山东沂南东部土壤-玉米系统重金属元素与其他元素间相互作用及其生物有效性研究

在沂南县东部地区重金属元素高的背景状态下,为研究土壤-玉米系统中重金属元素和与人体健康关系密切的微量元素间的相互作用及其生物有效性,在研究区采集了50件玉米籽实及其根系土土壤样品。通过样品中重金属元素和微量元素含量分析,统计其含量及富集特征,探讨了玉米籽实及其根系土土壤中各元素间的相互关系。通过玉米根、茎、叶、籽实中重金属元素含量及根系土土壤中重金属元素形态分析,总结了玉米根、茎、叶、籽实以及根系土土壤中重金属元素的分布规律并对玉米籽实进行了安全性评价。结果显示: ①各元素含量在玉米根系土土壤和玉米籽实中差异明显,玉米籽实中元素富集系数间多呈显著-极显著正相关; ②玉米籽实中As、Ni、Se含量与土壤中元素含量多呈拮抗作用,玉米籽实中元素含量间多呈协同作用; ③Cu、Zn、Cd、Hg主要富集于叶中,Cr、Pb、Ni、As主要富集于根中,除1件玉米籽实样品外,其他样品均符合绿色、无公害等相关标准,研究区玉米籽实安全性较好。研究成果可为农业高质量发展、土壤污染综合治理提供支撑。     

张家口地区土壤硒形态分布及其植物有效性初步研究

分别采集了张家口克山病区非病村４个砂土样品和重病村６个草甸土、褐土样品,用连续提取程序分离出水溶态硒、离子交换态硒、有机态硒、酸溶态硒、硫化物态和残余态硒。水溶态硒容易被植物吸收。交换态硒也能被植物吸收,但受到吸收环境和ｐＨ值的影响。有机结合态硒只有在碱性条件下其中的富啡酸态硒才能被植物吸收。酸溶态硒是铁锰氧化物和碳酸盐类矿物酸性淋溶作用的结果,酸性条件的硒容易流失,碱性条件下硒被原太物固定,因此     

土壤—植物系统硒的迁移转化机制研究进展

元素硒是许多生物（包括土壤微生物,植物、动物和人类）机体必需的微量营养元素之一,而且对植物、动物和人具有双重生物效应。半个多世纪以来土壤—植物系统元素硒的迁移、转化和富集过程一直备受关注。土壤硒的存在形态包括可溶态硒、可交换态及碳酸盐结合态硒、铁锰氧化物结合态硒、有机物结合态硒和残渣态硒5种形态,其中可溶态硒和可交换态及碳酸盐结合态硒具生物有效性,有机物结合态硒随着有机质分解可转化为可溶态硒而成为土壤潜在有效硒源。不同植物硒含量水平取决于区域土壤有效硒含量和不同植物的硒吸收和富集水平。因此,土壤硒的生物有效性是决定食物链硒含量的关键,同时土壤有效硒通过调节根际环境和植物代谢过程提高植物抗逆性。土壤—植物系统元素硒的迁移和转化是一个复杂的生物地球化学过程,受地壳运动、母岩性质、气候、地貌、土壤环境（物理、化学和微生物活动）条件、土壤硒含量及其化学性质、植物种类及其生理习性、田间管理过程等因素的耦合作用影响。为充分合理利用土壤硒资源,将来应加强植物体内,尤其是主要粮食作物、蔬菜、果树和地道药材叶片、果实中硒迁移、转化和富集研究,为缺硒地区硒的生物强化、富硒地区农作物种植选择和居民食品选择及...     

应用梯度扩散薄膜技术评价天然富硒土壤中硒的生物有效性

有效硒是评价土壤中硒对植物供给能力的重要指标,中国目前尚无测定土壤有效硒的统一方法.化学提取法、土壤溶液法常用于测定土壤有效硒含量,但存在缺乏普遍适用提取剂类型、目标态提取不完全和对非目标态溶解等问题.梯度扩散薄膜(DGT)技术是一种基于解离、扩散动力学的有效态测定方法,已有学者将其应用于土壤有效硒的测定并取得良好效果...     

