全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 11 期摇 摇 2012 年 6 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
黑龙江省大兴安岭林区火烧迹地森林更新及其影响因子 蔡文华,杨摇 健,刘志华,等 (3303)…………………
基于 B鄄IBI指数的温榆河生态健康评价 杨摇 柳,李泳慧,王俊才,等 (3313)……………………………………
川西亚高山暗针叶林不同恢复阶段红桦、岷江冷杉土壤种子损耗特征 马姜明,刘世荣,史作民,等 (3323)…
老龄阔叶红松林下层木空间分布的生境关联分析 丁胜建,张春雨,夏富才,等 (3334)…………………………
内蒙古高原荒漠区四种锦鸡儿属植物灌丛沙包形态和固沙能力比较 张媛媛,马成仓,韩摇 磊,等 (3343)……
角果藜的生长动态及其生殖配置 全杜娟,魏摇 岩,周晓青,等 (3352)……………………………………………
基于 MODIS / NDVI时间序列的森林灾害快速评估方法———以贵州省为例
侍摇 昊,王摇 笑,薛建辉,等 (3359)
……………………………………
……………………………………………………………………………
祁连山西水林区土壤阳离子交换量及盐基离子的剖面分布 姜摇 林,耿增超,李珊珊,等 (3368)………………
水分和温度对春玉米出苗速度和出苗率的影响 马树庆,王摇 琪,吕厚荃,等 (3378)……………………………
施氮对水稻土 N2O释放及反硝化功能基因(narG / nosZ)丰度的影响 郑摇 燕,侯海军,秦红灵,等 (3386)……
中国西北潜在蒸散时空演变特征及其定量化成因 曹摇 雯,申双和,段春锋 (3394)……………………………
基于植被降水利用效率和 NDVI的黄河上游地区生态退化研究 杜加强,舒俭民,张林波 (3404)……………
异速生长法计算秋茄红树林生物量 金摇 川,王金旺,郑摇 坚,等 (3414)…………………………………………
乌兰布和沙漠沙蒿与油蒿群落的物种组成与数量特征 马全林,郑庆中,贾举杰,等 (3423)……………………
不同光强下单叶蔓荆的光合蒸腾与离子累积的关系 张摇 萍,刘林德,柏新富,等 (3432)………………………
浑善达克沙地沙地榆种子雨的扩散规律 谷摇 伟,岳永杰,李钢铁,等 (3440)……………………………………
咸水灌溉对沙土土壤盐分和胡杨生理生长的影响 何新林,陈书飞,王振华,等 (3449)…………………………
外源 NO对 NaHCO3 胁迫下黑麦草幼苗光合生理响应的调节 刘建新,王金成,王摇 鑫,等 (3460)……………
呼伦贝尔草地植物群落与土壤化学计量学特征沿经度梯度变化 丁小慧,罗淑政,刘金巍,等 (3467)…………
海南稻田土壤硒与重金属的含量、分布及其安全性 耿建梅,王文斌,温翠萍等 (3477)…………………………
江苏省典型区农田土壤及小麦中重金属含量与评价 陈京都,戴其根,许学宏,等 (3487)………………………
应用稳定同位素研究广西东方洞食物网结构和营养级关系 黎道洪,苏晓梅 (3497)……………………………
利用细胞计数手段和 DGGE技术分析松花江干流部分地区的细菌种群多样性
屠摇 腾,李摇 蕾,毛冠男,等 (3505)
………………………………
……………………………………………………………………………
中国主要入海河流河口集水区划分与分类 黄金良,李青生,黄摇 玲,等 (3516)…………………………………
基于 VGPM模型和 MODIS数据估算梅梁湾浮游植物初级生产力 殷摇 燕,张运林,时志强,等 (3528)………
低温胁迫下虎纹蛙的生存力及免疫和抗氧化能力 王摇 娜,邵摇 晨,颉志刚,等 (3538)…………………………
转 Bt水稻土壤跳虫群落组成及其数量变化 祝向钰,李志毅,常摇 亮,等 (3546)………………………………
尼日利亚非洲蜂和安徽意大利蜜蜂及其杂交二代形态特征与微卫星 DNA遗传多样性
余林生,解文飞,巫厚长,等 (3555)
………………………
……………………………………………………………………………
北京城市公园湿地休憩功能的利用及其社会人口学因素 李摇 芬,孙然好,陈利顶 (3565)……………………
基于协整理论的经济增长与生态环境变化关系分析———以重庆市渝东南地区为例
肖摇 强,胡摇 聃,肖摇 洋,等 (3577)
……………………………
……………………………………………………………………………
感潮河网区环境合作博弈模型及实证 刘红刚,陈新庚,彭晓春 (3586)…………………………………………
专论与综述
国内外生态效率核算方法及其应用研究述评 尹摇 科,王如松,周传斌,等 (3595)………………………………
全球变化背景下的现代生态学———第六届现代生态学讲座纪要 温摇 腾,徐德琳,徐摇 驰,等 (3606)…………
问题讨论
流域环境要素空间尺度特征及其与水生态分区尺度的关系———以辽河流域为例
刘星才,徐宗学,张淑荣,等 (3613)
………………………………
……………………………………………………………………………
研究简报
不同光照强度对兴安落叶松几种主要防御蛋白活力的影响 鲁艺芳,石摇 蕾,严善春 (3621)…………………
木荷种源间光合作用参数分析 熊彩云,曾摇 伟,肖复明,等 (3628)………………………………………………
基于能值分析的深圳市三个小型农业生态经济系统研究 杨卓翔,高摇 阳,赵志强,等 (3635)…………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*342*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*37*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄06
封面图说: 爬升樟木沟的暖湿气流———樟木沟是中国境内横切喜马拉雅山脉南坡的几条著名大沟之一,它位于我国西藏聂拉
木县境内的希夏邦马峰东南侧,延绵 5400km的 318 国道在此沟中到达其最西头。 从聂拉木县城到樟木口岸短短的
30km中,海拔从 4000m急降至 2000m。 在大气环流作用下,来自印度洋的暖湿气流沿樟木沟不断费力地往上爬升,
给该沟谷留下了大量的降水。 尤其是在雨季到来时,山间到处是流水及悬垂崖头的瀑布,翠峰直插云霄,森林茂密
苍郁,溪流碧澄清澈,奇花异葩繁多,风景美如画卷,气势壮丽非凡。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 11 期
2012 年 6 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 11
Jun. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:农业部儋州热带农业资源与生态环境重点野外科学观测试验站开放课题基金项目(DKFS0902);海南大学博士研究生创新课题
(2008);海南大学“211 工程冶热带作物遗传育种与生态保育创新人才培养基金青年教师项目(QNJS鄄2011鄄14);作物学重点学科科研启动项目
收稿日期:2011鄄05鄄21; 摇 摇 修订日期:2011鄄11鄄10
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: tsm317@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201105210667
耿建梅,王文斌,温翠萍,易珍玉,唐树梅.海南稻田土壤硒与重金属的含量、分布及其安全性.生态学报,2012,32(11):3477鄄3486.
