张志敏，晁 旭，郑小锋

（陕西省地质调查院，陕西西安 710068）

0 引言

硒属微量元素，在土壤中含量较低，硒在地壳中的平均含量为0.05 mg/kg，通常极难形成工业富集。据地质学家考证：中国72%的地区属于缺硒地区，粮食等天然食物硒含量较低；华北、东北、西北等大中城市都属于缺硒地区，中国22 个省市的广大地区，约7亿人生活在缺硒地区。

硒作为人体必需的14 种微量元素之一，具有防治癌症、延缓衰老、预防克山病、保护心血管等多方面的生理功能。近年来国内外有大量研究表明，饮食、水中的低硒，容易使人产生癌症、心血管病、关节炎等多种疾病［1］。

土壤中的硒由植物吸收后，通过食物链进入人体，对人类健康起到良好的保护作用。硒具有较强的抗氧化作用，可以降解和消除人体内的自由基，同时硒具有很好的抗癌作用。硒还可以作为解毒剂，与人体内的重金属元素进行结合，形成金属硒蛋白修复，从而起到抵消毒性的效果［1］。然而土壤中硒的含量，并不能代表植物中硒的含量水平［2］，也就说，土壤富硒，在此土壤中生长的农作物不一定富硒。因为植物中的硒最终源于土壤，土壤中硒的形态，土壤的理化性质等都会对植物吸收硒产生影响。土壤中硒的生物有效性与土壤pH、质地、拮抗离子、有机质等因素有关［3］。土壤pH是控制亚硒酸盐和硒酸盐之间转化的主要因素。碱性土壤中，硒多以硒酸盐形式存在，易迁移且易被植物吸收利用；而酸性条件下，硒多以亚硒酸盐形式存在，迁移淋溶较弱，生物有效性较低［4-6］。

陈怀满［7］研究发现，硒在土壤中的迁移转化影响因素主要受土壤中全量硒、土壤pH 以及有机质的影响。此外，不同作物对于土壤中硒的吸收能力有所差异。

安康地区土壤富硒资源丰富，作为“中国硒谷”，享誉世界。近年来富硒水稻、富硒矿泉水、紫阳富硒茶等产品种类繁多。富硒产业已经成为安康地区经济发展六大支柱之首。

陕西省地质调查院2017—2019 年，在安康地区的紫阳县开展了1∶5万土地质量调查工作，结合研究区工作成果，发现紫阳县土地以富硒为主，硒含量大于0.4 mg·kg的土壤占该区总面积的66.1%，然而工作区农产品富硒水平差异较大。这可能与研究区土壤偏酸性有关。

大量学者研究表明，酸性土壤不利于植物对硒的吸收，碱性土壤中硒的生物有效性更高，更易进入土壤。因此，本次工作选取了紫阳县蒿坪镇玉米种植地进行试验，选取4种土壤改良剂，旨在通过改变土壤酸碱性，进而研究其对土壤中硒的生物有效性的影响。

目前，国内对于土壤改良的研究较多，大多集中于对污染土壤的改良。郭培俊等［8］利用焦磷酸盐、层状硅酸盐钝化技术，对农田中存在的高镉土壤进行改良，研究发现这种改良剂可以明显降低水稻中的镉。

易镇邪等［9］研究发现，水稻产量与器官间镉累积分配规律受土壤镉含量和pH 值的影响显著，同时也存在明显的品种间差异。杨忠芳等［10］研究表明，pH值的改变能打破土壤中原有镉存在形态的平衡，当pH 值＜6.5 时，土壤中有效态镉比例随着pH 值的降低而相对增加，提高了土壤镉的有效性。磷矿粉为磷酸盐类物质其可通过改变土壤pH、化学反应等使土壤溶液中的重金属离子形成磷酸盐类重金属沉淀，进而降低污染土壤中重金属的有效性，减少植物的吸收［11-13］。

