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。     

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。     

广西都安县典型水田硒地球化学特征及影响因素

为发展富硒水稻种植和巩固脱贫成果,在广西都安县百旺镇开展水稻种植区地球化学调查,采集21件岩石和193件水稻根系土-籽实协同调查样品,利用统计学和相关分析方法研究水田土壤硒的分布特征和影响因素.结果表明,百旺镇水田土壤和水稻籽实富硒率分别为67.4%和64.8%,但富硒土壤和富硒水稻籽实样品中镉含量普遍较高;对比显示百旺镇南部种植区水稻籽实富硒率达到61.1%,重金属风险低,发展无污染富硒水稻种植优势明显.相关分析表明次生富集作用是研究区土壤富硒的主要原因,根系土pH和质地不同程度影响土壤硒含量;水稻籽实硒含量主要受根系土硒含量、有效硒含量、pH和Al₂O₃等影响.镉膳食暴露风险评估显示研究区水稻整体安全,但中部区域水稻膳食暴露风险较高.     

黑龙江绥化大宗农作物硒含量特征及影响因素分析

通过对松嫩平原绥化地区农作物及根系土样品的研究,开展了土壤理化性质、总硒、有效硒、硒形态及农作物硒含量测试,结合统计学方法探究了研究区内主要农作物的样品硒水平差异及其影响因素。结果表明,农作物硒含量为0.002～0.096 mg/kg,土壤总硒含量为0.13～0.52 mg/kg,土壤有效硒含量为0.002～0.007 mg/kg,土壤硒以强有机态硒（31.52%）为主。土壤总硒与有机质相关性较高,与有效硒、氧化还原电位（Eh）相关性较低;土壤有效硒与pH显著正相关;农作物硒含量与土壤离子交换态硒、有效硒、pH、Eh和有机质均有不同程度的相关关系。不同作物对硒元素的富集机理不同,水稻对硒元素的富集能力明显强于玉米。该研究表明可通过一定程度人为控制的土壤特性使得土壤中的硒更有利于农作物吸收,以便使农作物中硒含量能够满足居民硒健康需求,同时该研究为解决地质背景因素引起的天然"缺硒"地区提供了可能的解决途径。     

安徽庐江潜在富硒土壤硒生物有效性及其影响因素

为研究潜在富硒土壤硒生物有效性,采集安徽庐江潜在富硒地区64组水稻及对应根系土壤样品,分析土壤理化性质、土壤养分、全硒、不同形态硒及大米硒含量,采用线性回归法探究土壤硒生物有效性的影响因素.结果表明,大米硒含量（记作Se_rice,下同）为0.037~0.120 mg/kg,土壤全硒含量（记作Se_tot,下同）为0.260~1.177 mg/kg,土壤硒以腐殖酸态硒（15.5%~44.7%）、强有机态硒（12.5%~53.3%）和残渣态硒（8.1%~68.5%）为主.土壤有效硫、有效磷通过提高强有机态、腐殖酸态和浸提性硒含量并促进水稻籽实（大米）对硒的吸收,而土壤阳离子交换量（cation exchange capacity,CEC）、速效钾、全铁和全锰通过降低水稻生物可利用态硒含量（包括水溶态、腐殖酸态、强有机态和浸提性硒）抑制水稻籽实（大米）对硒的吸收.Se_tot与Se_rice显著正相关（R=0.616,P < 0.01）,非残渣态硒含量与有机质含量之比（记作NRE-Se/OM）与Se_rice相关性最强（R=0.774,P < 0.01）.土壤NRE-Se/OM、有效硫、有效铁、全锰构建的多元逐步线性对数回归模型可解释水稻籽实（大米）吸收硒的76.0%的方差.因此引入变量NRE-Se/OM,并结合土壤有效硫、有效铁和全锰能有效评价和预测研究区土壤硒生物有效性.      