Geng J M,Wang W B,Wen C P,Yi Z Y,Tang S M. Concentrations and distributions of selenium and heavy metals in Hainan paddy soil and assessment of
ecological security. Acta Ecologica Sinica,2012,32(11):3477鄄3486.
海南稻田土壤硒与重金属的含量、分布及其安全性
耿建梅1,2,王文斌1,3,温翠萍2,易珍玉2,唐树梅1,2,*
(1. 农业部儋州热带农业资源与生态环境重点野外科学观测试验站,儋州摇 571737;
2. 海南大学农学院,儋州摇 571737; 3. 中国热带农业科学院橡胶研究所, 儋州摇 571737)
摘要:采集了海南省 18 个市(县)代表性的稻田土壤耕作层(0—20cm)样品 280 个,研究了硒(Se)和 5 种有毒重金属元素(Hg、
Cd、Cr、Pb和 As)的含量、分布及其相关关系,并对 Se和重金属的安全性进行评价,可为合理区划清洁且富 Se稻田提供理论依
据。 结果表明:海南稻田土壤中 Hg、Cd、Cr、Pb和 As平均含量均低于国家土壤环境质量一级标准值和全国土壤背景值,以绿色
食品产地环境技术条件限量标准为标准,用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价海南稻田土壤重金属的污染状况,结
果都是清洁的。 但以海南省土壤背景值做参比值,Hakanson潜在生态危害指数达到 211. 54,属于强生态危害,从潜在生态危害
系数来看,Hg(102. 61)和 Cd(98. 89)达到强生态危害,分别比海南省土壤背景值增加 1. 56 和 2. 3 倍,今后应注意控制 Hg和 Cd
污染源。 稻田土壤 Se含量从痕量到 1. 532mg / kg之间,平均值为 0. 211mg / kg,占 47. 5%的稻田土壤 Se含量处于中等及以上水
平(>0. 175mg / kg)。 Se含量高的稻田土壤主要集中在东北部的海口及其周边的澄迈、定安、文昌和琼海,还有东南部的万宁和
保亭。 由于重金属平均含量还比较低,可暂时忽略重金属污染,故可在上述 Se含量高的稻田土壤上种植富 Se水稻。 稻田土壤
Se含量与 Hg、Cd和 As含量呈极显著或显著正相关,因此今后应加强研究稻田土壤 Se与 Hg、Cd和 As的有效性及其相互作用,
以便生产出绿色的富 Se优质大米。
关键词:海南;稻田土壤;硒;重金属;含量;分布;安全评价
Concentrations and distributions of selenium and heavy metals in Hainan paddy
soil and assessment of ecological security
GENG Jianmei1,2,WANG Wenbin1,3,WEN Cuiping2,YI Zhenyu2,TANG Shumei1,2,*
1 Danzhou Key Field Station of Observation and Research for Tropical Agricultural Resources and Environments, Ministry of Agriculture, Danzhou, Hainan
571737, China
2 College of Agronomy, Hainan University, Danzhou, Hainan 571737, China
3 Rubber Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Danzhou, Hainan 571737, China
Abstract: Selenium (Se) is an essential nutrient element for human beings, with many diseases potentially arising from a
deficiency or excess of Se. It is recommended that Se should be consumed through foods as part of normal diet and much
research has focused on the development of Se鄄enriched foods. Se concentrations in food depend on the amount of Se in the
soil where the crops or forages are grown. However Se deficiency in soil is widespread throughout the world. In China, the
soils of approximately 72% of counties have been found to be severely or slightly lacking in Se. However, a wide
distribution of Se鄄enriched soils was found in the geological survey of Hainan Province in 2006, accounting for about 27%
of the land area of Hainan Province. As rice is a staple human food, the growing of Se鄄enriched rice is an obvious first
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application of Se鄄enriched soils in Hainan. The development of Se鄄enriched rice requires investigation of the concentration
and distribution of Se in the paddy soils of Hainan Province. It has also been reported that Se in soils is often accompanied
by heavy metals. Therefore, it is important to investigate correlations between Se and heavy metals and their ecological
security, which will contribute to the regional identification of clean and Se鄄enriched paddy soils. Two hundred and eighty
typical plough layer ( 0—20cm) paddy soils were sampled from 18 counties of Hainan Province to measure the
concentrations of Se and the heavy metals, i. e. Hg, Cd, Cr, Pb and As, study their distribution, and establish
correlations between them. Assessment of the ecological security of Se and the heavy metals was then conducted. Mean
concetrations of heavy metals were lower than the 1 st grade of the soil quality standard and background soil values in China.