土壤中硒的生物有效性表征方法及影响因素研究进展

硒是人体必需的微量元素之一。土壤-植物体系是人体摄入硒的主要途径,但尚缺乏准确评价土壤中硒生物有效性的通用方法,且影响因素也复杂多样, 这些问题制约了富硒土地资源的利用。本文通过追踪近年来国内外研究成果,系统地总结及比较了化学提取法、梯度扩散薄膜法、区域尺度硒生物有效性评价方法的优缺点。传统的化学提取法如单一提取和顺序提取在一定程度上能够表征土壤中生物有效性硒,但提取过程中存在影响因素多和提取不完全等问题。梯度扩散薄膜技术(DGT)能够模拟植物的根系吸收过程,相比顺序提取能更好地表征硒的生物有效性,但由于复杂的自然体系和不同元素结合相的差异,野外原位表征技术上仍存在难度。通过大规模的农作物-根系土样本,建立土壤-农作物硒元素评价模型,模型参数为影响土壤硒有效性的理化指标(如土壤酸碱度、有机质含量、土壤硒总量等),能较好地预测区域尺度上硒生物有效性。本文还总结了影响植物吸收土壤中硒的因素如地形、土壤类型、硒的存在形态、土壤理化性质、植物种类、土壤老化等,认为地形和土壤类型、硒的存在形态、酸碱度和有机质是影响有效硒的主要因素,植物种类与土壤老化为次要因素。完善DGT等原位分析检测技术、改进元素形态分析方法是未来发展的重要方向。     

基于DGT技术对土壤硒生物有效性及其影响因素的分析

硒是生态环境中重要的微量元素之一,如何准确评估其生物有效性一直存在争议。在四川省广安市邻水县采集了60套农作物及其根系土样品,分析其Se含量和理化性质。同时基于梯度扩散膜技术对土壤有效Se含量进行分析,并对土壤有效Se含量的影响因素进行探究。结果表明,研究区土壤Se含量为0.15~2.42 mg/kg,均值为0.48 mg/kg,不同类型土壤Se含量差异明显,石灰土(1.06 mg/kg)>黄壤(0.78 mg/kg)>紫色土(0.28 mg/kg)>水稻土(0.27 mg/kg)。石灰土和黄壤有机质含量和总铁(TFe₂O₃)含量明显高于其他类型土壤。研究区内不同类型土壤的DGT-Se明显不同,与土壤Se含量分布相反。相关性分析表明土壤DGT-Se与Se含量、TFe₂O₃含量、S含量、有机质含量、pH值、Al₂O₃含量显著相关,受理化性质影响导致不同类型土壤中DGT-Se的差异。水稻根系土壤DGT-Se与水稻籽实Se含量显著正相关,用DGT可以较好地表达水稻-根系土系统中土壤Se的生物有效性。基于DGT技术评估预测区域尺度农业土壤有效Se含量时,需充分考虑土壤类型及其理化性质。     

海南土壤中Zn、Pb、Cu、Cd四种重金属含量及其生物有效性的研究

对海南0个土壤样品中的nl、Pb、Cu、0四种重金属的总量和生物有效态含量以及45个植物样(根、茎、叶)中的重金属含量分别进行了测定，采样点基本上覆盖了海南全省，测定结果表明，土壤中nl总量低于全国平均值，而Pb、Cu、Cd高于全国平均值，土壤中重金属生物有效态含量一般低于其总量的10％，其中Pb最高为7．71％，而Cu仅为1．13％，具有较大的变异性；植物中重金属含量与土壤中重金属总量呈现负相关性，但与土壤中有效态重金属含量一般呈现正相关性，叶中的重金属含量与土壤中有效态重金属含量之间的相关性更为显着，叶中的重金属含量与土壤中有效态重金属含量之间的相关系数分别为：Zn(0．726)，Cu(0．626)，Pb(0．n4)，Cd(0．512)。这说明土壤中重金属总量并不能全面的评价土壤的环境效应和重金属的生物有效性，应该把重金属总量和生物有效态含量结合起来加以研究，并应将土壤中重金属的含量与植物中该元素含量之间作相关分析，根据其相关系数的大小来判断其生物有效性的程度。     

不同类型富硒土壤的生物有效硒特征

生物有效硒是评价土壤中硒对植物供给能力的重要指标,目前,我国缺少测试土壤有效硒的国家标准方法。本文采用了10种不同的化学浸提剂对土壤有效硒进行提取,结果表明,各浸提剂浸提能力大小顺序依次为：NaOH(10.57%)> SOL-Se+EX-Se(8.10%)> AB-DTPA(6.79%)> NaHCO₃(4.99%)> K₂SO₄(4.57%)> KH₂PO₄-K₂HPO₄(4.33%)> KH₂PO₄(3.05%)> SOL-Se(2.28%)> EDTA(1.40%)> NH₄F-HCl(1.22%),其中KH₂PO₄、NaHCO₃、SOL-Se、KH₂PO₄-K₂HPO_4...     

