苏南经济快速发展区土壤Ni的形态分布影响因素——以昆山市为例

以江苏省昆山市为典型区,通过现场采样及室内分析测定,定量研究了几种因素对农田土壤Ni形态分布的影响。结果表明：（1）土壤有效态Ni含量为1.31 mg.kg-1,土壤全Ni含量为40.95 mg.kg-1,土壤Ni的活化率为3.38%。（2）土壤重金属Ni各形态含量相对大小为残渣态（36.20 mg.kg-1）〉有机质结合态（2.80 mg.kg-1）〉铁锰氧化物结合态（1.31 mg.kg-1）〉可交换态（0.54 mg.kg-1）、碳酸盐结合态（0.10 mg.kg-1）,残渣态含量明显高于其他形态,达88.16%。（3）pH值是影响可交换态Ni含量的最主要因素,达极显著负相关水平;全Ni含量是影响碳酸盐结合态Ni含量、铁锰氧化物结合态Ni含量和残渣态Ni含量的最主要因素,达极显著正相关水平;有机质含量是影响有机质结合态Ni含量的最主要因素,呈显著正相关水平。（4）〈0.01 mm粘粒含量是影响可交换态Ni含量的重要因素,有机质含量是碳酸盐结合态Ni含量的重要影响因素,pH值和有机质含量都是影响铁锰氧化物结合态Ni含量的重要因素,〈0.01 mm粘粒含量、pH值都是影响有机质结合态Ni含量的重要因素,pH值是影响残渣态Ni含量的重要因素。     

有机质对冻融黑土重金属Zn赋存形态的影响

冻融作用对不同有机质含量的土壤重金属Zn赋存形态转化产生显著影响,以24h为1个冻融周期,对150mg(Zn)·kg-1的黑土冻融8次,结果表明,随着有机质含量的增加,未经冻融土壤的交换态和铁锰氧化物结合态Zn含量逐渐降低,有机结合态Zn含量逐渐增加,残渣态Zn含量变化不显著。冻融作用可促进交换态和铁锰氧化物结合态Zn含量降低,促进有机结合态和残渣态Zn含量增加。随着土壤有机质含量的增加,冻融作用使重金属Zn生物有效态含量降低。通过有机质含量与各形态Zn含量拟合,在未冻融和冻融条件下,各形态Zn含量与有机质含量之间呈二次多项式的函数关系,相关系数r2在0.664和0.995之间。     

粤东凤凰山茶区土壤镉赋存形态特征及茶叶有效性

通过对粤东凤凰山茶区12个大型茶园土壤和茶叶进行采样,采用连续提取法将茶园土壤Cd分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机束缚态和残渣态,探讨了茶园土壤Cd的5种化学形态组成特征及其与土壤理化性质和茶叶Cd积累的关系。结果表明:(1)茶区土壤中镉的化学形态分布受到土壤pH值和有机质含量的影响,土壤中Cd的5种化学形态分布的规律为:残渣态>碳酸盐结合态>可交换态>铁锰氧化物结合态>有机束缚态;茶区土壤可交换态Cd和残渣态Cd与土壤中的pH值呈极显著负相关性关系,而有机结合态Cd与土壤pH值呈显著正相关关系;有机质含量与氧化物结合态Cd和有机束缚态Cd呈显著正相关关系,而与可交换态Cd和残渣态Cd呈显著负相关关系。(2)茶叶中Cd含量在0.30~0.98mg/kg,平均含量为0.65mg/kg;茶叶中的Cd含量与土壤中可交换态Cd有显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。因此,可以通过调节茶园土壤pH值,影响土壤中Cd的化学形态分布,最终达到降低茶叶中Cd含量,提高茶叶品质的目的。     

