土壤中微量元素硒含量的影響因素分析

1、    土壤中微量元素硒含量的影響因素分析    康愛華摘要：土壤在自然形成和發(fā)育過程中受到各方面因素的影響，這些因素也影響著土壤中的微量元素硒。其中，成土母巖是土壤硒含量的決定性因素，而土壤的酸堿度和有機質(zhì)是影響土壤硒含量的主要因素。除此以外，土壤質(zhì)地、土地利用類型、氣候、地形等也較明顯地影響著土壤中硒的含量。關鍵詞：微量元素硒；成土母巖；酸堿度；有機質(zhì)；土壤地質(zhì)引言硒（se）作為一種稀有的元素，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中含量較低，但其重要性日益被人們所重視。硒的化學性質(zhì)活潑，具有有益和有害的雙重生物學功能，缺硒和硒過量都會引起生物以及人體的不良反應。在硒循環(huán)過

2、程中，土壤是基礎媒介，它通過食物鏈實現(xiàn)植物、動物以及人對硒的營養(yǎng)要求，全面和客觀分析土壤中硒的含量、形態(tài)及其影響因素，可以為富硒土壤高效科學利用、生產(chǎn)富硒農(nóng)產(chǎn)品提供科學依據(jù)。1土壤中的硒含量及其影響因素1.1成土母巖土壤在成土過程中受到各種自然因素的影響，成土母巖是其決定性因素。土壤的主要組成物質(zhì)是成土母巖風化后的殘留物質(zhì)，因此母巖的各種元素含量決定了土壤中各元素的含量，往往成土母巖硒含量與土壤硒含量有較大的相關性。而且，硒元素在土壤形成和發(fā)育過程中逐漸積累，表現(xiàn)出土壤中硒含量高于成土母巖硒含量的特征。倪師軍等通過對萬源富硒地區(qū)的巖石、土壤分析得出，頁巖中硒含量最高，碳酸鹽巖次之，砂巖最低，含

3、炭質(zhì)成分的頁巖、板巖硒含量明顯偏高，它們形成的土壤硒含量也有相應的關系。此外，地層也影響著土壤硒含量，老地層相比新地層有著更高的硒含量，而含煤巖層也有較高的硒。1.2氣候條件降水和溫度影響硒的遷移過程。濕熱地區(qū)土壤中粘粒含量較高，增加對硒的吸附固定，造成硒含量增加，干旱氣候也可能引起土壤硒累積。樸河春等指出，我國從東北到西南的缺硒帶是由于自東亞季風氣候形成以來，氣候的干濕變替和凍融作用作為地表生物地球化學作用的基本驅動力，造成土壤硒的長期揮發(fā)和損失。2土壤的酸堿度（ph）土壤的ph值（酸堿度）和eh（氧化還原電位）是影響土壤中硒形態(tài)的重要因素。ph值對硒形態(tài)的影響分直接和間接2個方面。直接影響

4、表現(xiàn)在土壤不同的酸堿性可控制硒與土壤組分eye、a1、ca和mg離子等）的吸附和解吸過程。間接影響表現(xiàn)為ph值可通過氧化還原電位、粘土礦物吸附量、土壤微生物種類和活性等影響土壤硒狀態(tài)。土壤eh則主要是通過影響硒價態(tài)轉化來影響其有效性。在土壤酸堿性基本穩(wěn)定的情況下，氧化環(huán)境下se（0價和一2價）可立刻轉化為亞硒酸化合物se4+，同樣，還原性環(huán)境下，se6+可轉化為se4+。土壤ph值和eh相輔相成，更多時候不能僅僅考慮其中某一個因素的影響。土壤氧化電位低，有利于se6+還原為難溶的、易交換沉淀的se4+，增加了有機物結合態(tài)硒的含量。1.3有機質(zhì)有機質(zhì)對硒的影響也表現(xiàn)在影響其有效性方面，在有機組分

5、當中，硒常常與有機化合物結合，或者在微生物的作用下結合到氨基酸或蛋白質(zhì)里，因此有機質(zhì)對硒的吸附能力強于粘土礦物，因為有機質(zhì)能固結土壤中的硒。但是有機質(zhì)將土壤溶液中的硒固定在土壤中的同時也降低了硒的有效性。另外，有機質(zhì)在發(fā)生礦化的同時會釋放出硒，從而增加了土壤中的有效硒。1.4土壤質(zhì)地土壤中的粘粒對硒有較強的富集作用，粘粒含量越高，土壤的保肥性越好，能有效地減少硒的流失。即在同一片區(qū)域內(nèi)，粘性土壤中的含硒量往往高于砂性土壤。土壤中各種形態(tài)的硒都可與fe、a1等復合物發(fā)生沉淀反應。鐵、鋁等金屬氧化物具有相當強的硒吸附能力，如氧化鐵，其吸附能力強于粘土礦物，吸附量與土壤氧化鐵的含量和活化程度正相關。

