硒的生物地球化学研究团队介绍

<正>本课题组近10年来致力于土壤-植物体系中硒迁移转化及其生物有效性的研究。对陕西紫阳硒中毒区、青海平安富硒地区和泾惠灌区缺硒地区环境中硒及有效性进行了调研,系统研究了外源硒在土壤中环境过程及其影响硒有效性的因素;建立了形态和价态相结合的土壤硒测定方法,针对性地提出了评价硒有效性的指标,这些研究为硒有效性评价及缺硒地区硒的     

稻田硒循环转化与水稻硒营养研究进展

稻田土壤氧化还原电位的交替变化和土壤组分的特殊性决定了硒在稻田环境中的循环转化机制明显有别于旱地土壤,并且影响到土壤硒的有效性及水稻对硒的吸收与积累.深入研究稻田土壤硒的循环转化及水稻硒营养吸收对实现土壤无机硒向有机硒的转化具有重要意义.本文对稻田土壤硒的循环机制及形态转化、水稻体内硒的代谢机制及吸收积累特性进行综述,分析硒在土壤 水稻系统中转化及向水稻体内迁移的研究现状与发展趋势,为土壤硒有效性研究及培育富硒营养稻米提供参考.     

硒对土壤中汞形态及其生物有效性的影响

利用连续浸提法研究了硒对稻田土壤中汞的形态分布及其生物有效性的影响。结果显示:加硒前后土壤中汞均以有机结合态、元素态和硫化物态为主,这三者占土壤总汞含量的90%以上,而生物有效态汞(包括模拟胃酸提取态和水溶态)仅占土壤总汞含量的0.27%。加硒对土壤中有机结合态和元素态汞的影响最为显著,随着硒添加浓度的增加,有机结合态汞的相对含量呈逐渐下降的趋势,而元素态汞相反,但土壤中其他形态的汞含量变化不显著。加硒可有效降低土壤中无机汞和甲基汞的生物有效性。结合土壤中汞形态及其生物有效性的变化可以推测:有机结合汞是维持土壤中生物有效态汞的重要补偿来源,当其转化成更为惰性的元素汞后,影响有机结合态汞与生物有效态汞之间的平衡,可能是导致土壤中汞生物有效性降低的主要因素。     

施硒对水稻土壤硒有效性的影响

硒在华南稻区酸性土壤中极易被固定使其有效性较低.本研究旨在通过盆栽试验,探明施用硒肥对水稻根际和非根际土壤硒有效性的影响.结果表明: 施硒能提高水稻产量,增加籽粒硒含量;水稻根际土壤中水溶态硒、交换态硒、铁锰氧化物结合态硒、有机物-硫化物结合态硒和残渣态硒含量均低于非根际土壤.各施硒处理之间,根际和非根际土壤中硒的迁移系数没有显著差异;施硒对根和叶片之间硒的迁移系数也没有显著影响,但是施硒提高了叶片和籽粒之间硒的迁移系数.施用0.5 mg·kg^-1硒增加了水稻根系有机酸的分泌,而施用1.0、5.0 mg·kg^-1硒则降低了有机酸的分泌.根系有机酸的分泌对根际土壤pH值影响不大,根际土壤pH值反而高于非根际土壤,但施硒显著降低了根际土壤pH值.随着施硒水平的提高,根际土壤黏土矿物(高岭石)的红外吸收光谱不断增强.施入土壤中的硒多转化为水稻难以吸收利用的形态,且不易向根际移动.根系分泌的有机酸也并不是通过影响土壤pH值来提高土壤硒的有效性.     

