 mg/kg,平均值为0.08 mg/kg,富硒率高达81.5%。水稻籽实硒含量除了与根系土硒含量有关外,还与土壤中的有机质、S、pH呈显著负相关性。     

川南山区土壤与农作物重金属特征及成因

土壤及农作物中的重金属超标会影响人类生存环境和身体健康,为研究重金属在川南山区土壤与农作物中的富集特征及成因,以四川省南部山区的沐川县北部为研究区,采集了耕作土壤样品1699件,水稻籽实样品30件,玉米籽实样品31件,茶叶样品15件,对应农作物根系土壤样品76件,应用数理统计、主成分分析、相关分析等技术,研究土壤和农作物中重金属富集特征及成因、重金属在农作物与根系土的相关性.结果表明耕作土壤中重金属含量较高,其算术均值高于全国土壤背景值,且均存在超过风险筛选值采样点,其中Cd超标点数达770个;耕作土壤中重金属主要来源于地质背景,其次受土壤中的有机质及酸碱度和人类活动的影响.农作物中重金属均低于国家标准,农作物对重金属的富集系数总体表现为：茶叶 > 水稻 > 玉米.通过相关分析表明,土壤中重金属总体特征为含量高和活性低,未对3种农作物的质量安全造成影响,而土壤中CaO、Fe₂O₃和MgO对玉米和水稻籽实中重金属含量有一定影响.     

天然富硒土地划定的富硒阈值

提出适用全国的土壤富硒阈值是查明我国富硒土地资源和发展特色农业的关键.利用我国最近10 a采集的10222套大宗农作物根系土-作物籽实协同调查数据,基于大宗农作物-土壤线性模型和人群硒摄入量对富硒阈值进行初步估算探索,最终通过建立土壤富硒率和作物籽实富硒率协同分析模型,提出了适用全国的富硒阈值：水田土壤中总硒含量≥ 0.40 μg·g^-1、旱地土壤中总硒含量≥ 0.30 μg·g^-1,并在全国13省进行可行性检验,该阈值的建立为中国地质调查局制定和颁布实施天然富硒土地划定与标识相关技术标准提供了有力支撑.     

贵州丹寨县土壤-水稻中硒和重金属的积累及迁移特征

通过测定贵州丹寨县主要水稻种植区30件水稻土及对应的水稻中硒和重金属的含量,分析硒和重金属Cd、Hg、As、Pb在根系土及对应水稻中的分布特征,研究了土壤有机质和pH对硒和重金属在土壤-水稻系统中迁移的影响.结果 表明:该地区水稻根系土中硒含量变化范围为0.27～0.98 mg/kg,平均值为0.65 mg/kg,70...     

广西北部湾沿海经济区水稻及根系土硒含量特征

应用原子荧光光度法对广西北部湾沿海经济区水稻和根系土中的硒含量进行了测试。研究了水稻中硒含量与根系土中硒含量以及土壤性质之间关系。结果表明:研究区水稻中硒含量在0.021～0.335mg/kg之间,平均值为0.074mg/kg,标准差0.045,样品数为70件;根系土中硒含量变化范围为0.167～1.328mg/kg,平均值为0.620mg/kg,标准差0.230,样品数为70件。高于世界土壤表层平均值和全国表层土壤平均值,相关分析结果表明,根系土中S、有机质、P、C、N不利于水稻对硒的吸收,高CaO含量和pH有利于硒的吸收。土壤全硒量不是控制水稻硒水平的最主要因素。     

