青藏高原东缘大骨节病流行区土壤硒及其生物有效性的地域分异机制研究

青藏高原大骨节病病情严重且持续活跃。前期研究发现高原内部大骨节病病情分布与地理景观要素和生态系统硒的地域分异关系密切，且高原土壤普遍低硒。为进一步阐明硒的地域分异对大骨节病分布的影响，本项目选择青藏高原东缘大骨节病流行区阿坝州为研究区，通过野外采样分析与室内模拟实验，分析不同自然地理垂直带下土壤-作物系统中硒的传输通量的差异，揭示土壤硒结合形态的构成特征及其与作物硒的关系，确定土壤生物有效态硒及其主要土壤环境影响因子；通过对不同垂直带典型断面的采样分析，研究地形、耕种方式等地理景观分异对土壤硒及其生物有效性的影响；通过室内模拟实验，研究不同垂直带典型岩石-母质-土壤剖面硒的迁移转化特征和主控因素，探讨高原土壤硒生物有效性地域分异的机理。研究结果不仅对青藏高原大骨节病的有效防治有现实意义，而且对深入揭示高原特殊地理分异下硒的环境地球化学循环机制有重要理论价值。

土壤低硒是大骨节病流行的物质基础，土壤中硒的生物有效性对区域硒的营养状况与大骨节病病情分布的影响更为显著。青藏高原大骨节病病情严重且活跃，但针对青藏高原大骨节病区土壤-作物低硒循环的机制仍不清楚。本项目旨在揭示青藏高原土壤硒的生物有效性与地理分异机制及其与大骨节病的关系。项目以大骨节病病情相对活跃且严重的青藏高原东缘四川省阿坝州松潘县为典型研究区域，通过野外大骨节病区与非病区土壤-作物匹配采样及地形数据采集，室内分析样品硒等元素含量、土壤理化性质，室内模拟实验建立土壤硒结合形态连续浸提方法，在此基础上利用多元数理统计方法系统研究了松潘大骨节病区与非病区土壤-作物系统中硒的含量水平及传输分配机制、土壤中各形态的微域分异特征，土壤硒的生物有效性及其主要影响因素。取得的主要研究进展包括：①建立了适用于青藏高原土壤硒形态分析的连续浸提方法。②发现松潘县土壤和主要粮食作物除涪江流域外总体处于低硒水平，耕作土壤与粮食作物硒含量与大骨节病病情分布有较好的对应关系。③发现研究区不同作物硒的生物富集能力表现为玉米>青稞>胡豆，青稞各器官对硒的累积能力表现为根系>籽粒>茎杆。④土壤水溶态、交换态和富啡酸态硒与当地自产主粮青稞籽粒和根系的含硒量呈显著正相关，可用以表征高原土壤生物有效态硒。松潘大骨节病重病区耕作土壤中富啡酸态硒提取率显著低于非病区，可能是导致病区土壤向作物供硒能力低的重要因素。⑤发现影响高原土壤硒形态及生物有效性的主要土壤环境因子的强弱顺序依次为pH、粘粒、有机质。⑥发现海拔、坡度和坡向等对土壤硒的地理分异影响显著，表现为土壤有效态硒含量随海拔高度和坡度的增加而减少，水溶态硒受坡向影响较大。大骨节病患病率随海拔、坡度等升高而增加的趋势与土壤有效态硒的变化具有一定的空间耦合关系。⑦发现青藏高原东缘土壤普遍少硒的背景下，位于松潘县的涪江上游局部区域存在土壤富硒现象，可能与其成土母质富硒，土壤铁锰氧化物含量高加强了硒的固定能力有关。本研究深入揭示了青藏高原东缘土壤硒的生物有效性及其与土壤环境因素和地形因子的关系，阐明了影响青藏高原大骨节病区与非病区土壤-作物硒传输与分配的主要硒形态的差异，研究的开展对深入认识低硒环境对青藏高原大骨节病分布的影响机制，制订大骨节病的有效防治措施有重要的理论和现实意义。