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２ ０ １ ７年 ６月 Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ ０ １ ７ 岩 矿 测 试 Ｒ Ｏ Ｃ ＫＡ Ｎ ＤＭ Ｉ Ｎ Ｅ Ｒ Ａ ＬＡ Ｎ Ａ Ｌ Ｙ Ｓ Ｉ Ｓ Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６ ，Ｎ ｏ ． ３ ２ ７ ３－ ２ ８ １ 收稿日期 ２ ０ １ ６－ １ ０－ １ ０ ；修回日期 ２ ０ １ ７－ ０ ５－ ０ ２ ；接受日期 ２ ０ １ ７－ ０ ５－ ２ ８ 基金项目国土资源部公益性行业科研专项经费项目 典型红壤区农业生态地质研究 课题二“ 典型地质环境区红壤化过程 地球化学特征研究” （ ２ ０ １ ４ １ １ ０ ９ １－ ２ ） 作者简介谢邦廷， 硕士， 勘查地球化学专业。Ｅ - ｍ ａ ｉ ｌ ４ ５ １ ９ ６ ８ １ ５ ８ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ 。 通讯作者周国华， 博士， 教授级高级工程师， 主要从事环境地球化学调查与研究。Ｅ - ｍ ａ ｉ ｌ ｚ ｈ ｏ ｕ ｇ ｕ ｏ ｈ ｕ ａ ＠ｉ ｇ ｇ ｅ ． ｃ ｎ 。 谢邦廷，贺灵，江官军， 等． 中国南方典型富硒区土壤硒有效性调控与评价［ Ｊ ］ ． 岩矿测试， ２ ０ １ ７ ， ３ ６ （ ３ ） ２ ７ ３－ ２ ８ １ ． Ｘ Ｉ ＥＢ ａ ｎ ｇ - ｔ ｉ ｎ ｇ ，Ｈ ＥＬ ｉ ｎ ｇ ，Ｊ Ｉ Ａ Ｎ ＧＧ ｕ ａ ｎ - ｊ ｕ ｎ ，ｅ ｔ ａ ｌ ． Ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄＥ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ Ｓ ｅ ｌ ｅ ｎ ｉ ｕ ｍＡ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙｉ ｎＳ ｅ - ｒ ｉ ｃ ｈＳ ｏ ｉ ｌ ｓｉ ｎＳ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ［ Ｊ ］ ． Ｒ ｏ ｃ ｋａ ｎ ｄＭ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， ２ ０ １ ７ ， ３ ６ （ ３ ） ２ ７ ３－ ２ ８ １ ． 【 Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ ． １ ５ ８ ９ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ １－ ２ １ ３ １ ／ ｔ ｄ ． ２ ０ １ ６ １ ０ １ ０ ０ １ ５ ２ 】 中国南方典型富硒区土壤硒有效性调控与评价 谢邦廷１，贺灵２，江官军１，孙彬彬１ ， ２，曾道明２，周国华 ２ * （ １ ． 中国地质大学（ 北京） 地球科学与资源学院，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ． 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北 廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ ０ ） 摘要多目标区域地球化学调查发现中国南方酸性土壤的硒含量普遍较高， 但其生物有效性一般较低， 土壤 硒有效性直接关系到富硒土地资源的可利用性， 而土壤酸碱度是影响土壤硒生物有效性的重要因素。本文 选取福建、 海南富硒红壤（ ｐ Ｈ为 ３ ． ９ １～ ４ ． ９ ８ ） 、 富硒水稻土（ ｐ Ｈ为 ４ ． ３ ３～ ５ ． ７ ５ ） ， 以生石灰、 燃煤炉渣为改良 剂， 分别设置 ６个实验处理以调控土壤硒生物有效性。结果表明 添加生石灰和燃煤炉渣均能提升南方酸性 土壤的 ｐ Ｈ ， 上升幅度在 １～ ２个 ｐ Ｈ单位， 从而有利于土壤中硒元素的活化， 显著提高了土壤中硒元素的生 物有效性； 燃煤炉渣用量与其 １ ０倍的生石灰对提升土壤硒有效度的效果相当， 而燃煤炉渣作为调控物料更 为经济、 实用， 既可以实现炉渣的有效利用， 又可以改善土壤结构、 提高土壤硒有效度。 