海南岛农田土壤Se的地球化学特征

Se是人和动物必需的微量元素之一,具有广阔的开发应用前景,研究土壤中Se的地球化学分布规律和生物有效性控制因素意义重大。系统总结了海南岛27 426 km2范围内土壤Se的含量特征和影响因素。结果表明,研究区69.98%土地面积为足硒和富硒土壤,表层土壤Se含量在一定程度上继承了成土母岩(或深层土壤)Se含量,但不同成土母岩形成的表层土壤Se含量富集贫化趋势不同。进一步研究显示,土壤中Se含量与有机碳、Al2O3、TFe2O3、Mn和CIA等具有显著的正相关关系,说明土壤中粘土矿物、有机碳、铁锰氧化物及风化淋溶程度对Se的地球化学行为有重要影响,同时这些指标又是影响土壤Se生物有效性的重要参数。土壤有机碳、粘粒、CEC等含量或指标越高,Se的生物有效性越低。研究区土壤pH>6.5时,土壤Se含量较低;土壤pH<6.5时,土壤Se含量随pH下降而增加;当土壤pH为5.5～7.5时,土壤Se生物有效性相对较高。因此,开发富硒农产品不但要依据土壤总Se含量,还必须考虑土壤pH、TOC、CEC、粘粒等指标含量。

晋北大同盆地土地生态安全评价中的土壤Se指标

通过对大同盆地土壤Se含量水平的调查和160组玉米籽实与根系土Se含量关系的研究发现:①大同盆地土壤Se含量一般在100～200 ng/g之间,平均值为152 ng/g;②玉米籽实Se含量对土壤Se全量、水溶态Se含量、离子交换态Se含量、碳酸盐态Se含量均具有很好的响应关系,在统计学上印证了植物中的矿质营养元素主要来自土壤和土壤溶液;③土壤全量Se可以作为土壤质量评价的重要指标之一,建议大同盆地土壤缺Se和土壤富Se的评价标准值分别为180 ng/g、360 ng/g;④大同盆地研究区内大面积缺Se和富Se的土壤仅分布在浑源县和朔州东部滋润一带。

川东北巴中农田土壤Se分布特征研究

以川东北巴中市为例,采用实地采样法和室内测定法,对土壤Se含量及其分布做了研究,以促进其现代农业的发展,合理选择优势作物。结果表明:不同土壤类型Se含量:黄棕壤>黄壤>紫色土壤。黄壤不同土地利用类型Se含量:其他用地>农田>蔬菜地;黄棕壤不同土地利用类型Se含量:蔬菜地>其他用地>林地>农田>旱地>果园地;紫色土壤不同土地利用类型Se含量:农田>果园地>旱地>蔬菜地>其他用地。黄壤不同耕作制度类型Se含量:旱作地>水耕地;黄棕壤不同耕作制度类型Se含量:水耕地>旱作地>水旱地;紫色土壤不同耕作制度类型Se含量:水旱地>旱作地。不同地域土壤剖面中Se元素含量:通江县>南江县>巴州区>平昌县。巴中市Se含量平均值为0.165μg/g,低于全国平均值。四个富硒产业带分别为:通江县富硒马铃薯产业带;南江县富硒金银花产业带;南江县富硒蔬菜产业带;南江县富硒茶叶产业带。马铃薯、金银花、茶叶均为巴中的富硒优势作物。

湖北省随县洪山镇土壤Se的地球化学特征

通过对湖北省随县洪山镇开展土壤地球化学调查,研究土壤Se的地球化学分布特征和影响因素。研究表明,研究区内表层土壤Se含量平均值为0.27 mg/kg,是全国均值的1.3倍,整体属足硒适中水平。研究区内富硒区土壤Se含量主要受地质背景控制,震旦系及寒武系地层分布区是主要的富硒区域,富硒区域内土壤Se含量随深度增加而升高。研究区内第四系、白垩系、元古界及侵入岩分布区为非富硒区,成土母源的控制作用较弱,其表层土壤Se含量与有机质含量关系密切,在成土母岩和次生生物富集等多因素的共同作用下,表层土壤Se含量有不同程度的次生富集现象。

富硒土壤中Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)测定

采用氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)测定土壤样品中Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)时,选择K2SO4提取剂,沸水浴1h后HG-AFS测定Se总量,水浴40℃提取测定Se(Ⅳ)含量,以差减法得出Se(Ⅵ)含量。方法回收率为96.9%~101.3%,相对标准偏差为1.76%~2.07%(n=10)。标准物质的测定值与标准值相符。实验证实此方法提取效果好,是测定土壤样品中硒不同价态的可行性方法。

