土壤中微量元素硒含量的影响因素分析

康爱华

摘要：土壤在自然形成和发育过程中受到各方面因素的影响，这些因素也影响着土壤中的微量元素硒。其中，成土母岩是土壤硒含量的决定性因素，而土壤的酸碱度和有机质是影响土壤硒含量的主要因素。除此以外，土壤质地、土地利用类型、气候、地形等也较明显地影响着土壤中硒的含量。

关键词：微量元素硒；成土母岩；酸碱度；有机质；土壤地质

引言

硒（se）作为一种稀有的元素，在陆地生态系统中含量较低，但其重要性日益被人们所重视。硒的化学性质活泼，具有有益和有害的双重生物学功能，缺硒和硒过量都会引起生物以及人体的不良反应。在硒循环过程中，土壤是基础媒介，它通过食物链实现植物、动物以及人对硒的营养要求，全面和客观分析土壤中硒的含量、形态及其影响因素，可以为富硒土壤高效科学利用、生产富硒农产品提供科学依据。

1土壤中的硒含量及其影响因素

1.1成土母岩

土壤在成土过程中受到各种自然因素的影响，成土母岩是其决定性因素。土壤的主要组成物质是成土母岩风化后的残留物质，因此母岩的各种元素含量决定了土壤中各元素的含量，往往成土母岩硒含量与土壤硒含量有较大的相关性。而且，硒元素在土壤形成和发育过程中逐渐积累，表现出土壤中硒含量高于成土母岩硒含量的特征。倪师军等通过对万源富硒地区的岩石、土壤分析得出，页岩中硒含量最高，碳酸盐岩次之，砂岩最低，含炭质成分的页岩、板岩硒含量明显偏高，它们形成的土壤硒含量也有相应的关系。此外，地层也影响着土壤硒含量，老地层相比新地层有着更高的硒含量，而含煤岩层也有较高的硒。

1.2气候条件

降水和温度影响硒的迁移过程。湿热地区土壤中粘粒含量较高，增加对硒的吸附固定，造成硒含量增加，干旱气候也可能引起土壤硒累积。朴河春等指出，我国从东北到西南的缺硒带是由于自东亚季风气候形成以来，气候的干湿变替和冻融作用作为地表生物地球化学作用的基本驱动力，造成土壤硒的长期挥发和损失。

2土壤的酸碱度（pH）

土壤的pH值（酸碱度）和Eh（氧化还原电位）是影响土壤中硒形态的重要因素。pH值对硒形态的影响分直接和间接2个方面。直接影响表现在土壤不同的酸碱性可控制硒与土壤组分eye、A1、ca和Mg离子等）的吸附和解吸过程。间接影响表现为pH值可通过氧化还原电位、粘土矿物吸附量、土壤微生物种类和活性等影响土壤硒状态。土壤Eh则主要是通过影响硒价态转化来影响其有效性。在土壤酸碱性基本稳定的情况下，氧化环境下Se（0价和一2价）可立刻转化为亚硒酸化合物Se4+，同样，还原性环境下，Se6+可转化为Se4+。土壤pH值和Eh相辅相成，更多时候不能仅仅考虑其中某一个因素的影响。土壤氧化电位低，有利于Se6+还原为难溶的、易交换沉淀的Se4+，增加了有机物结合态硒的含量。

1.3有机质

有机质对硒的影响也表现在影响其有效性方面，在有机组分当中，硒常常与有机化合物结合，或者在微生物的作用下结合到氨基酸或蛋白质里，因此有机质对硒的吸附能力强于粘土矿物，因为有机质能固结土壤中的硒。但是有机质将土壤溶液中的硒固定在土壤中的同时也降低了硒的有效性。另外，有机质在发生矿化的同时会释放出硒，从而增加了土壤中的有效硒。