pH在很大程度上决定了硒在土壤中存在的化学形态，所以会影响硒的有效性［14］。然而研究改良土壤理化性质，提高土壤硒的生物有效性方面研究较少。

1 研究方法及材料

1.1 材料选择

段然等［15］采用室内培养实验，发现草酸活化磷矿粉的施加可提高土壤pH，土壤中镉和镍均由弱酸提取态逐渐向可还原态、可氧化态和残渣态转化，生物有效性降低。粉煤灰pH与其酸碱成分密切相关。根据来源不同，粉煤灰可以分为酸性粉煤灰和碱性粉煤灰［16］。酸性粉煤灰可以用于改良碱性土壤，降低土壤pH；反之，碱性粉煤灰可用于改良酸性土壤，提高土壤pH［17］。本次研究选择磷矿粉、碱性粉煤灰、生物炭3种试剂进行改良实验，3种试剂均从实验室购买。

1.2 试验方法

本次研究在陕西省紫阳县选取0.5 亩玉米种植地，通过向土壤中添加改良剂来改变土壤理化性质，研究其对土壤中硒的生物有效性的影响。试验分成4 组，对照组（CK1，2）、添加粉煤灰（F1，2）、添加生物炭（S1，2）、添加磷矿粉（L1，2）。首先，测试土壤容重，根据5%的比例进行添加改良剂，深翻土壤搅拌均匀，每组之间采用沟渠加薄木板隔离，沟渠为10 cm 宽，20 cm 深，防止相互影响。添加改良剂采集土壤样品。玉米长至50 cm左右采集土壤样品，玉米成熟后再次采集土壤样品。每次、每组样品采集3件土壤样品进行分析测试。

样品测试由陕西省地质矿产实验研究所承担。样品分析依据《多目标区域地球化学调查规范》（DD2005-1）和《区域生态地球化学评价样品分析技术要求》（DD2005-3）进行，各测试项目与内检的相对偏差［RE=（A-B）/（A+B）×100%］，全部满足检出限要求。土壤中常量元素含量、pH 值、重金属含量、各形态含量分析结果全部符合规范要求，数据质量准确。

2 结果分析

2.1 空白对照组

从表1 中可以看出CK1、CK2 无添加钝化剂的两组，土壤中硒含量总量减小，这可能是由于植物吸收，导致了土壤中硒总量的下降。此外pH 也发生了变化，由4.38 升至5.21，土壤中有效硒含量变化不大。土壤中有效硒是一个动态变化的过程。

表1 添加不同改良剂土壤中硒、有效硒、pH变化对比

2.2 添加粉煤灰组

F1、F2为玉米长至50 cm处以及成熟后采集的两次土壤样品，研究发现土壤pH 明显高于CK1、CK2。通常情况下，通气良好的氧化碱性土壤中硒以六价为主，生物有效性大，植物可直接利用［3］。pH 升高，硒的生物有效性提高，这与本次试验结果是一致的。

2.3 添加生物炭组

对比CK1、CK2、S1、S2，从表1 中明显看出，有效硒的含量明显上升，pH逐渐升高，尤其是S1～S2，上升幅度较大，这也是有效硒含量大幅上升的原因。

2.4 添加磷矿粉组

添加磷矿粉后土壤中有效硒含量大幅上升，pH变化最大，L2土壤中pH高达6.01，有效硒含量也达到最大25.7 μg/kg。

3 结论与建议

（1）添加粉煤灰、磷矿粉、生物炭，可以明显改良土壤酸碱度，提高土壤中硒的生物有效性，进而通过食物链进入人体，有益于人类健康。

（2）从改良效果来看3种添加剂效果差异不大。

（3）紫阳地区是我国著名的富硒区，然而土壤多呈酸性，土壤中有效硒含量不高，不利于植物吸收。建议地方通过添加适量改良剂，提高硒的利用率，有利于更好地开发富硒农业品。

（4）本次研究采集样品较少，地块较小，在以后需要继续研究。