苏南经济快速发展区土壤Cu、Ni、Pb、Zn形态及其有效性定量分析——以昆山市为例

研究了江苏省昆山市农田土壤有效态Cu、Ni、Pb、Zn各形态含量及其有效性。结果表明,土壤重金属Cu、Ni、Pb、Zn各形态含量以残渣态有机质结合态铁锰氧化物结合态碳酸盐结合态、可交换态,残渣态含量明显高于其他形态。Cu和Pb有机质结合态所占比例相对也较高,分别达36.09%和28.30%。土壤可交换态含量、碳酸盐结合态含量、Fe-Mn氧化物结合态含量及残渣态含量均以Zn最高;土壤有机质结合态含量以Cu最高;土壤可交换态含量变异系数、土壤碳酸盐结合态含量变异系数及土壤Fe-Mn氧化物结合态含量变异系数以Ni为最大;土壤有机质结合态含量变异系数以Zn最大;土壤残渣态含量变异系数以Pb最大。土壤铁锰氧化物结合态铜和可交换态铜对土壤有效态铜含量影响最大;土壤可交换态镍含量对土壤有效态镍含量最大;土壤铁锰氧化物结合态铅和有机质结合态铅对土壤有效态铅含量影响最大;土壤可交换态锌和碳酸盐结合态锌对土壤有效态锌含量影响最大。     

吉林西部土壤砷的形态分布及其与土壤性质的关系研究

按照生态地球化学土壤样品元素形态分析方法,将土壤无机砷分成水溶态、离子交换态、碳酸盐态、腐植酸结合态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态和残渣态。通过对吉林西部36个表层土壤样品的测试,分析了土壤不同形态砷的分布和不同形态砷与土壤性质的关系。研究表明,洮南市不同形态砷的分布为：残渣态（65．30％）〉腐植酸结合态（17．39％）〉铁锰氧化物结合态（10．70％）〉碳酸盐态（2．23％）〉水溶态（2．17％）〉强有机结合态（1．17％）〉离子交换态（1．04％）。通榆县不同形态砷的分布为：残渣态（56．66％）〉腐植酸结合态（23．82％）〉铁锰氧化物结合态（11．08％）〉碳酸盐态（2．81％）〉水溶态（2．18％）〉离子交换态（1．98％）〉强有机结合态（1．46％）。残渣态砷是吉林西部土壤砷的主要形态。土壤水溶态砷和铁锰氧化物结合态砷与土壤pH值皆呈极显著正相关;残渣态砷与土壤有机质皆呈极显著负相关,而与土壤阳离子交换量呈极显著正相关。离子交换态砷、碳酸盐态砷、铁锰氧化物结合态砷和强有机结合态砷与土壤矿质元素的关系不大,而水溶态砷、腐植酸结合态砷和残渣态砷与土壤矿质元素的关系密切。     

冻融作用对黑土重金属Zn形态转化的影响

通过对重金属Zn污染的黑土进行冻融频次和不同含水量的实验研究得到,随着冻融次数的增加,重金属Zn交换态含量,铁锰氧化物结合态含量和有机结合态含量均呈不同程度的降低趋势,残渣态含量明显增加,表明冻融作用可使土壤重金属Zn生物有效态含量降低。重金属Zn各赋存形态含量与土壤所经历的冻融次数之间呈二次多项式的函数关系,相关系数在0.948和0.988之间。随着土壤含水量的增加,冻融作用对重金属Zn交换态含量影响不大,铁锰氧化物结合态含量降低,有机结合态含量增加,而残渣态含量明显增加。     

苏南经济快速发展区昆山市土壤铅形态含量及其影响因素

以地处苏南经济快速发展区的江苏省昆山市为典型区,采集水稻土及传统蔬菜地和保护栽培蔬菜地土壤样品126个,采用多元统计回归分析方法,定量研究几种因素对农田土壤各形态铅含量的影响。结果表明:土壤有效态铅平均含量为3.75 mg·kg-1,土壤全铅平均含量为27.42 mg·kg-1,土壤铅的活化率平均为15.64%。土壤各形态铅含量相对大小为残渣态(15.35 mg·kg-1)>有机质结合态(6.68 mg·kg-1)>铁锰氧化物结合态(4.27 mg·kg-1)>碳酸盐结合态(0.76 mg·kg-1)>可交换态(0.36 mg·kg-1),残渣态含量明显高于其他形态,占49.79%。pH是影响可交换态铅含量和铁锰氧化物结合态铅含量的最主要因素,均达极显著负相关水平。全铅含量是影响碳酸盐结合态铅含量和残渣态铅含量的最主要因素,达极显著正相关水平。有机质含量是影响有机质结合态铅含量的最主要因素,达极显著正相关水平。pH也是影响有机质结合态铅含量的重要因素。     

