摘要：本文以广西罗城县6091件表层土壤样品中硒、锗元素以及土壤酸碱度为背景基础，通过对广西罗城县所采集的120件农作物籽实（水稻、玉米）及其根系土壤样品中硒、锗元素的含量，土壤中的硒、锗元素含量；土壤酸碱度；土壤类型三个维度浅析农作物中硒、锗元素的富集规律及其控制因素。为地方特色农作物的开发提出数据依据和结论建议。

　　关键词：根系土,硒、锗元素,含量特征,控制因素

　　硒（Se）是人体所必需的一种微量元素，具有提高机体免疫力和抗癌抗衰老能力，缺硒会引起人体发生白肌病、克山病、大骨节病等多种缺硒病。根据文献报道，有机锗具有广泛的医疗保健功能，锗（Ge）具有抗肿瘤、消炎与免疫调节、抗病毒、抗氧化、抗衰老、降血脂等多重功能，是一种具有良好的营养保健作用的微量元素。它的研究与开发将为人类生物效应调节剂及体内平衡调节药物开辟一条新的途径，具有广阔的应用前景。因此，开展农作物中硒、锗元素含量特征及控制因素的探索具有重要意义。本文以广西罗城县6091件表层土壤样品的统计结果为研究背景，通过对广西罗城县120件农作物籽实（水稻82件、玉米38件）及其根系土中硒、锗元素含量的研究，浅析农作物中硒、锗元素的含量特征及其控制因素。

　　1研究区概况及土壤中硒、锗含量特征

　　罗城仫佬族自治县，隶属于广西壮族自治区河池市。位于广西壮族自治区北部，河池市东部。罗城县地处北回归线附近偏北的低纬度地区，是南亚热带和中亚热带的过渡地带，属亚热带季风气候区。

　　境内地势西北高东南低。境内中部南北走向呈鲤鱼背状拱起，向东、西两侧倾斜。西北部主要为剥蚀地形，冲沟纵横，植被茂密，是主要森林区。东北及东南部主要为溶蚀堆积平原及剥蚀丘陵地形，地面起伏平缓，耕地连片集中，是水稻主要产区。中部及西南部主要为溶蚀峰丛洼地及岩溶低山地形，群峰林立之间有规模不大的洼地及小平原分布，耕地小片而分散，是黄豆、玉米主要产区。

　　区域内主要分布四堡群、丹洲群、南华系、震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、白垩系、第四系；岩性主要为砂岩、灰岩、泥岩、页岩及第四系砂土黏土层。主要土壤类型包括水稻土（潜育性、淹育性、盐渍性、潴育性）、红壤、石灰（岩）土以及少量的冲积土。

　　1.1土壤中硒元素地球化学特征

　　通过研究区共采集的6091件表层土壤样品，从土壤中Se元素的地球化学参数统计结果可知，剔除前评价区Se最小值为0.08mg/kg，最大值为5.76mg/kg，平均值为0.62mg/kg；剔除±3倍均方差数据后最小值为0.08mg/kg，最大值为1.32mg/kg，平均值为0.61mg/kg。评价区背景值为0.61mg/kg，高于全国表层土壤背景值（0.29mg/kg）2.10倍，呈现出明显强富集特征。

　　表层土壤中Se元素含量的变异系数为0.45，属均匀分布。土壤Se元素的半变异分析拟合函数，显示空间相关度为8.83%，变程为0.7km，表明土壤中Se含量具有强烈的空间自相关性。按地质单元进行分类统计，含量最高的地质单元是二叠系合山组、大隆组并层，Se元素含量为0.73mg/kg，含量最低的地质单元为石炭系马平组地质单元，其Se元素含量为0.52mg/kg，最高值仅为最低值的1.4倍。其他地质单元硒含量处于两者之间，且未见明显规律。

　　1.2土壤中锗元素地球化学特征

　　研究区共采集表层土壤样品6091件，从土壤中Ge元素的地球化学参数统计结果可知，剔除前评价区Ge最小值为0.38mg/kg，最大值为4.48mg/kg，平均值为1.37mg/kg，变异系数为0.26，呈现出均匀分布特征；剔除±3倍均方差数据后最小值为0.38mg/kg，最大值为2.42mg/kg，平均值为1.37mg/kg。评价区背景值为1.37mg/kg，高于全国表层土壤背景值（1.30mg/kg）。

　　表层土壤中Ge元素含量的变异系数为0.26，分布均匀；半变异分析空间相关度为30.21%，变程为19.86km，表明其具有一定的空间自相关性。按地质单元进行分类统计，Ge元素的含量分布规律从二叠系到泥盆系，晚期地质单元元素含量普遍比早期地质单元低。在晚期的第四系地质单元中，Ge元素含量中等偏高，约1.64mg/kg左右；在此基础上石炭系黄金组、黄金组、寺门组并层和英塘组这一时期，Ge元素含量略有回落，含量降到1.15mg/kg左右。Ge元素含量最低的是二叠系的茅口组，含量为0.74mg/kg；含量最高的是泥盆系的信都组，含量为1.71mg/kg。