油菜-水稻轮作对作物吸收累积镉的影响

通过田间试验,利用不同吸镉特性的油菜与水稻轮作,研究镉污染农田土壤上不同轮作体系中植物对重金属的吸收累积规律,探索重金属污染土壤上农产品安全生产模式。研究结果表明:在镉污染农田土壤上,2个不同吸镉特性的油菜品种籽粒的产量没有显著性差异,高积累镉油菜品种朱苍花籽的籽粒中镉含量为0.29 mg/kg,超出食品污染物限量标准值的45%;而低积累镉油菜品种川油Ⅱ-93籽粒中镉含量为0.14 mg/kg,符合标准限值。2个油菜品种根系对根际土壤中的镉有不同程度的活化作用,川油Ⅱ-93的根际土有效镉含量由0.41 mg/kg上升到0.72 mg/kg,增长75.6%;朱苍花籽根际土中有效镉含量由0.45 mg/kg上升到0.55 mg/kg,增长22.2%。油菜收获后显著影响了下茬水稻糙米中镉的含量,油菜朱苍花籽成熟收获后种植水稻的轮作体系中,糙米中镉含量为0.22 mg/kg,超过标准限值10%,而其他轮作体系中糙米镉含量符合标准限值。通过品种筛选可以实现镉污染农田土壤的作物安全生产。     

广东揭东土壤硒的分布特征及影响因素研究

以揭东区为调查研究对象,采集211个表层土壤样品(0～20 cm)和52个深层土壤样品(>150 cm),测定了区域土壤全硒含量,结合相关性分析、回归分析、地统计分析研究土壤硒的分布特征及其影响因素。结果表明,揭东区土壤全硒含量变化于0.112～1.315 mg/kg,平均值为0.496 mg/kg,总体上处于中硒及高硒水平,不存在缺硒和硒过剩土壤。区域富集面积达63%,强富集区域主要分布在以花岗岩为母质的侏罗系和白垩系地层区。不同成土母质中,硒富集区域主要分布在以花岗岩为母质的侏罗系和白垩系地层区;不同土壤类型中,花岗岩风化形成的黄壤硒含量最高,平均值为0.729 mg/kg,以花岗岩为母质发育的赤红壤硒含量次之,平均值达0.563 mg/kg;第四系沉积物发育形成的水稻土硒含量最低,平均值为0.408 mg/kg。回归分析表明,土壤全硒含量与铁铝含量、pH具有极显著正相关。影响揭东土壤硒含量的主要因素是成土母质,土壤p H、铁铝含量、土地利用方式及海拔高度对土壤全硒含量分布与富集也有一定的影响。     

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.     

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。     

遵义松林Ni-Mo矿区土壤Cu、Zn污染及农作物健康风险评价

采用ICP-MS分析了贵州遵义松林Ni-Mo多金属矿区表层土壤（旱地土和水稻土）及6种农作物样品的重金属Cu、Zn含量。结果显示,矿区旱地土Cu、Zn含量分别为31.3～148.5和101.0～346.0 mg/kg,平均值分别为65.1和233.0 mg/kg;水稻土Cu、Zn含量分别为46.3～67.3和169.0～358.0 mg/kg,平均值分别为55.8和234.0 mg/kg;两种类型土壤Cu、Zn含量均高于贵州省土壤背景值（Cu,32.0 mg/kg;Zn,99.5 mg/kg）和参照样品（Cu,23.3 mg/kg;Zn,82.0 mg/kg）。采用单因子指数法对矿区土壤Cu、Zn污染程度进行评价,结果显示大部分土壤样品为轻污染和中污染,部分土壤样品达Cu、Zn重污染等级。矿区农作物样品中粮食类和蔬菜类样品的Cu平均含量分别为3.64和5.81 mg/kg;Zn平均含量分别为22.54和35.79 mg/kg。运用危险商法对矿区农作物的健康风险进行评价,水稻和白菜Cu、Zn复合污染的健康风险指数大于1（分别为2.83和2.90 mg/kg）,表明这两种农作物对人体健康产生影响的可能性较大,其余作物（玉米、甘薯、辣椒、萝卜）复合污染的健康风险指数小于1,对人体健康产生影响的可能性小。     