海南岛砖红壤中铅、镉的化学形态与转化

采用土培实验和连续提取.原子吸收分光光度法,研究了重金属Pb、Cd在海南岛花岗岩砖红壤中的形态组成、外源Pb、Cd污染及化学修复剂磷、钙、硫对土壤重金属形态的影响.结果表明:在供试原土壤中,重金属Pb的化学形态以结合态和残余态为主,土壤有效态Pb含量较低,其中残余态Pb>有机质结合态Pb>铁锰氧化物结合态Pb>碳酸盐结合态Pb>交换态Pb>水溶态Pb,说明土壤Pb的环境风险较低;重金属Cd的化学形态以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态为主,土壤中交换态Cd含量较高,其中铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>交换态Cd>有机结合态Cd>残余态Cd>水溶态Cd,说明土壤Cd的环境风险较高.当外源Pb、Cd污染土壤时,有铁锰结合态Pb>残余态Pb>有机态Pb>碳酸盐结合态Pb>交换态Pb>水溶态Pb,交换态Cd>铁锰氧化物结合态Cd>碳酸盐结合态Cd>残余态Cd>有机态Cd>水溶态Cd的趋势.向污染土壤施加化学改良剂过磷酸钙、硫化钠和石灰,能显著降低水溶态Pb、Cd和交换态Pb、Cd的含量,并使有机结合态Pb、碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb含量下降,但残余态Pb、碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机态Cd有增加的趋势,残余态Cd的含量基本稳定.     

基于通径分析的土壤性质与硒形态的关系——以黑龙江省主要类型土壤为例

黑龙江省是缺硒(Se)比较严重的省份之一,位于全国低Se带的始端。本文选择黑龙江省不同类型土壤,采用连续浸提法测定了土壤中Se的形态,并运用通径分析法研究了土壤理化性质对土壤Se形态、全Se的影响。结果表明:总Se含量在不同类型土壤中差异较大,整体上处于中等偏低水平;各结合态Se中以有机态和残渣态为主,分别占8.16%~50.5%和26.32%~70.90%,酸溶态占0.80%~33.97%,而水溶态与交换态仅占0.70%~7.18%和0.75%~9.37%。通径分析显示,土壤理化性质通过直接和间接作用共同影响着土壤各赋存形态Se的含量和分解转化方向,但其各自的作用机理和影响强度不同。在土壤各性质中,土壤有效铁、锰和黏粒以及它们间的共同作用决定了土壤Se形态分布,其中,土壤有效铁对于除残渣态Se之外的4种形态Se的生成转化起到了主导作用,而土壤有机碳、pH等其他性质主要通过正或负的间接作用影响Se形态。土壤总Se方面,土壤有效铁、锰及黏粒含量对总Se有较强的富集作用,但土壤有机碳和pH等因素间的相互作用也不可忽略。     

