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貴州發展富硒農產品的潛力分析及展望

發布時間:2019-06-11 10:55所屬分類:生物科學瀏覽:1加入收藏

摘 要:土壤中硒元素的研究工作在我國已開展30多年,并取得了豐碩的成果,硒作為有益的微量元素越來越受到重視。通過閱讀大量的文獻資料,本文總結

  摘 要:土壤中硒元素的研究工作在我國已開展30多年,并取得了豐碩的成果,硒作為有益的微量元素越來越受到重視。通過閱讀大量的文獻資料,本文總結了影響土壤硒元素聚集的因素,主要有土壤中有機質含量、土壤類型和質地、土壤pH值和Eh、地形地貌等,不同的地理環境下影響土壤硒聚集因素的權重不同;并對貴州地區農作物富硒現狀進行了概述,形成了以開陽縣為代表的富硒大米、菜籽油等數十個農產品和鳳岡富硒茶;同時結合貴州地質背景和土壤養分等因素對發展富硒農產品的潛力進行綜合分析,貴州分布廣泛的富硒巖層及土壤的理化性質有利于硒元素的吸附和固定,富硒土壤分布較廣,為發展天然富硒等特色農產品和農業種植結構的調整提供基本條件。

  關鍵詞:富硒農產品;潛力分析;富集因素;地質背景;土壤

土壤物質論文

  硒是人體和動物生長必需的生命元素之一,具有雙重生物學功能,環境中硒過剩或缺乏,都會對生物健康造成不良的生態效應,糧食中正常含硒量在0.1~1.0 mg·kg-1之間[1]。目前,全球包括中國在內共有29個國家存在硒缺乏問題,硒由巖石-土壤-植物到生物體內的傳輸是一條緊密相關的生態鏈,而土壤富硒是農作物在自然界中天然富硒的基礎和先決條件。

  貴州作為典型的山地農業省,擁有得天獨厚的自然條件,是我國生物多樣性最豐富的地區之一,發展特色農業潛力很大,但其發展不充分的問題仍比較突出,主要是耕地少、散、薄、弱的問題,尤其是農產品附加值低。富硒土壤是一種重要的農業自然資源,受到社會廣泛的重視。從全國多目標地球化學調查數據來看,貴州屬于土壤中硒含量高的地區[2],其中開陽縣被譽為中國十大富硒之鄉。目前貴州正在實施1∶5萬耕地質量地球化學調查評價工作,為貴州農業產業規劃和農產品種植調整提供了理論支持。