广西典型岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集影响因素

为揭示岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集主要影响因素,选择广西典型岩溶区根系土-水稻籽实Cd含量及土壤pH值、有机质（OM）、氧化物含量和质地数据,通过Spearman相关性分析和主成分分析（PCA）,开展了土壤理化性质对土壤和水稻籽实Cd含量的影响研究.结果表明,相比于全国土壤背景基准值,研究区土壤中总氧化铁（TFe₂O₃）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化锰（MnO）相对富集,平均含量分别为20.2%、19.0%和0.2%,且区内广泛发育Fe-Mn结核;而二氧化硅（SiO₂）相对亏损,平均含量为41.0%,呈现出典型的"脱硅富铝铁"特征,表明研究区土壤经历了较强烈的风化淋溶作用.相关性分析结果显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量分别与土壤总Cd含量和残渣态Cd百分比呈显著的正相关性,与有效态Cd含量、水稻籽实Cd含量和Cd的生物富集系数（BCF）呈显著的负相关性.PCA分析结果也显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量是影响土壤-作物系统Cd迁移富集的主要因素,而土壤pH值、OM和Al₂O₃含量等影响程度较小,SiO₂含量和土壤质地间接地影响土壤-作物系统Cd的迁移富集.综合研究认为,土壤在交替氧化和还原条件下所形成的新生体Fe-Mn结核对Cd具有较强的吸附和固定作用,导致Cd在残渣态中相对富集,降低了土壤Cd的活动性,因此Fe-Mn结核是研究区土壤Cd生物有效性的主要影响因素.     

桂西南土壤镉地质异常区水稻种植安全性评估

为评估镉地质异常区水稻种植的安全性,在广西西南地区采集自然土壤41件,稻田土壤479件,相应水稻样品432组,测定其Cd、Cu、Ni和Zn含量以及土壤基本理化性质.运用单因子污染指数法（P_i）对样品污染程度进行评价,运用相关性分析探究影响稻米中重金属含量的主要因子.结果表明：①稻田土壤pH为6.8;有机质含量为39.00 g·kg^-1;基于《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）的风险筛选值,土壤中Cd、Cu、Ni和Zn超标率分别为60.75%、2.09%、0.83%和1.88%;②稻米Cd和Ni超标率分别为9.03%和4.39%,考虑秸秆作为饲料和有机肥原料,其Cd相应超标率分别为6.94%和1.16%.③相关性分析表明,土壤pH、有机质、重金属总量和有效态含量均是影响稻米中重金属含量的主要因子.研究区稻米Cd、Ni均存在一定超标现象,可通过种植低积累水稻品种等措施降低稻米中重金属含量.     

基于有效硒的富硒土壤阈值及有效硒的影响因素

土壤中有效硒(Se)含量是影响作物硒含量的主导因素.为合理有效在有效硒含量高、全硒含量低的土壤中圈定富Se土壤范围并提出天然富Se作物培育理论性指导,在宁夏北部石嘴山市采集表层土壤样品8 814件和根系土-作物配套样品195件,以有效硒为分析主线,通过对表层土壤和根系土中全Se、有效Se含量和Se形态以及根系土配套作物硒含量的综合研究,确定适合研究区的基于有效Se的富Se土壤阈值,建立有效Se的多元回归模型确定影响有效Se的主要理化指标以期通过提高有效硒的方式提高作物富硒率.结果表明,根系土-作物中Se的特征可代表表层土壤全Se和有效Se特征,根系土全Se、有效Se及作物Se含量的协调性分析确定0.24mg·kg^-1的全Se含量作为富Se土壤界定阈值;有效Se的多元回归模型显示,土壤中全Se和土壤肥力元素含量的增加可促进有效Se的富集.     