白银市污灌区土壤-小麦系统镉赋存特征及其健康风险评价

为探明白银市有色冶炼污灌区土壤镉(Cd)形态、空间分布特征及小麦中Cd含量对人体健康的影响,采用连续分级提取法和地理信息系统(ArcGIS)空间插值方法,研究污灌区表层土壤和不同污染程度典型土壤剖面Cd赋存形态及其空间分布差异,阐明污灌区Cd在不同生育期春小麦不同器官中分布和富集特征,并利用健康风险模型计算Cd的健康风险水平并进行空间区划。结果表明,表层土壤Cd不同形态平均含量依次为碳酸盐结合态>可交换离子态>铁锰氧化物结合态>残渣态>有机结合态,占全量比例依次为碳酸盐结合态>残渣态>可交换离子态>铁锰氧化物结合态>有机结合态,其空间分布与Cd总量分布相似。Cd的五种形态均与pH呈显著负相关,与土壤有机质(SOM)呈显著正相关。除残渣态外,其他四种Cd形态和阳离子交换量(CEC)呈显著正相关。0~60 cm土壤剖面Cd形态以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态为主,可交换离子态随污染程度降低而降低,残渣态随污染程度降低而增加。春小麦不同器官的Cd含量随春小麦生长总体表现为根>叶>茎>籽粒。Cd健康风险分布与土壤Cd总量、土壤可交换离子态和碳酸盐结合态Cd的空间分布一致。不同区域居民食用小麦对成人的健康风险指数(HQ)范围在1.2~5.6之间,均大于1,已存在非致癌健康风险。本研究结果为白银市土壤重金属Cd污染综合防控提供了科学依据。     

赣南低丘红壤水稻土硒及其生物有效形态的组成与分布

为了更好地了解我国南方低丘红壤水稻土中生物有效硒的组成与特性,在赣南地区采集了26份代表性土样,并对土壤总硒、磷酸盐提取态硒及土壤pH、土壤有机质等进行了测定分析。结果表明:研究区域土壤总硒为234.7μg/kg(n=26),属于中等含硒水平土壤。有机硒是土壤浸提液中硒的主要存在方式,约占土壤可提取态硒(8.88μg/kg)的90%。土壤浸提液中亚硒酸盐含量(0.62μg/kg,n=26)高于硒酸盐(0.47μg/kg,n=21)。除亚硒酸盐外,土壤浸提液中各形态硒(包括有机硒、无机硒和硒酸盐)与土壤总硒或可提取态硒均具有显著的正相关关系(P0.05)。随高程增加土壤pH略有升高,而土壤各形态硒(亚硒酸盐除外)则有不同程度的下降趋势。土壤pH、有机质与土壤浸提液中各形态硒均无明显的相关关系(P0.05),不过,有机质对土壤中亚硒酸盐的形态转化及其生物有效性的影响值得进一步研究。     

不同用量腐植酸对土壤有效硒含量和硒的形态以及大蒜硒吸收的影响

采用室内土培和网室盆栽的方法,研究了不同用量的腐植酸对土壤有效硒含量和硒形态以及大蒜硒吸收规律的影响。结果表明:土壤有效硒含量随着腐植酸用量的提高而增加,20%OM处理的土壤有效硒含量(43.3~50.6μg·kg~(-1))10%OM(37.6~48.8μg·kg~(-1))5%OM(36.0~44.1μg·kg~(-1))CK(33.0~41.5μg·kg~(-1))。可溶态硒与土壤有机质含量的关联度最大(关联系数为0.821),其次为有机硫化物结合态硒(关联系数为0.693),铁锰氧化物结合态硒关联度最低(关联系数为0.482)。随着腐植酸用量的增加,土壤有机质含量得到相应提高,土壤中有机质的含量与可溶态硒、可交换态及碳酸盐结合态硒和有机硫化物结合态硒呈显著正相关,其相关系数分别为0.963、0.962和0.906,而与其他形态的硒相关性不明显。大蒜各部位干重的硒含量为根(0.167~0.653 mg·kg~(-1))茎(0.114~0.326 mg·kg~(-1))叶(0.056~0.086 mg·kg~(-1)),且4个处理大蒜鳞茎鲜重的硒含量为0.018~0.110 mg·kg~(-1),均达到了富硒食品标准(HB001/T—2013)。     

Selenium Speciation and Distribution Characteristics in the Rhizosphere Soil of Rice (Oryza sativa L.) Seedlings