土壤中铁锰的形态分布及其有效性研究

以乌鲁木齐雅马里克山的土壤为研究对象,采用Tessier连续提取法对土壤铁、锰各种化学形态进行浸提.研究了土壤中有效铁、锰和土壤的理化性质与土壤铁、锰形态之间的关系,及对铁、锰在土壤中存在形态的影响;并通过盆栽试验对铁、锰的植物有效性进行了分析.结果表明,土壤铁主要以残渣态为主,占全铁的92.3%,其它形态含量均小于全量的8%.土壤锰主要是以铁锰氧化态和残渣态为主,分别占全锰的49%和41.6%,其它形态含量均小于全量的10%.用二级出水灌溉处理可增加铁、锰的有效性,原污水灌溉不利于铁、锰的供应,土壤缺铁、锰的现象可通过施加一定量的铁盐和锰盐而得以改善.相关分析还表明,土壤的理化性质与铁锰形态之间有一定的相关性.供试土壤的pH值、CaCO3含量、有机质及阳离子交换态等对土壤铁、锰的有效性影响较大.逐步回归分析表明,铁的氧化物结合态对植物最为有效,锰的有机结合态对植物有效性贡献最大.     

土壤湿度水平和湿—干循环对硝酸钙盐积累土壤锰锰释放的影响

在[Ca(NO3)2]盐处理土壤中,研究了两种湿度水平（200,400g.kg^-1)和湿－干循环对土壤Mn释放的影响,结果表明,土壤水分状况影响土壤Mn的有效性,湿度大时,易还原态Mn转化为水溶态,交换态Mn;盐分对易还原态Mn的转化有一定影响,NO3-能缓冲土壤Eh的下降,有抑制易还原态Mn转化的作用,连续的湿干循环能使土壤2价Mn(水溶态Mn,交换态Mn)浓度降低,而a(NO3)2盐能增加Mn的不溶性,这在Mn含量低的土训上,最终将导致Mn的缺乏。     

土壤湿度水平和湿-干循环对硝酸钙盐积累土壤锰释放的影响

在[Ca(NO₃)²]盐处理土壤中,研究了两种湿度水平(200、400g·kg^-1)和湿干循环对土壤Mn释放的影响.结果表明,土壤水分状况影响土壤Mn的有效性,湿度大时,易还原态Mn转化为水溶态、交换态Mn;盐分对易还原态Mn的转化有一定影响,NO₃^-能缓冲土壤Eh的下降,有抑制易还原态Mn转化的作用.连续的湿干循环能使土壤2价Mn(水溶态Mn、交换态Mn)浓度降低,而Ca(NO₃)²盐能增加Mn的不溶性.这在Mn含量低的土壤上,最终将导致Mn的缺乏.     

有机物料对白浆土金属氧化物形态转化和迁移的影响及其肥力效应

通过土柱淋溶试验研究了牧草粉腐解物对白浆土Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ氧化物形态转化及剖面迁移的影响及其对土壤Ｐ素形态转化和有效性的影响．结果表明,加有机物料淋溶使土壤ＤＴＰＡ提取态或有机络合Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ氧化物含量显著上升;有效磷含量也极显著上升,主要在于铝磷和铁磷含量的增加;白浆层土壤中有效态磷及无机磷各形态均随着腐熟牧草粉用量的加大而极显著地升高,表层土壤中有效态磷、铝磷、铁磷的变化也与加入的腐熟牧草粉极显著正相关．土壤有效态磷、铝磷、铁磷与ＤＴＰＡ提取态和有机络合态Ｆｅ、Ｍｎ显著或极显著相关,但在表层土壤磷素各形态与ＤＴＰＡ及焦磷酸钠提取的Ａｌ呈极显著负相关,而白浆层却是极显著正相关．     

有机物料对滨海盐渍土重金属根际效应的影响 Ⅰ.土壤内源Zn形态分布

研究了排水条件下施用腐熟有机物料、种稻改良滨海盐渍土内源Zn形态分布。结果表明,单淹水使土中各形态Zn一定程度上向生物有效性较低的Zn形态转化,有效态Zn降低。土壤盐分量不同,明显影响无定形氧化铁结合态、紧结有机态以及硅酸盐矿物态Zn变化。种稻不施有机物料,根际交换态和硅酸盐矿物态Zn亏缺;碳酸盐结合态、氧化锰结合态和无定形氧化铁结合态Zn富集。根际Zn形态转化强度大于非根际,其有效态Zn量接近临界值并高于非根际。有机物料利于根际内外土壤中硅酸盐矿物态Zn的转化,低盐土壤根际更强烈。随有机物料用量增加,促使根际硅酸盐矿物态、碳酸盐结合态及氧化锰结合态Zn向交换态、紧结有机态和无定形氧化铁结合态Zn转化,低盐土壤较明显。     