广西典型岩溶地区重金属在土壤-农作物系统中累积特征及其影响因素

为了揭示碳酸盐岩区土重金属高背景值区土壤-农作物系统中重金属的迁移和累积特征,选择广西典型碳酸盐岩高背景值区,系统采集了大宗农作物及其配套耕层土145组,分析了耕层土壤和农作物中As、Cd、Cr、Pb、Hg、Cu、Ni、Zn的含量,并通过统计分析、计算生物富集因子及相关分析等方法,开展重金属元素在典型岩溶区土壤-农作物中累积特征及其影响因素研究.结果表明,研究区耕层土壤重金属含量显著高于广西和全国表层土壤平均值,其中,Cd、Zn含量是广西表层土壤平均值的1.3倍和4.9倍,是全国表层土壤平均值的1.5倍和7.3倍.依据GB 15618—2018和GB 2762-2017,耕层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的点位超标率分别为43.45%、88.97%、14.48%、8.28%、4.14%、9.66%、6.90%、33.79%,水稻中仅有Cd和Hg超标,超标率分别为6%和2%,分析显示耕层土壤中重金属含量与农作物籽实中重金属含量无对应关系.不同土壤-农作物系统中,Zn元素迁移能力最强,Cr元素迁移能力最弱;晚稻对Cd、Hg、As、Cr,玉米对Zn的吸收富集能力强;重金属元素在水稻和玉米中的生物富集因子普遍较低,明显低于非碳酸盐岩区农田土壤.相关分析显示,土壤pH、有机质、Fe₂O₃和Al₂O₃与重金属元素生物富集因子呈显著负相关,土壤中Se元素能够有效抑制农作物对重金属元素的吸收;随着土壤中碳酸盐含量增加,重金属从土壤向水稻的迁移受到抑制,但对玉米对重金属的吸收无显著影响.     

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.     

珠江三角洲农业土壤重金属含量特征研究

调查研究了珠江三角洲农业土壤中重金属的分布规律,在研究区域采集了212个表层土壤样品,分析了其中8种重金属元素(Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd,As和Hg)的全量与有效态含量.结果表明:在珠江三角洲农业土壤中,8种重金属元素的含量均有超标现象,其中以Zn,Cd和Hg的超标率较高;在所有重金属元素中,Cd的有效态占全量的比率最高,平均为45.58%;而Hg所占的比率最低,平均仅为0.41%.重金属的有效态含量与全量存在正相关关系.交通、污水灌溉、工业污染、垃圾和城市污泥是造成珠江三角洲土壤重金属污染的主要原因.      

安徽庐江县砖桥潜在富硒土壤重金属元素空间变异与来源

为查明安徽省庐江县砖桥村周边潜在富硒区土壤中重金属及Se元素的空间分布特点及来源,采集该区域范围内430个表层（0~20 cm）土壤样品,测定土壤中w（OM）、w（TN）、w（TP）、w（K₂O）、w（TS）、w（TFe₂O₃）、w（As）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Hg）、w（Pb）、w（Ni）、w（Se）和w（Zn）,并运用GIS、地统计学和主成分分析等方法进行土壤重金属元素空间变异特性与来源分析.结果表明:研究区土壤中w（Cr）、w（Ni）均低于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的土壤污染风险筛选值,只有1个采样点的w（As）、w（Hg）和极少数采样点的w（Cd）、w（Pb）、w（Zn）以及部分采样点的w（Cu）超过GB 15618-2018土壤污染风险筛选值,但农产品不存在Cu污染风险.土壤重金属和Se的质量分数的变异系数为0.23~0.80,属中等程度变异.土壤中w（Cr）与w（Ni）,w（As）与w（Se）,w（Cu）与w（Pb）、w（Zn）、w（Hg）、w（Cd）的空间分布特征相似,w（Zn）、w（Se）、w（Cu）、w（Cr）、w（Ni）的空间自相关性均较强,w（Pb）、w（As）、w（Hg）、w（Cd）的空间自相关性均处于中等水平,提取的5个主成分累计方差贡献率为71.677%.土壤中Se主要来源于富硒岩矿石,Cu、Zn主要来源于地质背景（矿脉发育）,Cr、Ni主要来源于成土母质,Pb、Cd、Hg主要受到地质背景和农业活动的共同影响,As受到富硒岩矿石和农业活动的共同影响.研究显示,综合土壤元素含量、变异强度、空间自相关及其提取的主成分,能有效识别成土母质、地质背景及农业活动等对农田土壤中重金属的影响;研究区内富硒岩矿石可持续为区域土壤提供Se源,土壤质量可满足地方发展特色富硒农业的要求.      

