重金属地质高背景区土壤Se的地球化学特征及富Se耕地综合评价

为了合理保护和利用富Se耕地资源,为重金属地质高背景区富Se农产品的安全开发提供科学依据,以重庆市黔江区白土乡为例,采集74份耕地土壤(0~20 cm)及水稻籽实样品,分析稻谷及土壤中Se和重金属(Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu、Zn和Ni)含量,同时分析土壤中养分元素及氧化物含量,研究土壤及稻谷中各元素的地球化学特征,并开展富Se耕地综合评价。结果显示,研究区土壤环境综合质量等级以三等(轻度污染)和四等(中度污染)为主,面积占比分别为41.65%和50.71%,污染因子为Cd。土壤Se平均含量为0.91 mg·kg^(-1),含量介于0.4~3.0 mg·kg^(-1)之间的点位占比为97.29%,土壤Se资源丰富。研究区耕地土壤总体养分条件良好,但部分区域存在单元素缺乏问题,以K缺乏最为显著。耕地土壤重金属和Se含量主要与灰岩、炭质页岩(夹煤线)的风化成土有关。此外,农业活动会造成耕地土壤Cd和As的输入。研究区糙米富Se率为100%,糙米Cd超标率为7.4%,土壤pH值是影响稻谷吸收土壤Cd和Se的主控因素,中碱性条件有利于水稻富集Se而抑制其对Cd的吸收。研究区富Se耕地综合等级以二等为主,面积占比为95.68%,适宜开展富Se资源开发利用。可根据各耕地地块单项指标得分情况,通过养分元素补充、土壤酸碱度调节等措施,趋利避害利用土壤富Se资源,对部分不适宜开展富Se资源开发利用的耕地,可进行种植结构调整。

湖南省龙山县耕地土壤硒含量特征及其影响因素

硒是人体及动物必需的微量营养元素之一.在龙山县耕地区系统地采集了326件表层土壤样品进行分析测试,研究了区域内土壤硒含量空间分布特征、空间变异特性、垂向分布特点及其影响因素,分析了土壤有效态硒的影响因素.结果表明,研究区土壤硒平均含量为0.33 mg·kg^(-1),土壤有机质平均含量为20.7 g·kg^(-1),土壤呈酸性.土壤硒含量呈中等空间变异,垂向分布呈表层富集的规律.研究区内硒含量主要受成土母质与土地利用的双重影响,有机质含量与硒含量呈显著正相关关系(P<0.01).土壤硒形态以腐殖酸结合态与强有机结合态为主,有效硒组分占比较低,土壤硒的生物有效性受硒全量和酸碱度影响较大,可以通过人为方式适当调整土壤酸碱度,提高硒生物有效性,有效提升土地利用价值.

黑色岩系成壤过程中镉和硒的形态转变与迁移特征

[目的]黑色岩系含有高量的镉和硒,为明确其在风化成土过程中,岩石镉和硒的形态转变和释放对周围生态环境产生影响。[方法]在浙西北寒武统荷塘组地层的黑色岩系分布区,通过沿地形不同部位(丘陵上坡、丘陵中坡、丘陵下坡、丘间谷底和河谷阶地)采集土壤剖面分层土样,探讨黑色岩系风化成土及其风化物迁移过程中镉和硒的数量与形态转变规律。[结果]从母岩经母质到土壤,土壤总镉和总硒均呈下降趋势。黑色岩系风化物镉和硒损失随沿丘陵坡地向下迁移搬运距离增加而增加,其中,由坡积物演变为洪积物的过程中,镉和硒的损失大于由残积物演变为坡积物的损失。从风化物中流失的镉和硒以流水扩散方式对下游河流冲积物发育表土镉和硒含量产生影响,但影响程度随距离增加而减小。随着风化物搬运距离增加和土壤的演变,发生碳酸盐结合态镉和残留态镉向水溶性镉、交换性镉、有机质结合态镉、氧化物结合态镉转变,残留态硒逐渐活化转变为交换性硒、有机质结合态硒、氧化物结合态硒。土壤水溶性镉、交换性镉(硒)、有机质结合态镉(硒)呈现向地表增加的趋势;硒的有机富集及表土富集现象比镉更为明显。[结论]黑色岩系风化不仅可通过残留方式直接影响其分布区土壤镉与硒的含量,也可通过流水扩散方式影响周边地区土壤镉和硒的含量。

