有机肥施用对土壤—植物体系中硒生物有效性的影响及其机理

1、有机肥施用对土壤植物体系中硒生物有效性的影响及其机理硒 (Se) 是人类和动物必需的微量元素。 人体中的硒含量直接取决于日常硒摄入量 , 间接取决于从土壤进入食物链的有效硒含量。土壤硒有效性受外源硒种类、土壤理化性质和农艺措施等影响 , 施用有机肥是维持或提高土壤肥力的一种传统方法 , 这一过程会影响土壤中硒的形态转化 , 进而影响其生物有效性。 但迄今为止 , 有关有机肥施用对土壤中硒生物有效性影响的研究很少。 本研究利用盆栽试验和培养试验相结合 , 系统研究了有机肥与外源硒在土壤中相互作用过程对硒形态转化及有效性的影响 , 结合傅里叶红外、 3-D 荧光技术等揭示了其可能的机理。此外 ,

2、结合单一浸提和连续浸提技术 , 探究了 DGT技术用于评估富含有机土壤中硒生物有效性的可行性。得到的主要结果如下 :1. 施用牛粪和鸡粪显著降低了土壤中外源硒的生物有效性 , 且在外源亚硒酸盐处理下降更为显著。 牛粪和鸡粪对硒的有效性的影响受到外源硒种类的影响 : 施用鸡粪显著降低了亚硒酸盐处理硒的有效性(P<0.05), 而添加牛粪显著降低了硒酸盐处理硒的有效性 (P<0.05) 。与此相一致 , 当施用亚硒酸盐时 , 添加牛粪芥菜硒浓度显著高于鸡粪处理 , 而当施用硒酸盐时 , 添加鸡粪的芥菜的硒浓度高于对应的牛粪处理 , 这主要与牛粪和鸡粪的性质和组成的不同所致。2. 施入有

3、机肥对土壤硒有效性的影响与施入的时间有关。 在有机质分解的初期 (0-30 天), 牛粪和鸡粪快速分解释放出大量的有机质 , 可作为微生物的底物被消耗 , 使得溶解性有机碳的降解和降解产生的有机碳接近平衡状态。有机肥释放的小分子有机酸的量 , 与硒竞争吸附位点, 导致土壤中 SOL-Se的量增加 , 从而提高其溶解度和迁移率。 此后 , 大量具有较强还原性的有机碳官能团或微生物将四价硒还原为较低的价态 (0 价和 -2 价), 从而使可利用硒转化为不可利用硒, 或从小分子 DOM结合硒 (HY-Se,FA-Se) 转化为芳香族大分子 (HA-Se,HON-Se),导致土壤中硒有效性下降。 3.

4、 植物的根系分泌物可通过竞争或氧化作用提高土壤有效硒含量 , 促进植物对硒的吸收。但有机肥的施用可能通过芥菜根际与硒的相互作用来调节芥菜的硒的生物有效性。 施用牛粪或鸡粪会降低土壤 pH值, 从而增强了土壤颗粒对硒的吸附作用 , 使得硒被还原为较低的价态 , 从而降低其生物有效性。 此外 , 从牛粪和鸡粪中提取的有机物 (DOM)含有较多的芳香和疏水性化合物 , 这些化合物含有的 C-O、C=O和 C=C官能团为硒提供了反应位点 , 从而将硒从可利用态还原为有效性较低的形态或者将其固定 , 进而抑制了芥菜对硒的吸收。4. 磷酸盐缓冲液浸提法 (PBS)和连续浸提法 (SEP)提取的有效组分中的

5、低分子量的有机结合硒具有较强的移动性 , 是 DGT-Se的主要来源。 DGT、PBS中的活性组分 (HY-Se 和 FA-Se)和 SEP活性组分 (SOL-HY-,-FA-Se,EXC-HY-,-FA-Se) 均可以很好地预测芥菜对硒的吸收。另外 ,DGT法适用于对施用牛粪、鸡粪等有机物的高有机质含量土壤硒生物有效性的评价。 , 为了提高预测的准确性 , 在利用化学浸提法法预测硒的生物有效性时需要考虑有机结合态硒中有效硒组分的贡献。5. 不同的小分子有机酸对自然富硒土壤硒的活化能力存在显著差异 , 其主要取决于小分子有机酸的类型和土壤的性质。一般来说,外源添加硒的土壤的活化率高于自然富硒土壤。土壤小分子有机酸释放硒的机制主要有三个 : 配体溶解增强 , 与硒竞争吸附位点 , 以及促进土壤中硒的吸收 ; 在铁和有机质含量较高的酸性土壤中 , 小分子有机酸的强度影响硒的活化程度 , 而在含有小分子有机酸的碱性土壤中 ,酸的强度却并非控制硒活化的关键因素。与其他小分子有机酸相比,草酸具有较强的活化富硒土壤中硒的能力, 这与它和金属 ( 氢氧化 ) 氧化物表面形成环状络合物的能力较强, 使得其与硒的竞争效率超过其他小分子有机酸有关。醋酸和柠檬酸对富硒土壤中硒的活化率较低,这可能与它们促进了土壤对硒的吸附有关。综上所述, 施用有机肥对土壤