土壤中微量元素

土壤中微量元素（精选12篇）

土壤中微量元素 篇1

0 引言

太原市小店区有耕地面积1.18×104hm2, 其中玉米0.87×104hm2, 蔬菜0.25×104hm2, 其他作物600 hm2, 且全部为水浇地。2009年, 全区实施了测土配方施肥项目, 分析了土壤中、微量元素的变化情况, 对于正确判断土壤中、微量元素的供给具有十分重要的意义。

1 土样采集

1.1 采样方法

大田作物地块平均每个采样单元为6~7hm2, 蔬菜地平均每个采样单元为1 hm2, 温室大棚作物每20~30个棚室采样1个, 采样地块面积为0.1~0.7hm2。一般采取“S”形布点采样。

1.2 采样时间

大田作物土样一般在秋季作物收获后、整地施基肥前采集;蔬菜土样在收获后 (一般在秋后或播种施肥前) 采集;设施蔬菜土样在晾棚期采集。

2 化验方法

2.1 土壤有效硫

磷酸盐—乙酸或氯化钙浸提—硫酸钡比浊法测定。

2.2 土壤有效铜、锌、铁、锰

DTPA浸提—原子吸收分光光度计法或ICP法测定。

2.3 土壤有效硼

沸水浸提—甲亚胺—H比色法 (分光光度法) , 或姜黄素比色法 (分光光度法) , 或ICP法测定。

3 结果与分析

土壤的中、微量元素背景值以各统计单元养分汇总结果的算术平均值和标准差来表示, 分别以单体S, Cu, Zn, Mn, Fe, B表示, 单位为mg/kg。

山西省耕地土壤养分含量分级标准见表1。

mg/kg

土壤的中、微量元素参照山西省第二次土壤普查的标准, 结合地县土壤养分含量状况重新进行划分, 分为6个级别。

3.1 有效硫含量

小店区土壤的有效硫含量分析见表2。

全区耕地土壤有效硫平均含量为152.67 mg/kg, 属Ⅱ级水平。其中, 土壤有效硫含量Ⅰ级面积为0.30×104hm2, 占耕地面积的25.9%;有效硫含量Ⅱ级面积为0.53×104hm2, 占耕地面积的44.9%;有效硫含量Ⅲ级面积为0.31×104hm2, 占耕地面积的26.3%;有效硫含量Ⅳ级面积为340 hm2, 占耕地面积的2.9%;有效硫含量Ⅴ级面积为20 hm2, 占耕地面积的0.17%。

3.2 有效铁含量

小店区土壤的有效铁含量分析见表3。

全区耕地土壤有效铁平均含量为15.76 mg/kg, 属Ⅱ级水平。其中, 土壤有效铁含量Ⅰ级面积为0.13×104hm2, 占耕地面积的11.0%;有效铁含量Ⅱ级面积为0.55×104hm2, 占耕地面积的46.3%;有效铁含量Ⅲ级面积为0.49×104hm2, 占耕地面积的41.8%;有效铁含量Ⅳ级面积为107 hm2, 占耕地面积的0.9%。

3.3 有效锰含量

小店区土壤的有效锰含量分析见表4。

全区耕地土壤有效锰平均含量为13.85 mg/kg, 属Ⅳ级水平。其中, 土壤有效锰含量Ⅲ级面积127 hm2, 占耕地面积的1.1%;有效锰含量Ⅲ级面积0.44×104hm2, 占耕地面积的37.6%;有效锰含量Ⅳ级面积0.73×104hm2, 占耕地面积的61.4%。

3.4 有效铜含量

小店区土壤的有效铜含量分析见表5。

全区耕地土壤有效铜平均含量为2.64 mg/kg, 属Ⅰ级水平。其中, 土壤有效铜含量Ⅰ级面积0.95×104hm2, 占耕地面积的80.8%;有效铜含量Ⅱ级面积0.19×104hm2, 占耕地面积的16.2%;有效铜含量Ⅲ级面积367 hm2, 占耕地面积的3.1%。

3.5 有效锌含量

小店区土壤的有效锌含量分析见表6。

全区耕地土壤有效锌平均值为4.05 mg/kg, 属Ⅰ级水平。其中, 土壤有效锌含量Ⅰ级面积0.89×104hm2, 占耕地面积的75.2%;有效锌含量Ⅱ级面积0.29×104hm2, 占耕地面积的24.9%。

3.6 有效硼含量

小店区土壤的有效硼含量分析见表7。

全区耕地土壤有效硼平均含量为0.91mg/kg, 属Ⅳ级水平。其中, 土壤有效硼含量Ⅰ级面积133 hm2, 占耕地面积的1.1%;有效硼含量Ⅱ级面积440 hm2, 占耕地面积的3.7%;有效硼含量Ⅲ级面积0.39×104hm2, 占耕地面积的33.1%;有效硼含量Ⅳ级面积0.67×104hm2, 占耕地面积的56.8%;有效硼含量Ⅴ级面积620 hm2, 占耕地面积的5.3%。

4 结论

小店区土壤中的有效硫、有效铁、有效铜、有效锌含量较高, 有效锰、有效硼含量偏低。

土壤中微量元素 篇2

X射线荧光光谱分析法在土壤样品多元素分析中的应用

摘要：用Epsilon5偏振能量色散X射线荧光光谱仪测定土壤样品中27种元素.方法的准确度用GBW07323和GSS-32标准样品验证,结果均在标准值范围内.方法的精密度用GBW07401标准样品检验,除Ni、Mo、Se和Pr四种元素的RSD>10%外,其余被测元素的RSD均<6.3%.实验表明用X射线荧光光谱分析法测定土壤样品中多种元素,具有方法简便、灵敏、准确,检出限低等特点.作 者：李玉璞 于庆凯 Li Yupu Yu Qingkai 作者单位：大连市环境监测中心,辽宁,大连,116023期 刊：环境科学与管理 Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：2010,35(3)分类号：X53关键词：偏振-能量色散X射线荧光光谱仪 土壤样品 多元素分析

土壤中微量元素 篇3

[摘要]随着社会的不断发展，重金属污染已成为当今土壤污染中面积最广、危害最大的环境问题之一，土壤污染越来越受到环保部的关注。因此，开发出一种高效快捷、准确的分析土壤中重金属的方法，对于社会化第三方检测机构来说至关重要。

[关键词]土壤；重金属；消解

本文从土壤样品的前处理出发，土壤样品的最佳消解条件。论证了土壤样品的两种前处理方法（电热板消解和微波消解）的可行性以及其优劣的比较。通过比较，微波消解和电热板消解各有其优劣，各实验室应该考虑实际条件，选择合适的前处理方法，只要探索出最佳消解条件，均能达到比较满意的测试结果。

一、材料与方法

（一）土壤样品的前处理

1.样品预处理

将采集的土壤样品（一般不少于500g）混匀后用四分法缩分至约100g。缩分后的土样经风干（自然风干或冷冻干燥）后，除去土样中石子和动植物残体等异物，用木棒（或玛瑙棒）研压，通过2mm尼龙筛（除去2mm以上的沙砾），混匀。用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研磨至全部通过100目（孔径0.149mm）尼龙筛，混匀后备用。

2.电热板消解

用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸混合酸液，电热板加热，消解土样。处理步骤如下：

2.1聚四氟乙烯坩埚的清洗：将坩埚放在10%的稀硝酸溶液中浸泡24h，分别用自来水和超纯水冲洗三次，风干备用；

2-2称取一定量的标准土壤于坩埚中，加少许超纯水润湿，加入8.0ml盐酸，加盖，置于150℃的电热板上加热，加热至不冒泡为止，取下稍冷，若盐酸不足，可适当补充；

23加入5.0ml硝酸，加盖，置于180℃的电热板上加热，加热至不冒泡为止，取下稍冷，若硝酸不足，可适当补充；

2.4加入3.0ml氢氟酸和3.0ml高氯酸，加盖，置于200℃的电热板上加热，需经常摇晃坩埚，加热至消解液呈粘稠状为止，取下冷却至室温。

2.5定容至25.0ml。

3.微波消解

称取一定量的土壤样品于消解罐中，加入4ml硝酸和2ml氢氟酸，程序温度设置如下表所示。消解完之后需在赶酸架上赶酸，赶酸温度为150℃。

电热板消解和微波消解过程中，均需要同步做两份全程序空白，以扣除试剂等的影响。

（二）最佳消解条件的分析

1.最佳取样量

分别称取0.1、0.3、0.6、0.8g左右的标准土壤样品，用1.2.2和1.23两种消解方法对样品进行消解，选取的标准土壤为GBW07402（GSS-2）土壤成分分析标准物质、GBW 07403（GSS-3）土壤成分分析标准物质和GBW 07 408（GSS-8）土壤成分分析标准物质，每个样品做3个平行。通过观察消解液的状态，初步判断消解效果。

2.最高消解温度的确定

称取定量的国家土壤标准样品GSS-2、GSS-3和GSS-8，利用1.2.2和1.23方法进行消解，控制不同的最高温度，测定不同最高消解温度下消解液中6种重金属元素的含量。

3.测定方法的选择

用石墨炉原子吸收分光光度法测定Pb和cd：电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Cu、Cr、Ni和Zn。

二、结果与讨论

（一）消解体系与用量的选择

土壤中存在大量的硅，且晶格比较稳定，只有用HF才能破坏晶格，释放出土壤中的金属，因此消解液中必须有HF。

由于土壤成分复杂，不同的土壤组成所对应的消解液体系也有差别，很难找出一种固定的消解液体系能適应不同的土壤组分，所以本实验不对消解液体系的组成做讨论。实际操作过程中应该实时观察消解情况。

（二）取样量的选择

分别称取0.1、0.3、0.6、0.8g左右的标准土壤样品，用1.2.2和1.23两种消解方法对样品进行消解，选取的标准土壤为GSS-2、GSS-3、GSS-8，每个样品做3个平行。通过观察消解液的状态的数据可知，选择取样量为0.1g左右，会有比较理想稳定的消解效果。

（三）最高消解温度的选择

土壤样品的消解强烈依赖消解温度，选择一个合适的最高消解温度对消解的影响至关重要。

1.电热板消解

盐酸和硝酸预消解之后，加入高氯酸和氢氟酸消解时，温度对测试结果的影响很重要，为探究此时的最佳消解温度，本实验选用不同的温度作对比。得到最适宜的最高消解温度应该是200-220℃之间。

2.微波消解

微波消解是一种高效、快捷、环保的消解方法，其消解效果取决于消解液和温度，本实验中消解液固定，改变温度，以寻找最佳消解条件。每个标准土取样0.1g左右，分别加入4ml硝酸和2ml氢氟酸，消解完之后需在赶酸架上赶酸，赶酸温度为150℃。通过反复实验，最高温度选择220℃为最佳。