水土流失区土壤硒、锌地球化学特征及其生物有效性——以福建省长汀县为例

水土流失影响着土壤中元素的分布与分配,土壤中硒、锌等微量有益元素在水土流失区的分布、分配规律及其生物有效性是衡量水土流失生态效应的重要因素。针对水土流失区硒、锌的地球化学特征及生物有效性,以福建省长汀县水土流失区为例开展了土壤及农作物地球化学调查,获取了水土流失区土壤及农作物Se、Zn的关键地球化学参数。结果发现:水土流失区土壤Se含量中位值为0.43×10^(-6),Zn含量中位值为46×10^(-6);Se富集于变质岩发育的土壤中,Zn富集于变质岩和花岗岩发育的土壤中;土壤Se、Zn在竹林地中含量相对其他土地利用类型更高;随着水土流失程度的增加,土壤Se含量呈递减趋势;Se、Zn的生物富集系数与土壤w(Si)/w(Al)值呈显著正相关,与土壤Se、Zn以及有机质等指标含量呈显著负相关。结果表明:长汀县水土流失区土壤Se、Zn的分布、分配主要受变质岩和花岗岩的控制;水土流失过程存在显著的土壤Se流失;土壤Se、Zn生物有效性受黏土矿物及有机质吸附的影响而呈现降低,水土流失区土壤中非活性态的Se、Zn可能存在较大比例。

江苏省里下河地区富硒土壤元素地球化学特征及其成因机制

基于江苏省里下河平原区所积累的有关生态地球化学调查数据,通过元素分布对比、相关分析、R型聚类分析、主成分分析等,系统探讨了该区富硒土壤的元素地球化学特征和成因机制,为合理开发利用第四纪沉积类型的富硒土地资源等提供了依据或线索。研究结果显示:里下河富硒土壤为典型的第四纪沉积成因,富有机质、偏还原的封闭的潟湖相沉积环境是形成局地富硒土壤的基础;富硒土壤特征元素组合为Se-OM-N-K-Fe-Co,主要位于地表30 cm以上深度,Se含量多为(0.3~0.4)×10^(-6),分布均匀;土壤中大多数元素之间有显著正相关性,Se-OM、Se-CEC的相关系数r分别为0.74、0.66,Se和pH之间有较显著负相关性,相关系数为-0.35;富硒土壤形成要经历成土母质初始富集、成土期间再富集和成土后表生富集3个富Se阶段,以及非潟湖相沉积物(如海相沉积等)的干扰,有机质吸附、胶体吸附和生物地球化学作用是导致土壤Se富集的主要原因;富硒土壤中还伴有Cu、Pb、Zn、Ni、Co、V等相对富集,但相关重金属未超标。

贵州省惠水县涟江大坝土壤硒分布特征及影响因素研究

【研究目的】涟江大坝位于贵州省惠水县,为查明该地区土壤硒分布特征,系统采集了表层土壤样品337件,成土母岩样品4件,土壤剖面样品16件,分析测定Se、养分元素和As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn重金属元素等含量。【研究方法】通过表层土壤、成土母岩、土壤剖面样品中Se、养分元素、重金属元素含量对比分析,结合相关性分析方法,对该区土壤Se分布特征进行评估。【研究结果】区内土壤偏酸性,土壤中Se元素含量范围为0.19~3.65 mg/kg;土壤中养分元素P、B和SOM含量高;区内不同成土母质表层土壤Se平均值具有上石炭统灰岩>中二叠统茅口组灰岩>中二叠统栖霞组灰岩>上白垩统茅台组砂岩>中三叠统罗楼组灰岩>中三叠统边阳组碎屑岩的变化规律;区内土壤剖面中Se含量随深度加深而降低。【结论】区内富硒土壤丰富,主要为中等和高级,富硒土壤面积为42.94 km2;土壤中Se与SOM呈显著正相关关系,Se与K_(2)O、pH呈显著负相关关系。