基于sCARS-PSO-SVM的土壤硒含量高光谱定量反演

硒(Se)是人体必需的微量元素之一。人主要通过食用农产品来获取硒,而农产品中的硒主要来自土壤。因此,研究土壤中硒的含量和分布,对人体健康和农作物生产具有重要的意义。高光谱遥感技术的发展,使得高效、低成本、大范围估测土壤中硒的含量和分布成为可能。但是,土壤中硒的含量对光谱的敏感性较弱,严重影响了高光谱硒含量定量反演精度。该研究以广东连州地区富硒土壤为研究对象,系统采集研究区土壤样品50份,分析土壤样本硒含量,同步采集土壤反射光谱数据;利用Savitzky-Golay卷积平滑算法、多元散射校正(MSC)、对数一阶微分(lg(R)-FD)、标准正态变量校正(SNV)、多元散射校正一阶微分(MSC-FD)对原始光谱进行增强处理;应用稳定竞争自适应重加权采样(sCARS)算法结合皮尔逊相关性分析(PCC)进行特征波段选择;对比分析偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)和粒子群优化支持向量(PSO-SVM)模型土壤硒含量高光谱定量反演效果。结果表明:将sCARS算法应用于光谱增强后的回归模型,并结合皮尔逊相关性(PCC)选择与土壤硒含量敏感性较大的特征波段,不仅可以降低土壤硒含量高光谱预测模型复杂度并有效避免大量有用信息的损失,还能提高高光谱回归模型的反演效率;对比不同回归模型训练集和预测集的决定系数R^(2)和均方根误差RMSE,发现支持向量(SVM)模型比偏最小二乘(PLSR)模型预测效果更好,模型稳定性更高,且非线性模型更适用于土壤硒含量的预测;通过粒子群(PSO)算法优化SVM的核函数和正则化参数,SVM模型的反演精度和稳定性都有所提升;MSC-PSO-SVM模型(R^(2)=0.53、RMSE=0.34)和MSC-FD模型(R^(2)=0.50、RMSE=0.04)预测效果较为突出。综上所述:利用sCARS结合PSO-SVM算法建立土壤硒含量的高光谱定量反演模型,能够为土壤硒含量的高光谱大面积估测提供新的途径。

青海东部富Se土壤及Se赋存形态特征

青海东部富Se土壤面积较大,其主要来源为古近—新近系西宁群红层物质,由湖盆退缩阶段稳定沉积形成,物质来源丰富且稳定。土壤中有效态Se含量水平较高,土壤总体上呈明显的碱性,有利于作物吸收利用。富Se土壤中有效态Se与全Se含量具有良好的相关性,并呈线性关系,有利于富Se产业的开发。

四川省沐川县北部土壤硒地球化学特征与成因探讨

通过对四川省沐川县北部土地质量地球化学调查,查明了工作区土壤Se的地球化学特征,并对其成因进行了初步研究。结果表明,工作区土壤Se含量范围为0.06×10-6~1.49×10-6,平均值为0.41×10-6,主要以富硒土壤为主,满足富硒土壤条件的土壤面积占工作区总面积的60%。不同成土母岩中土壤Se含量差异较大,趋于表层富集,成土母岩为香溪群的土壤中Se含量较高,且重金属含量低;不同土地利用类型中,林地土壤Se含量最高;不同土壤类型中Se含量差异较小。相关分析表明,土壤Se含量与有机质、Pb、As、Cd等呈显著正相关,不同成土母岩对Se含量与pH值的相关性影响较大,表明成土母岩、有机质、重金属元素是影响该区土壤中Se含量的主要因素。

黑龙江兴凯湖平原土壤硒地球化学特征及富硒土地开发潜力

土地质量地球化学调查结果显示,兴凯湖平原土壤总体上属足硒土壤,富硒土壤面积不足1%。土壤硒的分布对成土母质具有较好的继承性,新近系富锦组(N_(1)f)发育的土壤中Se平均含量最高,平均值为0.375 mg/kg,该地层控制了研究区富硒土壤的主要分布,而石炭系北兴组凝灰岩发育的土壤中Se含量最低,平均值为0.183 mg/kg。同时,土壤Se含量还受地球化学环境、土壤类型、土壤性质等自然条件综合影响,其中白浆土的Se含量最高,暗棕壤最低;硒与土壤中Corg、N、P、TFe_(2)O_(3)、S、As、Cr、Cu、Hg、Pb、Cd和Ni呈显著正相关,与pH、CaO、Na_(2)O及Zn呈显著负相关。此外,研究区土地综合质量优良,5处潜在富硒区均符合AA级绿色食品产地,且发现天然富硒水稻,开发富硒农产品的潜力巨大。

