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物探与化探  2023, Vol. 47 Issue (1): 228-237    DOI: 10.11720/wtyht.2023.2412
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宁夏石嘴山地区富硒土壤及其利用前景
王志强(), 杨建锋(), 石天池
宁夏回族自治区地球物理地球化学调查院,宁夏 银川 750004
A preliminary study of Se-rich soil in the Shizuishan area, Ningxia and its potential for application
WANG Zhi-Qiang(), YANG Jian-Feng(), SHI Tian-Chi
Geophysical and Geochemical Survey Institute of the Ningxia Hui Autonomous Region, Yinchuan 750004, China
全文: PDF(3202 KB)   HTML
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摘要 

通过对宁夏石嘴山地区8 835件土壤样品及240套农作物—根系土样品Se分布及其相关调查数据的统计分析,总结了当地富硒土壤的元素地球化学特征,探讨了其开发利用前景及相关问题。结果表明:①圈定的富硒土地总面积约705 km2(根据宁夏地方标准,土壤Se含量≥0.222×10-6为富硒土壤),土壤Se平均含量与全国平均值相当,而土壤有效Se含量相对较高,在土壤全Se中占比5%左右;②富硒土壤pH大于7.5,有机质含量小于10.26%,无重金属污染,Se与有机质、B、Mn、Mo、Cu、Zn呈显著正相关性,与pH呈负相关性;③土壤有效Se与全Se的相关系数为0.39,与有机质、阳离子交换量、N的相关系数为0.33~0.5;④富硒土壤中抽检到富硒小麦等10类富硒农产品,其中小麦吸收土壤Se的能力最强,平均生物富集系数为0.174;⑤本区特有的富硒土壤资源具有极高开发利用价值,应加强特色富硒作物(小麦、稻米、枸杞、葡萄等)的研发力度及相关富硒标准的研制,通过综合研究、科学规划以促进当地富硒土地资源的合理开发利用。
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王志强
杨建锋
石天池
关键词 ： 富硒土壤,  有效硒,  元素地球化学特征,  利用前景,  石嘴山,  宁夏    
Abstract：

Based on the statistical analysis of the Se distribution in 8,835 soil samples and 240 sets of crop-root soil samples, as well as related survey data in the Shizuishan area of Ningxia, this study summarized the element geochemical characteristics of the local Se-rich soil and explored the development and utilization prospects of the soil and related issues. The study results are as follows. ① The newly delineated Se-rich land (soil with Se content of ≥0.222×10-6; local standard of Ningxia) covers a total area of more than 1,000 km2, including more than 25% of Se-rich farmland, and the effective Se content is mostly over 10% of Se in the soil; ② The Se-rich soil has pH of greater than 7.5 and organic matter content of less than 10.26%, without heavy metal pollution. There are significant positive correlations between the Se content and the contents of organic matter, B, Mn, Mo, Cu, and Zn and a negative correlation between the Se content and pH; ③ The correlation coefficient between effective Se and Se in the soil is r = 0.39, and those between effective Se and OM, CEC, and N are 0.33 to 0.5; ④ Among the 10 types of Se-rich agricultural products (i.e., Se-rich wheat) obtained in Se-enrich soil through spot check, the wheat has been proven to have the strongest capacity to absorb Se, with an average bioconcentration coefficient of 0.12; ⑤ Since the unique Se-rich soil resources in this area is of great value in development and utilization, it is necessary to strengthen the R&D of characteristic Se-rich crops (i.e., wheat, rice, wolfberry, and grape) and the development of relevant Se-rich standards through scientific research and reasonable planning.
Key words： Se-rich soil    available selenium    element geochemical characteristics    applied prospects    Shizuishan    Ningxia
收稿日期: 2021-07-26      修回日期: 2022-08-11      出版日期: 2023-02-20
ZTFLH:  P632  
基金资助:宁夏回族自治区地质勘查基金项目 “石嘴山地区富硒土地质量调查评价”(HZ20170040-Ⅲ);宁夏回族自治区重点研发计划项目“宁夏石嘴山地区土壤硒元素生态效应研究与应用”(2021BG03015)
通讯作者: 杨建锋(1989-),男,工程师,毕业于成都地质学院,主要从事地球化学调查、矿产勘查、土地质量调查等工作。Email:623552149@qq.com
作者简介: 王志强(1968-),男,高级工程师,1989年毕业于成都地质学院,主要从事地球化学调查、矿产勘查、土地质量调查等工作。Email:nxw12@163.com
引用本文:   
王志强, 杨建锋, 石天池. 宁夏石嘴山地区富硒土壤及其利用前景[J]. 物探与化探, 2023, 47(1): 228-237.