有机物料对滨海盐渍土重金属根际效应的影响Ⅰ.土壤内源Zn形态分布

研究了排水条件下施用腐熟有机物料、种稻改良滨海盐渍土内源Ｚｎ形态分布．结果表明,单淹水使土中各形态Ｚｎ一定程度上向生物有效性较低的Ｚｎ形态转化,有效态Ｚｎ降低．土壤盐分量不同,明显影响无定形氧化铁结合态、紧结有机态以及硅酸盐矿物态Ｚｎ变化．种稻不施有机物料,根际交换态和硅酸盐矿物态Ｚｎ亏缺;碳酸盐结合态、氧化锰结合态和无定形氧化铁结合态Ｚｎ富集．根际Ｚｎ形态转化强度大于非根际,其有效态Ｚｎ量接近临界值并高于非根际．有机物料利于根际内外土壤中硅酸盐矿物态Ｚｎ的转化,低盐土壤根际更强烈．随有机物料用量增加,促使根际硅酸盐矿物态、碳酸盐结合态及氧化锰结合态Ｚｎ向交换态、紧结有机态和无定形氧化铁结合态Ｚｎ转化,低盐土壤较明显．     

植物对土壤硒的吸收转化研究进展

硒是人类、动物和某些微生物必需的微量元素。植物因其具有吸收和转化土壤硒的能力而成为人类饮食补硒的主要来源。提高植物的富硒水平对于人类健康具有重要意义。为更好地了解影响植物富硒效果的因素,综述了土壤中硒的赋存形态,重点阐述了植物对土壤不同形态硒的吸收、迁移和代谢过程,并由此对硒生物强化未来的研究方向进行了展望。     

硅对土壤-烟草系统中铅迁移及形态分布的影响

通过盆栽试验,以烟草为对象,研究了硅对土壤 烟草系统中铅的迁移以及土壤、烟草中铅形态分布的影响.结果表明： 施硅使非根际土壤可交换态铅向铁锰氧化物结合态转化,使根际土中交换态铅向铁锰氧化物结合态和残渣态转化,降低了土壤中铅的植物有效性与迁移性.施硅显著提高了烟草根部和叶部的生物量,显著降低了烟草铅的总吸收量和烟草各器官的铅含量,其中烟草铅的总吸收量降低了6.5%～44.0%,烟叶铅含量降低了3.1%～60.4%.施硅使烟草根、茎和叶中乙醇提取态、去离子水提取态和氯化钠提取态向盐酸提取态和残渣态转化,降低了烟草体内铅的毒性与迁移性.土壤-烟草系统中土壤向烟草根部的移动指数和根部向茎部的移动指数随施硅量的增加而降低,烟草茎部向叶部的移动指数随着施硅量的增加呈先增高后降低的趋势.硅通过降低土壤铅有效性、缓解铅对烟草的毒害、改变烟草体内铅的形态分布,进而抑制土壤中铅向烟草叶部的迁移,降低烟叶中的铅含量.施硅是降低土壤铅的迁移性及烟叶铅含量的有效措施.     

微生物硒代谢机制研究进展

硒(Se)是人与动物生命必需的微量元素,在医学保健和工业制造方面有着广泛的应用。硒在环境中有四种价态,包括硒酸盐Se O42-(+6)、亚硒酸盐Se O32-(+4)、单质硒Se0(0)和硒化物Se2-(-2)。微生物在硒的形态转化中扮演了重要的角色,影响着环境中硒的生物地球化学循环。本文主要从自然界中硒的循环以及微生物与硒代谢机制两个方面阐述微生物对硒的生物地球化学循环的重要性。     