A five-step sequential extraction procedure was used for the fractionation of selenium (Se) in rhizosphere and nonrhizosphere soils with rice (Oryza sativa L.) seedlings. Results showed that in rhizosphere soils without the addition of Se, the soluble Se (Sol-Se), exchangeable Se and Se bound to carbonates (Exc-Se), Se bound to organic-sulfide matter and elemental Se (OM-Se), and total Se contents were significantly greater than those in nonrhizosphere soils, whereas the residual Se (Res-Se) was less than that in the nonrhizosphere soils. After the addition of Se, the Sol-Se and OM-Se contents in the rhizosphere soils were still evidently greater than those in nonrhizosphere soils, but the Exc-Se was significantly less in rhizosphere soils than in nonrhizosphere soils. Our overall results suggest that the Se bioavailability in rice rhizosphere soils is greater than that in nonrhizosphere soils. Selenium bioavailability in the rhizosphere soil is not correlated with Se accumulation in rice seedlings.     

Transformation and Bioavailability of Selenate and Selenite Added to a Nicotiana tabacum L. Planting Soil

Selenium (Se) is an essential nutrient for humans and is beneficial for plant growth. To investigate the transformation and bioavailability of Se in tobacco planting soil, selenite and selenate were applied. A pot experiment and sequential extraction scheme were used to investigate the Se contents in different forms in soils treated with Se. A series of equations were applied to model the transformation behavior of Se in this study. The results showed that the forms of selenium were increased significantly by applying the different valence state of water-soluble selenium. The carbonate-bound and iron-manganese (Fe-Mn) oxide–bound species were improved in selenite-added soil, whereas the soluble and exchangeable forms were increased in selenate-added soil. Michaelis-Menten equation fitting results indicated that estimated maximal selenium contents of leaves, stems, and roots in selenate-added soils were 1.83, 15.81, and 20.98 times larger than in selenite-added soils. The utilization levels of selenate were 4.3 to 7.9 times larger than selenite for Nicotiana tabacum L. In conclusion, the bioavailability and mobility of selenate were greater than selenite in Nicotiana tabacum L. planting soil.     

有机质对广西酸性富硒土中Se(Ⅳ)吸附解吸特性的影响

为探究有机质在酸性富硒土吸附Se(Ⅳ)过程中的作用，以广西典型富硒区的赤红壤为材料，研究了酸性富硒土去除有机质后，土壤硒的赋存形态、土壤对Se(Ⅳ)的吸附解吸特征及吸附前后土壤基团的变化。结果表明：(1)去除有机质后，土壤中有机结合态硒大幅度减少，铁锰结合态硒成为土壤硒的主要赋存形态。(2)吸附试验表明，土壤对Se(Ⅳ)吸附过程以多分子层的不均质表面吸附为主，吸附过程受控于化学反应与化学吸附；去除有机质后，土壤对Se(Ⅳ)吸附量和吸附强度均显著下降。(3)解吸试验表明，吸附以难解吸的专性吸附为主；去除有机质后，解吸量与解吸率下降，固液分配系数K_d值下降。(4)傅里叶变换红外光谱表明，土壤吸附Se(Ⅳ)与静电引力、络合反应和配位体交换有关；去除有机质减少了有机官能团的数量，导致吸附量减少。综上，有机质的存在，提升了酸性富硒土对Se(Ⅳ)的吸附容量和吸附强度，是造成酸性富硒土硒有效性较低的重要因素。     

设施栽培条件下蔬菜含硒状况及其健康风险评估

设施栽培条件下土壤性质变化剧烈,其对作物吸收硒(Se)的影响值得研究。本文通过对南京市典型设施蔬菜种植基地土壤及对应植物样品进行取样分析,探讨高强度利用模式下土壤Se的存在形态以及不同蔬菜类型对Se吸收的差异,分析蔬菜Se含量与土壤Se存在形态及土壤性质之间的关系,并对长期设施栽培条件下蔬菜Se的摄入健康风险进行评价。结果表明,不同蔬菜可食部分对Se的富集能力表现为叶菜类(平均含Se量为60μg/kg,干重)根茎类(30μg/kg)茄果类(26μg/kg)。蔬菜可食部分Se含量随土壤有机质及有机结合态Se含量的增加而降低。研究区域有机肥的大量施入引起的有机结合态Se含量的增加可能是降低Se有效性的最重要原因。     