（四）精密度和准确度实验

在最佳条件下分别对三个标准土壤进行重复实验，以验证本方法的稳定性以及准确度。

根据实验结果推出，微波消解的稳定性比电热板消解的稳定性好：两种方法测试的各元素的精密度均在1%-5%左右，所以其精密度均良好。

三、结论

本实验论证了土壤样品的两种前处理方法（电热板消解和微波消解）的可行性以及其优劣的比较。由本实验可以得出如下结论

1.电热板消解慢，一般要消解一两天的时间，而且消耗大量的酸，耗时耗力；微波消解快，加上赶酸时间，只需4h即可，并且用酸量少，对环境的影响小；

2.土壤样品的最佳取样量为0.1g左右：

3.电热板消解的最佳最高消解温度为200-220℃，微波消解的最佳最高消解温度为220E：

4.电热板消解处理的土壤样品，由于操作较繁琐，技术不熟练的人做前处理时，很容易做不准，其可变因素比较多，对人员的要求较高，微波消解比较自动化，测试结果比较稳定，对人员要求不高，两种方法的精密度均良好。

土壤中硒元素研究进展 篇4

网络出版时间:2014/9/13 10:26:53

硒作为生态系统中一种重要的微量元素, 其丰缺与人和动物的健康有密切关系。研究发现, 适量的硒能改善人和动物机体的免疫力, 提高人体抗癌能力, 而长期食用低于0.1 mg/kg的含硒食物会导致人体硒缺乏反应症[1,2];长期食用硒高于1.0 mg/kg的食物则会引起硒中毒[3]。

硒元素在自然界中稀少而且分散, 土壤作为硒最重要的来源地, 主要通过食物链进入人和动物体内, 因此, 土壤中硒的含量、形态等都直接影响着植物对硒的吸收和积累。本文对我国土壤硒含量、硒存在形态及其土壤硒对植物的影响进行了分析, 以期为更好地开发和保护硒资源提供参考。

1 土壤中硒含量及其影响因子

1.1 土壤中硒含量标准

世界范围内大部分土壤硒含量为0.10~2.00 mg/kg, 平均为0.20 mg/kg, 缺硒土壤含硒量平均为0.15 mg/kg, 个别土壤含硒量低于0.01 mg/kg, 而高硒土壤含硒量高达30~324 mg/kg[4]。李家熙等研究得出, 低硒土壤指含硒量低于0.131 mg/kg的土壤;当土壤中硒量高于0.4 mg/kg时, 称其为富 (高) 硒土壤;大于等于3.0 mg/kg时则属硒过剩土壤[5,6,7,8]。

1.2 我国土壤硒的分布情况

我国土壤硒含量分布基本上呈形似马鞍型趋势面, 除恩施和紫阳等属世界的高硒带外, 其余大部分国土处于世界低硒带, 占土壤类型的72%[9,10]。由表1可以看出, 广西、福建等东南沿海城市土壤中硒含量较高, 其中以广西为最, 土壤硒含量平均值高达0.770 mg/kg;长江流域和除四川外的中部省区处于中等水平;北方各省市区普遍较低, 尤以内蒙古最为突出, 含量平均值为0.103 mg/kg, 但内蒙古土壤硒含量的最大值却达到了8.050 mg/kg, 说明该省极小部分地方存在严重的硒过剩现象;四川省的土壤硒含量平均值则位于全国的最末位, 仅为0.095 mg/kg, 这与我国土壤硒含量在气候和景观上的分布大体是一致的。

1.3 影响土壤硒含量的因素

1.3.1 成土母质

成土母质决定了土壤中硒的最初含量, 从表2可以看出, 高硒地区的成土基岩为沉积岩, 其中沉积岩中的页岩硒含量最高, 约占地壳全硒量的40%, 如湖北恩施、陕西紫阳等地的土壤母质均为含碳硅质页岩和硅质页岩[11];砂岩、石灰岩约各占20%[12], 如浙江长兴的砂岩和灰岩[13]。岩石中火成岩、花岗岩含硒量很低, 平均为0.05 mg/kg, 且呈现岩性由酸性变碱逐渐增加的趋势[14], 如表中西藏的基性火成岩和江西新健、福建福州的花岗岩[13,15,16]。同时土壤硒含量还与岩石形成的地质时间有关, 如表中泥盆纪砂岩中含硒量大于侏罗系砂岩, 古生代二叠纪含碳的硅质页岩中含硒量大于寒武—奥陶纪。总体上土壤母质地层越老, 土壤硒含量越高, 时代越新硒含量越低。

1.3.2 土壤类型

土壤类型也影响着各地区的土壤硒含量。以黄壤、红壤和赤红壤为主的东南沿海地带硒含量最高, 这与3类土壤质地粘重, 粘粒含量较高有关[17];而以紫色土为主的西南地区川、滇、黔高原大部分硒含量极低, 主要是由于继承了紫色砂页岩低硒特征, 加上淋溶和侵蚀作用, 土壤中有机质含量少, 使硒不易积蓄于土壤表层, 故低硒特征明显[18,19];中国黄土高原地带性土壤以黄土高原娄土和粘黑垆土为主, 也属于极低硒区[20];华北地区土壤以褐棕士和潮土为主, 土壤呈碱性至弱碱性, 硒的迁移能力相对较强, 土壤硒含量相对较低;西北区带土壤以漠土和山地土为主, 由于蒸发作用和强氧化、强碱性条件, 硒多以硒酸盐形式富集于表土中。

1.3.3 人为因素

人为施肥、引水灌溉、垃圾农用、大量杀虫剂的施用等会增加土壤硒的含量。有研究发现, 磷肥中含硒0.5~2.5 mg/kg[21]。同时Kabata-Pendias提出全球范围内废物的硒含量为2.0~9.0 mg/kg[22]。

2 土壤中硒的赋存形态及影响土壤硒有效性的因素

2.1 土壤中硒的形态和生物有效性

土壤中硒按价态可划分为元素态硒 (Se) 、硒化物 (Se2-) 、亚硒酸盐 (Se4+) 、硒酸盐 (Se6+) 、有机态硒和挥发态硒[14]。国内外研究表明, 元素态硒和硒化物植物不能直接利用, 但在适宜条件下, 元素态硒可经水解作用或微生物氧化作用转化成对植物有效的无机态硒, 硒化物也可通过风化作用缓慢释放出一些可溶态硒[22,23,24,25]。亚硒酸盐主要是同位素交换态硒和铁锰氧化物结合态硒, 需用盐酸提取, 是土壤中硒的主要形态;硒酸盐和大部分有机态硒为可溶态硒, 用中性盐的稀溶液或去离子水就能提取出来, 硒酸盐中硒的高价态使得其对植物的有效性最高, 但含量很少[26], 有效性仅次于硒酸盐的有机态硒则成为了土壤有效硒的主要来源。由于元素态硒和硒化物的难吸收性, 目前研究较多的是土壤硒酸盐和亚硒酸盐的生物有效性。Zhao等在对硒酸盐和亚硒酸盐比例不同情况下黑麦草对硒的吸收研究中发现, 黑麦草中硒含量在土壤硒全部为硒酸盐时最高, 在全部为亚硒酸盐时最低[27]。而大量水培试验的结果与盆栽试验存在一定差异, 这种差异可能与水培时间有关, 在短时间内植物对硒酸盐或亚硒酸盐吸收量的差异可能还没有达到显著程度。如Arvy研究发现大豆植物在3小时内对硒酸盐和亚硒酸盐的吸收差异仅表现为在大豆体内的分布, 而吸收量无差异[28]。而Yu and Gu在经过144 h的水培试验后, 发现垂柳和杂交柳亚硒酸盐培养液中硒分别减少了40.6%和39.9%, 而硒酸盐中则分别降低了68.0%和79.1%, 两种柳树对硒酸盐的吸收显著高于亚硒酸盐[29], 得到了与盆栽条件下相似的结果。

2.2 影响土壤硒生物有效性的因素

土壤有效硒含量水平反应土壤供硒能力的高低, 其与土壤p H、土壤氧化还原条件、土壤质地、有机质等因素密切相关。

2.2.1 土壤p H

土壤p H由于可以影响着土壤氧化物、有机质和粘粒矿物对土壤硒的吸附, 对不同形态硒的活性影响存在差异。亚硒酸盐可在酸性和中性土中广泛存在, 硒酸盐、有机态硒则易富集在碱性土壤中, 有效性很高。Haygarth等研究草类叶对土壤硒的吸收时发现, 当土壤p H值为6.0时, 草类叶可从土壤中吸收47%的硒;p H值为7.0时可吸收70%的硒[30]。赵成义在研究种植黑油菜土壤中硒的生物有效性时发现, 酸性土壤中黑油菜吸收硒酸盐要大于亚硒酸盐[31], 主要是由于亚硒酸盐易被土壤胶体复合物吸附, 可与铁铝氢氧化物形成难溶的复合物, 这种吸附作用随着p H值升高而降低[32,33]。

2.2.2 土壤氧化还原条件

土壤的氧化还原条件直接影响着硒的价态变化, 从而影响硒的有效性, 在高度氧化状态下, 硒的主要存在形态是硒酸盐;在高度还原条件下元素态硒是最稳定的, 植物很难吸收[9]。

2.2.3 土壤质地

土壤质地对硒的有效性主要体现在粘粒矿物对硒的吸附作用上, 虽然土壤全硒含量随粘粒矿物的增加而增加, 但水溶性硒含量则下降[34]。黄青青等人在水稻对不同土壤中硒酸盐/亚硒酸盐的吸收和富集中发现, 红壤中硒酸盐有效性高, 而黑土和高钙土中亚硒酸盐有效性较高[35]。各种粘粒矿物吸附能力顺序为蛭石>蒙脱石>高岭石>蒙皂石[9]。

2.2.4 土壤有机质

土壤有机质一方面矿化会释放出硒而增加有效硒, 另一方面有机质对硒比粘粒矿物具有更强的吸附固定作用, 可见土壤有机质对硒的有效性起到了双重影响, 究竟哪一方面的影响起主导作用, 与有机质的组成有关, 富里酸比例大时, 硒的有效性高;而胡敏酸比例大时, 硒的有效性低[36]。

3“土壤—植物”系统中硒的转移规律

植物主要通过根系吸收土壤中的硒, Se6+为主动吸收, Se4+为被动吸收, Se4+先转化为Se6+及有机硒化合物, 大部分都运送到根部。作物除了根部能吸收硒元素外, 叶对硒也有吸收作用。冯两蕊等在叶面喷施硒对生菜富硒量研究中发现, 喷施硒浓度8 mg/L时能使生菜硒含量达到4.109 mg/kg[37]。张晶研究发现, 叶面喷硒可明显提高水稻和油菜中硒含量, 并随喷硒浓度的增加籽粒硒含量也有所增加[38]。

作物种类的不同也会影响作物从土壤中吸收硒的过程, 一般作物中, 十字花科植物对硒的积累能力较强, 如萝卜、芹菜、甘蓝、油菜、洋葱等, 其次是豆科植物, 谷类作物最低。同一种作物不同器官由于代谢不同硒含量也存在着很大差异, 粮食作物中果实部分的含硒量大于茎秆[39], 而蔬菜则是非可食部分硒含量较高[40]。