WANG Zhi-Qiang, YANG Jian-Feng, SHI Tian-Chi. A preliminary study of Se-rich soil in the Shizuishan area, Ningxia and its potential for application. Geophysical and Geochemical Exploration, 2023, 47(1): 228-237.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2023.2412      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2023/V47/I1/228
Fig.1  研究区区域位置(a)及土壤富硒区分布(b)
检测项目 检测方法 检出限 检出限要求
大米、
稻谷		 脱水
蔬菜
Pb 石墨炉原子吸收光谱法 0.005 0.1 0.1
Cd 石墨炉原子吸收光谱法 0.003 0.10 0.03
Hg 原子荧光光谱法 0.0001 0.010 0.005
As 电感耦合等离子体质谱法 0.005 0.3 0.3
Cu 火焰原子吸收光谱法 0.02 1.0 1.0
Zn 火焰原子吸收光谱法 0.4 1.0 1.0
Ni 石墨炉原子吸收光谱法 0.004 0.1 0.1
Cr 石墨炉原子吸收光谱法 0.01 0.5 0.2
F 离子色谱法 0.05 1.0 1.0
Se 氢化物原子荧光光谱法 0.005 0.005 0.005
Table 1  植物样品分析方法及检出限
参数 Se Mn Cu Zn Cd Hg As Pb Cr 有机质 pH
最小值 0.018 4.69 7.44 0.91 0.03 0 2.90 11.40 2.86 0.06 6.88
最大值 1.800 1500.00 49.08 138.60 0.58 0.65 19.77 50.00 93.21 10.26 10.40
平均值 0.260 597.60 22.54 65.56 0.19 0.03 11.98 21.57 60.69 1.50 8.61
标准差 0.120 124.80 5.00 14.43 0.06 0.02 3.04 3.47 11.92 0.68 0.31
变异系数 0.46 0.21 0.22 0.22 0.31 0.73 0.25 0.16 0.20 0.46 0.04
Table 2  石嘴山土壤Se等元素基本地球化学参数统计
Fig.2  石嘴山地区富硒土壤分布状况
指标 相关系数 指标 相关系数 指标 相关系数
Li 0.803 N 0.514 Ge 0.256
Mo 0.693 F 0.505 MgO 0.148
B 0.648 阳离子交换量 0.500 S 0.119
有机质 0.642 Mn 0.444 As 0.069
TFe2O3 0.622 K2O 0.434 全盐量 -0.030
Pb 0.582 Cd 0.398 CaO -0.035
Zn 0.56 P 0.329 pH -0.382
Cr 0.529 I 0.290
Co 0.516 Hg 0.275
Table 3  土壤硒与各土壤理化指标之间的相关关系(n=8835)
作物 土壤Se 土壤Se均值 土壤有效Se 有效Se均值 有效度/% 作物Se 作物Se均值 Se生物
富集系数		 富硒作物
样占比/%
玉米(40) 0.12~0.31 0.252 0.0024~0.0268 0.0140 5.56 0.013~0.041 0.0225 0.089 2.50
小麦(30) 0.10~0.48 0.261 0.0042~0.0178 0.0116 4.44 0.011~0.167 0.0453 0.174 33.33
稻籽(30) 0.10~0.28 0.182 0.0045~0.0221 0.0127 6.98 0.011~0.076 0.0288 0.158 13.33
葡萄(20) 0.17~0.42 0.272 0.0029~0.0196 0.0113 4.15 0.009~0.021 0.0152 0.056 40.00
枸杞(15) 0.17~0.48 0.289 0.0072~0.0261 0.0158 5.47 0.013~0.024 0.0160 0.055 40.00
苜蓿(15) 0.19~0.72 0.370 0.0053~0.0245 0.0136 3.68 0.010~0.024 0.0163 0.044 66.67
芹菜(15) 0.22~0.34 0.263 0.0099~0.0171 0.0129 4.91 0.014~0.040 0.0213 0.081 46.67