施用污泥对土壤重金属形态分布和生物有效性的影响

采用盆栽技术和BCR连续浸提法研究了污泥的添加对土壤Cd、Pb、Cu和Zn形态分布的影响及重金属在黑麦草-施污泥土壤中迁移转化规律.结果表明:污泥的添加使土壤中生物有效态的Cd和Zn含量显著增加,生物有效态Pb含量显著降低,残渣态Pb的比例较CK增加了33.3％～74.5％,而可交换态和可还原态Cu含量在污泥与土壤添加比为1∶1时,仅占总量的0.7％和0.2％.污泥的添加能促进黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,抑制对Pb的吸收.多元线性回归分析结果表明,黑麦草体内Cd、Zn和Cu含量分别与土壤中可还原态Cd、Zn和可氧化态Cu含量存在正相关,草体中Pb的含量则受土壤中可交换态和可氧化态Pb含量共同影响.种植黑麦草后根际土中可氧化态Cd和Cu分别向可交换态Cd和残渣态Cu转化,可交换态和可还原态Zn向可氧化态Zn转化,Pb的生物有效性基本未受影响.     

作物对硒的吸收利用及合理施用硒肥

硒是动物和人体必需的微量元素,同时也是对植物生长发育有益的元素。随着人们生活水平的提高,富硒农产品日益受到广泛的关注,进而推动了关于作物对硒的吸收利用和科学施用硒肥的研究。在综述国内外相关研究进展的基础上,系统总结了土壤有效硒测定方法以及作物对硒的吸收、转运和形态转化及其影响因素的相关研究成果,并对今后的研究方向进行了展望。     

模拟酸雨对污染土壤中Cd、Cu和Zn释放及其形态转化的影响

研究了模拟酸雨连续浸泡下污染红壤和黄红壤中重金属释放及形态转化．结果表明。随着模拟酸雨pH值下降,污染土壤中重金属释放强度明显增大;Cd、Zn释放量与酸雨pH值呈线性极显著负相关．Cu与酸雨pH值呈线性显著负相关．模拟酸雨作用下,污染红壤和黄红壤中Cd均以交换态为主;Cu则以有机结合态和氧化锰结合态为主;Zn在污染红壤中以残留态和交换态为主．在污染黄红壤中以残留态和有机结合态为主．土壤有机质含量和阳离子交换量对Cd、Cu、Zn的释放产生一定的影响并影响Cd、Zn的形态转化,但对Cu形态转化影响不明显,随着模拟酸雨酸度增大,污染红壤和黄红壤中重金属Cd、Cu的生物可利用态明显增多,但难解吸态Zn向生物有效态转化效应不明显．     

东北大骨节病病区主要土壤腐殖酸硒与大骨节病关系的研究

本文研究东北大骨节病病区土壤中硒的形态和含量与大骨节病的关系。研究结果表明,病区土壤中硒以有机结合态硒为主,又以富里酸态硒占主要比重。根据20个土壤样点的对比研究,显示土壤富里酸中硒含量与病情呈显著负相关。     

孙国新博士研究团队介绍

正孙国新博士团队长期从事土壤-植物系统重金属(微量元素)迁移转化研究,特别是在元素形态转化的表征、微生物驱动的转化机制及其重金属污染土壤的修复等领域具有良好的科学积累。围绕硒的生物地球化学,本团队主要开展植物硒积累机制和土壤硒挥发的时空特征     

环境与植物中硒形态研究进展

本文综述了近年来在环境及植物中的硒形态研究方面的进展。在土壤和水中各种不同形态硒的分布情况与ｐＨ值及其它特性之间的关系;植物中各种有机硒化合物的含量,可能的结构和硫素之间的关系,植物对硒的吸收转化过程等等     

环境与植物中硒形态研究进展

本文综述了近年来在环境及植物中的硒形态研究方面的进展。在土壤和水中各种不同形态硒的分布情况与pH值及其它特性之间的关系;植物中各种有机硒化合物的含量,可能的结构和硫素之间的关系,植物对硒的吸收转化过程等等。