6、鐵的氧化物可以吸附se（+4價和+6價）2種形態(tài)，但以吸附se（+4價）為主。土壤中的氧化鐵與亞硒酸鹽形成的復合物在堿性條件下穩(wěn)定性較低，有利于亞硒酸鹽轉化成可溶性硒酸鹽，但在酸性還原條件下這種復合物比較穩(wěn)定。1.5土壤中fe、mn金屬氧化物的作用金屬氧化物對表生環(huán)境中的硒有著深遠的影響，土壤中金屬元素對硒的影響主要表現(xiàn)為吸附固定作用。章海波等人對香港富硒土壤研究時發(fā)現(xiàn)土壤中硒的含量與土壤中fe、a1含量有著十分顯著的相關性。土壤中各形態(tài)的硒都能與fe、a1和mn的復合物發(fā)生反應而沉淀下來，fe、mn等的金屬氧化物對硒有著很強的吸附能力，甚至強于粘土礦物，其作用類似于粘土礦物。2硒在土壤中的形

7、態(tài)及轉化2.1土壤中硒的形態(tài)土壤中硒形態(tài)的分級方法可分為2種，即浸提形態(tài)和化學形態(tài)。硒的浸提形態(tài)是指按照硒與土壤不同組分的結合能力，建立在化學浸提技術的基礎上，最早應用于研究土壤中重金屬和準重金屬元素。cutter最早提出了土壤硒的4步分級法，即劃分為吸附態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)和有機結合態(tài)。目前，國內(nèi)外比較普遍認可的浸提方法是確定了將土壤硒劃分為可溶態(tài)（水溶態(tài)）、可交換態(tài)及碳酸鹽結合態(tài)、鐵錳氧化物結合態(tài)、有機物一硫化物結合態(tài)及元素態(tài)和殘渣態(tài)硒的5級形態(tài)浸提法。在一般農(nóng)田土壤中，hcl浸提態(tài)和殘渣態(tài)硒含量最高，可交換態(tài)硒（磷酸鹽和氨水浸提）含量次之，可溶態(tài)硒含量最低；而在富硒土壤中以可交換

8、態(tài)硒含量最高，hcl浸提態(tài)和殘渣態(tài)硒含量次之，可溶態(tài)硒含量最低常用的浸提劑有水、kh2p04/nahc03等鹽溶液、稀堿和有機絡合劑（如edta、dtpa等）、nh4c1hcl、hnojh2s04/高氯酸等。這些浸提劑中，以nat-ic03和kh2p04對有效硒的提純效果最好。2.2土壤中不同形態(tài)硒的轉化各種形態(tài)的硒在土壤的氧化還原環(huán)境、微生物生物作用、土壤腐殖質(zhì)以及植物吸收的聯(lián)合作用下不斷地轉化，最終在某一時間段達到一種平衡狀態(tài)。對于人類有實踐意義的是土壤硒的損失途徑、數(shù)量以及植物有效性。損失途徑中，甲基化起著非常重要的作用，在南極和北極的大氣和冰川中都檢測到硒。北方雖然硒主要以硒酸鹽形態(tài)存在，植物有效性高，但氣候的干濕變替和凍融作用作為地表生物地球化學作用的基本驅動力，加上灌溉、水蝕等造成土壤硒的長期揮發(fā)和損失。3.研究展望3.1區(qū)域大氣一土壤一水一植物系統(tǒng)的硒平衡，特別是針對大氣沉降、硒甲基化（揮發(fā)）、硒的淋失等途徑的定量規(guī)律和影響因素，應開展大尺度范圍的監(jiān)測和分析。3.2針對不同氣候條件、土壤類型、地表水/地下水利用方式以及作物品種，分類開展硒的植物有效性研究。當前國內(nèi)外在土壤不同形態(tài)硒有效性和土壤母質(zhì)、ph值、eh、有機質(zhì)、鐵鋁氧化物等因素之間關系的研究結果不盡相同，主要原因在于影響硒轉化的因素太多、太復雜，很多時候單純的