Compared with soil quality requirements for green food production, the results were assessed as clean by the pollution index
method of individual and comprehensive factors(Nemerow). When compared with background soil values of Hainan, the
Hakanson potential ecological risk index of the paddy soils was 211. 54 and the potential ecological hazard coefficients of Hg
and Cd were 102. 61and 98. 89, respectively, which represent a strong ecological risk level. Compared with the background
soil value of Hainan, Hg and Cd concentrations were elevated 1. 56 times and 2. 3 times, respectively, indicating that
pollution sources of Hg and Cd should be controlled. Se concentrations in the paddy soils ranged from trace to 1. 532mg / kg
and the mean value was 0. 211mg / kg. 47. 5% of the paddy soils had Se concentrations which were equal to or greater than
the medium level (>0. 175mg / kg) . High Se concentrations in the paddy soils were focused in Haikou and its surrounding
area in the northeast of Hainan, i. e. Chengmai, Dingan, and Wenchang, as well as Qionghai, Wanning, and Baoting in
the southeast of Hainan Province. As the mean concentrations of heavy metals were low, heavy metals pollution can be
ignored. Therefore, Se鄄enriched rice could be planted in the above areas of paddy soils with high Se concentrations.
Significant (P<0. 05 or P<0. 01) positive correlations between concentrations of Se and Hg, Cd or As were observed.
Therefore in order to produce green and Se鄄enriched rice, more attention should be paid to the availability and interaction of
these elements.
Key Words: Hainan; paddy soil; selenium; heavy metals; concentration; distribution; ecological security assessment
硒(Se)是人体健康必需的微量元素[1],大量研究表明 Se 缺乏或过量都会导致人产生多种病症[2鄄4]。 从
世界范围来看,土壤 Se缺乏很普遍,我国低 Se、缺 Se 面积约占 72% [5]。 2006 年海南生态地球化学调查发现
富 Se土壤在海南岛分布广泛,约占其陆地面积的 27% [6],如何开发海南宝贵的富 Se 土壤资源,变资源优势
为经济优势已成为研究热点。 由于大米在我国多数人们饮食结构中具有不可或缺的地位,因此海南省富 Se
土壤资源开发的首选方向应是种植富 Se水稻。 但是迄今为止,系统研究海南省稻田土壤中的 Se 含量未见相
关报道。
另外已有研究发现大巴山高 Se土壤中 V、Ni和 Ca等元素的含量异常高,并存在显著正相关[7]。 紫阳蒿
坪地区双安乡土壤中 Se含量高达 16. 9mg / kg,但其中 Mo、V、F 和 As 的平均值也分别达到 99、1134、1041 和
111mg / kg,均达到毒害水平[8]。 因此土壤硒可能伴生其它元素,尤其重金属,这对食品安全不利。
目前对海南香蕉[9]、胡椒[10]和菠萝[11]主要种植区土壤的重金属含量进行研究发现部分地区 Cd、Cr、Pb
和 As等有毒重金属元素中的一种或多种超过国家土壤环境质量的二级标准值(GB15618—1995),针对海南
稻田土壤中的重金属含量只报道了文昌[12]和万宁[13]两个地区,但系统研究海南省稻田土壤重金属含量未见
报道,尤其与 Se分布的相关关系不清楚,而这对清洁且富硒的稻田区划非常重要。
本文通过采集海南省 18 个市(县)代表性的稻田土壤样品,研究 Se 和 5 种有毒重金属元素(Hg、Cd、Cr、
Pb和 As)的含量、分布及其相关关系,并对 Se和重金属的安全性进行评价,可为合理区划清洁且富 Se稻田提
供理论依据,从而为开发海南宝贵的富 Se土壤资源奠定基础。
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1摇 材料与方法
1. 1摇 土样采集
摇 摇 分别在海南省 18 个市(县)种植水稻规模较大的主要乡(镇),选择面积较大、代表几种主要母质类型发
育的稻田土壤,采用 GPS定位采集。 每个样点在同一母质类型发育的成片水稻田中随机选择 5—10 个点,用
木铲采集 0—20cm耕层土样,混合后按四分法取样品约 1kg。
由于海南省中部以山区为主,稻田土壤相对较少,因而布点较少,样点具体分布如图 1,共采集 280 个土