典型喀斯特地区土壤-作物系统镉的富集特征与污染评价

为了研究喀斯特地区Cd在表层土壤和农作物中的富集特征及影响因素,为土地安全利用提供理论依据,选择在重庆市黔江区中部采集表层土壤样品360件、深层土壤样品7件、85件水稻样品和73件玉米样品（配套采集根系土样）,分析了土壤及农作物中Cd的含量、土壤中TFe₂O₃、Mn、有机质（C_org）、Se等含量和土壤pH.基于地统计法分析了表层土壤Cd的空间分布特征及富集原因,并对土壤及农作物进行了安全评价.结果表明,表层土壤Cd空间分布不均匀,且表层富集明显,表层土壤Cd含量受到成土母质和人为活动的控制,表层富集主要受到铁锰氧化物和有机质（C_org）的影响.土壤Cd以无污染和轻度污染为主,部分区域存在强生态风险,污染区主要位于二叠系地层分布区,土壤Cd污染主要受到地质背景的控制.大宗农作物均存在一定程度的Cd轻微-重度污染,水稻的日均建议消耗量的限值为0.87 kg·d^-1,玉米为1.53 kg·d^-1.Cd的生物有效性受到土壤酸碱度和土壤Se含量的影响,酸性条件下Cd生物有效性高,土壤高Se区农作物较安全.建议在水田乡二叠系出露区种植Cd低累积作物,或通过调节土壤酸碱度,控制Cd的污染风险,实现土地安全利用.此外,优先选择在土壤高Se区种植农作物.     

陕西省典型高硒土壤的空间分布及主要农作物硒的含量特征和主要来源研究

为研究陕西省安康市富硒核心区—岚皋县高硒土壤的空间分布及主要农作物硒含量特征和主要来源,本文在岚皋县采集了767个表层土壤样品,其中在高硒区(佐龙镇和民主镇)按行政村地块为单元,共加密采集了409个土样以及18个土豆、35个玉米和14个基岩样品,测试了其总硒含量.结果表明：(1)岚皋县北部典型高硒区—佐龙镇和民主镇的土壤硒含量平均值分别为3.38 mg/kg (范围为0.02～37.39 mg/kg)和3.11 mg/kg (范围为0.05～16.96 mg/kg),均远高于中国(0.29 mg/kg)和全球(0.40mg/kg)表层土壤硒含量的背景值.(2)佐龙镇和民主镇表层土壤硒含量大于0.40 mg/kg的面积分别占各自乡镇面积的99.18%和75.79%.(3)佐龙镇中部地区的硒含量较高,民主镇中部和东南部地区的硒含量较高.高硒区的土豆(硒含量范围为0.04～1.78 mg/kg,平均值为0.49 mg/kg)和玉米(硒含量范围为0.01～2.82 mg/kg,平均值为0.69 mg/kg)的富硒率均超过68%.(4)高硒区土壤富硒的最主要原因是晚前寒武纪—寒武纪的富硒地层大面...     

矿业废弃地复垦土壤-作物硒吸收特征及其对重金属拮抗效应

针对矿业废弃地复垦土壤硒与重金属"双高"现象,为充分开发其富硒土地资源,确保作物安全,本文基于"点对点"采集的土壤和玉米样品,利用反距离权重（inverse distance weighted,IDW）、多元线性回归（multiple linear regression,MLR）、偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）和随机森林回归（random forest regression,RFR）等方法,开展了西南某硫磺矿复垦区玉米硒元素吸收预测的同时,分析硒（Se）对重金属（Hg、As、Cd和Cr）的拮抗效应.结果表明研究区土壤中硒资源丰富,土壤Se平均含量达到0.83mg·kg^-1,是中国土壤Se平均含量的2.87倍,玉米籽粒硒含量处于0.02~0.16mg·kg^-1之间.由相关性分析和模型预测可知,研究区玉米籽粒硒含量主要影响因素为土壤硒、pH值、有机质和重金属As等,多元线性回归（MLR）对其预测最为有效,决定系数R²为0.52.通过比较研究区土壤硒不同含量梯度下玉米对重金属（Hg、As、Cd和Cr）富集特性,表明了土壤Se对重金属Hg、As、Cd和Cr存在一定的拮抗作用.本研究结果可为今后同类矿业废弃地复垦土地发展特色富硒农业提供依据.     