  本文通過大量的文獻資料總結土壤硒元素聚集的影響因素,并結合貴州地質背景和土壤養分等因素進行綜合分析,旨在探討貴州發展富硒農產品的潛力,為富硒農業開發提供依據。

  1 巖層和土壤硒元素特征

  硒是一種分散元素,在地殼中分布相當零散,含量很不均勻,地殼中硒平均質量分數為0.05~0.09 mg·kg-1[3]。巖石中的硒是土壤硒的最重要來源,各類巖石因其形成時代、物質來源、巖性的不同,含硒量差異頗大,研究表明:板巖>黏土巖>基性、超基性巖>堿性巖>玄武巖>花崗巖>紫色砂巖>石灰巖,即變質巖、巖漿巖到沉積巖硒豐度依次下降;在巖漿系列中,則由酸性巖至超基性巖含量遞增,說明巖漿活動是硒最主要的物質來源,斷裂構造帶來的地幔物質以及變質作用都極大地豐富硒的區域背景值,而成巖作用對硒的聚散影響不大[4]。不同地區巖石中硒含量存在一定的差異性,江蘇宜溧地區石煤>含煤頁巖、泥巖、粉砂巖>風化煤巖>黑色粉砂巖>黑色泥巖>灰巖>酸性巖>石英砂巖>安山巖[5],安徽石臺地區為含煤巖系>硅質巖類>碳酸巖類>砂巖類>泥巖類>含礫泥巖類[6],貴州不同基巖土壤硒含量呈現煤礦層(0.11~5.1 mg·kg-1)>碳酸鹽巖(0.06~0.83 mg·kg-1)>砂頁巖(0.03~0.19 mg·kg-1) 的特征[7]。由此可見,黑色巖系及煤層是土壤硒的重要來源。研究者對巖石形成的時代統計表明巖層形成的年代越老,土壤中硒含量越高,時代越新硒含量越低[8],內生巖漿變質作用加劇了硒的富集[9],如湖北恩施[10]、陜西紫陽[11]。研究認為富硒地層形成時期巖漿活動比較頻繁,特別是構造運動過程中火山噴發物和與火成巖活動有關的金屬硫化物提供了地層中硒的最初來源,同時受巖漿熱液、陸源碎屑和有機質的共同作用使得硒進一步富集,在巖石風化成土過程中,部分硒被釋放進入土壤,成為土壤硒的最主要來源[12]。因此地質背景是控制表土硒含量分布的最主要因素,基巖的含硒量與大地構造背景、地層形成年代、巖性及形成環境密切相關。

  貴州黑色巖系分布面積較廣,其中寒武系牛蹄塘組分布于赫章-威寧之東,松挑-玉屏-丹寨以西地區,沿銅仁、鎮遠、余慶、甕安、開陽、遵義、金沙、織金呈帶狀分布,且礦層露頭分布廣泛,呈片狀分布,各地地表均有不同程度的礦化。貴州含煤面積占全省總面積的44%,含煤地層有下石炭統祥擺組(含薄煤) 、中二疊統梁山組(含薄煤或煤線)、上二疊統(含可采煤層)、上三疊統(含煤線或薄煤)、新近系翁哨組(見褐煤)和第四系(含泥炭),其中上二疊統分布廣、聚煤地質條件和含煤性最好,為主要含煤地層,含煤面積占全省總面積的42.6%,出露的區域主要分布在務川-貴陽-羅甸一線以西的六盤水、畢節、黔西南州北部和遵義等地區,其次是下石炭統祥擺組、中二疊統梁山組,其他含煤地層分布范圍小[13]。由表1可知寒武系牛蹄塘組和二疊系龍潭組硒含量極高,遠大于地殼硒的含量,是貴州主要的富硒地層。

  全球大多數土壤全硒平均質量分數為0.2 mg·kg-1,中國土壤硒元素背景值為0.29 mg·kg-1[21],貴州土壤硒元素背景值為0.298 4 mg·kg-1[22],標準規定硒含量大于0.4小于等于3.0 mg·kg-1為富硒土壤。由表2可以看出,貴州硒含量平均值略低于0.4 mg·kg-1,各地區的硒含量存在差異性,但均值多大于0.4 mg·kg-1,說明土壤富硒狀況良好。

  2 土壤硒元素富集的影響因素

  土壤中硒除了受成土母巖的直接影響外,還與表生環境中硒的遷移循環過程有關,導致不同環境土壤中的硒含量差異也很大,因此分析土壤硒富集的影響因素對發展富硒農作物具有重要意義。