壤样品。 所有样品自然风干,通过 0. 25mm和 0. 15mm的尼龙筛,供分析所用。
图 1摇 土壤采样点分布图
Fig. 1摇 Distribution of soils sampling position
1. 2摇 研究方法
1. 2. 1摇 土壤 Se含量的测定
参考周鑫斌等[14]的方法,并且做了一些改进。 称取通过 0. 15mm 筛的土壤样品约 0. 25g 于 100mL 的三
角瓶,加入 10mL混合酸(HNO3 颐HClO4 = 4颐1),盖上弯颈漏斗,静置过夜后在电热板低温砂浴硝化 1h,然后再
逐步升温,微沸条件下硝化至无色并冒白烟,取下,稍冷后加入 5mLHCl(HCl 颐H2O= 1颐1),继续加热至无色并
冒白烟,取下,冷却,再加 5mLHCl(HCl 颐H2O=1颐1),全部转入 25mL容量瓶中。
硝化后待测液中的 Se含量用北京吉天 AFS鄄830a原子荧光光谱仪测定,每批样品测定都以土壤标准物质
(GSS鄄4、GSS鄄6、GSS鄄7,国家物化探研究所提供)作内标,测定回收率为 87%—115% 。
1. 2. 2摇 土壤重金属含量的测定
土壤样品经风干并过 0. 25mm筛,按照土壤环境监测技术规范(HJ / T166—2004)测定 5 种重金属含量,
其中 As和 Hg用王水(HCl 颐HNO3 =1颐3)水浴加热熔融,然后用原子荧光光谱仪测定;Cr、Cd以及 Pb用王水再
加 HClO4、HF熔融,然后 Cd用等离子体质谱仪测定,Cr、Pb 用等离子体光谱仪测定,所有样品由海南省地质
9743摇 11 期 摇 摇 摇 耿建梅摇 等:海南稻田土壤硒与重金属的含量、分布及其安全性 摇
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测试研究中心测定。
1. 2. 3摇 土壤重金属安全性评价方法
评价方法采用最常用的单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法。 为了进一步确定稻田土壤重金属潜
在的生态危害效应,还用 Hakanson潜在生态指数法[15],分别以海南省土壤背景值[16]和全国土壤背景值[17]作
为参比值对海南稻田土壤重金属潜在生态风险进行评价,所有计算方法与分级标准见参考文献[15,18]。
1. 4摇 数据分析
测定结果用 DPSv7. 05 统计软件进行统计分析,采样点分布图用 ArcMap9. 3 软件绘制,重金属含量分布
图用相同软件,并用克里格插值方法进行绘制。
2摇 结果与分析
2. 1摇 稻田土壤 Se含量与分布
2. 1. 1摇 稻田土壤 Se含量
摇 摇 稻田土壤 Se含量从痕量到 1. 532mg / kg之间,平均为 0. 211mg / kg,变异系数达到 91% ,说明不同地区稻
田土壤 Se含量差异较大。
按照谭见安[19]的分级方法,采集的 280 个样品中 101 个处于缺乏水平,占 36% ;高 Se土壤(>0. 4mg / kg)
仅占 12% ;未发现 Se过剩(中毒)(>3mg / kg)样品(表 1)。
表 1摇 稻田土壤 Se含量分级
Table 1摇 Grade of Se concentration of paddy soils
含量 / (mg / kg)
Concentration
分级
Grade
样品数
No.
百分比 / %
Percentage
含量 / (mg / kg)
Concentration
分级
Grade
样品数
No.
百分比 / %
Percentage
<0. 125 缺乏 101 36. 1 0. 125—0. 175 边缘 46 16. 4
0. 175—0. 4 中等 99 35. 4 0. 4—3 高 34 12. 1
>3 过剩 0 0
2. 1. 2摇 稻田土壤 Se分布
海南各市(县)的稻田土壤平均 Se 含量差异较大,最大值(琼海 0. 364mg / kg)是最小值(乐东 0. 061mg /
kg)的 6 倍。 各市(县)中稻田土壤 Se含量的变异系数都超过 50% ,最高的为 111% ,说明即使在同一市(县)
的不同乡(镇),稻田土壤的 Se含量差异也较大,合理区划富 Se稻田非常必要。
本研究采集的各市(县)稻田土壤中 Se含量达到高水平(>0. 4mg / kg,即富 Se 水平)都不是太多,但是占
各自采集样品百分比最高的是琼海,即 35% ,其次是万宁、澄迈、定安和文昌,略高于或等于 20% ,有四个市县
为零,即昌江、陵水、五指山和乐东。 如果从中等及其以上水平( >0. 175mg / kg)来看,超过 50%的有 8 个市
(县),其中最高是琼海和定安,分别达到 85%和 73% ,即两个地区采集的稻田土壤样品多数处于中等 Se含量
水平以上,其次是澄迈、保亭、万宁、文昌、昌江、海口,这些市(县)多数集中在海南的东北部,最低的也是五指
山(22% )和乐东(6% )(表 2)。
2. 2摇 稻田土壤重金属含量与分布
2. 2. 1摇 稻田土壤重金属含量
由表 3 可知稻田土壤中 Hg、Cd、Cr、Pb和 As含量不高,平均值均低于国家土壤环境质量的一级标准值,
也低于全国土壤背景值,表明海南稻田土壤相对比较清洁。 但 Hg、Cd 和 Cr3 种重金属元素含量的最大值均
超过二级标准,Hg的最大值是二级标准的 5 倍多,Cd和 Cr都是 2 倍多,只是超出二级标准的样品个数不多,
Hg、Cd和 Cr的超标率分别为 0. 7% 、1. 4%和 3. 9% ,而且 Hg、Cd平均含量分别比海南省土壤背景值增加 1. 6
和 2. 3 倍。 土壤中 5 种重金属含量的变异系数都很大,尤其是 Hg和 Cr的分别达到 179%和 171% ,表明不同
地区重金属含量差异较大,在土壤重金属含量较高的地方种植水稻时要特别注意监测稻米中重金属含量。
0843 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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表 2摇 海南省各市(县)稻田土壤 Se含量
Table 2摇 Se concentration of paddy soils in counties of Hainan Province
地点
Location
样品数
No.
平均含量依标准误
Mean依Standard error.
