旱地土壤中硒的形态转化及其对有效性的影响

硒是人和动物生命活动必需的微量元素，过量或缺乏均会导致人和动物产生疾病。硒缺乏、充足和毒害剂量差异甚小，区别困难，因此成为全球环境和人体健康研究的重要元素而备受关注。国际上普遍采用土壤施硒提高作物硒含量，实现缺硒地区硒的饮食安全补给，但对于施入土壤中的外源硒及富硒土壤中硒的形态转化、分布及其与有效性的关系了解很少，进展缓慢。该项目以缺硒和富硒土壤为研究对象，采用室内培养、土柱淋洗、盆栽和田间试验，75Se同位素示踪、连续浸提等生物和化学分析技术，研究外源硒和内源硒在土壤中形态和价态转化的动力学；硒在土壤有机质、矿物质和土壤溶液中的分配；结合体外生物试验（Vitro Test）和生物吸收量探讨硒的转化和分配对其生物有效性的影响，完善土壤中硒的形态和价态相结合的连续浸提法，建立评价土壤中硒有效性的方法。项目将为查明硒的土壤环境化学行为，合理施硒提高粮食作物硒含量，避免环境污染，提供科学依据。

硒过量或缺乏均会导致人和动物产生疾病，全球有10亿人缺硒，目前普遍采用施硒来提高作物硒含量，实现硒的饮食安全补给，土壤中硒的有效性与其形态分布、转化密切相关。本研究在对一些典型地区环境硒调研的基础上，系统研究了硒在土壤中形态和价态转化，探讨了硒在土壤固相和溶液中的分配及其与土壤性质的关系；明确了土壤中硒的转化对其生物有效性的影响。得到如下主要结果：1.三个典型地区环境中硒调查表明，陕西紫阳环境中总硒量极高，存在中毒风险；青海平安虽土壤硒含量足硒，但其有效硒含量极低（2.9%）；陕西泾惠灌区土壤缺硒，不同地区环境中硒含量差距很大，生产实践应针对性采取措施。2.土壤有机硒通过矿化成为新的有效硒源，且其70%以上以四价硒价态存在。外源硒酸盐在土壤中的形态转化受硒的形态和浓度双重作用的影响，随硒施入时间增加，铁锰氧化物结合态占总硒的比例基本不变，可溶态和可交换态及碳酸盐结合态占总硒的比例降低，而有机结合态和残渣态硒增加。外源加入红壤、黑土、潮土中的亚硒酸盐分别在老化21d、30d、21d后达到稳定，可作为老化达到稳定的时间参考。此结论可为环境质量标准的制定以及硒毒性试验的平衡时间选择提供依据。 3. 我国18种土壤对亚硒酸盐吸附过程中的固液分配系数为4.1~21763 L/kg，其受pH和外源硒浓度双重影响，而其在硒酸盐吸附中差异不显著。硒在土壤中吸附解吸行受土壤pH、土壤无定形铁、有机质含量的影响。土壤理化性质对硒向可溶态硒分配有重要作用。4. 土壤可溶态六价硒含量、可交换态硒及有机结合态硒含量显著影响作物硒吸收。作物对硒酸盐和亚硒酸盐吸收的差异是小白菜对不同价态硒吸收能力和土壤供硒能力综合作用的结果。5. 增施氮肥能提高硒的利用效率，而过量施磷或硫对均影响硒的吸收和转运，铜也会影响到作物对硒的吸收，所以在考虑硒的实际有效性时，一定要考虑其他共存元素对硒有效性的影响。6. 完善了硒形态的价态相结合的连续浸提测定方法，提出硒酸盐处理土壤中用可溶态Se(VI)，亚硒酸盐处理用可交换态Se(IV)作为硒有效性的评价指标，这些都为定量评价土壤硒的生物有效性提供了科学依据。该项目圆满完成了计划任务，获得的结果丰富了环境中硒的基础资料，明确了硒的土壤环境化学行为，为进一步调控土壤硒的有效性提供了科学依据。项目期间共发表SCI论文7篇，核心中文论文8篇，培养研究生（含在读）14名。..