1.4土壤质地

土壤中的粘粒对硒有较强的富集作用，粘粒含量越高，土壤的保肥性越好，能有效地减少硒的流失。即在同一片区域内，粘性土壤中的含硒量往往高于砂性土壤。土壤中各种形态的硒都可与Fe、A1等复合物发生沉淀反应。铁、铝等金属氧化物具有相当强的硒吸附能力，如氧化铁，其吸附能力强于粘土矿物，吸附量与土壤氧化铁的含量和活化程度正相关。铁的氧化物可以吸附Se（+4价和+6价）2种形态，但以吸附Se（+4价）为主。土壤中的氧化铁与亚硒酸盐形成的复合物在碱性条件下稳定性较低，有利于亚硒酸盐转化成可溶性硒酸盐，但在酸性还原条件下这种复合物比较稳定。

1.5土壤中Fe、Mn金属氧化物的作用

金属氧化物对表生环境中的硒有着深远的影響，土壤中金属元素对硒的影响主要表现为吸附固定作用。章海波等人对香港富硒土壤研究时发现土壤中硒的含量与土壤中Fe、A1含量有着十分显著的相关性。土壤中各形态的硒都能与Fe、A1和Mn的复合物发生反应而沉淀下来，Fe、Mn等的金属氧化物对硒有着很强的吸附能力，甚至强于粘土矿物，其作用类似于粘土矿物。

2硒在土壤中的形态及转化

2.1土壤中硒的形态

土壤中硒形态的分级方法可分为2种，即浸提形态和化学形态。硒的浸提形态是指按照硒与土壤不同组分的结合能力，建立在化学浸提技术的基础上，最早应用于研究土壤中重金属和准重金属元素。Cutter最早提出了土壤硒的4步分级法，即划分为吸附态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态和有机结合态。目前，国内外比较普遍认可的浸提方法是确定了将土壤硒划分为可溶态（水溶态）、可交换态及碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物一硫化物结合态及元素态和残渣态硒的5级形态浸提法。在一般农田土壤中，HCl浸提态和残渣态硒含量最高，可交换态硒（磷酸盐和氨水浸提）含量次之，可溶态硒含量最低；而在富硒土壤中以可交换态硒含量最高，HCl浸提态和残渣态硒含量次之，可溶态硒含量最低常用的浸提剂有水、KH2P04/NaHC03等盐溶液、稀碱和有机络合剂（如EDTA、DTPA等）、NH4C1HCl、HNOJH2S04/高氯酸等。这些浸提剂中，以Nat-IC03和KH2P04对有效硒的提纯效果最好。

2.2土壤中不同形态硒的转化

各种形态的硒在土壤的氧化还原环境、微生物生物作用、土壤腐殖质以及植物吸收的联合作用下不断地转化，最终在某一时间段达到一种平衡状态。对于人类有实践意义的是土壤硒的损失途径、数量以及植物有效性。损失途径中，甲基化起着非常重要的作用，在南极和北极的大气和冰川中都检测到硒。北方虽然硒主要以硒酸盐形态存在，植物有效性高，但气候的干湿变替和冻融作用作为地表生物地球化学作用的基本驱动力，加上灌溉、水蚀等造成土壤硒的长期挥发和损失。

3.研究展望

3.1区域大气一土壤一水一植物系统的硒平衡，特别是针对大气沉降、硒甲基化（挥发）、硒的淋失等途径的定量规律和影响因素，应开展大尺度范围的监测和分析。

3.2针对不同气候条件、土壤类型、地表水/地下水利用方式以及作物品种，分类开展硒的植物有效性研究。当前国内外在土壤不同形态硒有效性和土壤母质、pH值、Eh、有机质、铁铝氧化物等因素之间关系的研究结果不尽相同，主要原因在于影响硒转化的因素太多、太复杂，很多时候单纯的相关或回归分析会得出错误的结果。

3.3硒同位素技术是硒循环研究的重要手段，今后在陆地生态系统中的应用将会得到更广泛的应用。利用硒同位素技术（自然丰度和加富标记），人们可以更加准确地追踪硒在土壤、植物等子系统的转化规律，从而为提高硒的利用效率提供科学依据。