变异系数 / %
Coefficient of variance
Se>0. 4mg / kg
百分比 Percentage / %
Se>0. 175mg / kg
百分比 Percentage / %
琼海 20 0. 364依0. 070 86 35. 00 85. 00
定安 15 0. 298依0. 053 68 20. 00 73. 33
澄迈 19 0. 258依0. 036 62 21. 05 68. 42
保亭 9 0. 255依0. 044 52 11. 11 66. 67
万宁 18 0. 292依0. 067 98 22. 22 61. 11
文昌 25 0. 158依0. 027 85 20. 00 56. 00
昌江 13 0. 207依0. 043 76 0. 00 53. 85
海口 29 0. 243依0. 034 75 10. 34 51. 72
东方 8 0. 238依0. 048 57 12. 50 50. 00
三亚 13 0. 222依0. 049 79 7. 69 46. 15
屯昌 9 0. 122依0. 036 88 11. 11 44. 44
琼中 9 0. 230依0. 075 97 11. 11 44. 44
陵水 15 0. 170依0. 049 111 0. 00 33. 33
临高 12 0. 137依0. 026 67 8. 33 25. 00
儋州 24 0. 159依0. 019 58 4. 17 25. 00
白沙 17 0. 137依0. 020 60 5. 88 23. 53
五指山 9 0. 086依0. 018 63 0. 00 22. 22
乐东 16 0. 061依0. 012 78 0. 00 6. 25
表 3摇 稻田土壤重金属含量状况
Table 3摇 Concentrations of heavy metals in paddy soils
项目
Item
含量范围
Range
/ (mg / kg)
平均值依标准误
Mean依Standard
error.
变异系数
Coefficient
of Variance / %
海南土壤背景
Background soil
value in Hainan
/ (mg / kg)
全国土壤背景
Background soil
value in China
/ (mg / kg)
国家一级标准值
1 st grade
/ (mg / kg)
国家二级标准值
2nd grade
/ (mg / kg)
Hg 0. 003—1. 63 0. 059依0. 006 179 0. 023 0. 065 0. 15 0. 3
Cd 0. 010—0. 64 0. 089依0. 004 74 0. 027 0. 097 0. 2 0. 3
Cr 0. 990—580 52. 880依5. 41 171 66. 75 61 90 250
Pb 4. 150—110. 1 20. 230依0. 757 63 19. 69 26 35 250
As 0. 160—21. 59 2. 670依0. 201 126 8. 04 11. 2 15 30
2. 2. 2摇 稻田重金属分布
为了更形象直观的了解重金属在海南各市(县)的分布,用 ArcMap 9. 3 软件且克里格插值方法绘制了重
金属含量分布图(图 2)。 从图 2 可知:Hg含量较高的主要集中在海口和三亚,还有海口周边的澄迈、定安、琼
海和文昌部分地区;较低的是中部的白沙和西南部的乐东地区。
Cd含量较高的主要集中在海口,还有昌江至白沙一带;最低主要在文昌东部地区。
Cr含量较高的主要集中在海口及其周边的市县,如临高、澄迈、定安、文昌和琼海的部分地区;最低主要
在东方和乐东。
Pb含量较高的主要集中在昌江、东方至乐东西部沿海一带,还有儋州和白沙部分地区;较低的主要集中
在临高和文昌。
As量较高的主要集中在海口、澄迈、白沙、东方和昌江一带,还有琼海、万宁和三亚部分地区,较低的集中
在文昌、五指山、保亭和陵水一带。
综上所述,几种重金属含量较高的主要集中在海口及其周边的澄迈、定安、琼海和文昌部分地区,白沙、昌
江和东方和三亚部分地区有些重金属含量也较高,较低的有文昌的东部、乐东、五指山、琼中、保亭、陵水一带。
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2. 3摇 稻田土壤 Se与重金属之间的相关性分析
研究土壤中重金属含量的相关性可以推测重金属的来源是否相同,如果重金属含量之间有显著的相关
性,说明其同源的可能性较大[20]。 由表 4 可知,土壤 Se、重金属之间的相关性普遍较强,土壤 Se 与 Hg、Cd 和
As呈极显著或显著正相关,说明 Se与 Hg、Cd和 As的来源可能相同,海南农业土壤重金属主要来源于成土母
质及基岩[21],说明初步推测海南稻田土壤 Se 与 Hg、Cd 和 As 都主要来源于母质,即稻田土壤 Se 可能伴生
Hg、Cd和 As,另外 Hg、Cd 平均含量远超海南省土壤背景值,说明这两种重金属可能还有其它污染源,今后应
加强研究控制其污染源。
表 4摇 稻田土壤 Se与重金属的相关分析
Table 4摇 Correlation of Se and Heavy metals of paddy soils in Hainan Province
项目 Item Hg Cd Cr Pb As Se
Hg 1
Cd 0. 24** 1
Cr 0. 14* 0. 16** 1
Pb 0. 09 0. 25** 0. 13* 1
As 0. 05 0. 29** -0. 06 0. 31** 1
Se 0. 14* 0. 20** 0. 11 0. 03 0. 30** 1
摇 摇 **0. 01 水平显著性相关; *0. 05 水平显著性相关
2. 4摇 稻田土壤重金属的安全性评价
如前所述海南稻田土壤相对比较清洁,因而单项污染指数法和综合污染指数法采用绿色食品产地环境技
术条件(NY / T391—2000)中的限量标准(Hg临界值为 0. 25mg / kg、Cd 0. 3mg / kg、Cr 120mg / kg、Pb 50mg / kg和