　　1.3土壤中硒、锗元素和酸碱度在不同土壤类型单元中的分布

　　本文根据不同土壤类型单元，对广西罗城县采集的6091件表层土壤样品中Se、Ge元素含量以及pH值进行了统计。在采集的6091件土壤样品中，冲积土177件、红壤2359件、石灰（岩）土2275件、水稻土1280件。罗城县表层土壤中Se元素的含量在不同土壤类型单元中大小顺序为：红壤（0.66mg/kg）＞石灰土（0.64mg/kg）＞冲积土（0.57mg/kg）＞水稻土（0.55mg/kg）。罗城县表层土壤中Ge元素的含量在不同土壤类型单元中大小顺序为：冲积土（1.54mg/kg）＞水稻土（1.42mg/kg）＞石灰土（1.40mg/kg）>红壤（1.30mg/kg）。罗城县表层土壤中pH值在不同土壤类型单元中高低顺序为：石灰土（6.42）＞水稻土（6.04）>冲积土（5.38）＞红壤（5.24）。按土壤类型进行分类统计，不同土壤类型之间Se元素含量差异不大，最低值为水稻土的0.55mg/kg；最高值为红壤的0.66mg/kg；不同土壤中Ge元素含量略有区别：最低的是红壤，其含量为1.30mg/kg，最高为冲积土，其含量为1.54mg/kg。

　　2农作物富硒、富锗能力受控因素研究

　　2.1不同农作物中硒、锗元素的富集能力研究

　　为了研究农作物对土壤中Se、Ge元素的富集能力，对农作物Se、Ge元素富集能力进行如下定义：Se（Ge）生物吸收系数=农作物中Se（Ge）含量/根系土中Se（Ge）含量×100%。生物吸收系数越大则作物的Se、Ge元素富集能力就越强。根据定义，对研究区内作物的Se、Ge元素生物吸收系数进行统计。

　　根据计算结果，水稻根系土中Se（0.52mg/kg）、Ge（1.35mg/kg）元素平均值均低于区域背景值；而玉米根系土中Se元素平均值（0.48mg/kg）低于区域背景值，而Ge元素平均值（1.45mg/kg）则高于区域背景值。研究区内采集的水稻样品Se元素评价含量（0.045mg/kg）略大于玉米（0.041mg/kg），Se元素生物吸收系数也是水稻（9.73%）略高于玉米（9.17%），但总体上差异不大。农作物籽实中的Ge元素含量平均值表现为水稻（0.002mg/kg）略高于玉米（0.0009mg/kg），而在根系土中的Ge元素含量平均值则表现为玉米（1.45mg/kg）略高于水稻（1.35mg/kg），因此Ge元素生物吸收系数就是水稻（0.15%）远高于玉米（0.07%），达到了2.22倍。

　　从计算结果反映出，水稻和玉米的Ge元素吸收能力很弱，罗城县根系土中的Ge元素含量是要高于全国背景值的，并且根系土中的Ge元素含量是Se元素2倍～3倍。但实际上农作物籽实中，Ge元素的含量却比Se元素差了1个～2个数量级。即使水稻的Ge元素吸收系数是玉米的2.22倍，但也仅仅只有0.15%。

　　2.2硒、锗元素在农作物与根系土中的相关性分析

　　对水稻、玉米与其根系土作Se元素的相关性分析，结果表明水稻、玉米与其对应根系土的Se含量具有较弱的正相关关系，两者决定系数分别为0.0103和0.0023，说明回归模型对因变量的变异性解释较差，自变量对因变量的解释程度很低。

　　对水稻、玉米与其根系土作Ge元素的相关性分析，结果表明水稻籽实与其根系土具有一定程度的正相关关系，而玉米籽实与其根系土则呈弱负相关性。水稻与其根系土中Ge含量的决定系数为0.1915，说明水稻的回归模型能在一定程度上解释因变量的变异性，即随着根系土中Ge的含量的增加，水稻对Ge的蓄积能力有所提升。而玉米与其根系土Ge含量的决定系数为0.0102，说明其回归模型对因变量的变异性解释较差，自变量对因变量的解释程度很低。

　　罗城县水稻和玉米的Se元素生物吸收系数达到了9%左右，但从本节分析可以看出，水稻和玉米中Se元素的含量与根系土中Se元素的含量并没有明确的正相关关系。以罗城县Se元素0.61 mg/kg的背景值而言，在该县城规划富硒水稻种植区时，不能单纯以土壤Se元素含量的高低来取舍。