4 展望

目前, 对土壤硒的研究大部分还集中于土壤硒形态的变化, 或施加外源硒后土壤中硒含量变化的影响研究上, 而对“土壤—植物”系统中硒的转化规律研究也仅停留在硒元素含量在各个器官中的分布变化上, 对其转化机制的研究甚少, 尤其是对“茶园土壤—植物”系统中硒元素的转化机制研究更为罕见。茶树作为一种特殊的多年生木本植物, 本身对土壤中各种元素的吸收转化就具有一定的选择性, 硒元素作为人类健康不可或缺的一种元素, 掌握其在植物中的吸收转化机制更有利于人类让茶树更好地吸收硒元素, 为人类的健康生活提供保障。因此, 对“茶园土壤—植物”系统中硒元素的转化机制研究是很有必要的。

摘要：综述硒元素在土壤中的含量、分布、形态、生物有效性及其影响因素等方面的研究成果, 分析了“土壤—植物”系统中硒的转移规律, 在此基础上, 提出了研究方向。

土壤中微量元素 篇5

摘要：对澧阳平原典型土壤剖面--玉成(YC)剖面进行常量元素地球化学分析,结果表明,YC剖面沉积物中SiO2,Al2O3和TFe2O3(包括Fe2O3和FeO)三者的含量总和达到80%-85%,其中SiO2的`含量占60%-65%,Al2O3含量在12%-15%之间,而TFe2O3的含量占5.5%-7%;其它常量元素的含量相对较低,表现为K2O(2.5%-2.8%)>TiO2(1.2%-1.5%)>MgO(0.7%-1.2%)>CaO(0.5%-0.8%)>Na2O(0.4%-0.6%)>MnO(0.1%-0.5%)>P2O5(0.1%-0.15%).黑褐色土壤剖面CIA值(74.82)远高于上地壳(UCC)的平均值47.96,明显高于黄土高原黄土(63.73)和古土壤(67.36),略高于镇江下蜀黄土(70.45).表明黑褐色土壤剖面经历了比黄土高原黄土和古土壤更强烈的化学风化.CIA指数的垂向变化表明黑褐色土壤剖面经历了风化相对较弱、风化相对较强、风化相对较弱、风化相对较强4个阶段.作 者：毛龙江    莫多闻    周昆叔    郭伟民    贾耀锋    MAO Long-jiang    MO Duo-wen    ZHOU Kun-shu    GUO Wei-min    JIA Yao-feng  作者单位：毛龙江,MAO Long-jiang(南京信息工程大学大气科学学院,南京,210044;北京大学城市与环境学院,北京,100871)

莫多闻,MO Duo-wen(北京大学城市与环境学院,北京,100871)

周昆叔,ZHOU Kun-shu(中国科学院地质与地球物理研究所,北京,100029)

郭伟民,GUO Wei-min(湖南省文物考古研究所,长沙,410008)

土壤中微量元素 篇6

关键词 耕地土壤 ；微量元素 ；相关性

分类号 S158

土壤养分是指主要依靠土壤来供给植物生长所必需的营养元素，不仅包含氮、磷、钾三大元素，还涉及铁、锰、铜、锌、钼、硼等微量元素以及钠、硅、钴等有益元素。植物生长对微量元素的需求不多，但又不能缺，缺乏任何一种微量元素都将影响到植物的健康生长，其重要性与大中量营养元素相当[1]。相关研究表明，土壤微量元素的含量高低与很多因素有关，例如成土母质、环境气候等，其中土壤pH和有机质的影响较明显。Baath E发现，在酸性（pH<7.0）环境下，水溶性的铜随pH的上升而下降[2]，Gotoch S研究发现，在pH<6时，有效锰含量与土壤pH值呈显著负相关[3]，Shuman研究表明，增加土壤有机质含量有助于提高土壤有效锰含量[4]。近年来，随着测土配方施肥工作在全国的普及，使获得的土壤养分数据比较完善，尤其是土壤微量元素。测土配方施肥工作的目的就是通过技术的大力推广，而实现作物的平衡施肥，提高农产品产量，改善农产品品质。前人对土壤养分的相关性研究。大多仅限于重金属与土壤养分的相互关系；而对于土壤养分自身之间的相互关系，比如说是相互促进、还是彼此消长目前还尚不清楚，明确土壤养分之间的相互关系对于科学施肥，减少肥料浪费，提高肥料利用率意义重大。本文以土壤有机质、pH为基础，研究其与土壤微量元素的相互关系，目的在于从它们之间的相互关系中，总结出各微量元素彼此间的影响程度，为今后优比微量元素肥料配方提供参考，更为高品质农业提供保障。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

定安县位于海南岛的中部偏东北，东经110°7′～110°31′，北纬19°13′～ 19°44′，东临文昌市，西接澄迈县，东南与琼海市毗邻，西南与屯昌县接壤，北隔南渡江与海口市琼山区相望，境内东西宽45.50 km，南北长68.00 km，全县土地总面积1 189 km2，耕地面积为53 020 hm2，占全县土地总面积的45%，其中水田20 420 hm2，旱地32 600 hm2，土地肥沃，水利发达。境内地势南高北低，属热带季风海洋性气候，年平均温度23.1～23.9℃。年平均日照时数1 972 h，年降水量达1 965.6～2 498 mm。全县粮食作物以水稻为主，其次是蕃薯、粟、木薯、玉米等。油料作物以花生为主，次之芝麻。糖作物主要是糖蔗和果蔗。豆类为黑豆、黄豆、绿豆、红豆。瓜菜种类繁多，已趋产业化、规模化。水果以荔枝、龙眼、香焦、菠萝、菠萝蜜为多。热带经济作物以橡胶、槟榔、胡椒为主。

1.2 方法

1.2.1 土壤样品的采集

本次采样采用GPS定位，样点布设充分考虑到地形地貌、土壤类型和土地利用方式，并兼顾空间分布的均匀性，本次调查全县共布设了198个样点（图1）。每一样点在直径100 m×100 m范围内采用“S”型采样法选择15～20个点，采集 0～20 cm 的表土混合均匀，用四分法弃取，使各混合土样保留 1 kg 左右带回室内进行处理与检测。

1.2.2 测定方法及数据处理

土样经风干，剔除植物残体、石砾等杂物后用木棒碾磨，过0.25 mm的尼龙网筛，分装备用。土壤有效态铁、锰、铜和锌采用二乙酸胺五乙酸浸提，用普析990原子吸收分光光度计测定；土壤有机质用油浴加热重铬酸钾氧化-容量法测定；土壤pH用电位法（土液比为1∶2.5）测定[5]。

采用Microsoft Office Excel 2007和ARCGIS 9.2进行数据处理和图形绘制。

2 结果与分析

2.1 定安耕地土壤有机质状况分析

定安耕地土壤有机质含量较为丰富，集中在三级（20～30 g/kg）和四级（10～20 g/kg）分布，三级的出现频率最高，占总数的33.83%；其次是四级，占总数的24.75%；频数最小的是六级（0～6 g/kg），仅占总数的3.03%；一级（>40 g/kg）和二级（30～40 g/kg）出现频数之和为69，占总数的34.85 %，表明定安耕地土壤有机质含量较为丰富，可能与该县大力推广有机肥关系密切。见图2。

土壤有机质是土壤肥力的一项重要指标，潮湿和低温的环境有利于有机质的积累，而高温干旱条件下，有机质易于矿化[6]。定安县不同乡镇有机质含量的差异较明显，龙门的平均含量最高，达42.33 g/kg，比全县的平均含量还高出14.67 g/kg，平均含量最低的是定城镇，仅为16.08 g/kg，仅占全县平均含量的58.1 %。其中翰林、黄竹、岭口、龙河和龙门5个镇的有机质平均含量高于全县平均水平。此外，从标准差也可以发现，不同的乡镇有机质含量也有较大的差异，差异最大的是龙门镇，最小的是雷鸣镇。见表1。

2.2 耕地土壤pH状况分析

土壤pH受成土母质、环境气候、生物、时间以及人为因素等多种因素的共同影响，包括酸性强度和酸度数量两个方面。酸性强度是指土壤溶液中H+浓度；酸度数量是指酸的总量和缓冲性能，代表土壤所含的交换性氢、铝总量，一般用交换性酸量表示[7]。土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大，尤其是土壤养分的有效性，如中性土壤中磷的有效性大；碱性土壤中微量元素（锰、铜、锌等）有效性差。定安大部分地区都是属于盐基不饱和的，土壤偏酸，具体情况见表2。

由表2可知，全县耕地土壤pH平均值为5.10，其中定城镇最高为5.63，而龙湖镇最低，仅为4.38。另外，从各镇的标准差可以看出，黄竹镇各采样点土壤pH的差异最大，新竹镇的差异最小。总体而言，全县耕地土壤pH变化不大，差异不明显，但是总体呈酸性或强酸性反应。

2.3 耕地土壤微量元素统计特征分析

4种微量元素中只有土壤有效铜含量符合正态分布，其余3种经对数转化后也符合正态分布。从偏度系数和峰度系数来看，土壤有效铁含量的正态分布图最为标准。就平均值而言，该县耕地土壤有效铁和锰稍缺乏，而铜和锌较丰富。近期在进行农业生产时，应注重微量元素肥料的施用，避免缺素症状的发生。

从变异系数来看，4种微量元素均属于中等强度变异，表明4种微量元素在土壤中的含量变化基本上不受人为活动因素的影响，最主要影响因素还是成土母质，其次可能是气候环境因素。变异系数最大的是土壤有效铜，土壤有效铜含量相对于平均值的波动最大，数据分布相对不太集中；变异系数最小的是有效铁，变异系数只有0.123，说明本次采样分析的土壤有效铁含量数据最为集中分布，基本上处于平均值上下小范围波动。

2.4 耕地土壤微量元素有效性分析

2.4.1 有效微量元素与土壤有机质的关系

土壤有效铁平均含量与土壤有机质呈折线型关系，即先呈现一定的正相关，而后到达一个最高点，最后又呈现一定的负相关。从表4可知，土壤有机质在30～35 g/kg范围内有个最佳点，此时有效铁的含量达到最适宜状态，但是精确的含量范围有待进一步研究。

土壤有效锰与土壤有机质含量无显著相关性，但是本研究中表现出总的变化规律是，随有机质的升高而增加，这与Shuman提出的增加土壤有机质能有效的提高土壤中有效锰含量的观点基本相符。一般情况下，土壤中的有效锰包括代换态和易还原态两种，代换态会随土壤pH的升高而降低[8]，而易还原态则相反，随pH的升高而增加。

土壤中的有效铜含量与土壤有机质的关系是：当有机质含量≤40 g/kg表现出来的规律是增加后减少；在有机质含量为25 g/kg出现第1个拐点；当有机质含量达到40 g/kg出现第2个拐点，且土壤有效铜含量出现了一个跳跃式的提高，从1.408跃到2.289 mg/kg。