青阳县富硒土壤中硒的形态与水稻富硒的相关性研究

通过对青阳县富硒土壤中各形态硒的含量及种植水稻中硒的含量测定,研究青阳县富硒土壤中各形态硒的赋存分布特征,探讨水稻中硒含量及分布特点,同时对土壤中各形态的硒与水稻中硒的相关性进行研究。研究结果显示:青阳县富硒土壤中各形态硒的含量差异较大,其中强有机结合态、腐殖酸态和残渣态的硒,含量较高,占到总量的10%以上;而水溶态、离子态、铁锰态、碳酸盐态的硒含量较低,占总量比例皆低于5%;研究区水稻籽粒中硒的含量均值为0. 063 8 mg/kg高于全国平均水平0. 032 mg/kg,达到了国家富硒水稻的标准;水稻对土壤中硒的富集利用与土壤中硒的形态关系密切,当地土壤中水溶态和腐殖酸态的硒与水稻中硒的含量呈显著相关,而其它形态的硒相关性不明显,说明水稻吸收利用的主要是土壤中水溶态与腐殖酸态的硒。据此可以通过施加有机生物质的生产措施,增大土壤腐殖酸态硒的含量,提高土壤中有效硒的供给含量,以有利于水稻对土壤中硒的吸收富集,提高水稻中硒的含量。     

典型锰矿区周边农田土壤-农作物重金属污染特征及生态风险评价

以湖南省某典型关停锰矿区为研究对象,采集了矿区周边（污染区）和远离矿区（对照区）的农作物及其对应的土壤样品,测定了Cr、 Mn、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Cd和Pb等8种重金属含量,利用ArcGIS空间插值和主成分分析法分析了土壤重金属的分布及主要来源,重点探讨了土壤及对应农作物间重金属迁移规律,采用单因子、综合污染指数法以及潜在生态风险指数法进行了生态风险评价.结果表明,污染区存在严重的Cd、 Zn、 As和Mn污染,其中旱田中的平均含量分别为6.22、 612.28、 37.72和1 506.2 mg·kg^-1,相较农用地风险筛选值,Cd、 Zn和As超标率分别为88.41%、 94.2%和84.06%, Mn的平均含量是湖南土壤背景值的3倍,水田污染相对较轻.由主成分分析可知农田土壤中Cd、 Zn和Mn的来源与锰矿开采有关,As可能来源于农业活动.污染区为重污染等级,Cd、 Mn和Zn是主要的污染因子,土壤中Cd存在极强的潜在生态风险,其余重金属具有轻微的潜在生态风险.研究区农作物主要存在Cr、 Pb和Cd超标且超标率在1.1%～37.3%,其中,玉...     

雄安新区富硒土地资源分布特征及开发利用评价

采集雄安新区表层土壤样品（0~20cm）、大宗农作物（小麦籽实）及根系土样品,利用GIS空间分析、相关分析等方法对土壤硒含量分布、富集特征及影响因素进行分析,基于生态位适宜性评价理论模型开展富硒土地资源开发利用适宜性评价.结果表明：新区表层富硒土地16993hm²,土壤中硒赋存形态以强有机结合态为主,其次为残渣态和腐殖酸结合态,三者占土壤硒总量的87%以上,生物可利用态硒含量所占比例相对较小（水溶态硒占比4.44%、离子交换态硒占比3.43%）.小麦籽实样品富硒率28.45%,籽实中硒含量与根系土壤中硒含量具有显著相关性（r=0.77,P<0.01）.土壤硒富集主要受第四纪沉积地貌环境的影响,此外灌溉水、化肥和大气干湿沉降（燃煤降尘）等外源输入也影响贫化富集.土壤硒含量与沉积地貌环境“标志性”土壤指标Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO和K₂O含量,土壤有机碳（Corg.）、阳离子交换量（CEC）、黏粒和粉粒含量等具有显著正相关关系,与SiO₂、Na₂O含量和土壤砂粒含量等具有显著负相关关系（P<0.01）.基于生态位评价理论模型,新区富硒土地资源开发利用适宜性评价结果表明：高适宜区（Ⅰ级）和中适宜区（Ⅱ级）主要位于新区西北容城县南张镇和小里镇、安新县寨里乡和老河头镇等地,土地面积为14397.35hm²,占新区规划总面积的8.13%.     