关键词硒有效度；调控实验；生石灰；燃煤炉渣；南方富硒土壤 中图分类号Ｏ ６ １ ３ ． ５ ２ ；Ｓ １ ５ １ ． ９ ３文献标识码Ａ 硒是人体必需的微量生命元素， 人体内硒主要 来自于食物， 食物硒含量水平直接影响到人体摄入 水平与健康［ １ ］。研究发现， 中国有近 ７亿人生活在 缺硒的环境中， ７ ２ ％的县（ 市） 存在不同程度的缺 硒， 其中 １ ／ ３为严重缺硒区， 克山病和大骨节病分布 与中国低硒带具有很好的空间对应性， 全世界则有 ２ ／ ３的地区缺硒［ ２ － ３ ］。开发富硒农产品， 通过食物 补硒是解决人体缺硒， 增强免疫力， 提高健康水平、 延年益寿的重要途径［ ４ － ５ ］。土壤硒含量及其生物有 效性是影响土壤 － 作物系统中硒迁移积累以及富硒 农产品产出与否的关键。近年来多目标区域地球化 学调查表明， 中国南方红壤区土壤硒含量普遍较高， 土壤硒含量大于 ０ ． ４ｍ ｇ ／ ｋ ｇ 的“ 富硒土壤” 呈大范 围区域分布［ ６ ］， 为发展富硒农产品提供了基础条 件。然而， 富硒农产品的产出不仅与土壤硒总量有 关， 更大程度上与土壤硒生物有效性有关。已有研 究表明， 土壤中能被植物吸收利用的有效硒非常少， 一般不到总硒的 ５ ％， 与土壤性质及土壤硒的存在 形式密切有关［ ７ － ８ ］。中国南方地区广泛分布红壤， 红壤中的硒主要以四价（ 亚硒酸盐态） 存在， 容易被 红壤中大量存在的铁铝氧化物、 黏土矿物吸附形成 铁铝复合体， 导致红壤中硒生物有效性较低［ ９ ］， 直 接影响到南方富硒土壤资源的有效利用。 大量研究表明， 土壤酸碱度是影响土壤硒生物 有效性的重要因素。石灰、 燃煤炉渣是土壤结构和 酸碱度的常用调节剂。根据土壤类型及其酸性状况 施用适量的石灰， 能显著改变土壤酸碱度， 改善土壤 中养分元素的有效性， 提高土壤生产力， 增加农作物 产量［ １ ０ － １ １ ］。此外， 施用石灰增加土壤 ｐ Ｈ ， 能够降低 Ｃ ｄ 、 Ｐ ｂ 等有害重金属元素的活性， 降低其生物有效 性［ １ ２ － １ ３ ］。农田施用炉渣大多以改良土壤结构、 增加 黏性土壤的通透性为目的， 也见有关炉渣对土壤溶 液中氨氮和磷吸附作用的研究［ １ ４ － １ ７ ］。赵娜等［ １ ８ ］研 究发现， 施用炉渣后土壤 ｐ Ｈ会上升， 且土壤 ｐ Ｈ的 ３７２ ChaoXing 提升幅度随炉渣施用量而增加。因此， 通过调控土 壤理化性状提高土壤硒的生物有效性， 对于富硒红 壤资源的开发利用具有重要的实际意义。本文以福 建龙海与诏安、 海南万宁与琼海典型富硒区土壤为 研究对象， 以生石灰、 燃煤炉渣为调节剂， 开展了土 壤硒生物有效性室内调控实验， 以研究添加不同物 料及其剂量对土壤硒生物有效性的影响， 拟为南方 红壤区富硒土壤开发利用提供基础依据。 １ 实验部分 １ ． １ 实验材料及预处理 １ ． １ ． １ 土壤 ９件实验土壤样品采自福建龙海、 诏安及海南 万宁、 海口富硒土壤区， 土壤样品的理化性质见 表 １ 。在选定的采样田块内， 在约 １ ５ｍ范围内以 Ｓ 形分布采集 ５点表层（ ０～ ２ ０ｃ ｍ ） 土壤， 剔除植物 根系碎片、 砾石和杂物， 装入洁净布样袋， 混合组成 １件样品， 质量大于 ２ｋ ｇ 。土壤样自然风干， 用木棒 敲碎后过 １ ０目（ ２ｍ ｍ ） 尼龙筛， 混匀， 备用。 １ ． １ ． ２ 生石灰 从市场购买生石灰粉末（ Ｃ ａ Ｏ ）５ｋ ｇ ， 装入布袋 研碎， 过 １ ０目筛， 混匀， 备用。 土壤改良和污染治理时生石灰施用量一般为 １～ ５吨／ 公顷［ １ ９ － ２ ０ ］。本次实验生石灰施用量设置 ５ 个浓度级， 加上空白， 共有 ６个处理， 即 ０ 、 ０ ． ５ 、 １ 、 ２ 、 ４ 、 ８吨／ 公顷（ 标识为 Ｔ １～ Ｔ ６ ） 。按耕层厚度２ ０ｃ ｍ 、 土壤平均容重１ ． ２ｇ ／ ｃ ｍ ３， 计算得出上述６个处理每 １ ０ ０ｇ 土壤样品的生石灰添加量分别为 ０ （ 空白） 、 ０ ． ０ ２ ０ ８ 、 ０ ． ０ ４ １ ７ 、 ０ ． ０ ８ ３ ３ 、 ０ ． １ ６ ６ ７ 、 ０ ． ３ ３ ３ ３ｇ 。实验时 每个烧杯装入 １ ０ ０ｇ 过 １ ０目筛的风干土， 用精度为 １ ／ １ ０ ０ ０ ０的电子天平称取需添加的生石灰量， 加入 烧杯， 用玻璃棒充分搅匀。 １ ． １ ． ３ 燃煤炉渣 燃煤炉渣取自中国地质科学院地球物理地球化 学勘查研究所锅炉房， 原煤产自山西大同。