土壤有效锌与土壤有机质整体上表现出正相关关系。在有机质含量≤30 g/kg时，土壤有效锌含量出现了最大的一个高峰，基本上表现出随有机质的增加先升后降又升的波形规律。这可能与微量元素同有机质的吸附和配合作用关系密切，但是也不能排除其它原因，如pH、土壤微生物等对土壤有效锌的影响。

2.4.2 有效微量元素与土壤pH的关系

受特殊地理气候条件的影响，海南岛上各市县土壤均表现出较强的酸性，定安大部份样点的pH都处在5.5以下，各级别的样点数的统计充分说明定安耕地土壤较酸、并且酸度还比较稳定，变异小。4种微量元素含量随pH的变化而表现出基本相同的变化规律，即是先曾后降或是先降后升的震荡波形变化规律。由于土壤酸度的集中分布，变化幅度小，很难从本研究中深度挖掘土壤微量元素含量随pH变化的规律。建议在今后从事土壤微量元素有效性随pH变化规律的研究时，应尽量保持土壤pH有个从酸到碱的一个跨度，这样既能够保证数据的完整性，更能发掘变化规律的科学合理性。见表5。

2.4.3 有效微量元素与土壤有机质、pH的相关性分析

随着社会发展和人民生活水平日益提高，人们越来越关注农产品的商品性、安全性等品质问题。众多的研究表明，土壤中微量元素对于改善农产品品质起关键作用。pH、有机质是土壤的基本性质，分析其与土壤微量元素相关性，弄清是正相关还是负相关及其相关程度，对于合理施用微量元素肥料改善农产品品质非常重要[9-10]。运用SAS 9.0 对不同土壤微量元素与有机质、pH进行偏相关分析和显著性检验，结果见表6。

从表6可以看出，土壤有机质与锰、铜和锌呈正相关，与铁呈负相关；与土壤有效锰达极显著相关。由此可知，土壤有机质含量对于土壤微量元素有效性影响较大。pH也是影响土壤微量元素有效性的重要因素之一，本研究中pH同4种土壤微量元素均呈现出不同程度的正相关关系，与铁的相关性达到极显著水平。

3 结论

（1）定安耕地土壤有机质较为丰富，各镇差异较大，土壤呈酸性或强酸性反应。

（2）土壤有效铜含量符合正态分布，铁、锰和锌经对数转化后也符合正态分布。土壤有效铁和锰处于低水平，而铜和锌则处于高水平。

（3）有机质与锰、铜和锌呈正相关，与土壤有效锰达极显著相关。pH同4种土壤微量元素均呈现出不同程度的正相关关系，与铁的相关性达到极显著水平、与锌相关性显著。

参考文献

[1] 黄建国. 植物营养学[M]. 北京： 中国林业出版社，2004.

[2] Baath E. Adaptation of soil bacterial communities to prevailing pH in different soils[J]. FEMS Microbiology Ecology， 1996， 19（4）： 227-237.

[3] Cotoch S， Patrick W H. Transformation of manganese in a waterlogged soil as affected by redox potential and pH [J]. SSSAP， 1972， 36： 738-742.

[4] Shuman. Using ArcGIS Geostatistical Analyst[M]. ESRI Press， Redlands， C.A.， 2001.

[5] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 北京：中国农业出版社，1999.

[6] 漆智平. 热带土壤学. 北京：中国农业出版社，2007.

[7] 袁可能. 植物营养元素的土壤化学[M]. 北京：科学出版社，1983.

[8] 丁维新. 土壤pH对锰素形态的影响[J]. 热带亚热带土壤科学，1994，3（4）：233-237.

[9] 杜 鹃，张永清，周进财，等. 尧都区耕层土壤微量元素有效态含量空间分布特征[J]. 中国农学通报，2014，30（3）：162-167.

土壤中微量元素 篇7

1 土壤中元素的分布及含量

1.1 土壤元素的化学性质。

分析土壤元素的化学性质时要对元素的化合建、离子半径、电价等进行分析, 同时还要考虑各元素的放射性和重力性质, 土壤元素的这些性质会对土壤元素极其化合物的迁移造成影响。元素的晶格能对元素化合物的稳定性有很大的影响, 主要由元素的电价和离子半径决定。土壤中元素在水溶液的表现对元素的电价和离子半径也有很大的影响, 具有较高的晶格能和抗风化能力强的元素, 常常会均匀的分散在土壤中。

1.2 母岩的主要成分。

岩石经过长期风化, 逐渐形成土壤, 对于不同的岩石, 所含的元素及元素的含量是不同的, 因此, 岩石风化产物及土壤元素的含量也不尽相同。例如超基性岩区土壤中Cr、Ni的含量比较多, Co在基性岩石土壤中含量比较多。

1.3 气候条件对土壤的影响。

温度和湿度对土壤自身性质有很大的影响, 温度和湿度有可能在土壤运输中引起土壤风化。温度和湿度决定了土壤腐殖含量比例, 降雨量越少, 空气的温度越高, 土壤的腐殖含量越少, 而土壤的酸碱度受土壤腐殖含量的影响比较低, 当出现降雨天气, 土壤中的部分元素会被冲刷出来, 在进行土壤元素检测时, 可以分析土壤中各元素的含量, 从而确定矿床的位置。

2 土壤元素测量在地质找矿工作的应用

2.1 土壤元素测量在地质找矿中的表现。

将土壤元素测量法用于地质找矿工作中, 操作不但十分简单, 还能有效的节省投资成本, 提高地质找矿质量和工作效率, 土壤元素测量法在地质找矿工作中有十分广阔的应用前景。土壤元素测量能有效的将物探方法和地质方法结合起来, 对浮土掩盖下的各种岩体进行圈定;土壤元素测量能对某一地区的含矿量进行调查, 例如探测某斑岩铜矿时, 利用土壤元素测量能将潜伏在深层表土下的铜矿显示出来, 探明矿区外围铜矿的分布点;土壤元素测量能直接确定浮土下的矿床, 当比例尺条件符合相关要求, 对含矿地区进行土壤元素测量能直接确定隐伏的矿床, 如果再进一步分析, 能将矿体的厚度、性质等基本信息预测分析出来, 这样对地质找矿布置钻孔有很大的帮助。

2.2 土壤元素测量的注意事项。

在进行地质找矿时, 只有在一定的条件下才能将土壤元素测量的优势发挥到最大。在正常情况下, 当浮土厚度小于1.0m, 可以直接使用土壤元素测量法, 这样能取得良好的效果;当浮土厚度大于1.0m、小于2.0m时, 使用土壤元素测量时, 要选用深层土层的试样, 不能选用浅地表土层的试样;当浮土厚度大于2.0m时, 要采用手摇钻进行取样工作, 这样才能保证土壤元素分布不受破坏, 从而科学的判断出矿床的位置。如果是在岩流、沙漠等地进行地质找矿工作, 由于这些地区的物理风化现象比较严重, 土壤大多是块状和大颗粒, 因此, 在这些地区进行地质找矿工作时, 尽量不要使用土壤元素测量法。

3 土壤元素测量野外工作方法

在野外进行地质找矿工作时, 要根据工作的目的和任务确定取样的间距和取样的位置, 在确定取样的位置时, 要根据地形图和实际状况, 科学的设定取样点;在取样时要充分考虑各种影响因素, 如天气、风化状况、矿床规模等, 在进行土壤元素测量时, 要将所有的土壤异常地带圈起来, 不能忽略小的矿体;在确定取样层位时, 要进行必要的试验, 要对分层的样品进行采集和测试, 了解各层土壤中元素的含量, 从而确定取样的层位。

4 土壤元素的应用实例

4.1 工程概况。

在某地区的测试区已经发现5条规模比较大的锑金矿, 其中1号锑金矿长500m, 铅垂厚度为2.0m, 矿体呈似层状, 倾斜角度为9°-12°, 锑品味为1.20%-1.34%;5号锑金矿位于矿床的北部, 长为80m, 铅垂厚度为1.50m-1.95m, 矿体倾斜角为10°-15°, 锑品味为1.16%-2.36%。该地区降雨量比较丰富, 湿度保持在65%以上, 该地区的矿石矿物以辉锑矿为主, 矿石矿物以石英为主, 富矿体中辉锑矿以团块状的形式出现, 贫矿中辉锑矿以星散桩出现。该地区土壤大多为红壤, 根据该地区地形分析, 适合使用土壤元素测量法进行地质找矿工作。

4.2 土壤元素测量。

为确定测量技术指标, 对该地区的采样层位、采样深度、样品加工粒级进行试验分析, 得出采用物质应为两侧的残坡积物, 采样层为土壤表土层, 深度在25cm-40cm, 采样量为200g-300g。为了科学的反映出土壤富集层位和粒度, 全面的圈出异常区, 分别在土壤的深层、表土层及表面进行采样, 每个土层设置两个采样点, 然后进行测量。根据该地区的地形特征, 将采样密度控制在40-60点/km2, 平均50点/km2。

4.3 测量结果。

通过测量得出土壤中As、Sb、Cu、Au的最低含量 (ω/10-6) 比和最高含量比分比为20.1:168.4、0.9:108.5、35.2:709.4、0.90:31.46, As、Sb、Cu、Au等元素的异常下限分别为50×10-6、10×10-6、200×10-6、7×10-6, 根据异常下限及采样密度, 对各元素范围进行圈定, 进而对异常区域进行开发, 确定矿床的位置。通过测量、开发, 最后确定出该测量范围有一个长为102m, 铅垂厚度为1.42m-1.65m, 锑品味为1.23%-1.44%的锑金矿。

结语

在地质找矿工作中使用土壤元素测量法, 能对调查区的地下矿床情况进行科学、合理的分析, 土壤元素测量法能对残坡积土的土壤进行分析、检测, 根据土壤的异常现象, 确定矿床的位置, 有效的提高找矿质量和找矿效率, 土壤元素测量对地质找矿工作具有十分重要的作用。

参考文献

土壤中微量元素 篇8

关键词：土壤元素测量,地质找矿,实际作用

针对目前这种矿产资源日趋紧张的情况, 除了要大力节约矿产资源之外, 还需要大力进行找矿工作。那么为了提高找矿工作的质量, 就需要应用科学合理的找矿方法, 这样才可以对地质信息进行有效获取, 对矿产分布情况进行科学研究, 而经常用到的一种方法就是地球化学土壤元素测量。这种方法和其他的测量方法相比, 有着很大的优势, 具体来讲, 土壤元素测量就是对残坡积土壤进行检测, 针对本地区土壤中存在的次生异常现象, 来对矿床位置进行合理确定;通过实践研究表明, 这种测量方法有着较好的效果, 并且难度不大, 在经过长期的应用, 已经日趋完善。