施硒对暗棕壤硒状况和森林蔬菜硒积累的影响

以培育富硒森林蔬菜为目标,在暗棕壤上进行了荚果蕨、小叶芹、小根蒜、婆婆丁等4种山野菜施硒试验。硒肥种类为亚硒酸钠,施硒量为0.10~10.00mg kg-1,直接施肥范围为0~15cm表土。经过一个完整的生长周期(1a)后测定土壤和植物硒指标。结果表明,典型暗棕壤对外源亚硒酸钠态硒具有较强吸收与保持能力,从低剂量至高剂量施入的硒有90%~70%以上仍保留在原施硒土层内;其中H2O可溶态硒占全硒的6.03%~3.78%,KH2PO4浸提的有效态硒占全硒的19.36%~37.54%,而且土壤全硒、KH2PO4浸提的有效态硒及H2O可溶态硒皆与最初的施硒量呈线性正相关。在土施强化供硒条件下,4种山野菜均能高量富集硒,其含硒量为对照的1.7~158.9倍;不同植物的富硒能力有差异,它们在递增施硒情况下高量富集硒的变化模式也各有特点。总体来看,山野菜含硒量与施硒量之间为非线性正相关关系,但在一定的较低施硒量范围内这种关系则是线性的,线性范围因植物而异;土壤的可溶态硒、KH2PO4浸提的有效硒甚至全硒等指标与山野菜含硒量之间亦均呈明显的非线性正相关,且施硒量较低时其关系亦表现为线性。初步得出,典型暗棕壤控制施硒是在近自然条件下培育富硒森林蔬菜并获取高富硒生物资源的有效途径;不过,强烈搅动的砂砾质暗棕壤却不利于硒肥保持和植物吸收,不适于富硒森林蔬菜栽培。     

Use of selenium fertilizers for production of Se‐enriched Kenaf (Hibiscus cannabinus): Effect on Se concentration and plant productivity

Due to selenium (Se) deficiency, Se fortification of food and feed is applied in many countries. Therefore, potential use of Se‐enriched kenaf was investigated based on its Se accumulation, its potential to transform accumulated Se to other Se species, and effect of Se accumulation on its growth. Kenaf was grown with different levels of two Se fertilizers (selenite and selenate) at concentrations ranging from 0 to 4 mg Se (kg soil)^–1. Total Se concentrations in the plants grown on selenate‐treated soil amounted to (1019 ± 136) mg Se (kg dry weight)^–1 and were much higher compared to plants grown on selenite‐treated soil. Identified Se species were selenite, selenate, Se‐methionine, and Se‐cystine. Biomass yield, net photosynthesis, and chlorophyll index of the plants decreased when plants were grown on soils treated with high doses of selenate.     

Selenium speciation in soil and rice: influence of water management and Se fertilization

Rice (Oryza sativa) is the staple food for half of the world's population, but the selenium (Se) concentrations in rice grain are low in many rice-growing regions. This study investigated the effects of water management on the Se speciation dynamics in the soil solution and Se uptake and speciation in rice in a pot experiment. A control containing no Se or 0.5 mg kg(-1) of soil of selenite or selenate was added to the soil, and plants were grown under aerobic or flooded conditions. Flooding soil increased soluble Se concentration when no Se or selenite was added to the soil, but decreased it markedly when selenate was added. Selenate was the main species in the +selenate treatment, whereas selenite and selenomethionine selenium oxide were detected in the flooded soil solutions of the control and +selenite treatments. Grain Se concentration was 49% higher in the flooded than in the aerobic treatments without Se addition. In contrast, when selenate or selenite was added, the aerobically grown rice contained 25- and 2-fold, respectively, more Se in grain than the anaerobically grown rice. Analysis of Se in rice grain using enzymatic hydrolysis followed by HPLC-ICP-MS and in situ X-ray absorption near-edge structure (XANES) showed selenomethionine to be the predominant Se species. The study showed that selenate addition to aerobic soil was the most effective way to increase Se concentration in rice grain.