As 25mg / kg)为标准[10]。
用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价海南稻田土壤重金属的污染状况,结果都是清洁的(表
5)。 但是采用不同的参比值,Hakanson 潜在生态指数法评价结果却完全不同,若以全国土壤背景值做参比
值,潜在生态危害系数和指数都表明生态危害是轻微级;但是以海南省土壤背景值做参比值,潜在生态危害指
数达到 211. 54,属于强生态危害,从潜在生态危害系数来看 Hg(102. 61)和 Cd(98. 89)达到强生态危害,其余
3 种重金属潜在生态危害系数都很小,几乎都小于 5,所以应注意 Hg和 Cd污染,这与前面所述 Hg和 Cd平均
含量远超海南背景值一致。
表 5摇 稻田土壤重金属的污染评价指数
Table 5摇 The pollution indexs of heavy metals in paddy soils
项目 Item
单因子污染指数
Pollution index of
individual factor
综合污染指数
Comprehensive
pollution index
潜在生态危害系数
Potential ecological hazard coefficient
全国土壤背景值
Background soil
value in China
海南省土壤背景值
Background soil
value in Hainan
潜在生态危害指数
Potential ecological risk index
全国土壤背景值
Background soil
value in China
海南省土壤背景值
Background soil
value in Hainan
Hg 0. 24 36. 31 102. 61
Cd 0. 3 27. 53 98. 89
Cr 0. 44 0. 31 1. 73 1. 58 72. 78 211. 54
Pb 0. 4 3. 89 5. 14
As 0. 11 3. 32 3. 32
3摇 讨论
3. 1摇 海南稻田土壤重金属的安全性评价
郝丽虹等[22]研究指出海南岛农用地中的 Hg、Cd、Cr、Pb 和 As 平均含量均低于国家环境质量二级标准
值,只有个别点超标。 用单因子污染指数和多因子综合指数评价文昌的稻田土壤 Hg、Cd、Cr、Pb 和 As污染状
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况,结果表明除个别点达到轻污染外,大多数是清洁的[12],同样类似的研究指出万宁市稻田土壤都是清洁
的[13]。 本研究也得到类似的结果,稻田土壤中 Hg、Cd、Cr、Pb 和 As 平均含量均低于国家土壤环境质量一级
标准值和全国土壤背景值,但 Hg、Cd和 Cr3 种重金属元素含量的最大值均超过二级标准,只是超出二级标准
的样品个数不多,Hg、Cd 和 Cr 的超标率分别为 0. 7% 、1. 4%和 3. 9% ,这些个别点可能受外来污染源影响。
以绿色食品产地环境技术条件的限量标准为标准,用单项污染指数法和综合污染指数法评价海南稻田土壤重
金属的污染状况,结果都表明海南稻田土壤是清洁的,满足发展绿色稻米的立地条件。
尽管目前海南稻田土壤的重金属平均含量绝对值较低,但是 Hg、Cd 平均含量分别比海南省土壤背景值
增加 1. 6 和 2. 3 倍,可推测稻田土壤 Hg和 Cd含量相比过去有明显增加的趋势,有潜在的生态危害效应。 以
海南省土壤背景值做参比值,Hakanson潜在生态危害指数达到 211. 54,属于强生态危害,从潜在生态危害系
数来看 Hg(102. 61)和 Cd(98. 89)达到强生态危害,与前推测一致;而以全国土壤背景值做参比值,潜在生态
危害系数和指数都表明生态危害是轻微级,因此综合来看在海南评价土壤重金属污染状况用 Hakanson 潜在
生态危害指数法评价,而且以海南土壤背景值做参比值得到的结果更可靠。
贵阳花溪区石灰土林地土壤重金属采用单因子污染指数、多因子综合指数与 Hakanson 潜在生态危害指
数所得出的结果是一致[15],但是本研究结果表明 Hakanson潜在生态指数法只有以全国土壤背景值做参比值
得到的结果才与单因子污染指数和多因子综合指数的评价结果一致,即是清洁的,以海南省土壤背景值做参
比值得到的结果属于强生态危害,主要原因是海南土壤背景值低于全国土壤背景值(表 3),这与李福燕的研
究结果类似[16]。
从 Hg、Cd的分布图来看其含量较高的主要集中在东北部的海口及其周边市(县),可能受工业或其它人
为活动(肥料、农药)的影响,今后应研究弄清楚 Hg、Cd 除母质外的来源,特别需要关注其对农产品安全的
影响。
3. 2摇 海南富 Se水稻田区划
1998 年廖金凤[23]研究指出海南省土壤全 Se 含量为 0. 043—0. 785mg / kg,水稻土 Se 量较低,在 0. 043—
0. 145mg / kg之间,平均为 0. 110mg / kg。 而 2006 年海南省地质大调查发现富 Se 土壤分布广泛,而且分布集
中、含量适宜(0. 4—2. 8mg / kg) [6],这可能与采样布点方式及样点数量有关。 本研究采集的 280 个稻田土壤
耕作层样品的 Se含量从痕量到 1. 532mg / kg 之间,平均值(0. 211mg / kg)略低于全国土壤平均值(0郾 29mg /
kg) [17]、贵州稻田土壤平均值((0. 360 依0. 230) mg / kg) [24]和浙江稻田土壤平均值(0郾 29mg / kg) [25],但占
47郾 5%的土壤 Se含量处于中等及以上水平(>0. 175mg / kg),而且这些处于中等及以上水平的稻田土壤 Se 含
量平均值为 0. 342mg / kg,接近富 Se(0. 4mg / kg)水平,而且均没有达到 Se 毒水平( >3mg / kg),因此可在海南