广西梧州六堡茶茶叶及根系土中硒含量影响因素

为研究广西梧州六堡茶茶叶—根系土体系中Se含量特征及影响因素,以六堡茶核心产区六堡镇、狮寨镇主要茶园为研究对象,对六堡茶茶叶、根系土、茶叶浸出液样品中的Se含量进行了统计分析。结果表明:研究区茶园土壤中Se含量在(0.40~1.98)×10^(-6),平均值为1.08×10^(-6);六堡茶茶叶中Se含量在(0.03~0.25)×10^(-6),平均值为0.07×10^(-6),富Se率为68%;茶叶浸出液中Se的浸出率在0~23.95%;研究区六堡茶茶园根系土中Se含量主要受成土母质及土壤硅铁铝率的控制;土壤中的P、N元素可促进茶叶对土壤中Se的吸收,而酸化土壤中的铁铝氧化物则会使土壤中的Se无法被六堡茶充分利用,建议通过适当的生物化学及农艺措施改良酸化土壤,以提高六堡茶的富硒能力。

贺兰山主要建群树种根际土壤真菌群落结构分析

贺兰山位于我国西北干旱半干旱地区,系统分析该地区土壤真菌群落的组成特点,对于明确干旱半干旱地区森林生态系统中真菌多样性及其群落功能具有重要意义。采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析贺兰山3种主要建群树种青海云杉(Picea crassifolia)、油松(Pinus tabuliformis)和白桦(Betula platyphylla)的根际土壤真菌多样性和群落组成及其对土壤理化性质变化的响应。结果表明,从青海云杉、油松和白桦的根际土壤中分别获得真菌操作分类单位(operational taxonomic units,OTUs)数为267、353、433个,其中3个树种的共有OTUs数为60个。所有真菌OTUs属于17个门、42个纲、107个目、210个科、326个属。在门水平上,担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)真菌为主要优势真菌,相对丰度分别为58.7%和35.7%。在属水平上,相对丰度最高的5个属为蜡壳耳属(Sebacina,6.7%)、棉革菌属(Tomentella,6.5%)、丝盖伞属(Inocybe,6.1%)、双子囊菌属(Geminibasidium,3.7%)和青霉属(Penicillium,2.9%)。不同树种的优势真菌群落组成有显著差异,青海云杉、油松和白桦根际土壤中相对丰度最高的属分别为双子囊菌属(10.8%)、丝盖伞属(16.9%)和蜡壳耳属(9.0%)。采用冗余分析(redundancy analysis,RDA)分析贺兰山主要建群树种根际土壤真菌群落组成差异的驱动因素,其中土壤全氮含量和土壤含水量对真菌群落组成均有显著影响,解释度分别为41.6%和39.1%。贺兰山主要建群树种的土壤真菌多样性较高,与环境因子关系密切。研究结果丰富了贺兰山主要建群树种根际土壤真菌资源的生物信息,可以为干旱半干旱地区森林生态系统中真菌资源的挖掘和研究提供理论依据。