关中塿土地区土壤pH变化对硒形态及有效性的影响

以关中塿土为研究对象,选择周至-户县中酸性土壤和三原-阎良偏碱性土壤2个典型地区,采集小麦根系土及小麦籽粒样品,测试分析样品中硒含量及土壤中硒的形态,研究土壤pH变化对土壤中Se含量、硒形态、硒的生物有效性的影响,得出以下结论：①关中塿土pH对Se的含量影响不显著,土壤硒形态以强有机结合态、残渣态及腐殖酸结合态为主,大于80%。有效硒（离子交换态硒+水溶态硒）在偏碱性土壤中大于10%,中性土壤为4.91%,弱酸性土壤为8.17%,呈"山谷型"特征。②有效硒中,pH对水溶态Se含量影响不大,对离子交换态硒影响则更为显著。③与青海、宁夏等富硒地区相比,周至-户县、三原-阎良地区塿土中Se含量相对不高,但三原-阎良地区弱碱性、碱性塿土中种植的小麦富硒率分别达89%、100%,表明偏碱性土壤条件下硒的生物有效性较高,其中弱碱性塿土中硒的有效性最高。     

南疆焉耆盆地土壤-小麦系统硒耦合关系及生物有效性

为研究土壤-小麦系统硒的关联性,采集南疆焉耆盆地小麦主要种植区小麦及对应根系土样品,通过相关分析、多元逐步线性回归方法,探讨土壤、小麦中Se含量及形态,查明影响小麦中硒的主要控制因素。结果表明,强有机质结合态硒（SOM-Se）和残渣态硒（Re-Se）是土壤硒的主要赋存形态,占土壤总Se含量的65.15%;土壤中硒受土壤风化程度、土壤质地和有机质含量影响明显;小麦籽粒中硒主要以有机硒形式存在,无机硒仅占全Se含量的6.39%,小麦硒的可给性高;土壤总Se含量可以很好地指示小麦Se含量水平,水溶态硒（Sol-Se）、离子交换态硒（Ex-Se）为有效硒的重要指标。基于土壤总Se、B、SOM构建的小麦硒吸收模型,可解释小麦吸收硒67%的方差。结合实际生产,给出了研究区高效富硒（含硒）小麦判别标准。据此编制富硒土壤高效利用区划图,有效地支撑了焉耆盆地富硒小麦标准化管理和面粉加工,提高了富硒土壤划定的科学性和实用性。     

武汉市侏儒-消泗地区农田系统中硒的分布特征及有效性研究

基于武汉市西南郊蔡甸区2个乡镇土地质量地球化学的调查分析结果,系统总结了区内土壤硒的分布特征,并探讨了有效态硒的影响因素以及硒的生物有效性。研究结果表明,区内土壤表层总量硒平均值为0.379mg/kg,背景值为0.355mg/kg,高于全国背景值,存在富硒地块面积约71.24km2,占调查区总面积的25.30%;土壤有效态硒受土壤全硒、有机碳、CEC、土壤pH值等环境因素的控制;不同农作物的富硒水平不同且与土壤背景值具有一定的相关性。这些研究结果为当地的富硒土壤资源开发利用提供了理论上的支撑。     

承德中部土壤-黄芩系统重金属生物有效性及迁移累积特征

土壤重金属含量是影响黄芩产量和质量的重要因素。选取承德市中部金沟屯和五道岭两处黄芩种植示范区为研究区,采集表层土壤样品355件,黄芩样品30件,重金属形态样品15件。在分析土壤Mn、Zn、Cu、Cr、Cd、As、Pb、Ni、Hg、V、Co、Sb和土壤有机质含量（SOM）及pH值,黄芩Zn、Cu、Cr、Co、Cd、Pb、Ni、Hg和As含量基础上,采用描述性统计、地累积指数、主成分和RDA分析、重金属生物富集系数、生物活性系数和迁移系数等方法论述了土壤-黄芩系统重金属生物有效性及迁移累积特征。结果表明：金沟屯和五道岭区土壤各重金属累积程度总体属无-中度累积水平。五道岭Cu和Hg累积程度高于金沟屯区,其它元素累积程度低于金沟屯区。五道岭区表层土壤Cr、Cu和Cd含量超标率分别为2.82%、1.69%和1.13%;金沟屯区土壤Cd、Cr和Ni,五道岭区土壤Zn和Hg含量超标率均为0.56%。五道岭区黄芩Cu元素含量高于金沟屯区,Co和Cu元素生物富集强度高于金沟屯区,其它元素含量和生物富集强度则均低于金沟屯区。土壤Cd和Hg元素生物活性系数相对最高,Ni、Zn和Pb元素次之,Cu、Cr和As生物活性系数相对较低。金沟屯区根系土具有较低的pH值和较高的SOM含量,区内黄芩根部As、Cd、Cr、Ni、Zn和Pb元素BCF平均值高于五道岭区,Cu元素富集强度低于五道岭区。土壤重金属生物有效性和黄芩重金属生物富集强度受土壤pH和SOM含量影响,其中Cd和Cu元素受SOM含量影响最为明显。     