一定区域种植富 Se水稻。
廖金凤[23]研究指出土壤 Se含量在海南省东北部地区最高,其次是中部和东部地区,西部和西南部地区
较低。 海南地质大调查也发现富 Se土壤在海南东北部发育较全,海口、澄迈、儋州、屯昌、琼中以及文昌至万
宁一带均有成片集中分布,Se缺乏区主要分布在滨海平原区以及乐东周边[6]。 本研究得到相似的结果,Se 含
量高的稻田土壤主要集中在海南东北部的海口及其周边的澄迈、定安、文昌和琼海,还有东南部的万宁和保
亭,最高的是琼海和定安;Se含量较低的集中在五指山和乐东。
如前所述稻田土壤重金属平均含量较低,达到绿色食品立地土壤环境条件要求,只有个别点超过国家二
级标准,因此可暂时不考虑重金属污染,故可在上述 Se含量高的稻田土壤上种植富 Se水稻,尤其是土壤富 Se
百分比较高的琼海和定安。
但是即使同一市(县)不同乡(镇)的稻田土壤 Se 含量差异较大,如最大值(1. 532mg / kg)与最小值都出
现在琼海市,因此要准确规划富 Se稻田土壤,还需在 Se含量较高的几个市(县)增加采样密度,进一步确定具
体的富 Se水稻田。
另外本研究发现尽管海南省稻田土壤总体是清洁的,即 5 种有毒重金属平均含量的绝对值均不高,但是
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海口及周边市(县)Se含量较高,5 种重金属含量也较高,稻田土壤 Se含量与 Hg、Cd和 As含量呈极显著或显
著正相关,稻田土壤 Se可能伴生 Hg、Cd和 As。 而且本研究测定的是土壤 Se和重金属的全量,并不代表都可
以被作物吸收利用,土壤 Se在酸性条件下有效性较低,碱性条件下较高[26鄄27],相反很多重金属在酸性条件下
生物有效性较高[28],而海南省稻田土壤酸性较强(平均 pH值为 5. 2),因此有待进一步研究稻田土壤 Se 与重
金属的有效性及其相互作用,以便生产出绿色的富 Se优质大米,促进海南热带高效农业的发展。
4摇 结论
海南省稻田土壤中 Hg、Cd、Cr、Pb和 As平均含量均低于国家土壤环境质量一级标准值和全国土壤背景
值,用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法的评价结果都是清洁的,但以海南省土壤背景值做参比值,
Hakanson潜在生态危害指数达到 211. 54,属于强生态危害,从潜在生态危害系数来看,Hg(102. 61)和 Cd
(98郾 89)达到强生态危害,应注意控制 Hg和 Cd污染源。
稻田土壤的 Se含量从痕量到 1. 532mg / kg之间,平均值为 0. 211mg / kg,但占 47. 5%的土壤 Se 含量处于
中等及以上水平(>0. 175mg / kg)。 Se 含量高的稻田土壤主要集中在海南东北部的海口及其周边的澄迈、定
安、文昌和琼海,还有东南部的万宁和保亭,由于重金属平均含量还比较低,可暂时忽略污染,因此可在这些区
域种植富 Se水稻,尤其琼海和定安。
稻田土壤 Se与 Hg、Cd和 As呈极显著或显著正相关,应加强研究稻田土壤 Se 与 Hg、Cd 和 As 的有效性
及其相互作用,以便生产出绿色的富 Se优质大米。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 11 June,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Controls of post鄄fire tree recruitment in Great Xing忆an Mountains in Heilongjiang Province
CAI Wenhua, YANG Jian, LIU Zhihua, et al (3303)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
The assessment of river health using Benthic鄄Index of biotic integrity for Wenyu River
YANG Liu,LI Yonghui, WANG Juncai, et al (3313)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Consume of soil seeds of Betula albo鄄sinensis and Abies faxoniana in different natural successional stages of subalpine dark
coniferous forest in western Sichuan, China MA Jiangming, LIU Shirong, SHI Zuomin, et al (3323)……………………………
Habitat associations of understorey species spatial distribution in old growth broad鄄leaved Korean pine (Pinus koraiensis) forest
DING Shengjian, ZHANG Chunyu, XIA Fucai, et al (3334)
……
………………………………………………………………………
Nabkha morphology and sand鄄fixing capability of four dominant Caragana species in the desert region of the Inner Mongolia
Plateau ZHANG Yuanyuan, MA Chengcang, HAN Lei, et al (3343)……………………………………………………………
Growth dynamics,biomass allocation and ecological adaptation in Ceratocarpus arenarius L.