仁怀市茅坝镇高粱基地土壤硒地球化学分布特征及赋存形态

以贵州省仁怀市茅坝镇有机高粱基地为研究对象,开展了土壤硒的地球化学分布及赋存形态特征研究。结果表明,高粱基地土壤全硒含量范围为0.24~1.35 mg/kg,平均为0.50 mg/kg,为全国土壤背景值的1.72倍。研究区富硒土壤分布较广,富硒土壤占总面积的50%;土壤硒的化学形态以有机物-硫化物结合态及元素态硒为主,占比为57.14%,铁-锰氧化物结合态硒、可交换态及碳酸盐结合态硒、残渣态硒含量相近,占比分别为14.21%、14.19%和12.70%,水溶态硒含量最低,占比为1.76%;水溶态硒与可交换态及碳酸盐结合态硒占比之和较高(15.95%),说明土壤硒的生物有效性较强,容易被植物吸收利用,有利于富硒农作物的种植和生产。土壤全硒、各形态硒含量与有机质含量呈正相关,表明有机质的增加有利于硒在土壤中的积累;土壤pH与水溶态硒含量呈显著正相关(P<0.01),而与全硒和其他形态硒含量呈负相关,证实碱性条件下硒主要以硒酸盐形式存在,而使硒的生物有效性得到提高。由此可知,研究区高粱基地富硒水平较高,分布面积较大,且硒的生物有效性较强,为提高茅台酒酿造原料红缨子高粱的品质和发展地方富硒特色农产品提供了良好的土地资源条件。

南渡河流域农田土壤-水稻系统硒与镉富集特征及其相互关系

测定南渡河流域农田表土和水稻共80份样品的硒(Se)和镉(Cd)含量,采用生物富集系数分析土壤-水稻系统中Se与Cd的富集特征,并结合Pearson系数分析表土与稻米Se含量、Cd含量、pH以及有机碳含量的相互关系。结果表明,研究区农田土壤达到了足硒-富硒标准,且有40%稻米样品达到富Se大米标准;土壤中Cd含量均未超出国家农用地土壤污染风险筛选值(0.300 mg/kg),稻米Cd含量均小于食品安全国家标准限值(0.200 mg/kg),未发现有Cd污染。研究区土壤-水稻系统中Se含量呈正态分布,有明显的分段现象;Cd含量受外源干扰强,空间分布较不均衡。Se与Cd在水稻中都达到中等富集,其中稻米对Cd的富集能力强于对Se的富集能力。研究区的富Se土壤与当地酸性土壤环境以及高有机碳含量有着密切联系。综上,南渡河流域农田土壤Se资源丰富,不存在“富硒镉米”现象,可加以开发利用生产绿色富Se农产品。

香港土壤研究Ⅱ.土壤硒的含量、分布及其影响因素

基于香港地区51个剖面土壤和44个表层土壤中总硒量的分析,对香港土壤硒含量、分布及其影响因素进行研究。分析结果表明,香港土壤总硒量变幅在0.07～2.26mgkg-1,平均含量为0.76mgkg-1,在湿润铁铝土中的硒含量最高,平均为1.05mgkg-1,含量最低的为旱耕人为土,平均为0.45mgkg-1;在土壤剖面中硒主要分布在心土层和底土层。林地土壤硒含量(1.36mgkg-1)较高,农业土壤较低(0.36mgkg-1)。影响香港土壤硒含量及其分布的因素主要是成土母质。土壤pH值、有机质、粘粒和Fe、Al的含量也是影响土壤硒富集与分布的因素。

不同硒水平下两种大豆对土壤中硒吸收积累的生育期动态

采用盆栽实验研究了不同硒水平两大豆品种对土壤中硒吸收累积的生育期动态。结果表明 ,大豆植株硒累积量与干物质累积量是同步的。大豆植株硒含量在生育早期高于生育后期。植株硒含量主要受土壤硒水平影响 ,品种间差异不明显。低硒水平下土壤硒的吸收利用程度较高 ,而高硒水平下植株吸收的土壤硒向生殖器官的迁移程度较高。因此 ,土壤硒对于大豆的生物有效性与植株硒水平是土壤 -作物相互作用的结果。在大豆营养生长时期 ,根吸收的硒向地上部转移后仍主要分布在叶片中 ;而生殖生长时期则不同 ,在高硒水平下植株硒主要向子粒富集 ,低硒土壤中则主要集中于营养体。不过 ,以同一硒水平土壤的大豆根的吸收能力和硒的累积量没有差异 ,但子粒总硒累积量来说 ,两种大豆在低硒土壤中差异明显 ,而高硒土壤中没有差异 ,这可能涉及不同品种硒转运机制的差异。