1 土壤中元素分布及含量分析

(1) 元素本身的化学性质:通过研究发现, 电价、离子半径以及化合键等是元素最主要的化学性质, 重力性质和放射性也是需要特别考虑的, 因为这些性质都会对元素及化合物的迁移产生决定性作用。而晶格能则主要是由两个参数决定的, 分别是离子半径和电价, 它会对化合物的稳定性产生决定影响。比如独居石、锡石等, 因为存在着一些化学元素, 这些化学元素有很小的离子半径和较高的电价, 其次, 元素在水溶液中的行为也会在很大程度上受到离子半径和电价的决定性影响。因此有着较高的晶格能和较强的抵抗风化能力, 在土壤中往往会有分散晕分布。其次, 元素在水溶液中的行为也会在很大程度上受到离子半径和电价的决定性影响。

(2) 母岩成分:岩石在长期风化的过程中, 逐渐形成了土壤, 不同岩石中, 含有差异化的元素含量, 因此在岩石中的风化产物以及土壤中的元素含量也是不相同的。比如Cr、Ni往往存在于超基性岩区土壤中, 而Ni和Co则处于基性岩区土壤中, 相较于超基性岩区的Ni含量, 基性岩区的含量要低很多, 但是在Co含量方面, 基性岩区的含量要大很多。

(3) 气候条件:通过研究发现, 温度和湿度主要会影响到土壤自身的酸碱度, 而在土壤运作的过程中, 温度和湿度还会导致其发生风化现象。温度和降雨量两个因素共同决定了土壤中腐殖含量的比例, 如果降雨量越来越少, 空气温度越来越低, 那么就会逐渐降低它的腐殖含量, 土壤内部酸碱度又会在很大程度上受到腐殖含量的影响, 并且对土壤中元素的活动性能产生决定性作用, 如果土壤中只有很低含量的酸碱度, 那么如果突然出现大雨天气, 就会将土壤中的部分元素给冲刷出来。但是土壤如果有很高的酸碱度和较小的湿度, 那么很多的微量元素就会被土壤的腐殖质所吸收, 元素在这样的过程中周而复始的运用。因此, 我们可以得出这样一个结论, 检测的土壤类型会在很大程度上受到天气条件的影响, 并且土壤如果有着不同的种类, 那么也不会含有相同的化学物质, 对元素的移动和聚集也会产生很大的影响。

2 土壤元素测量在地质找矿工作中的应用

通过实践研究表明, 将土壤元素测量应用到地质找矿工作中, 具有很大的作用, 不仅可以非常方便简单的进行操作, 还可以有效的节约投资成本, 并且有着较好的效果, 这种方法有着十分广泛的应用前景, 几乎可以利用土壤元素测量来对所有的金属矿产进行寻找, 其中, 特别有效的是有色金属和稀有金属。具体来讲, 将土壤元素测量应用在地质找矿工作中, 主要从这些方面来进行:

(1) 有效结合地质方法和物探方法, 在浮土掩盖区对各种岩体的分布范围进行大致圈定, 比如超基性岩体界线就可以结合土坡中铬和镍的含量来有效圈定等等。

(2) 对本区域内含矿远景地段进行查明, 比如某斑岩铜矿等, 将土壤元素测量应用进去, 可以将隐伏于深层表土下的铜矿化范围给清晰的指示出来, 通过有机的结合土壤测量法和水化学法, 可以有效的探明矿区外围铜镍的新矿点。通过对次生晕铜量异常情况进行测量, 可以有效的进行山地工程, 合理布置普查钻孔等。

(3) 对浮土下的矿床位置直接确定。如果比例尺条件是合理的, 通过土壤测量矿床地区, 结合测量结果, 就可以将隐伏的矿体给直接确定下来, 并且本矿体的具体情况也可以得出来, 比如位置、大小以及形态等等。再进行必要的研究, 就可以将矿体的厚度以及品质特点等粗略的估计出来, 这样可以有效指导于找矿钻孔工作的进行。

在找矿的过程中, 在一定的条件下进行土壤测量才可以获得最好的效果。通常情况下, 如果浮土厚度在1.0米以内, 那么就可以有效的应用土壤测量方法, 这样可以取得最好的效果, 还不需要花费过多的资金。如果浮土层的厚度在1.0米以上, 2.0米以内, 那么在测量的时候就不可以采用浅地表土层的测量方法, 需要进行必要的深层采样。如果浮土厚度在2.0米以上, 那么钻孔取样工作就需要利用手摇钻来进行, 这样才可以将土壤中的次生晕给有效确定下来, 并且合理判断是否有矿床存在于本地区内。如果找矿地区是一些岩流或者沙漠, 那么一般情况下不可以采用土壤元素测量的方法, 因为这些地区存在着严重的物理风化情况, 大多都是大颗粒或者块状的土壤。

3 野外工作方法

一是要紧密结合工作目的和任务要求来合理确定取样间距, 布置取样点线, 同时, 还需要将其他因素充分纳入考虑范围, 比如选用的比例尺、矿床类型、矿带和矿床的规模等等。在工作时, 需要将次生晕异常给圈定出来, 任何一个小的矿带和矿体, 只要存在工业意义, 都不能够被漏掉。采用的比例尺一般需要按照1厘米的标准来控制图上取样线距, 按照线距三分之一的原理来确定点距。目前, 在确定土壤取样点位的时候, 可以借助于地形图和罗盘, 也可以使用GPS准确定位。

二是要通过试验来确定取样层位, 也就是在新工作区内对分层样品进行一定数量的采集, 对各层土壤中金属元素的含量进行调查和了解, 对取样层位进行科学确定。如果不进行试验, 就需要穿过腐殖层在淋积层中进行取样采集工作, 控制取样深度, 一般在25厘米左右。

4 结束语

通过上文的叙述分析我们可以得知, 在地质找矿工作中应用土壤元素测量方法, 具有较好的效果, 它可以有效提高找矿工作效率, 对当地地下的矿藏情况进行合理判断。经过近些年的发展, 我国在地质找矿工作中已经开始广泛应用土壤元素测量方法, 这种方法日趋成熟, 在地质找矿工作中做出了突出的贡献。但是相较于先进的西方国家, 还存在着很大的差距, 需要相关人员不断的努力, 进行研究和分析, 对其进行完善, 以便发挥更大的作用。

参考文献

[1]马生明, 朱立新, 周国华.高山峡谷区影响土壤测量找矿效果的元素表生活动特性研究[J].地质与勘探, 2002, 2 (5) :123-125.

[2]李茉.土壤地球化学测量在实际找矿中的应用[J].科技探索, 2012, 2 (5) :87-89.

[3]高珍权, 王伟, 曾志刚.沟系土壤测量在新疆乌恰县萨热克铜矿勘查中的应用效果[J].矿产与地质, 2005, 2 (6) :32-34.

[4]刘金松, 冯晓辉.地球化学土壤测量在找矿中的应用[J].城市建设理论研究, 2012, 2 (35) :87-89.

土壤中微量元素 篇9

汞是室温下唯一的液体金属,具有较大的挥发性,并且表面张力较大,易形成小滴,沉积在下部。

汞晕带是指汞矿区次生分散晕,是汞矿体遭受风化剥蚀,汞元素从矿石中分解出来,迁移到土壤、水流、植物及空气中形成高含量区。

本次研究即是对汞晕带内土壤汞污染的一个初步探讨。通过现场采样、分析化验及数据分析,对汞晕带内汞元素在土壤中的分布规律及形态有了初步的了解。本文主要对汞元素在土壤中的存在形态及分布规律进行阐述,并对此进行分析,通过对其分布形态及规律的研究,为汞晕带内人居健康的保护以及土壤环境修复提供基础资料。

1汞在自然界中的转化

汞在自然界以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在,主要以Hg S的形态存在,又以甲基汞的毒性最大。

汞在大气、陆地和水圈中循环时经历一系列复杂的物理和化学变化。金属汞在温度较高的情况下挥发,进入大气环境。汞一旦进入大气,能广泛地传播和扩散,可以迁移数千米的距离。汞的迁移距离和最终沉降依赖于其物理和化学形态。沉降到土壤中的汞,通过周围生物质作用,在合适的条件下,形成有机汞。最终形成的汞化合物形态与环境条件有关。这样的迁移和转变逐渐在汞矿区周围形成了汞晕带。

随着人为开采冶炼活动的增加,形态稳定的汞矿石(HgS)被加速转变成汞或汞的化合物,并随着废气、废水、废渣排放到环境中,加速了汞晕带内土壤中有害汞化合物的沉积。

土壤中的汞在地表农作物生长过程中,在农作物的果实、根、茎、叶中不断富集,从而进入食物链,这种富集随着在食物链中所处的营养地位的增高而逐渐增大,最终危害人体健康。

2 土壤中分布规律研究

土壤汞污染的取样调查,以汞晕带川道为脉络展开,共取得土壤表土样品148个,土壤剖面样品21个。土壤样品布点涵盖汞晕带内全部区域。采样原则以汞矿开采冶炼企业为基准点,以所在河流(川道)为轴线,50 m,100 m,300 m,500 m,1 000 m分别采集土壤表层,并于代表性点位设置剖面,按照《土壤环境监测技术规范》采集3层,测定表层土、中层土和底层土中的汞含量。样品采集后,对所有土壤样品均测定了总汞指标,对剖面表层土测定硫化汞、氧化汞、有机汞和无机汞。

2.1 总汞含量分析

通过采样数据分析,根据GB 15618-1995土壤环境质量标准中的三级标准(<1.5 mg/kg)进行评价,汞污染现状评价统计结果见表1。

污染区土壤汞浓度范围为0.10 mg/kg～150.00 mg/kg,浓度均值为16.17 mg/kg,超标率76.25%,最大超标倍为99.00倍;次污染区土壤汞浓度范围为0.21 mg/kg～24.80 mg/kg,浓度均值为7.79 mg/kg,超标率60.53%,最大超标倍为15.53;污染控制区土壤汞浓度范围为0.05 mg/kg～7.30 mg/kg,浓度均值为1.18 mg/kg,超标率20%,最大超标倍为3.87。

2.2 汞元素存在形态分析

剖面表层土硫化汞、氧化汞、有机汞和无机汞含量见图1。

分析图1可以看出,表层土中无机汞所占比例最大,无机汞主要以硫化汞的形式存在。土壤中氧化汞和有机汞的含量较为均衡,但无机汞浓度较高的地区氧化汞和有机汞浓度也相对偏高。说明土壤内的有机汞以及氧化汞与无机汞(硫化汞)之间存在一定的转化关系。

2.3 汞元素分布曲线分析

以汞冶炼厂家为基点,以所在流域为轴线,总汞含量分布曲线图见图2。

由图2可知:土壤汞含量以污染源为起点,沿水流方向逐渐降低,呈现渐减趋势,大致可以分为三个区段,即污染区域、次污染区和污染控制区。

3 结语

汞的迁移和形态转化规律研究认为硫化汞在总汞中所占的比例越大,说明环境背景对总汞的贡献越大,生产活动对总汞的贡献越少。通过对部分土样进行汞项分析,在污染区和次污染区中,硫化汞占总汞百分比的平均值大于50%。与生产区距离增大,总汞含量降低,但硫化汞在总汞中所占的比例增加,说明生产活动对污染有一定的贡献。

汞矿区土壤均不同程度受到汞的污染,其污染程度随着距离矿洞和炼汞窑炉的距离增大而减缓;汞相分析表明,随着距离增加土壤总汞中硫化汞所占比例增加。汞矿采选及冶炼生产过程对环境的影响较大。

该地区长期以来作为我国汞的主要产地,汞的开采冶炼历史久远。特别是20世纪90年代以来,乱采乱挖,土法炼汞盛行,且汞矿采选企业的生产活动等人为因素,使含汞矿石外露以及冶炼废渣乱堆乱放,随着雨水、风蚀和输送过程物料的流失,使地表水、土壤和环境空气受到污染。区域内各环境要素监测值忽高忽低,变化范围较大,与长期的乱采乱挖和土法炼汞的现象有关,虽然目前已经关闭,但是采选过程中所产生的废渣和矿石乱堆乱放,是造成监测值波动的主要原因。

参考文献

[1]方凤满,王起超.大气—水—土壤界面汞交换研究方法现状与展望[J].农业环境保护,2002,21(4):381-383.