QUAN Dujuan, WEI Yan, ZHOU Xiaoqing, et al (3352)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
A rapid assessment method for forest disaster based on MODIS / NDVI time series: a case study from Guizhou Province
SHI Hao, WANG Xiao, XUE Jianhui, et al (3359)
……………
………………………………………………………………………………
Soil cation exchange capacity and exchangeable base cation content in the profiles of four typical soils in the Xi鄄Shui Forest Zone
of the Qilian Mountains JIANG Lin, GENG Zengchao, LI Shanshan, et al (3368)………………………………………………
Impact of water and temperature on spring maize emergence speed and emergence rate
MA Shuqing, WANG Qi, L譈 Houquan, et al (3378)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Effect of N application on the abundance of denitrifying genes (narG / nosZ) and N2O emission in paddy soil
ZHENG Yan, HOU Haijun, QIN Hongling, et al (3386)
………………………
…………………………………………………………………………
Temporal鄄spatial variations of potential evapotranspiration and quantification of the causes in Northwest China
CAO Wen, SHEN Shuanghe, DUAN Chunfeng (3394)
………………………
……………………………………………………………………………
Analysis of ecosystem degradation and recovery using precipitation use efficiency and NDVI in the headwater catchment of the
Yellow River basin DU Jiaqiang, SHU Jianmin,ZHANG Linbo (3404)……………………………………………………………
An assessment method of Kandelia obovata population biomass JIN Chuan, WANG Jinwang, ZHENG Jian, et al (3414)……………
Quantitative characteristics and species composition of Artemisia sphaerocephala and A. ordosica communities in the Ulanbuh Desert
MA Quanlin,ZHENG Qingzhong,JIA Jujie,et al (3423)
…
……………………………………………………………………………
Photosynthesis and transpiration in relation to ion accumulation in Vitex trifolia under varied light intensity
ZHANG Ping,LIU Linde, BAI Xinfu, et al (3432)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Diffusion of elm seed rain in Otindag Sand Land GU Wei,YUE Yongjie,LI Gangtie,et al (3440)……………………………………
Effect of saline water irrigation on sand soil salt and the physiology and growth of Populus euphratica Oliv.
HE Xinlin, CHEN Shufei, WANG Zhenhua, et al (3449)
……………………………
…………………………………………………………………………
Regulation of exogenous nitric oxide on photosynthetic physiological response of Lolium perenne seedlings under NaHCO3 Stress
LIU Jianxin, WANG Jincheng, WANG Xin, et al (3460)
……
…………………………………………………………………………
Longitude gradient changes on plant community and soil stoichiometry characteristics of grassland in Hulunbeir
DING Xiaohui,LUO Shuzheng, LIU Jinwei,et al (3467)
………………………
……………………………………………………………………………
Concentrations and distributions of selenium and heavy metals in Hainan paddy soil and assessment of ecological security
GENG Jianmei,WANG Wenbin,WEN Cuiping,et al (3477)
……………
………………………………………………………………………
Heavy metal contents and evaluation of farmland soil and wheat in typical area of Jiangsu Province
CHEN Jingdu, DAI Qigen, XU Xuehong, et al (3487)
……………………………………
……………………………………………………………………………
The studies on the food web structures and trophic relationships in Guangxi Dongfang Cave by means of stable carbon and nitro鄄
gen isotopes LI Daohong, SU Xiaomei (3497)……………………………………………………………………………………
Analysis of bacterial diversity in the Songhua River based on nested PCR and DGGE
TU Teng, LI Lei, MAO Guannan, et al (3505)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Preliminary delineation and classification of estuarine drainage areas for major coastal rivers in China
HUANG Jinliang, LI Qingsheng, HUANG Ling, et al (3516)
…………………………………
………………………………………………………………………
Estimation of spatial and seasonal changes in phytoplankton primary production in Meiliang Bay, Lake Taihu, based on the
Vertically Generalized Production Model and MODIS data YIN Yan, ZHANG Yunlin, SHI Zhiqiang, et al (3528)……………
Viability and changes of physiological functions in the tiger frog (Hoplobatrachus rugulosus) exposed to cold stress
WANG Na, SHAO Chen, XIE Zhigang, et al (3538)
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Community structure and abundance dynamics of soil collembolans in transgenic Bt rice paddyfields
ZHU Xiangyu, LI Zhiyi, CHANG Liang, et al (3546)
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Morphological characteristics and microsatellite DNA genetic diversity of Nigeria African honey bee, Anhui Apis mellifera and
theirs hybrid generation域 YU Linsheng, XIE Wenfei, WU Houchang,et al (3555)………………………………………………
Effects of social鄄demographic factors on the recreational service of park wetlands in Beijing
LI Fen, SUN Ranhao, CHEN Liding (3565)
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Co鄄integration theory鄄based analysis on relationships between economic growth and eco鄄environmental changes: taking the south鄄
east district in Chongqing city as an example XIAO Qiang, HU Dan, XIAO Yang, et al (3577)………………………………
The cooperative environmental game model in the Tidal River Network Regions and its empirical research
LIU Honggang, CHEN Xingeng, PENG Xiaochun (3586)
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Review and Monograph
Review of eco鄄efficiency accounting method and its applications YIN Ke, WANG Rusong, ZHOU Chuanbin, et al (3595)…………
Overview on the 6th international symposium on modern ecology series of 2011 WEN Teng, XU Delin, XU Chi, et al (3606)………
Discussion
Scale analysis of environmental factors and their relationship with the size of hierarchical aquatic ecoregion: a case study in the
Liao River basin LIU Xingcai, XU Zongxue, ZHANG Shurong, et al (3613)……………………………………………………
Scientific Note
Effects of different light intensities on activities of the primary defense proteins in needles of Larix gmelinii
LU Yifang, SHI Lei, YAN Shanchun (3621)
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An analysis of photosynthetic parameters among Schima superba provenances
XIONG Caiyun, ZENG Wei, XIAO Fuming, et al (3628)
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Research on three small鄄scale agricultural ecological鄄economic systems in Shenzhen City based on emergy analysis
YANG Zhuoxiang, GAO Yang, ZHAO Zhiqiang, et al (3635)
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《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
国内邮发代号:82鄄7摇 国外邮发代号:M670摇 标准刊号:ISSN 1000鄄0933摇 CN 11鄄2031 / Q
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 11 期摇 (2012 年 6 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
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Vol郾 32摇 No郾 11 (June, 2012)
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