叶面喷施硒肥对低硒土壤中大豆不同蛋白组成及其硒分布的影响

研究了叶面喷施Na2 SeO3 和自制生物硒肥对低硒土壤中大豆籽粒蛋白组分及其硒含量分布的影响。结果表明 :叶面施用含硒 180mg·L-1(施硒量为 2 0 0 g·hm-2 )的Na2 SeO3 和生物硒肥可使低硒土壤大豆硒含量达到 11～ 12mg·kg-1,而对产量没有显著影响。与对照相比 ,施硒后籽粒中蛋白质含量显著提高 ,而固体残渣降低。施硒不但提高了大豆水溶性蛋白含量 ,而且水溶性蛋白结合态硒上升 ,固体残渣结合态硒下降 ,故大豆对外源补充的硒有较高的生物利用效率 ;7S蛋白是水溶性蛋白中比较活跃的组分 ,施硒后其本身含量及含硒量均大幅度提高 ,显示出容易受外界环境硒浓度变化的特征。外源补硒不仅达到提高大豆硒水平的效果 ,而且可以提高大豆品质。施用生物硒肥的效果优于单施化学硒肥亚硒酸钠。总之 ,施用硒肥提高籽粒硒水平不失为食物链硒供应的有效方法。

不同pH条件和P-Se交互作用对茶园土壤Se(Ⅳ)吸附行为的影响

为了给生产上采取增施磷肥措施提高茶园土壤硒的有效性提供理论依据,通过实验室模拟实验,研究了不同pH条件和P-Se交互作用对茶园土壤Se(Ⅳ)吸附行为的影响。结果表明,在吸附液3种pH条件下Se(Ⅳ)的吸附平衡时间无明显变化。当吸附液pH=3时土壤对Se(Ⅳ)的吸附量显著高于pH=5和pH=7的处理,而后两者之间差异较小。P-Se交互作用不仅延长了Se(Ⅳ)达到吸附平衡所需的时间,而且导致其平衡吸附量显著下降。茶园土壤对Se(Ⅳ)的吸附动力学曲线用双常数方程和Elovich方程拟合效果较好,而Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均可较好地描述Se(Ⅳ)的吸附热力学特征。P对土壤中Se(Ⅳ)吸附行为的影响与两者的摩尔浓度比以及添加顺序有关,在3种不同添加顺序下,Se(Ⅳ)吸附量的大小为先加Se后加P>Se与P同时加入>先加P后加Se,且当P/Se摩尔浓度比>1时,土壤对Se(Ⅳ)的吸附量呈现明显的下降趋势。

土壤硒水平对两种春大豆硒吸收与转化的影响

采用盆栽试验,在不同硒水平的土壤上研究春大豆成熟时硒在各器官中的分配与存在形态。结果表明,高硒土壤上两品种大豆籽粒中硒的积累量没有明显差异。在低硒土壤上,大豆籽粒硒的转化效率低于高硒土壤,但高硒大豆中硒的植株内转运且向籽粒的富集的能力显著较强,且有机硒/无机硒比率较高。这提出了不同品种在不同土壤硒水平下的硒运转与有机硒合成能力的不一致性问题。同时,外源富硒条件下获得的硒可能有更高的生物活性,这对于富硒大豆的生产和加工是十分有利的。

海南省土壤中硒含量及影响因素分析

对海南省不同市县土样中的硒含量进行了分析。结果表明,海南土壤总硒量变幅为0.055～2.231 mg/kg,平均含量为0.765mg/kg,土壤硒分布具有明显的地域分异性。土壤硒含量受成土母质、质地、pH值和土地利用方式等的影响,其中成土母质与土壤硒含量的关系较密切。