测得燃煤 炉渣 ｐ Ｈ为１ １ ． ０ １ ， 有机碳（ ｏ ｒ ｇ Ｃ ） 含量为 ６ ． ４ ７ ％， 总硒 含量为０ ． ３ ７ １ ０ － ６ ， 有效硒含量为０ ． ０ ２ ８ １ ０ － ６ 。 考虑到燃煤炉渣的碱性不如生石灰， 结合炉渣 或粉煤灰农用的通常施用量， 实验时将炉渣添加量 设定为生石灰的 １ ０倍， 即炉渣添加量为 ０ （ 空白） 、 ５ 、 １ ０ 、 ２ ０ 、 ４ ０ 、 ８ ０ｔ ／ 公顷。计算出６个实验处理１ ０ ０ｇ 土壤样品炉渣添加量分别为 ０（ 空白） 、 ０ ． ２ ０ ８ ３ 、 ０ ． ４ １ ６ ７ 、 ０ ． ８ ３ ３ ３ 、１ ． ６ ６ ６ ７ 、３ ． ３ ３ ３ ３ ｇ 。实 验 时，用 １ ／ １ ０ ０ ０ ０ 精度的电子天平称取燃煤炉渣， 添加到装有 １ ０ ０ｇ 土壤的烧杯中， 用玻璃棒充分搅拌均匀。 １ ． ２ 室内实验方法 用洒水器往每个烧怀中喷入去离子水 ２ ０～ ３ ０ ｍ Ｌ ， 边喷边搅动， 使实验土壤均匀润湿， 盖上塑料布 保湿、 防尘。在 ２ ５ ℃室温下培养 ３个月。每隔 ７天 左右， 观察土壤湿润度。如果较为湿润， 再次搅动土 壤； 如果土壤变干， 则再加入适量去离子水， 使土壤 处于湿润状态， 并搅动土壤。及时除去实验过程中 长出的杂草。３个月后， 撤去塑料布， 彻底风干烧怀 中土壤， 取出土壤装于布样袋中， 破碎过 １ ０目筛， 混 合均匀， 分成 ３份。４ ０ｇ 土壤一份， 装入纸样袋， 送 实验室测定 ｐ Ｈ 、 有机碳、 阳离子交换量（ Ｃ Ｅ Ｃ ） ； ３ ０ｇ 土壤一份， 进一步研磨至 ２ ０ ０目后， 测定硒等元素全 量； 另取 ３ ０ｇ 样品， 用玛瑙钵研磨至 １ ０ ０目， 送实验 室测定土壤硒有效态。 １ ． ３ 土壤指标分析测试方法 实验样品送国土资源部郑州矿产资源监督检测 中心， 依照 多目标区域地球化学调查规范 （ Ｄ Ｚ ／ Ｔ 表 １ 实验土壤样品理化性质 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｏ - ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｉ ｌ ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ 样品编号采样地区地质成因土地利用土壤类型 全硒含量 （ １ ０ － ６） 有机碳含量 （ ％） ｐ Ｈ Ｃ Ｅ Ｃ ［ ｃ ｍ ｏ ｌ （＋ ） ／ ｋ ｇ ］ Ｓ １龙海市角美镇冲 － 洪积旱地水稻土０ ． ６ ６２ ． ３ １５ ． ７ ５１ ０ ． ９ Ｓ ２龙海市颜厝镇残坡积果园红壤０ ． ８ ６１ ． ３ ０４ ． ３ ９５ ． ７ ４ Ｓ ３龙海华侨农场残坡积果园红壤０ ． ７ ７１ ． ３ ３４ ． ４ ６９ ． ８ １ Ｓ ４龙海市东泗乡残坡积林地红壤０ ． ４ ２１ ． １ １４ ． ９ １７ ． ４ ３ Ｓ ５龙海市海澄镇残积土林地红壤１ ． １ １０ ． ８ ５４ ． ４ １７ ． ９ ９ Ｓ ６诏安县红星乡残坡积果园红壤０ ． ６ ０２ ． ４ １３ ． ９ １１ ２ ． ３ Ｓ ７万宁市横岭村冲洪积水田水稻土１ ． ２ ５１ ． ３ ０４ ． ３ ３９ ． ９ ７ Ｓ ８万宁市横岭村残坡积果园红壤２ ． ４ ８０ ． ４ ８４ ． ５ ０６ ． ６ ９ Ｓ ９海口市琼山区残坡积旱地红壤２ ． ７ ２０ ． ８ ２４ ． ９ ８１ ０ ． ６ ４７２ 第 ３期 岩 矿 测 试 ｈ ｔ ｔ ｐ ∥ｗ ｗ ｗ ． ｙ ｋ ｃ ｓ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ ２ ０ １ ７年 ChaoXing ０ ２ ５ ８ ２ ０ １ ４ ） 及 生态地球化学评价样品分析技术 要求 （ Ｄ Ｄ ２ ０ ０ ５－ ０ ３ ） ， 测定土壤有机碳、 ｐ Ｈ 、 Ｃ Ｅ Ｃ 、 硒全量、 有效态等指标。 １ ． ３ ． １ 样品前处理与指标测定 经过３ 个月实验后的样品， 取小于 ２ｍ ｍ的土壤 样１ ０ｇ 以土 ∶ 液比１∶ ２ ． ５ （ ｗ ／ Ｖ ） 提取， 振荡 ３ ０ｍ ｉ ｎ ， 以 ｐ Ｈ Ｓ － ３ Ｃ型数字酸度计测定土壤 ｐ Ｈ ， 测定精度为 ０ ． ０ １ ｐ Ｈ单位。取１ ０ｍ ｇ 土壤以氧化热解法测定有机 碳， 检出限为０ ． １ ％。