　　2.3农作物硒、锗元素与土壤酸碱度的关系

　　根据采集水稻和玉米对应根系土的酸碱度，对样品进行分类。并分别统计其生物吸收系数，可以得出如下结果，水稻中Se元素的生物吸收系数在不同酸碱度土壤上的大小顺序为，强酸性（14.02%）＞酸性（11.73%）＞中性（8.87%）＞碱性（14.92%）；玉米中Se元素的生物吸收系数在不同酸碱度土壤上的大小顺序为，碱性（9.66%）＞酸性（9.02%）＞中性（9.06%）＞强酸性（6.2%）。统计结果表明，水稻中Se元素的生物吸收系数与根系土的酸碱度有直接联系，随着土壤的酸性增强，水稻对Se元素的吸收富集能力越强；玉米中Se元素的生物吸收系数与根系土的酸碱度的关系不大，在碱性至酸性的土壤中，玉米Se元素的生物吸收系数与整体样品平均值接近。

　　水稻中Ge元素的生物吸收系数在不同酸碱度土壤上的大小顺序为：碱性（0.18%）＞中性（0.15%）＞强酸性（0.076%）＞酸性（0.04%）。玉米中Ge元素的生物吸收系数在不同酸碱度土壤上的大小顺序为：碱性（0.08%）＞强酸性（0.07%）＞中性（0.06%）≈酸性（0.06%）。统计结果表明，水稻随着土壤的酸性增强，水稻对Ge元素的吸收富集能力变弱；而玉米中Ge元素的生物吸收系数与根系土的酸碱度的关系不大。

　　研究结果表明，不同酸碱度土壤对水稻中的Se、Ge元素富集能力有较大影响；而对玉米中的Se、Ge元素富集能力影响相对较小。土壤酸碱度是罗城县开发利用富硒土地种植水稻时应该重点考虑的因素。

　　2.4农作物硒、锗元素与土壤类型的关系

　　根据采集水稻和玉米对应根系土的不同土壤类型，对120种农作物籽粒的Se、Ge元素生物吸收系数进行分类统计。统计结果如下，水稻的Se元素生物吸收系数按不同土壤类型大小顺序为，红壤（13.48%）＞水稻土（8.79%）＞石灰（岩）土（6.71%）；玉米的Se元素生物吸收系数大小顺序为，红壤（14.57%）＞石灰（岩）土（8.92%）＞水稻土（8.78%）。而水稻和玉米的Ge元素生物吸收系数在不同土壤类型中没有明显差异，与整体样品均值近似。

　　研究结果表明，在红壤中水稻和玉米的Se元素生物吸收系数变大，明显高于两者的整体样品均值（约9%）。从土壤中硒、锗元素和酸碱度在不同土壤类型单元中的分布规律可知，基于罗城县6091件表层土壤样品统计结果，罗城县红壤的pH均值为5.24，为酸性土壤。前一节农作物Se、Ge元素与土壤酸碱度关系的研究结果显示，随着土壤的酸性增强，罗城县水稻对Se元素的吸收富集能力越强，这在一定程度上解释了红壤中水稻Se元素生物吸收系数最高的原因。而罗城县玉米中Se元素的生物吸收系数与根系土的酸碱度的关系不大，因此红壤中玉米Se元素的生物吸收系数高达14.57%的原因需要进一步的分析和探讨。

　　3结语

　　（1）罗城县表层土壤Se元素背景值0.598mg/kg，Se元素较为丰富，并且高于富硒土壤的标准0.4mg/kg；Ge元素背景值1.37mg/kg，Ge元素含量比全国土壤背景值略高。

　　（2）罗城县水稻和玉米对Se元素的吸收明显强于Ge元素，水稻和玉米对Ge元素的吸收效率很低，其中水稻对Ge元素的吸收能力略强于玉米。

　　（3）罗城县土壤酸碱度和土壤类型对水稻中Se元素的生物吸收系数有较大影响。当土壤呈酸性时，水稻对Se元素的生物吸收系数明显增大；水稻在红壤（酸性）中的Se元素的生物吸收系数远高于其他土壤类型。

　　（4）罗城县土壤类型对玉米中Se元素的生物吸收系数有较大影响，玉米在红壤中的Se元素的生物吸收系数高达14.57%；而土壤酸碱度以及根系土壤中的Se元素含量对玉米中Se元素的生物吸收系数没有影响。

　　综上所述，罗城县在开发特色农产品时，应重点考虑富硒作物。其中规划富硒水稻种植区时，应重点考虑偏酸性的土壤和红壤；而不能单纯地以土壤Se元素含量的多少来划分。罗城县的表层土壤Se元素背景值较高，在对富硒土壤的开发过程中，以调整土壤酸碱度为主来提高水稻籽实Se元素的含量，会取得较好的效果。而开发富硒玉米时，则应该围绕红壤这一土壤类型展开，能有效地提升玉米中Se元素的含量。