[2]李华斌,王文华,彭安.甲基汞的大气—水—土壤界面交换通量[J].环境科学,2000,21(1):81-83.

土壤中微量元素 篇10

关键词：城市土壤,重金属污染,人体健康

城市人口集中, 工业发达, 交通拥挤, 人类活动影响强烈, 城市土壤作为地球生物圈的一个组成部分, 有一定的生态、环境和经济功能。城市土壤中污染物主要是重金属、多环芳烃和多氯联苯, 其中以重金属污染最为严重, 因此, 城市土壤中重金属已被许多学者作为指示城市环境污染程度的一个非常有用的指标。

目前, 对于重金属主要有以下几种看法: (1) 重金属是指原子密度大于5.0g/cm3或6.0g/cm3的金属元素, 这一大类元素大约有40种。 (2) 元素周期表中原子序数大于钙的金属元素, 即从钪起为重金属。 (3) 重金属即为有毒金属。

上述三种定义都欠准确。例如, 尽管金属铝的原子密度只有2.7g/cm3, 但在对环境造成污染和对生物健康表现出极大的伤害酸性环境中, 它的毒性随着溶解性的增加而增加。鱼鳃对铝离子中比较敏感, 阿尔茨海默氏病是铝累积在脑中而引发的疾病。而某些元素的原子密度虽然大于5.0g/cm3或6.0g/cm3, 但并没有表现出潜在的毒性。

重金属作为一类特殊的污染物, 具有明显地不同于其他污染物的特点:第一, 重金属在环境中不会被降解, 主要通过沉淀—溶解、氧化—还原、络合或螯合作用、胶体形成、吸附—解吸等一系列物理、化学以及生物作用进行迁移转化, 参与和干扰各种环境生物地球化学过程和物质循环过程, 最终以一种或多种形态长期滞留在环境中, 造成永久性的潜在危险。第二, 有些重金属是生物生长发育所必需的营养素, 这些因素具有很强的生物富集能力, 只有超过一定浓度时, 它们才被称为污染物, 会产生更高的生物积累, 并对生物的生长发育产生副作用;有些重金属为生物的生长发育非必需, 它们具有与许多矿物营养因素相同或相似的外层电子层结构, 能通过扩散和细胞膜渗透而进入生物体内, 发生生物累积。这些金属在环境中只要微量存在, 即可产生毒性效应, 影响生物的生长发育。第三, 环境的中某些重金属可在微生物的作用下转化为毒性更强的重金属化合物, 如汞的甲基化作用。第四, 重金属在进入生物体后, 不易被排出, 在生物链中的生物放大作用十分明显, 在较高级的生物体内可成千上万倍地富集起来, 然后通过食物链进入人体, 在人体的某些器官中蓄积起来, 造成慢性中毒, 影响人体健康。

因此, 土壤重金属污染不仅影响土壤的性质, 而且关系到植物、动物甚至人类的健康, 而且一旦土壤被重金属污染, 就很难彻底消除。由于重金属污染物具有多源性、隐蔽性、一定程度的长距离传输性和污染后果的严重性等特征, 因此应该特别注意防止土壤的重金属污染。

重金属元素进入城市土壤后, 由于其迁移性极低和难以被微生物分解的特性而被累积于城市土壤中, 然后通过风力、水力或植物等介质最终危及人类健康和恶化生态环境。在人体中, 每时每刻都在进行着化学元素参与其间的高度精细的化学反应。化学元素不仅是构成人体的基本材料, 而且在人体的生长、发育、疾病、死亡中起着非常重要的作用。人类在长期发展过程中, 经过反复的适应与驯化, 形成了具有调节自己的生理功能来适应不断变化的环境的能力。人类的疾病多是机体在化学性因素、物理因素和生物性因素作用下, 功能、代谢及心态上发生的病理变化到一定程度所表现出来的特殊临床症状。

决定某种化学元素对人体有害或无害的重要因素, 主要是元素的量。德国科学家在研究生物必需元素时, 发现植物缺少某种元素不能成活, 元素适量时茁壮生长, 当元素过量时就显示出对植物的毒性, 甚至死亡。重金属摄入人体内, 一般不会发生器质性损伤, 而是通过化合、置换、络合、氧化还原、协同或拮抗等化学的或生物化学反应, 影响代谢过程或酶系统, 所以毒性的潜伏期较长, 往往经过几年或几十年时间才显示出对健康的病变。已有研究表明:某些有毒的重金属严重地影响人类健康。

重金属与人体健康的部分调查情况: (1) 对人的肝有影响的是As、Be; (2) 对人的肾有影响的是Cd、Hg、Pb; (3) 对人的生殖有影响的是As、Cd、Cr、Hg、Mn、Pb、Se、Tl; (4) 对人的神经有影响的是As、Hg、Mn、Ni、Pb、Sn、Tl; (5) 对人的视觉有影响的是Hg、Pb; (6) 对人的免疫有影响的是Ni; (7) 对人的呼吸有影响的是Cr、Ni、V、Pt; (8) 对人的皮肤有影响的是As、Cr、Ni; (9) 对人的心血管有影响的是As、Cd、Pb; (10) 对人的血液有影响的是As、Cu、Pb。

近一个世纪来, 各国癌症发病率一直处于上升状态。特别是20世纪70年代以来, 癌症的发病率在大多数国家居于前三位, 病人人数逐年增多。近年来, 世界卫生组织的报告认为引起癌症的主要原因是环境因素, 因此, 癌症病因及其防治成为科学研究的关系大致可以分为三类:已肯定具有致癌作用元素、可疑致癌元素和促癌元素。

重金属元素与癌的部分调查情况: (1) 已被确定为致癌的元素有As、Cd、Hg、Ni、Pb、Cr、Sb; (2) 可疑致癌的元素有Be、Co、Cd、Se、Tl、Zn; (3) 促进致癌的元素有Cu、Mn。

参考文献

[1]王友保, 王兴明, 潘超, 刘登义.芜湖市工业区土壤重金属形态分布特征[J].安徽师范大学学报 (自然科学版) , 2005, (03) .

[2]梁彦秋, 刘婷婷, 铁梅, 邓斌, 孙鹏, 臧树良.镉污染土壤中镉的形态分析及植物修复技术研究[J].环境科学与技术, 2007, (02) .

土壤中微量元素 篇11

关键词：一枝黄花；营养元素；积累；转移因子；浓缩因子

中图分类号：R282.2；S154.4文献标识码：A文章编号：1674-0432（2010）-09-0048-3

一枝黄花（Soldago decurrens Lour）为菊科（Asteraceae）、一枝黄花属（Solidago）的药用植物，为中国乡土植物。一枝黄花，分布在我国的华东、华中、华南、西南及台湾等地区，全草含酚性成分(绿原酸、咖啡酸)、鞣质、挥发油、皂苷、黄酮类，可用于清热消炎、消積解毒、慢性支气管炎、外伤出血和手足癣治疗等方面[1,2]。因而，一枝黄花具有较好的药物应用开发前景。

目前，国内外已经作了很多有关一枝黄花的研究，但都集中于植物药用成分方面的研究[3-5]。然而，关于一枝黄花对土壤营养元素的积累等的研究还未见报，这对于人们认识一枝黄花的生长条件，科学栽培与管理是一种缺憾。基于此，我们选择了浙江省仙居市境内一枝黄花分布较集中的地点作为研究样地，在确定一枝黄花不同分布梯度的基础上，分别收集一枝黄花地上与地下组织样品及其根际土壤，分别测定植物体内各部分的营养元素的含量，再结合土壤中对应的营养元素的含量分析，旨在为人们认识一枝黄花对土壤营养元素积累与转运规律，为寻求一条经济高效的栽培技术提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 研究地区概况与样品采集

1.1.1 研究地概况 研究样地位于仙居县白塔镇淡竹乡上井村俞坑自然保护区。该地区的地理位置为东经120°30′，北纬28°44′。海拔高度为500m以上，该地区年平均气温为18℃，冬季最低气温平均在6-8℃，夏季最高气温平均在27-29℃。年均常年降水量1000-1400mm。土壤为黄壤。

1.1.2 采样 2008年秋季（11月份）在俞坑自然保护区选择4处地理位置不同的一枝黄花生长地作为采样点。在每个样地中，用手抖法收集根际土壤[6]。首先用镐头将植物连根挖起，尽量保留较多的根系，抖掉表面的泥土，除去附着其中的杂草，分别放在塑料料封袋中，做好标记。然后取其根际周围的土壤，装在两个塑料封口袋中，亦做好记号。运回实验室后，分别收集一枝黄花各生长器官（枝条、花蕾、根、根状茎、叶），清洗干净后装入纸袋中，放在实验室干燥箱中60℃烘干至恒重，研磨后将粉末装于信封中，置于常温干燥处保存，用于检测各种营养元素的含量。同时把土样放在通风口处，常温下风干，土壤过2mm的筛，也置于常温干燥处保存，待用。

1.2 分析方法

1.2.1 植株灰分的测定 植株灰分用焚烧称重法进行分析[7]。称取植物各个器官样品2g，精确到0.001g，放于干燥恒温的坩埚中，轻微振动，使样品分散为均匀的薄层，置温度低于100℃的高温炉（马氏炉）中。开始时控制加速度，使炉温在30min左右缓慢升高至300℃并保持此温度30min。然后升高温度至525℃，在此温度下继续灼烧1h。待冷却后取出坩埚，轻微拨动灰粉，看其中是否含有黑色颗粒，如有则再继续灼烧，方法如前，如无黑色颗粒则灼烧完全，进行称量。按下式计算灰分：

A%=m1/m

其中m为植物样品的质量，m1为灼烧后残渣质量

1.2.2 植株氮和磷含量的测定 植株总氮和磷含量分别用半微量凯式定氮法和钼锑抗比色法进行分析[8-9]。分析步骤简单地叙述为：称取植物各器官样品0.1-0.2g，置于100ml的锥形瓶中，先用水湿润瓶内样品，然后用水杨酸-浓硫酸或硫酸在电热板上进行消煮。所得的消煮液分别用蒸馏滴定和分光光度计测定植物各器官中的氮和磷的含量，按百分数计算。