章丘地区土壤硒的含量分布及影响因素

以章丘地区土壤为对象,系统分析了表层、深层土壤及8条剖面土壤中Se元素的含量水平,研究了土壤中Se的分布特征及其与土壤类型、成土母质、地形地貌和土壤理化性质及组分的关系。结果表明：章丘地区表层土壤中Se含量在0.1-0.8 mg/kg之间,以中硒土壤为主,富硒土壤面积173 km2。土壤类型中,水稻土Se平均含量水平最高,为0.55 mg/kg;成土母质中以石炭—二叠纪泥页岩发育的土壤Se含量最高;剖面土壤中的Se主要在表层富集。影响章丘地区土壤Se含量分布的主要因素是成土母质、地形地貌、土壤p H、有机质及土壤中硫、铁铝氧化物等组分。

四川省泸州市页岩和碳酸盐岩区水稻根系土Se含量和生物有效性的控制因素

以四川省泸州市碳酸盐岩和页岩分布区为研究区,开展了Se在成土母岩-根系土-水稻籽实体系中含量特征及迁移规律研究,丰富Se元素迁移转化理论,支撑服务富硒土地开发利用。研究结果表明,研究区页岩、根系土和水稻籽实Se含量分别为0.03~1.97 mg/kg、0.27~2.38 mg/kg和0.02~0.16 mg/kg,土壤硒以有机结合态(73%)和残渣态(25%)为主,有效态硒仅占0.69%。碳酸盐岩、根系土和水稻籽实Se含量分别为0.02~0.12 mg/kg、0.21~1.33 mg/kg和0.02~0.12 mg/kg,明显低于页岩区,土壤中有机结合态和残渣态硒所占比例高达97%,有效硒比例(1.58%)高于页岩区土壤。成土母岩的矿物组成和化学成分、Se含量及赋存形式对土壤性质和Se含量具有一定的控制作用。有机质、粘土矿物和pH值是土壤Se含量和生物有效性的主要控制因素。有机质和粘土矿物对硒的强烈吸附作用是研究区土壤富硒但生物有效性低的主要原因;pH值降低导致土壤胶体对硒的吸附能力升高,使土壤Se含量升高,但硒生物有效性随pH值降低明显降低。综上所述,研究区土壤Se含量高但生物有效性低,因此水稻籽实Se含量并不高,富硒土地的开发利用不能仅以土壤全Se含量作为判别标准,应结合土壤性质及硒生物有效性综合考虑。

土壤中硒的形态连续浸提方法的研究

通过改进的连续浸提实验,将富Se土壤中Se的赋存状态分成5种形态:水溶态、可交换态、酸溶态(碳酸盐及铁锰氧化物结合态)、有机物结合态、残渣态,并用HG-AFS法检测了各形态Se和总Se,结果表明,该提取方法的精密度和准确度好,简便﹑可靠易行。

土壤施硒对萝卜吸收转化硒及品质的影响

盆栽试验结果表明,土壤施硒(Se)可显著提高萝卜体内的含Se量;外源Se增加了萝卜的有机Se含量,但随着土壤施Se量的增加,有机Se转化率却逐渐下降,表明土壤施Se过高不利于有机Se的转化;土壤施Se对萝卜品质有较大影响,增加了必需氨基酸总量,却降低了氨基酸总量以及粗蛋白、粗脂肪和可溶糖含量,并明显抑制了对Cu、Zn的吸收。

西藏白朗县农田系统硒含量特征及影响因素

富硒土地开发在全国各地区普遍开展并取得显著成果,然而西藏地区目前尚无报道有关富硒的土地或作物。本文以西藏白朗县重点耕地区为研究对象,讨论土壤、作物中的硒含量特征及影响因素,支撑服务西藏高原地区的富硒土地开发及利用。结果表明,研究区土壤Se含量范围为(0.05~0.76)×10^(-6),高于西藏土壤背景值0.15×10^(-6);研究区76.83%土地面积为足硒,根据碱性土壤Se标准阈值(w(Se)≥0.3×10^(-6))划定,Se含量高于0.3×10^(-6)的土地面积45.43 km^(2)。进一步研究显示,富硒土壤分布区域青稞籽粒中Se含量范围为(0.017~0.17)×10^(-6),平均含量为0.063×10^(-6),油菜籽籽粒中Se含量范围为(0.043~0.14)×10^(-6),平均含量为0.078×10^(-6)。富硒土壤区域根系土结果表明,涅如组地层控制着土壤中Se的来源,土壤Se和有效Se含量与N、P、碱解氮、速效磷等具有显著的正相关,而与pH呈显著负相关,说明土壤中的大量养分元素及pH值对Se的行为具有重要影响作用。综上,白朗县富硒土壤分布区域土壤环境质量良好,农作物中硒的含量较高,具有较好的发展高原富硒农产品的潜力。