典型硫铁矿区农田土壤-作物系统重金属生态风险及迁移富集特征

为揭示硫铁矿区地质高背景和人为活动影响叠加区下土壤-作物系统重金属生态风险,分析测试了某硫铁矿区农田土壤-作物系统中重金属含量及其赋存形态,利用生物富集系数(BFC)、潜在生态风险指数(RI)、风险评估指数(RAC)和相关分析等方法开展了重金属生态风险评估及迁移富集影响因素研究.结果表明,土壤中Cd、 Cu、 Pb和Zn含量均值均显著高于浙江省和全国表层土壤背景值.土壤中Cd单指标潜在生态风险危害最大,其次是Hg;重金属综合潜在生态风险(RI)以轻微等级为主,占比为52%.土壤中Cd的生物有效组分和潜在生物有效组占比分别为46%和33%,生物有效性相对较高;Cu和Pb以潜在生物有效组分为主,占比分别为60%和73%; As、 Cr、 Hg、 Ni和Zn均以残渣态为主(残渣态占比>60%).RAC评价显示,元素风险等级大小依次为：Cd>Zn>Cu>Pb>Ni>As>Cr>Hg,土壤Cd潜在生态风险最大,以高和极高风险等级为主,其他各元素RAC均为无风险或低风险.与土壤中Cd含量相比,研究区作物中Cd含量超标率明显较低,仅8件水稻籽实样品Cd...     

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.     

农用地土壤Cd有效态含量的安全阈值研究

为科学评估利用累积概率分布曲线研究土壤有效态Cd含量安全阈值的可行性,该研究参考物种敏感性分布法(SSD)的方法原理,以江西省上饶市Cd污染农田为研究对象,在统计分析区域农田土壤重金属总量、有效态含量和水稻籽粒中重金属含量的基础上,采用土壤总Cd含量-土壤有效态Cd含量线性回归方程以及基于Logistic函数分布模型的累积概率分布曲线模拟计算,分别推导土壤中有效态Cd的安全阈值并对比分析. 结果表明:研究区农用地土壤存在较大范围的Pb、Cd超标现象,点位超标率分别为54.70%和68.38%,土壤有效态Cd含量较高,平均值为0.22 mg/kg;研究区有34.98%的点位存在糙米Cd含量超标,Cd是研究区农用地土壤和糙米中的主要污染物. 通过线性回归方程和《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的土壤筛选值,反推计算研究区农用地土壤中有效态Cd含量的阈值为0.149~0.183 mg/kg. 利用Logistic函数分布模型拟合基于有效态Cd含量的累积概率分布曲线,保护当地95%的糙米不超标的土壤有效态Cd含量的安全阈值为0.160 mg/kg. 研究显示,基于累积概率分布曲线法推定重金属有效态含量安全阈值较为科学,建议用作当地重金属污染农用地土壤钝化修复目标值,并对其他Cd污染农用地土壤的修复治理具有参考意义.      

北京市凉凤灌区小麦重金属含量的动态变化及健康风险分析 --兼论土壤重金属有效性测定指标的可靠性

通过对北京市凉凤灌区小麦籽粒及其相对应土壤样品的调查发现,小麦籽粒中的Ni、Pb、Zn超标率分别为38.1%、28.6%、4.8%;Hg、Cd虽然未发现超标现象,但也有部分样品接近国家食品卫生标准（GB2762-1994和GB 15201-1994）;与1976年的调查结果相比,在过去的30年中,小麦籽粒中Hg、Pb、Cu含量呈显著增加的趋势.研究结果表明,北京凉凤灌区的小麦存在Hg、Pb、Zn等污染的潜在风险.无论是测定的土壤重金属全量,还是测定的土壤重金属的可提取态含量,都与小麦籽粒的重金属含量无显著的相关性.因此,在评价土壤重金属污染是否对农作物（小麦籽粒）影响时,采用目前通用的土壤可提取态重金属并不一定会优于土壤重金属全量.