石嘴山地区碱性土壤硒地球化学特征及生物有效性

以石嘴山地区碱性土壤为研究对象,全面采集了石嘴山地区表层土壤样品,分析了土壤中硒及有效硒等地球化学指标.结果 表明:研究区土壤硒的主要来源为贺兰山区黑色岩系,其次为引黄灌溉淤积;研究区硒的生物有效性处于较高水平,有效硒富集及以上的区域占全区的79.2％,面积约为777.2 km2;硒不同形态含量依次为残渣态＞强有机结合...     

中国南方典型富硒区土壤硒有效性调控与评价

多目标区域地球化学调查发现中国南方酸性土壤的硒含量普遍较高,但其生物有效性一般较低,土壤硒有效性直接关系到富硒土地资源的可利用性,而土壤酸碱度是影响土壤硒生物有效性的重要因素。本文选取福建、海南富硒红壤(pH为3.91~4.98)、富硒水稻土(pH为4.33~5.75),以生石灰、燃煤炉渣为改良剂,分别设置6个实验处理以调控土壤硒生物有效性。结果表明:添加生石灰和燃煤炉渣均能提升南方酸性土壤的pH,上升幅度在1~2个pH单位,从而有利于土壤中硒元素的活化,显著提高了土壤中硒元素的生物有效性;燃煤炉渣用量与其10倍的生石灰对提升土壤硒有效度的效果相当,而燃煤炉渣作为调控物料更为经济、实用,既可以实现炉渣的有效利用,又可以改善土壤结构、提高土壤硒有效度。     

江西赣县清溪地区土壤硒地球化学特征和水稻根系土硒生物有效性影响因素

江西赣南地区是典型的硒缺乏地理分布区,但近年来研究成果表明该地区稻谷富硒率高,土壤与稻谷富硒存在不一致的原因尚不明确,探讨土壤和稻谷硒含量特征和土壤硒的生物有效性,对赣南地区富硒土地资源利用和富硒农产品开发具有重要意义。本文以赣县清溪地区为研究对象,采用电感耦合等离子体质谱/发射光谱（ICP-MS/OES）等方法测定了研究区1734件表层土壤、57组稻谷及配套根系土硒等元素含量及硒形态地球化学指标;系统分析了区内土壤硒含量和分布特征、稻谷硒含量特征,探讨了根系土硒生物有效性的影响因素。结果表明：研究区表层土壤以足硒、富硒区为主,土壤硒含量与成土母岩关系密切,不同成土母岩区土壤硒含量规律为：古生代变质岩>中生代花岗岩>新元古代变质岩>中生代陆源碎屑岩>新生代第四系。根系土硒含量均未达到富硒土壤标准,稻谷富硒率为64.91%,稻谷对土壤硒的富集能力强（富集系数20.05%）,当根系土硒含量≥0.25mg/kg时,水稻富硒率高达70.83%,能够稳定产出优质富硒水稻。硒的赋存形态是影响土壤硒生物有效性的主要因素,土壤总硒含量较低时,水溶态、离子可交换态、碳酸盐结合态硒的占比高,从而提升了硒的生物有效性;有机质含量低,对硒吸附能力弱,也是硒生物有效性高的重要原因。本研究认为,赣县清溪地区富硒、足硒土壤开发利用时,综合考虑土壤硒含量、土壤理化指标、硒形态对土壤硒生物有效性的影响,有利于科学指导天然富硒土地划定和富硒水稻产业开发。     