1.2.3 植株矿质元素含量的测定 植株矿质元素含量用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）进行测定[9，10]。称取植物样品0.2g于消化管中，加入5ml浓硝酸放置2h，然后放于消化炉内，90℃下消化30min，再将温度调至140℃消化30min，再将温度调至180 ℃消化30min。稍冷却后，向其中加入1ml高氯酸，然后在180℃下消化2h（消化时间、温度可以上下浮动，以消化后基本澄清为标准）。消化结束后冷却，过滤，用水定溶到50ml。用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测定。记录各元素的含量，如果浓度太高，则稀释后测定。

土壤中相应的营养元素含量分析与植物相同。

1.2.4 植物对土壤营养元素的转移因子和浓缩因子计算 地上组织对营养元素的转移因子=地上组织的元素含量／根组织元素含量；根或根状茎组织对营养元素的浓缩因子=根或根状茎组织元素含量／土壤相应元素含量[11]。

1.3 数据统计与处理

图表用Excel软件画制。数据统计利用SPSS (SPSS Inc.)进行。首先计算各指标的平均数±标准差，并对所测定数据进行单因素方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA）和LSD检验（lowest standard variance test，P = 0.05），以检验各指标平均值在各个器官中的差异显著性。不同器官对营养元素转移或浓缩的关系采用Pearson相关系数进行分析。

2 结果与分析

2.1植物各器官灰分含量的比较

从图1可以看出，6种植物器官中的灰分含量存在着显著性差异（P＜0.05）。其中一枝黄花叶片的灰分含量最高(9.93%)，其次是花蕾(6.38%)，而茎的含量最少(3.05%)。叶的灰分含量分别是枝条、根、根状茎的2倍，茎的3倍，花蕾的1.4倍左右。

2.2 植物对氮和磷元素积累的比较

从表1可以看出，花蕾和根状茎对磷的积累能力最强，分别为0.257%和0.253%，随后依次是叶＞根＞枝条＞茎。花和根状茎对磷的积累、叶和根对磷的积累、枝条和茎对磷的积累均没有显著差异（P＞0.05），而其它部分则显示出一定的显著差异（P＜0.05），其中花蕾和茎差异最为明显。

氮在叶中的含量最高，可达2.216%，其次是花蕾，根，根状茎和茎，积累能力最差的是枝条，只有0.493%。对于氮的积累，叶、花蕾和根之间，根和根状茎之间，根状茎、茎和枝条之间均没有显著差异（P＞0.05），而其它组织之间则有显著差异，尤其是叶和枝条，叶中的氮含量是枝条中的4倍多（P＜0.05）。

2.3 植物对矿质元素积累的比较

一枝黄花对5种矿质元素的积累程度均以叶片最大(表1)，锌、钾、钙、镁和锰在叶片中的含量分别为0.24%、11.13%、3.73%、3.20%和0.91%。除此之外，锌在枝条和根状茎，钾在花蕾和根状茎，钙在花蕾和根，镁在花蕾和根状茎，锰在花蕾中也有较高含量，其他器官的矿质元素含量较低。

2.4 植物各器官对7种营养元素的转移因子

不同器官对同一元素的转移能力存在着显著差异（表2）。磷在花蕾中的转移因子最大，可达1.09%。叶、枝条和茎对磷的转移能力较小。叶和花蕾对氮的转移能力相对较大，可达4.28%和4.09%，茎和枝条中氮的转移相对较小。各器官对锌的转移能力没有显著差异（P＞0.05）。叶和花蕾对对钾、钙、镁和锰的转移能力均相对较大，其他器官相对较小。

同一器官转移不同元素时，存在着不同程度的相关性。叶对Zn的转移和对N的转移存在着显著的负相关（R=-0.974，P＜0.05）。枝条对锌与钙的转移之间有极其显著的正相关（R=0.994，P＜0.01），钾与锰的转移之间也有极其显著的正相关（R=0.999，P＜0.001）。茎对各元素转移之间的相关性不显著。根状茎对磷与钾的转移之间有显著的负相关（R=-0.988，P＜0.05）。

2.5根和根状茎的浓缩因子

从图2可以看出一枝黄花的根和根状茎对营养元素的浓缩展示了相似的趋势（图2和图3）。其中根和根状茎对土壤氮的浓缩程度最大，浓缩因子可达2.92和1.88%左右，而对其它元素的浓缩程度相对较小，其大小依次为氮>钙>磷> 锌>钾>镁>锰。在浓缩过程中，根对钾和钙的浓缩存在显著正相关关系（R=0.955，P＜0.05），磷和氮的浓缩存在显著负相关关系（R=-0.956，P＜0.05）；根状茎对磷和钾之间的浓缩因子存在极显著的正相关关系（R=0.995，P＜0.01）。

3 讨论

灰分是指植物体经过灼烧后残留的无机物，为各种矿物元素的氧化物。灰分中的矿质元素主要包括Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al等，此外，尚有一些微量元素，总数不少于60余种，因而植物灰分的含量也可以从一定角度反映出植物积累无机矿物质的含量多少[9]。我们的结果表明叶的灰分含量最多，其次为花蕾，根、根状茎、枝条居中，而茎的灰分含量最少。这表明灰分在一枝黄花各器官中的分布差异与植物代谢活跃程度有关，因为叶是进行光合作用的主要场所，而花蕾在植物进入繁殖阶段时也会积累更多的营养元素用于生产种子的需要。茎仅是植物运输营养和水分的器官，因而在植物进入衰老阶段，茎的灰分含量最少是符合实际的。一些研究表明草本植物的灰分含量多在1-5%[12，13]之间，而一枝黄花的灰分含量在3.05-9.93%左右。可见较强的积累积累无机矿物质的能力可能是一枝黄花较好生在的重要机理之一。

由于植物根对各营养元素的积累能力以及营养元素在植物体内的营养作用和运输机制不同，所以不同营养元素在植物各器官中的分布特性不尽一致[14]。一枝黄花各器官的平均元素含量存在明显差异，不同元素在各器官中的变化趋势基本一致，即在叶中含量最高(磷除外)，其次是花蕾、根和根状茎，枝条和茎则相对较低。吴卫等研究药用植物鱼腥草的营养积累与转运时也发现了类似规律[15]。

植物不同器官对各元素的转移能力也呈现出一定的差异性。与其它器官相比较，花蕾对磷转移程度最大，而叶对氮、锌、钾、钙、镁和锰的转移能力均最大。其中氮与锌的转移之间存在着显著的负相关，表明一枝黄花对氮与锌的转运机理或途径不同[17]。枝条对锌与钙，钾与锰的转移之间呈极其显著的正相关，表明一枝黄花对锌与钙，钾与锰的转移转运机理或途径相同或相似[16]。

一枝黄花的根和根状茎对氮的浓缩程度最大，其次是钙、磷、锌、钾、镁和锰。其中根对钾和钙之间的浓缩存在显著正相关关系，表明一枝黄花根对钾和钙积累和转运机理和途径相同或不相似，对磷和氮之间的浓缩存在显著负相关关系，表明一枝黄花根对磷和氮积累和转运机理和途径不同。刘亮等在研究磷对芥菜积累金属离子影响时同样发现磷积累抑制了芥菜对锌、钙、镁、锰的积累，磷积累较多时，植物会产生“磷中毒”，从而降低了对其它元素的积累[17]。然而，根状茎对K和P之间的浓缩存在极显著正相关关系，表明一枝黄花根对K和P积累和转运具有相互促进的作用。

4 结论

总的说来，通过研究我们发现，一枝黄花叶片、花蕾和根状茎是营养元素积累的主要场所，其中磷主要集中在花蕾和根状茎中，氮、锌、钾、钙、镁和锰主要集中在叶。另外，除了花蕾对P的转移能力最大以外，叶对其它6种元素的转移能力均最大。根和根状茎对氮的浓缩能力最大。因而本研究建议：在一枝黄花营养生长期，氮和矿质元素肥料是限制其生长的主要因素，而在开花繁殖期磷则是重要影响因子。

参考文献

[1] 钟家美,梅光泉,洪薰,等.一枝黄花天然营养霜的研制[J].日用化学工业,1998,3:51.

[2] 兰燕宇,何迅,王永林,等.一枝黄花抗感颗粒中挥发油β-环糊精包合物制备工艺研究[J].中国中药杂志, 2004,29(5):469.

[3] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志(第74卷)[M].北京:科学出版社,1985:72-76.

[4] 裘名宜,李晓岚,刘素鹏,等.一枝黄花对消炎痛所致大鼠胃溃疡的影响[J].时珍国医国药,2005,16(12):1267.

[5] 刘素鹏,裘名宜,吴正平,等.一枝黄花对动物肠平滑肌运动的影响[J].时珍国医国药,2006,17(11):2151.

[6] Baudoin E,Benizri E,Guckert A.Impact of growth stage on the bacterial community structure along maize roots,as determined by metabolic and genetic fingerprinting. Applied Soil Ecology,2002,19:135-145.

[7] 林鹏,林光辉.灰分含量研究[J].植物生态学报,1991, (2):114-120.

[8] 张淑民.植物氮、磷、钾联合测定的快速消煮法[J].中国农业大学学报,1998,(3):295-300.

[9] 鲍士旦.土壤农化分析(第三版).北京:中国农业出版社,2000.

[10] Lindsay W L,Norvell W A. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese and copper[J].Soil Science Society of American Journal,1978,42:421-428.

[11] Stoltz E,Greger M. Accumulation properties of As, Cd,Cu, Pb and Zn by four wetland plant species growing on submerged mine tailings[J].Environ Experimental Botany,2002,47:271-80.

[12] 龙忠福,唐成斌,王家顺,等.球茎草芦营养成分动态分析[J].贵州农业科学,2006,34(4):98-99.

[13] 万素梅,胡守林,张波,等.不同紫花苜蓿品种产草量及营养成分研究[J].西北農业大学学报,2004,13(1):14-17.

[14] 冯长青,闫琳,刘静,等.新疆杨对K+、Na+、Ca2+、Mg2+的积累、转运及分布特征[J].内蒙古农业大学学报,2007,28(2):26-31.

[15] 吴卫,郑有良,杨瑞武,等.鱼腥草氮、磷、钾营养积累和累积特性初探[J].中国中药杂志,2001,26(10):676-678.

[16] Wang J,Zhang CB,Jin ZX. The distribution and phytoavailability of heavy metal fractions in rhizosphere soils of Paulowniu fortunei (seem) Hems near a Pb/Zn smelter in Guangdong, PR China[J].Geoderma,2009,148:299-306.

[17] 刘亮,王桂萍,沈振国,等.镉胁迫下磷供应对芥菜生长和镉积累的影响.土壤通报,2008,39:1329-1336.