西红柿(15) 0.21~0.76 0.405 0.0019~0.0254 0.0116 2.86 0.008~0.020 0.0105 0.026 26.67
芥蓝(15) 0.08~0.41 0.246 0.0043~0.0275 0.0109 4.43 0.009~0.032 0.0180 0.073 33.33
韭葱(15) 0.18~0.28 0.254 0.0088~0.0212 0.0131 5.16 0.013~0.029 0.0181 0.071 46.67
Table 4  石嘴山地区主要农作物及其根系土Se分布特征对比
Fig.3  根系土壤有效Se与土壤全Se、SOM、CEC、N相关性统计分析结果
样号 粮食 根系土
Se Cd Hg As Pb Cr Cu Zn Se Se-B pH SOM
稻籽 0.076 0.0076 未检出 未检出 0.1870 未检出 52.1 25.1 0.24 0.0119 8.59 1.25
稻籽 0.050 0.0031 未检出 未检出 0.0689 未检出 53.2 17.4 0.25 0.0196 8.33 6.84
稻籽 0.044 0.0038 0.0034 未检出 0.0816 未检出 20.2 19.2 0.20 0.0116 7.98 1.31
稻籽 0.043 0.0022 未检出 未检出 0.0508 未检出 20.4 13.0 0.17 0.0103 8.17 1.06
小麦 0.167 0.0095 未检出 0.020 0.0214 未检出 6.52 20.8 0.24 0.0177 9.17 1.91
小麦 0.083 0.0172 0.0064 0.303 0.4570 0.2800 21.6 26.4 0.27 0.0132 8.56 2.40
小麦 0.074 0.0102 未检出 未检出 0.0179 0.0405 5.41 24.2 0.44 0.0178 8.41 3.49
小麦 0.073 0.0149 未检出 未检出 0.0120 未检出 5.54 20.2 0.48 0.0130 8.52 2.06
小麦 0.052 0.0111 未检出 未检出 0.0167 0.0429 6.40 21.0 0.27 0.0102 8.56 1.79
小麦 0.047 0.0119 未检出 未检出 0.0120 未检出 5.44 17.5 0.29 0.0131 8.41 2.28
小麦 0.045 0.0152 0.0171 0.0085 0.0509 0.0830 11.7 27.0 0.24 0.0119 8.47 2.06
小麦 0.044 0.0194 未检出 未检出 0.0295 0.0724 4.98 14.8 0.31 0.0073 8.72 1.03
小麦 0.042 0.0100 未检出 未检出 0.0166 0.0410 6.43 24.2 0.27 0.0110 8.52 1.97
小麦 0.040 0.0089 0.0082 未检出 0.0095 0.0501 7.11 17.8 0.35 0.0147 8.63 1.85
Table 5  石嘴山地区天然富硒粮食及其根系土采样分析结果
资源属性 主要特征 代表性参数 影响因素或其他
富硒土壤分布 石嘴山及所属银川平原存在大片优质富硒土地,富硒土地占比超过已调查面积的67%,其中包含大面积的耕地 土壤Se含量范围介于(0.0018~1.8)×10-6,平均含量0.26×10-6,与全国土壤硒平均含量相当;土壤硒有效度约为5%,高于国内多数地区 与贺兰山煤系地层关系密切,是黄河中上游地区代表性的天然富硒土壤之一
产出环境 碱性土壤环境下的多个土类同时相对富硒,富硒土类包含灌淤土、灰钙土、盐土、潮土等,土壤Se分布不均衡 pH>7.5,w(SOM)<10.26%,土壤Se同有效Se的相关系数r=0.39;重金属元素含量低 土壤Se同SOM、B、Mo、Mn、Cu、Zn、Pb、Cr等存在显著正相关性
与农作物关系 在富硒区分析稻籽、小麦、玉米、葡萄、苜蓿、芹菜等10种天然富硒作物,以小麦吸收土壤Se能力最强。粮食样品与土壤Se之间存在较显著正相关性,但其与土壤有效Se相关性却不明显 麦籽Se生物富集系数最高达到0.71、平均值为0.174,天然富硒小麦样品占比达到33.33% 富硒稻米样品占比低于小麦,可能同部分抽查样品未落在真正富硒土壤区有关,土壤富硒是农作物富硒的前提或物质基础
利用前景或潜力 大面积开发利用还没有真正开始,天然富硒小麦、稻米可作为最基本的开发产品,目前的天然富硒稻米选区不够理想 通过调整种植规划、改良土壤,提高天然富硒稻米占比(现为13.33%) 调整规划、优选品种、改良土壤(有机质与酸碱度等),提高富硒土壤利用效率
Table 6  石嘴山地区富硒土壤资源基本特征
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