广西南流江流域土壤-水稻系统Cd生物有效性及影响因素

广西南流江流域第四系发育形成的土壤中Cd等重金属含量较低,但水稻籽实Cd超标率很高。为了查清Cd在南流江流域土壤-水稻系统中的分布和迁移规律及其生物有效性的影响因素,按照不同成土母质物源分区,系统采集了水稻及其对应的根系土样品,测试了水稻籽实Cd、土壤Cd、pH、Corg、N、S、Mn及氧化物等指标,部分土壤样品进行了七步顺序提取法实验。结果表明,不同母质根系土Cd总量大小顺序为碳酸盐岩区>水系上游第四系区>水系中游第四系区>水系下游第四系区>碎屑岩区,而水稻籽实中Cd含量顺序却基本相反,两者之间不具有明显相关性(r=-0.030,p=0.84 )。形态数据显示,水溶态Cd与籽实Cd相关性较好,能够较好指示研究区Cd的生物有效性,同时,土壤水溶态Cd占比受土壤pH、土壤CaO、Mn、有机碳(Corg)等土壤指标的控制。     

安徽怀宁县富硒土壤分布、成因及硒元素水稻有效性浅析

通过对怀宁县土壤硒含量的调查和研究,发现怀宁县富硒土壤主要分布在研究区中东部石镜、黄墩、清河至黄龙一带,南部腊树及雷埠乡以及研究区北部见有零星分布。表层土壤硒含量为0.053～40.802 mg/kg,平均值为0.363 mg/kg。不同成土母质发育的土壤硒含量差异较大,二叠系至三叠系灰岩类母质发育的土壤硒含量最高,达1.146 mg/kg。相关研究表明：硒的活性与氧化还原状态有关。硒的氧化还原状况能直接影响硒的价态变化,从而影响硒的生物可利用性。     

黑龙江拜泉地区硒元素在土壤-植物系统中的迁移富集规律

以拜泉地区1:5万土地质量地球化学调查数据为基础,开展硒地球化学特征及生态效应研究,探讨硒元素在土壤-植物系统中的迁移富集规律.研究表明:拜泉地区根系土硒含量均值为0.25×10-6,属中等富硒土壤,黄豆和水稻富硒占比相对较高;水溶态硒和离子交换态硒含量之和约为5％,一定程度上制约硒的有效量.土壤理化性质对硒全量、硒形...     

富硒土地资源研究进展与评价方法

硒是重要的生命必需元素,开发富硒农产品是提升我国人体硒摄入水平的安全有效途径,富硒土地资源评价与利用规划是土地质量地球化学调查成果服务于特色农产品发展与脱贫攻坚的重要切入点。本文评述了近年来在土壤和作物硒含量、土壤硒成因来源、土壤硒赋存形态及其生物有效性影响因素、土壤-作物系统硒吸收运移、硒与重金属镉等元素之间的相互作用等调查研究成果。针对我国土壤硒背景值约0.20mg/kg,远低于世界土壤背景值0.40mg/kg,整体上处于低硒水平的实际情况,认为采用0.40mg/kg Se作为富硒土壤标准具有较强的科学依据;多数情况下土壤硒主要来源于成土地质背景,部分地区与人为活动密切有关;富硒土壤可分为地质高背景、次生富集作用、人为输入及其多种作用的叠加成因,元素地球化学性质决定了硒与镉等重金属元素共生的普遍性;土壤硒成因来源以及pH、Eh、有机质、铁铝氧化物等土壤理化条件决定了硒和重金属赋存形态与生物有效性,进而影响到富硒土地的可利用性,成为制定富硒土壤地方标准的理论基础与考虑因素;不同作物种类对硒吸收富集能力不同,筛选适应当地农田生态环境、富硒低镉的农作物具有实际意义;现有的部分富硒农产品标准未充分考虑人体补硒目的,并存在标准间协调性差等问题,急需加强富硒农产品标准的制定。本文提出,富硒土地资源评价不仅需要考虑土壤硒和重金属含量,而且需综合土壤硒成因来源及其生物有效性、土壤-作物系统硒迁移累积、硒与重金属镉等元素之间的相互作用机制,以及当地气候、土壤和景观条件下作物种植的适宜性,依据富硒土地资源可利用性进行分类分区、科学规划和合理种植管理。同时建议,为满足富硒土地资源调查评价与可利用性分析、富硒农产品健康效应研究的需要,需要加强土壤和作物硒含量及其形态的提取分离与分析测试方法技术研究与应用。