若尔盖高原湿地土壤硒的数量、形态与分布

用连续浸提的方法研究了若尔盖高原4种湿地土壤(风沙土、草甸土、沼泽土和泥炭土)中硒的含量、形态、剖面分布及其影响因素,以期为该区人、畜缺硒症的防治积累科学资料。结果表明,该区土壤属于低硒环境,表层土壤全硒含量范围为65～260μg/kg。在各种形态硒中,水溶性硒仅占土壤全硒含量的1.12%～3.08%,交换态硒占2.91%～6.03%,有机态硒占10.28%～45.63%,酸溶态硒、硫化态硒和残余态硒3种无效态硒共占60%以上。在土壤有机态硒组成中,胡敏酸结合态硒(HA-Se)占有机态硒的57.84%,富里酸结合态硒(FA-Se)占42.16%。土壤总硒和有机态硒的含量与分布主要受土壤有机碳的影响,且其影响程度随着深度的不同而改变,湿地土壤丰富的有机碳有利于土壤有机态硒和总硒的积累。土壤总硒含量低、有机态硒的比例较高以及胡敏酸结合态硒占优势导致硒的生物利用率低,可能是该区域人、畜硒缺乏症发生的重要原因。

新疆水稻主产区土壤硒含量与水稻籽粒硒含量的相关性

对新疆水稻主产区的44个稻田耕层土壤及收获籽粒进行调查取样,结果表明:稻田13%属于足硒土壤,82%属于富硒土壤且有5%属于高硒土壤。而水稻籽粒硒含量达到国家谷物类食品富硒标准的仅有20%,水稻籽粒硒含量与稻田土壤全硒含量相关性不显著,但水稻籽粒硒含量与土壤有效硒含量呈极显著正相关,且土壤p H值及土壤有效磷含量与土壤有效硒含量呈极显著正相关,说明在新疆水稻主产区土壤有效硒含量是衡量土壤供硒潜力的有效指标,在实际生产中大部分的稻田需要通过施用适量外源硒肥来提高水稻籽粒中硒的含量。

江苏省典型茶园土壤硒分布特性及其有效性研究

通过实地调查,研究了江苏省22个典型茶园表层土样和12个剖面土样的全硒含量,分析了土壤全硒含量分布特性、有效硒含量及其影响因素。结果表明,江苏省典型茶园土壤全硒含量在0.10～1.78mg·kg-1之间,平均为0.50mg·kg-1,高于全国平均值。其中,宜兴地区土壤全硒平均含量为0.88mg·kg-1,明显高于其他地区的0.25mg·kg-1,但前者土壤硒活化率仅为4.94%,明显低于江苏省平均值9.04%。宜兴地区虽然土壤供硒潜力巨大,但要充分利用富硒土壤开发、生产富硒茶必须提高土壤中硒的活化率和可利用度。土壤有效硒与土壤pH值、CEC呈极显著正相关,在实际生产中可通过提高土壤pH值等改善土壤环境条件的方法来提高土壤硒的有效性,从而提高茶叶中硒的含量。研究区内硒在表层土壤中的相对含量趋向增加,生物积累大于淋溶作用。

广西富硒区土壤耐硒菌株的分离及鉴定

【目的】从广西富硒区土壤中分离出多株耐硒菌株,为土壤硒资源开发利用提供参考。【方法】在广西主要富硒区永福、巴马、玉林寒山、桂平、藤县等地采集田间土样,利用稀释平板法并通过加硒培养对耐硒微生物进行分离、筛选。【结果】筛选得到8株耐硒能力较强的菌株,其在固体培养基中对硒的耐受浓度均在10 000μg/m L以上。8株耐硒菌株中,YLB1-33耐硒能力最强,其在含硒量为29000μg/m L的固体培养基中仍能微弱生长。经16S rDNA序列分析和系统发育分析,鉴定结果表明,YLB1-6为蜡质芽孢杆菌、BMB2-1和TXB1-8为短小芽孢杆菌、GPB2-5为苏云金芽孢杆菌、YLB1-26和YLB1-33为地衣芽孢杆菌、YLB1-2和YFB1-8为粘质沙雷氏菌。【结论】耐硒菌株的发现对广西土壤硒资源利用、富硒农产品开发具有潜在的应用价值。