广西典型碳酸盐岩区农田土壤-作物系统重金属生物有效性及迁移富集特征

为揭示碳酸盐岩地质高背景区土壤重金属生态风险,选择广西典型的成土母岩为碳酸盐岩的土壤重金属高背景区,采集水稻籽实及对应根系土样品68套,在分析测试土壤、农作物籽实样品中砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)这8种重金属含量及土壤中重金属赋存形态的基础上,采用统计学、地累积指数、生物富集系数及相关性分析等方法开展土壤重金属生态风险研究.结果表明,研究区土壤中8种重金属平均含量明显高于全国和广西表层土壤的平均水平,其中Cd、As和Cr超过农用地土壤污染筛选值的比例分别达95. 6%、86. 8%和69. 1%,超过土壤污染管控值的比例分别为27. 9%、17. 6%和5. 9%.区内土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态为主(残渣态占比 80%),显示出较低的生物活性; Cd的生物活性相对较高,生物有效态组分占20. 99%,但仍明显低于全国其它非碳酸盐岩地区的土壤; Hg的潜在生物有效态组分占44. 04%,然而土壤中Hg全量较低,因此其潜在生物有效态的绝对含量较低.与土壤相比,研究区水稻籽实中重金属超标率明显较低,仅部分样品中Cd、Cr、Pb超过国家食品限量标准,超标率分别为8. 8%、2. 9%和23. 5%.相关性分析显示,研究区土壤重金属全量与对应的水稻籽实中重金属含量不存在显著正相关关系.水稻籽实重金属生物富集能力普遍较低,8种重金属生物富集系数(BCF)的均值均小于0. 1,其中As、Cr、Hg、Ni和Pb的BCF均值小于0. 05.上述结果表明,对于碳酸盐岩等地质高背景区,相关部门在制定污染土壤管控政策时不能仅以土壤重金属全量作为衡量标准,应综合考虑金属赋存形态、生物活性及农作物超标率等因素.     

浙西球川富硒区耕地土壤硒含量及其影响因素

通过浙西球川耕地土壤的调查与分析,对表层土壤硒分布特征及其影响因素进行了研究。结果表明,该区表层土壤硒含量均值为0. 43 mg/kg。不同地层分布区土壤硒含量差异较大,荷塘组碳质页岩、硅质岩分布区土壤硒含量最高(平均值为0. 59 mg/kg),寿昌组凝灰岩分布区土壤硒含量最低(平均值为0. 32 mg/kg),地质背景(岩石分布)对土壤硒含量及分布起控制作用。旱地土壤硒含量平均值高于水田。土壤硒含量与有机质含量呈正相关关系,而与土壤p H关系不密切。球川地区土壤硒主要来自自然背景(成土母质),外源输入影响较小,该区富硒土壤具有可持续开发利用潜力。     

贵州中部山区煤矸石堆场周边污染水稻土重金属的释放特征

通过对贵州中部山区煤矸石堆场周边污染的水稻土及上覆水进行调查与采样分析,探讨污染水稻土有效态重金属(Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb)含量的变化及其释放特征。研究结果表明:不同程度污染水稻土中Cd、As和Hg的含量及部分水稻土中的Cu含量超过了土壤环境质量二级标准,随着水稻土污染程度的增加,土壤有效态Cd的含量出现明显的增加,中度污染水稻土和重度污染水稻土有效态Cd的平均含量分别比轻度污染水稻土增加了1.30、2.60倍;在水稻生长期间(6~8月),污染稻田上覆水中均出现Cd的超标,中度污染稻田和重度污染稻田上覆水Cd的平均浓度(三次采样)分别比轻度污染稻田的上覆水高11.3%和27.3%。污染水稻土淹水1~30d期间,上覆水Cd的浓度出现不断地增加,淹水20d后中度及重度污染水稻土上覆水Cd均出现超标。因此,煤矸石堆场周边污染稻田排水的Cd会产生明显的二次污染。