称取 ０ ． ２ ５ｇ 研磨至 ２ ０ ０目的土 壤样品， 用硝酸 － 高氯酸分解， 在盐酸溶液中与硼氢 化钾反应生成氢化物气体， 使用 Ａ Ｆ Ｓ － ８ ３ ３ ０ 双道原子 荧光光度计测定硒含量， 方法限为 ０ ． ０ １ｍ ｇ ／ ｋ ｇ 。取 ２ ． ５ｇ 土壤样品， 采用滴定法测定土壤阳离子交换量 （ Ｃ Ｅ Ｃ ） 。称取１ ． ０ｇ 土壤样品， 采用 ０ ． １ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ磷酸 二氢钾溶液浸提土壤硒有效态量， 使用 Ａ Ｆ Ｓ － ８ ３ ３ ０双 道原子荧光光度计测定硒含量［ ２ １ － ２ ２ ］。 １ ． ３ ． ２ 分析质量控制 分析时插入国家一级标准物质监控分析质量， 分析合格率达 １ ０ ０ ％， 重复样合格率均为 １ ０ ０ ％， 分 析检出限、 报出率以及正确度、 精密度等参数全部达 到了 Ｄ Ｚ ／ Ｔ０ ２ ５ ８ ２ ０ １ ５多目标区域地球化学调查 规范（ １∶ ２ ５万） 要求， 分析质量满足本次研究需要。 ２ 结果与讨论 ２ ． １ 添加物料对土壤 ｐ Ｈ的影响 ２ ． １ ． １ 添加生石灰 由表 １可知， 本次实验的 ９件土壤样品均为酸 性（ ｐ Ｈ＜ ６ ． ５ ） 土壤， 其中 ８件为强酸性（ ｐ Ｈ＜ ５ ． ０ ） 土壤。添加生石灰后， 土壤 ｐ Ｈ均有所上升（ 表 ２ ） ， 且随生石灰添加量的增加， ｐ Ｈ上升程度也相应增 加。与土壤初始 ｐ Ｈ相比， 添加生石灰可使土壤 ｐ Ｈ 提升 ０ ． ８ ３～２ ． ４ ８个单位不等； 土壤 ｐ Ｈ初始值越 高， 添加生石灰 ｐ Ｈ提升幅度越小。 虽然， 添加不同量的生石灰后土壤 ｐ Ｈ均有所 上升， 但其最高值为 ７ ． ０ ， 仍为中性土， 适合绝大多 数作物生长对土壤 ｐ Ｈ的要求。例如， 水稻生长的 最适宜 ｐ Ｈ为 ６ ． ０～ ７ ． ０ ［ ２ ３ ］。因此， 施加适量生石灰 不会对农业生产造成明显的负面影响。 ２ ． １ ． ２ 添加燃煤炉渣 添加炉渣对土壤 ｐ Ｈ的影响如表 ２所示。可见 经过燃煤炉渣调控后， 土壤 ｐ Ｈ均有所上升。与空 白相比， 土壤样品 ｐ Ｈ提升 １ ． ２～ ２ ． ８个单位不等。 与生石灰组实验结果相同， 土壤 ｐ Ｈ初始值最高的 Ｓ １号土壤样品 ｐ Ｈ增加量最少， 并且对于同一件土 表 ２ 生石灰及炉渣添加量对土壤 ｐ Ｈ的影响 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ２ Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｍ ｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ｌ ｉ ｍ ｅ ａ ｎ ｄｃ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ａ ｄ ｄ ｅ ｄｏ ｎ ｐ Ｈｏ ｆ ｓ ｏ ｉ ｌ 处理 编号 生石灰添加量 （ ｇ ／ １ ０ ０ ｇ 土） ｐ Ｈ Ｓ １Ｓ ２Ｓ ３Ｓ ４Ｓ ５Ｓ ６Ｓ ７Ｓ ８Ｓ ９ Ｔ １０５ ． ７ ５４ ． ３ ９４ ． ４ ６４ ． ９ １４ ． ４ １３ ． ９ １４ ． ３ ３４ ． ５ ０４ ． ９ ８ Ｔ ２０ ． ０ ２ ０ ８５ ． ７ ４４ ． ４ ７４ ． ５ ２５ ． ０ ３４ ． ２ ７４ ． ７ ０４ ． ５ ７４ ． ５ ６５ ． ０ ７ Ｔ ３０ ． ０ ４ １ ７５ ． ７ ８４ ． ８ １４ ． ６ ４５ ． １ ３４ ． ５ ５４ ． ９ ５４ ． ６ ８４ ． ６ ８５ ． １ ５ Ｔ ４０ ． ０ ８ ３ ３５ ． ９ ２５ ． ０ ８５ ． ２ ０５ ． ９ ７５ ． ０ ５４ ． ６ ０５ ． ０ １４ ． ９ ４５ ． ４ ６ Ｔ ５０ ． １ ６ ６ ７６ ． １ １５ ． ５ １５ ． ４ ８６ ． ３ ０５ ． ４ ５５ ． １ ４６ ． ０ ３５ ． ４ ４５ ． ９ ５ Ｔ ６０ ． ３ ３ ３ ３６ ． ５ ８６ ． ３ ６５ ． ９ ７７ ． ０ ０６ ． ５ ３５ ． ７ ４６ ． ８ １５ ． ９ ５６ ． ３ １ 最大提升单位０ ． ８ ３１ ． ９ ７１ ． ５ １２ ． ０ ９２ ． １ ２１ ． ８ ３２ ． ４ ８１ ． ４ ５１ ． ３ ３ 处理 编号 炉渣添加量 （ ｇ ／ １ ０ ０ ｇ 土） ｐ Ｈ Ｓ １Ｓ ２Ｓ ３Ｓ ４Ｓ ５Ｓ ６Ｓ ７Ｓ ８Ｓ ９ Ｔ １０５ ． ７ ２４ ． ４ １４ ． ５ ５４ ． ８ ０４ ． １ ５４ ． ０ １４ ． １ ４４ ． ４ ８４ ． ９ ９ Ｔ ２０ ． ２ ０ ８ ３５ ． ７ ６４ ． ７ ９４ ． ６ ０５ ． １ １４ ． ６ ２４ ． ２ ４４ ． ６ ５４ ． ５ ９５ ． ０ ５ Ｔ ３０ ． ４ １ ６ ７５ ． ８ ６４ ． ８ ５４ ． ７ ３５ ． ５ ０４ ． ６ １４ ． ４ ３４ ． ８ ５４ ． ７ ６５ ． ２ ８ Ｔ ４０ ． ８ ３ ３ ３６ ． ０ ０５ ． ３ ２５ ． １ ７６ ． １ ８４ ． ９ ４４ ． ７ ０５ ． ４ ０５ ． ０ ５５ ． ４ ９ Ｔ ５１ ． ６ ６ ６ ７６ ． ２ ６５ ． ６ ９５ ． ６ ０７ ． １ ０５ ． ４ １５ ． ６ ２６ ． ３ ５５ ． ６ １５ ． ９ １ Ｔ ６３ ． ３ ３ ３ ３６ ． ９ ２６ ． ４ ４６ ． ３ ８７ ． ６ ０６ ． ２ ４５ ． ３ ９６ ． ８ ２６ ． ４ １６ ． ２ ５ 最大提升单位１ ． ２ ０２ ． ０ ３１ ． ８ ３２ ． ８ ０２ ． ０ ９１ ． ３ ８２ ． ６ ８１ ． ９ ３１ ． ２ ６ 壤样品而言， 土壤 ｐ Ｈ也是随着燃煤炉渣添加量的 增加而上升。 农学研究表明， 各种农作物的种植需要适宜的 土壤 ｐ Ｈ值范围， 强酸性土壤对于许多农作物生长 是不利的。因此， 通过施用生石灰或燃煤炉渣等碱 性物料， 适度提高土壤 ｐ Ｈ值， 改良土壤理化性状， 从而有利于土壤中硒元素的活化， 显著提升了土壤 中硒元素的生物有效性。 ２ ． ２ 添加物料对土壤硒有效度的影响 通常以有效度来表征土壤元素的生物有效性高 低。土壤硒有效度（ ％） 是土壤中硒元素有效态量 与硒全量的比值， 以百分比表示。 ２ ． ２ ． １ 添加生石灰 由表 ３可见， 除了 Ｓ １ （ 龙海市角美镇水稻土） 和 Ｓ ３ （ 龙海市华侨农场红壤） 外， 其他 ７件土壤样品添 加生石灰后土壤硒有效度平均值或最高值得到不同 程度的提升。此外， 样品 Ｓ １的土壤硒有效度平均值 增幅最大达１ ． ５ ２倍； Ｓ ２为１ ． ４ １倍； 样品 Ｓ ４至 Ｓ ９分 别增加了 １ ． ４ ８倍、 １ ． ４ １倍、 １ ． ２ ６倍、 ２ ． ０ ６倍、 ２ ． １ ７ 倍和 １ ． ６ ８倍。样品 Ｓ ３土壤添加生石灰后硒有效度 未增反降， 暂未得到合理解释。 分析 ９件实验土壤硒有效度与生石灰量添加量 的关系（ 表 ３ ） 可以发现， 大部分土壤硒有效度随生 石灰量添加量的增加表现为先升后降的变化规律， 即在较低添加比例时， 硒有效度随生石灰量的增加 ５７２ 第 ３期谢邦廷， 等 中国南方典型富硒区土壤硒有效性调控与评价第 ３ ６卷 ChaoXing 而上升， 但当生石灰添加量达到一定量后， 硒有效度 并不随之继续增长， 甚至有时反而下降。这意味着 采用适当的生石灰添加量， 才能有效提升土壤硒生 物有效性， 并不是生石灰添加得越多越好。因此， 在 采用生石灰调控土壤酸碱度提升土壤硒生物有效性 时， 应通过深入的实验研究确定最佳的生石灰添加 比例， 以达到经济有效的目的。 ２ ． ２ ． ２ 添加燃煤炉渣 由于燃煤炉渣的化学成分较为复杂， 添加燃煤 炉渣的量相对较大， 在改变土壤酸碱度的同时， 也改 变了土壤物理性质和化学组成， 例如增加土壤有机 碳含量， 从而影响土壤硒赋存形态及其生物有效性。 ９件样品 ６种炉渣添加量处理的土壤硒有效度 见表 ４ 。虽然， 添加燃煤炉渣后土壤硒有效度总体 有所上升， 但与添加生石灰实验结果（ 表 ３ ） 相比较， 添加炉渣对土壤硒有效度的影响规律比较复杂， 不 同土壤间的差异性较大。添加燃煤炉渣后， ９件土 壤硒有效度的变化可分为以下三种情况 一是随炉 渣添加量的增加而升高， 如 Ｓ ２ 、 Ｓ ５ 、 Ｓ ６ ； 二是随炉渣 添加量的增加而降低， 如 Ｓ ３ 、 Ｓ ７ 、 Ｓ ８ 、 Ｓ ９ ； 三是先升高 后降低， 如 Ｓ １ 、 Ｓ ４ 。各种添加处理土壤硒有效度最 大增幅分别为 Ｓ １土壤样品提高约 ２ ． １倍； Ｓ ２提高 约 １ ３ ． ２ ４倍； Ｓ ３提高约 １ ． ３ ４倍； Ｓ ４提高约 ２ ． ６ ５倍； Ｓ ５提高约 １ ． ５ ２倍； Ｓ ６提高约 １ ． ０ ９倍； Ｓ ７提高约 １ ． ０ ４倍； Ｓ ９提高约 １ ． ４ ４倍。 