基金项目：浙江省自然科学基金项目(Y507049)。

通讯作者：张崇邦，浙江省台州学院生命科学学院教授，研究方向：植物营养与土壤生态学。

土壤中微量元素 篇12

1 材料与方法

1.1 种子及肥料

甜高粱种子,百绿集团提供;有机肥,重庆市丰都县鑫犇牛场3～5个月的堆肥,含有机质16%、全氮0.36%、全钾3.5 g/kg、速效钾1.22 g/kg、氨态氮0.87 g/kg、有效磷75.8 g/kg。

1.2 试验地概况

试验地位于三峡库区石漠化地区——重庆市丰都县包鸾镇鑫犇牛场牧草地,地处东经107°39′213″,北纬29°47′412″,海拔640 m。属亚热带润湿季风气候区,年平均气温为18.3 ℃,无霜期为318 d,日照时数为1 311 h,降雨量为950～1 400 mm。

土壤为黄壤土,pH值为6.77,含有机质11.33%、全氮0.043%、全钾0.029 g/kg、速效钾0.039 g/kg、氨态氮0.10 g/kg、有效磷0.39 g/kg。

1.3 试验时间和地点

2008年6月份—2010年2月份,试验分别在重庆市丰都县包鸾镇鑫犇牛场以及西南大学荣昌校区实验室进行田间观测和实验室分析。

1.4 试验设计

甜高粱按照一般栽培技术进行管理,将牛粪作基肥一次性施入,肥料在试验田铺撒开,用耧耙把基肥与土混合翻入土壤中。以肥料施入水平设7组,其中1组为对照组,不施任何肥料;2组施入牛粪2 kg/m2;3,4,5,6组以每平方米增加4 kg牛粪等差递增,即分别施用6,10,14,18 kg/m2;7组施用化肥(尿素750 kg/hm2、磷肥1 500 kg/hm2),在甜高粱拔节期和每次刈割后分别追肥施尿素750 kg/ hm2。每组设3个重复。采取顺序排列进行分组,共21个小区,小区面积为3 m×4 m,小区间距30 cm,保护行为20 cm。耕作层为0～20 cm土层,土壤平均划分为0～≤5,>5～≤10,>10～≤15,>15～≤20 cm。不同土层在试验前后分别测定全钾、速效钾含量,以待分析。当80%甜高粱绝对高度长到200 cm时进行刈割,试验期间一共刈割2次,每次刈割后测定各小区产量。在第2次刈割后采集根系样本并烘干,烘干后用磨样器研磨过40目筛,装在自封袋中以备测定钾含量。

1.5 测定项目

1.5.1 土壤速效钾

采用NH4Ac—火焰光度计法[5],用1 mol/L中性醋酸铵处理土壤,提取出水溶性钾与交换性钾,提取液在火焰光度计上直接测出钾浓度。醋酸铵在火焰中挥发,不干扰测定结果。 速效钾(mg/kg)= (测得值-空白值)(mg/L)×待测液总体积(L)/土样干重(kg)。

1.5.2 土壤全钾

采用火焰分光光度计法[5],K+溶液燃烧后发出特殊的发射明线光谱,火焰分光光度计用滤光板分离选择后,由光电池把火焰发出的光能量变成光电能,再由检流计量出光电流大小。全钾(g/kg)= (测得值-空白值)(g/L)×待测液总体积(L)/土样干重(kg)。

1.5.3 植株中钾含量

用原子吸收光谱分析法[5,6],植株全钾含量测定用H2SO4-H2O2消煮绝干植株样品,再在火焰分光光度计测定含量,原理同上。全钾(g/kg)= (测得值-空白值)(g/L)×待测液总体积(L)/植株干样重(kg)。

1.6 数据统计

试验数据用Excel 2003统计分析软件进行分析,多重比较采用SSR法。

2 结果与分析

2.1 试验前不同土层钾含量分析(见图1、表1)

由图1可知:0～≤5 cm土层土壤中的速效钾、全钾含量均低于其他土层土壤;其他3层土壤中速效钾、全钾含量差异不大。

注:同列数据肩标小写字母不同表示差异显著(P<0.05),大写字母不同表示差异极显著(P<0.01),字母相同表示差异不显著(P>0.05)。

由表1可知:0～5 cm土层土壤中速效钾含量极显著低于其他3个土层(P<0.01),其他土层土壤中速效钾含量差异不显著(P>0.05);全钾含量在不同土层之间差异不显著(P>0.05)。

2.2 试验后不同土层钾含量分析(见图2、图3)

由图2可以看出:在2,3,4组中,随施肥量的增加土壤中全钾含量随之增加;4组之后各组土壤全钾含量趋于平稳,不再随施肥量的增加而增加。

由表2可知:施入有机肥后土壤中的全钾含量有了明显的变化。其中4组土壤全钾的保持情况最好,显著高于1,6,7组(P<0.05),各组土壤中的速效钾含量差异不显著(P>0.05),其中4组土壤速效钾含量最高。不同施肥处理的甜高粱总产量由高到底为7(化肥对照)组﹥5(有机肥14 kg/m2)组﹥4(有机肥10 kg/m2)组﹥6(有机肥18 kg/m2)组﹥2(有机肥2 kg/m2)组﹥3(有机肥6 kg/m2)组﹥1(对照)组。

由图3、图1可知:试验后土壤中速效钾含量比试验前均有很大提高。这主要是由于不同施肥处理提供了部分速效钾,部分全钾转化为速效钾,因此土壤中速效钾得到补充,并且土壤对速效钾具有一定的饱和能力。

2.3 甜高粱中钾元素含量分析、甜高粱产量分析(见表2、图4、图5)

注:同列肩标小写字母不同差异显著(P<0.05),大写字母不同表示差异极显著(P<0.01),字母相同表示差异不显著(P>0.05)。

在施入有机肥后,甜高粱对钾元素的吸收情况有所不同。植株茎叶中的钾元素含量明显高于根系。各组植株茎叶中钾元素含量差异不显著(P>0.05);根系中钾元素含量3组极显著高于其他组(P<0.01),5组及7组根系中钾元素含量显著低于其他各组(P<0.05)。从植株整体来看,钾元素含量最低的是7组,钾元素含量最高的是3组。

2次刈割后地上生物量及总产量7组极显著高于其他组(P<0.01);1组极显著低于其他组(P<0.01);在施有机肥的5组中,4,5,6组产量差异不显著(P>0.05),三者显著高于1,2组(P<0.05);随2组外,地下生物量各组差异不大。

由图4可以看出:3组钾含量明显高于其他各组;其他各组之间钾含量差异不大。

从图5可知:7组地上生物量及总产量(地上生物量与地下生物量之和)明显高于其他各组;在施有机肥各组中,地上生物量随施肥量的增加呈递增趋势,4～7组趋于平稳;地下生物量在各组之间的差异不大。

3 讨论

3.1 不同牛粪施入量对土壤钾分布的影响

在试验前,表层土壤速效钾的含量明显低于其他土层,这与龚子同等[7]的土壤化学作用中的溶解迁移理论一致。重庆市丰都县降水充沛,导致土壤中速效钾随雨水淋溶而向下迁移,并且本试验期间未追肥,表层土壤速效钾得不到补充,加之随毛管水向上迁移作用甚微[7],浅层土壤速效钾在不断减少,最后导致在自然条件下表层土壤速效钾低于深层土壤。土壤中全钾含量差异不显著,主要由于土壤对全钾有一定的饱和度,各地方由于土壤性质不同,全钾含量也不尽相同[8]。

用不同量牛粪作基肥施入后,土壤中钾元素有了明显的变化,钾元素会随牛粪施入量的增加而盈余越多[9]。本试验结果表明,在施入牛粪后各土层速效钾含量都有了很大提高,并且最终各土层之间表现为差异不显著。与基础土壤相比,说明最浅层土壤速效钾增加量最大。土壤中全钾在试验后明显减少,这主要是由于后期没有追肥,部分全钾转化为速效钾,被植株利用;还有一部分随雨水淋溶而逐渐减少。本试验结果表明,施有机肥10 kg/m2(4组)土壤中无论是速效钾还是全钾含量都是最高的,说明此施肥水平更有益于土壤钾元素的保持。

3.2 牛粪不同施入量对甜高粱的影响

为找到三峡库区石漠化地区甜高粱最佳牛粪施入量[10],本试验设定了7 个施肥处理组。在不烧苗的情况下,理论上随着施肥量的增加甜高粱的产量应该增加[11],直到施肥量达到一个饱和值后产量趋于稳定,本试验结果也验证了此观点。在有机肥施肥量为10 kg/m2以下时,甜高粱产量随施肥量的增加而显著增加;当有机肥施肥量高于10 kg/m2时,甜高粱产量趋近一个固定值。因此,有机肥施肥量为10 kg/m2是本试验的最优施肥量。本试验结果还表明,植株的产量越高植株钾含量相对越低;而且钾元素是一种强度生物累积元素[8],在植株中富集作用强,由于根与茎叶的利用能力有所不同,表现为茎叶>根系[12]。

4 结论

1)化肥组甜高粱总产量极显著高于单施有机肥组及不施肥组;单施有机肥组甜高粱总产量极显著高于不施肥组;经过不同梯度有机肥施肥试验,确定10 kg/m2(4组)为最优施肥量,在此处理下不仅总产量高而且土壤中钾素保持最好,之后随施肥量的增加甜高粱的总产量变化不大。

2)甜高粱总产量越高植株中钾含量就越低;钾元素在茎叶中的含量明显高于根系。

3)不同施肥处理对甜高粱地上生物量影响大,对地下生物量影响不大。

参考文献

[1]欧阳林,周韶晖,黄其刚.重庆市岩溶地区草业和畜牧业发展初探[J].重庆经济,2004(1):38-40.

[2]杨玉建,仝雪芹,朱建华.农田土壤速效钾含量的空间变异研究[J].农业网络信息,2008,10(1):130-133.

[3]郑炳松,程晓建.钾元素对植物光合速率、Rubisco和RCA的影响[J].浙江林学院学报,2002,19(1):104-108.

[4]赵之重.钾元素对甘蓝和马铃薯的肥效研究[J].北方园艺,1997(4):7-8.

[5]中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海:上海科学技术出版社,1978:146.

[6]SHEN R F,ZHAO Q G.Leaching of nutrient elements in a red soilderived from quaternary red clay[J].土壤圈,1998(8):15-20.

[7]龚子同,张甘霖,陈志诚,等.土壤发生与系统分类[M].北京:科学出版社,2007:24.

[8]南京农业大学.土壤农化分析[M].2版.北京:农业出版社,1992.

[9]孙海霞,王火焰,周健民,等.长期定位试验土壤钾素肥力变化及其对不同测钾方法的响应[J].土壤,2009,41(2):212-217.

[10]何余湧,石庆华,谢国强.不同牛粪施用量对矮象草产草量、营养物质含量及干物质降解率的影响[J].中国农业科学,2008,41(7):2143-2148.

[11]刘立新.试谈化肥烧种、烧苗等毒害作用及对策[J].土壤肥力,1996(3):42-43.