  2.1 土壤有機質

  表層土壤中硒元素的富集與有機質的關系密切,大多呈正相關關系,如西藏[35]、香港[36]、海南[37]等土壤中硒的含量與有機質含量呈(極)顯著正相關。浙江嘉善縣內無基巖出露,更無高硒巖層分布,土壤富硒不是直接由高硒巖層所引起,而土壤硒與有機碳呈良好的相關關系,表明有機質對硒具有較強的吸附能力,對土壤富硒起了關鍵作用[38]。貴州土壤有機質平均含量為40.6 g·kg-1[39];貴州耕地土壤有機質含量集中在26~42 g·kg-1,平均含量為35.38 g·kg-1[40];貴州稻田土壤的有機質含量為11.10~164.60 g·kg-1,平均含量35.28 g·kg-1[41];清鎮茶園黃壤有機質含量57.36 g·kg-1,平壩水稻土有機質含量77.49 g·kg-1,關嶺縣旱地石灰土有機質含量44.20 g·kg-1[42];優質高產茶園有機質含量應達20~40 g·kg-1[43]。土壤有機質含量豐缺判定依據全國第二次土壤普查肥力評價標準,等級劃分和對應含量數值依次為一級>40 g·kg-1、二級30~40 g·kg-1、三級20~30 g·kg-1、四級10~20 g·kg-1、五級6~10 g·kg-1、六級<6 g·kg-1[44]。由此可見,貴州土壤有機質達二級以上水平,有利于土壤吸附和硒元素固定,適合種植富硒茶。

  有機質對土壤硒的生態效應具有雙重性,當它作為有機-無機復合體黏粒并且吸附陰離子時,會有利于硒的循環;當它只是作為陰離子的環境宿體時,則可能成為屏障從而影響硒的傳輸。試驗表明有機質對硒的影響主要表現為固定[45],土壤有機質對硒的吸附解析更大程度上與有機質的組分含量相關,因此可通過調節土壤中有機質含量達到調節土壤中硒含量的目的[46]。

  2.2 土壤類型及質地

  不同土壤類型代表著土壤發育或熟化程度的差異性,土壤熟化程度越高,土壤全硒量也較高,其原因可能是土壤在不斷耕作和熟化過程中土壤有機質不斷地增加,從而將硒吸附和固定在表層土壤中。不同土壤類型中硒含量大小為:貴州紅壤>黃壤>水稻土>石灰土>紫色土>黃棕壤土;安徽石臺地區黃棕壤土>黃壤>紅壤>水稻土>石灰土;開陽縣水稻土中黃膠泥田土>黃泥田土>紅泥田土>眼泥田土[25]。貴州黃壤面積最大,其次為石灰土和水稻土,分別占土壤總面積的46.4 %、17.5 %和9.7 %,熟化土壤占比較大,有利于硒的富集。

  在土壤質地方面,土壤顆粒的存在對硒有一定的吸附作用,土壤大致分為砂土、壤土和黏土三類,其中黏土對硒有明顯的富集作用,粉粒和砂粒與硒形態的相關性較小[47]。西藏[35]、香港[36]、南寧市[48]、汕頭市[49]土壤中硒的含量與粉粒、黏粒含量呈(極)顯著正相關;青海高原[50]砂土、砂壤土、輕壤土、中壤土、重壤土中土壤硒含量隨土壤質地黏度的增大而增加;黑龍江方正縣[51]土壤中全硒量與粉粒和黏粒呈正相關而與砂粒呈負相關。由此可見,土壤中黏粒含量越高,土壤的保肥性越好,能有效地減少硒的遷移,所以黏性土壤中的含硒量往往高于砂性土壤。貴州壤土面積最大,占耕地面積的46.4%;黏土面積占23.4%;砂土面積占14.7%;礫質土占7.3%;礫石土占8.2%。已有研究報道,黔中表土層黃壤黏粒含量范圍為33.23%~42.86%,平均值為33.88%,石灰土黏粒含量范圍為18%~23.94%,水稻土黏粒含量范圍為17.11%~23.33%[53];清鎮茶園黃壤黏粒含量77.6%,平壩水稻土黏粒含量39.0%,關嶺縣旱地石灰土黏粒含量56.6%。貴州土壤黏土和壤土分布面積廣,有利于對硒的吸附和固定,但不同地區含量差異較大,導致土壤保肥能力的不同。

  推薦閱讀:《土壤與作物》(季刊)創刊于2012年3月,黑龍江省科學院主管,中國科學院東北地理與農業生態研究所主辦,是我國又一個有關土壤學、農業生態學及其相關基礎學科的綜合性學術期刊。


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