由上可知， 实验土壤添加燃煤炉渣后可提高土 壤硒的有效度。且与生石灰相似， 炉渣添加量并不 是越多越好， 除 Ｓ ５ 、 Ｓ ６号样品土壤硒有效度随炉渣 量升高而增高外， 其余土壤样品的炉渣添加量需控 表 ３ 添加生石灰对土壤硒有效度的影响 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ３ Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ｌ ｉ ｍ ｅａ ｄ ｄ ｅ ｄｏ ｎｔ ｈ ｅｂ ｉ ｏ - ａ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙｏ ｆ ｓ ｅ ｌ ｅ ｎ ｉ ｕ ｍｉ ｎｓ ｏ ｉ ｌ 样品编号处理编号 总硒含量 （ １ ０ － ６） 硒有效量 （ １ ０ － ６） 硒有效度 （ ％） Ｓ １ Ｔ １０ ． ５ ０ ７０ ． ０ １ ５２ ． ９ ８ Ｔ ２０ ． ４ ８ ７０ ． ０ ０ ７ ６１ ． ５ ６ Ｔ ３０ ． ４ ８ ７０ ． ０ １ ４２ ． ８ ５ Ｔ ４０ ． ４ ９ ４０ ． ０ １ ２２ ． ４ ７ Ｔ ５０ ． ５ ０ ７０ ． ０ ２ ３４ ． ５ ３ Ｔ ６０ ． ５ ０ ６０ ． ０ １ ３２ ． ５ ６ Ｓ ２ Ｔ １０ ． ６ ５ ４０ ． ０ ３ １４ ． ６ ８ Ｔ ２０ ． ６ ２ ００ ． ０ ４ １６ ． ５ ６ Ｔ ３０ ． ６ ３ ００ ． ０ ３ ９６ ． １ ６ Ｔ ４０ ． ６ ２ ７０ ． ０ ４ ０６ ． ４ ２ Ｔ ５０ ． ６ ２ ４０ ． ０ ４ １６ ． ６ ２ Ｔ ６０ ． ６ ５ ６０ ． ０ ３ ４５ ． ２ ３ Ｓ ３ Ｔ １０ ． ６ ５ ９０ ． ０ ５ ０７ ． ５ ２ Ｔ ２０ ． ６ ５ ８０ ． ０ ２ ４３ ． ６ ５ Ｔ ３０ ． ６ ２ １０ ． ０ ０ ７ ４１ ． ２ ０ Ｔ ４０ ． ６ ４ ６０ ． ０ ４ ０６ ． １ ７ Ｔ ５０ ． ６ ８ １０ ． ０ ４ ５６ ． ６ ８ Ｔ ６０ ． ６ ７ ３０ ． ０ ３ ２４ ． ７ ２ Ｓ ４ Ｔ １０ ． ３ ２ ００ ． ０ ２ ９９ ． ０ ０ Ｔ ２０ ． ３ ２ ９０ ． ０ ２ ８８ ． ４ ３ Ｔ ３０ ． ３ ２ ２０ ． ０ １ ６４ ． ８ ２ Ｔ ４０ ． ３ ２ ８０ ． ０ ３ ４１ ０ ． ３ ８ Ｔ ５０ ． ３ ２ ８０ ． ０ ４ ４１ ３ ． ３ ０ Ｔ ６０ ． ３ １ １０ ． ０ ３ ３１ ０ ． ７ ３ Ｓ ５ Ｔ １０ ． ８ １ ００ ． ０ ２ ８３ ． ４ ５ Ｔ ２０ ． ７ ９ ６０ ． ０ ３ ８４ ． ７ ４ Ｔ ３０ ． ８ ３ ５０ ． ０ １ ９２ ． ２ ７ Ｔ ４０ ． ８ ３ １０ ． ０ １ ９２ ． ２ ４ Ｔ ５０ ． ８ ０ ５０ ． ０ ３ ９４ ． ８ ６ Ｔ ６０ ． ８ ５ １０ ． ０ ４ １４ ． ７ ７ 样品编号处理编号 总硒含量 （ １ ０ － ６） 硒有效量 （ １ ０ － ６） 硒有效度 （ ％） Ｓ ６ Ｔ １０ ． ４ ８ ７０ ． ０ ５ ２１ ０ ． ６ ８ Ｔ ２０ ． ４ ６ ９０ ． ０ ４ ４９ ． ３ ８ Ｔ ３０ ． ４ ７ ７０ ． ０ ６ ４１ ３ ． ４ ２ Ｔ ４０ ． ４ ７ ６０ ． ０ ５ ９１ ２ ． ４ １ Ｔ ５０ ． ５ ０ ８０ ． ０ ５ ７１ １ ． １ ８ Ｔ ６０ ． ４ ９ ８０ ． ０ ５ ６１ １ ． ２ ０ Ｓ ７ Ｔ １１ ． ４ ９ ００ ． ０ ２ ４１ ． ６ １ Ｔ ２１ ． ６ ８ ２０ ． ０ ３ ７２ ． １ ８ Ｔ ３１ ． ８ ３ ８０ ． ０ ３ ６１ ． ９ ５ Ｔ ４１ ． ９ ８ ５０ ． ０ ３ ０１ ． ５ ０ Ｔ ５１ ． ６ ７ ７０ ． ０ ２ ７１ ． ６ ３ Ｔ ６１ ． ７ ５ ００ ． ０ ５ ８３ ． ３ ２ Ｓ ８ Ｔ １１ ． １ １ ７０ ． ０ ３ ３２ ． ９ ５ Ｔ ２１ ． ０ ９ ２０ ． ０ ５ ０４ ． ５ ５ Ｔ ３１ ． ０ ７ ７０ ． ０ ５ ２４ ． ８ ２ Ｔ ４１ ． ０ ８ ８０ ． ０ ４ ３３ ． ９ ５ Ｔ ５１ ． ０ ５ ５０ ． ０ ６ ８６ ． ４ ２ Ｔ ６１ ． １ ７ １０ ． ０ ３ ７３ ． １ ３ Ｓ ９ Ｔ １２ ． ５ ３ ８０ ． ０ ５ ７２ ． ２ ４ Ｔ ２２ ． ５ ２ ７０ ． ０ ３ ８１ ． ５ １ Ｔ ３２ ． ５ ７ ５０ ． ０ ７ ７２ ． ９ ９ Ｔ ４２ ． ３ ６ ３０ ． ０ ８ ９３ ． ７ ６ Ｔ ５２ ． ５ １ ２０ ． ０ ５ ８２ ． ３ ０ Ｔ ６２ ． ４ ６ ５０ ． ０ ５ ５２ ． ２ ４ ６７２ 第 ３期 岩 矿 测 试 ｈ ｔ ｔ ｐ ∥ｗ ｗ ｗ ． ｙ ｋ ｃ ｓ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ ２ ０ １ ７年 ChaoXing 表 ４ 添加炉渣对土壤硒有效度的影响 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ４ Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｃ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ａ ｄ ｄ ｅ ｄｏ ｎｔ ｈ ｅｂ ｉ ｏ - ａ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙｏ ｆ ｓ ｅ ｌ ｅ ｎ ｉ ｕ ｍｉ ｎｓ ｏ ｉ ｌ 样品编号处理编号 总硒含量 （ １ ０ － ６） 硒有效量 （ １ ０ － ６） 硒有效度 （ ％） Ｓ １ Ｔ １０ ． ４ ９ ９０ ． ０ １ ８３ ． ５ １ Ｔ ２０ ． ５ １ ５０ ． ０ １ ６３ ． １ ４ Ｔ ３０ ． ５ ０ ６０ ． ０ １ ３２ ． ５ ４ Ｔ ４０ ． ４ ８ １０ ． ０ ２ ３４ ． ７ ０ Ｔ ５０ ． ４ ５ ２０ ． ０ ３ ３７ ． ３ ９ Ｔ ６０ ． ４ ５ ７０ ． ０ １ ８４ ． ０ １ Ｓ ２ Ｔ １０ ． ６ ４ ８０ ． ０ ０ ４ ７０ ． ７ ３ Ｔ ２０ ． ６ ６ ００ ． ０ １ ３１ ． ９ ７ Ｔ ３０ ． ６ ２ ３０ ． ０ ３ ９６ ． １ ８ Ｔ ４０ ． ６ ３ １０ ． ０ １ ３２ ． １ ０ Ｔ ５０ ． ６ ３ ８０ ． ０ １ ２１ ． ８ １ Ｔ ６０ ． ６ ３ ００ ． ０ ６ １９ ． ６ ７ Ｓ ３ Ｔ １０ ． ６ ８ ６０ ． ０ ４ ４６ ． ３ ６ Ｔ ２０ ． ６ ８ ３０ ． ０ ２ ９４ ． １ ７ Ｔ ３０ ． ７ ０ ９０ ． ０ ６ ０８ ． ５ １ Ｔ ４０ ． ６ ６ ９０ ． ０ ５ ３７ ． ９ ３ Ｔ ５０ ． ６ ５ １０ ． ０ ４ ４６ ． ７ ０ Ｔ ６０ ． ６ ８ ３０ ． ０ ４ ２６ ． １ ３ Ｓ ４ Ｔ １０ ． ３ １ ５０ ． ０ １ ５４ ． ７ ８ Ｔ ２０ ． ３ １ ６０ ． ０ ３ ３１ ０ ． ５ １ Ｔ ３０ ． ３ １ ４０ ． ０ ２ ７８ ． ４ ８ Ｔ ４０ ． ３ １ １０ ． ０ ３ ９１ ２ ． ６ ５ Ｔ ５０ ． ２ ９ ９０ ． ０ ３ ６１ １ ． ８ ９ Ｔ ６０ ． ３ ２ ２０ ． ０ ３ ２９ ． ９ ２ Ｓ ５ Ｔ １０ ． ８ ４ ５０ ． ０ ３ ２３ ． ７ ３ Ｔ ２０ ． ８ ５ ４０ ． ０ ４ １４ ． ８ ０ Ｔ ３０ ． ８ ７ ４０ ． ０ ３ ２３ ． ６ １ Ｔ ４０ ． ８ ５ ６０ ． ０ ３ ７４ ． ２ ７ Ｔ ５０ ． ８ ６ １０ ． ０ ４ ４５ ． １ １ Ｔ ６０ ． ８ ５ ４０ ． ０ ４ ９５ ． ６ ９ 样品编号处理编号 总硒含量 （ １ ０ － ６） 硒有效量 （ １ ０ － ６） 硒有效度 （ ％） Ｓ ６ Ｔ １０ ． ５ ０ １０ ． ０ ６ ３１ ２ ． ６ １ Ｔ ２０ ． ５ １ ７０ ． ０ ３ ９７ ． ６ ２ Ｔ ３０ ． ４ ９ ４０ ． ０ ３ ９７ ． ８ ７ Ｔ ４０ ． ４ ９ ００ ． ０ ５ １１ ０ ． ３ ７ Ｔ ５０ ． ４ ９ ００ ． ０ ４ ６９ ． ３ ６ Ｔ ６０ ． ４ ８ ９０ ． ０ ６ ８１ ３ ． ８ ３ Ｓ ７ Ｔ １１ ． ９ ０ ２０ ． ０ ５ ２２ ． ７ ５ Ｔ ２１ ． ７ ２ ７０ ． ０ ２ １１ ． ２ ３ Ｔ ３１ ． ７ ０ ２０ ． ０ ４ ９２ ． ８ ５ Ｔ ４１ ． ７ ６ ８０ ． ０ ２ ８１ ． ５ ９ Ｔ ５１ ． ７ ２ ５０ ． ０ ０ ７ ００ ． ４ ０ Ｔ ６１ ． ７ ６ ９０ ． ０ ０ ４ ５０ ． ２ ５ Ｓ ８ Ｔ １１ ． １ ６ ７０ ． ０ ４ ４３ ． ８ ０ Ｔ ２１ ． １ ３ ２０ ． ０ ３ ２２ ． ８ ６ Ｔ ３１ ． ５ １ ８０ ． ０ ３ ０２ ． ０ １ Ｔ ４１ ． ３ ２ ５０ ． ０ １ ５１ ． １ ０ Ｔ ５１ ． １ ６ ７０ ． ０ ２ ４２ ． ０ ７ Ｔ ６１ ． １ ６ ７０ ． ０ ２ １１ ． ８ ２ Ｓ ９ Ｔ １２ ． ４ ３ ６０ ． ０ ４ ７１ ． ９ ４ Ｔ ２２ ． ４ ９ ００ ． ０ ４ ６１ ． ８ ７ Ｔ ３２ ． ４ ７ ６０ ． ０ ６ ９２ ． ８ ０ Ｔ ４２ ． ４ ７ ６０ ． ０ ３ ９１ ． ５ ９ Ｔ ５２ ． ３ ７ ００ ． ０ ３ ７１ ． ５ ５ Ｔ ６２ ． ３ ５ ８０ ． ０ ４ ２１ ． ７ ６ 制在适当范围内， 才能达到最佳效果。这是因为添 加燃煤炉渣一方面可提高土壤 ｐ Ｈ值、 改变结构等 土壤理化性状， 有利于土壤中 Ｓ ｅ 元素的活化， 增加 其生物有效性； 另一方面， 燃煤炉渣含有较高的有机 质， 随炉渣添加量的增加， 有机质对土壤硒的固定作 用也会逐渐体现。 ２ ． ３ 两组物料对提高土壤硒有效度的效果评价 ２ ． ３ ． １ 两组物料的土壤硒有效度分析 随着生石灰添加量的增加， 土壤硒有效性变化 较为复杂， 有些情况下添加生石灰较空白处理的硒 有效度还要低（ 如 Ｓ １样品的 Ｔ ２ 、 Ｔ ４ 、 Ｔ ６处理， Ｓ ５样 品的 Ｔ ３ 、 Ｔ ４处理） 。这是因为采用 ０ ． １ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ磷酸 二氢钾溶液浸提的土壤硒有效态含量， 不仅受到土 壤理化性状及其所决定的土壤硒赋存形态的影响， 而且也与实验操作过程中提取液中硒元素有可能发 生二次吸附沉淀有关， 再者提取液中有效态硒浓度 很低， 分析测试结果易受到分析测试偶然误差的 影响。 分析统计添加生石灰与燃煤炉渣的 ６种浓度处 理后 ９件样品土壤硒有效度的中位数， 结果见图 １ 。 由图可见 一是当生石灰与燃煤炉渣的添加比例为 １∶ １ ０时， 除了 Ｔ ２ 、 Ｔ ５处理外， 其他 Ｔ ３ 、 Ｔ ４ 、 Ｔ ６处理 的两种物料对土壤硒有效态的影响程度比较接近， 说明炉渣调控效率大致相当于生石灰的 １ ／ １ ０ ； 二是 生石灰对土壤有效度的影响显示出跳跃性， Ｔ ２ 、 Ｔ ５ 处理异常高， 而 Ｔ ６反常地低。这可能是与生石灰添 加量少， 不易与土壤充分混匀， 导致实验反应和采样 存在不均匀性有关。而同一级次处理的炉渣添加量 是生石灰的 １ ０倍， 易与土壤充分混匀和接触反应， 添加炉渣对土壤硒有效度的影响则显得很有规律， ７７２ 第 ３期谢邦廷， 等 中国南方典型富硒区土壤硒有效性调控与评价第 ３ ６卷 ChaoXing 随添加量的增加而依次增加。添加炉渣一方面可提 高土壤 ｐ Ｈ值、 改变结构等土壤理化性状， 有利于土 壤中 Ｓ ｅ 元素的活化， 增加其生物有效性； 另一方面， 燃煤炉渣含有较高的有机质， 随炉渣添加量的增加， 有机质对土壤硒的固定作用也会逐渐体现。土壤硒 有效度随燃煤炉渣添加量逐渐上升， 意味着在炉渣 例添加量不至于影响到土壤耕作性能时， 适当增加 添加比例是有利于提升土壤硒有效性的。因此， 建 议使用量为 ２ ０～４ ０吨／ 公顷（ 相当于 １ ． ３～２ ． ７ 吨／ 亩） 。 图 １ 生石灰组与炉渣组土壤硒有效度中位数的对比 Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｄ ｉ ａ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｎＳ ｅ ｉ ｎｓ ｏ ｉ ｌ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ｌ ｉ ｍ ｅａ ｎ ｄｃ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ２ ． ３ ． ２ 两组物料实际使用效果评价 多数情况下， 两组实验调控后的土壤硒有效度 均有所提升， 但调控后土壤硒有效度都在 １ ０ ％以 内。土壤似乎存在某种调节机制， 如土壤中的一些 还原微生物（ 嗜泉古菌界） 对硒具有还原作用， 可将 硒酸盐、 亚硒酸盐还原成元素硒［ ２ ４ ］， 以及土壤的吸 附 － 解吸作用［ ２ ５ ］将土壤有效硒维持在一定的平衡 水平上。因此， 通过添加生石灰、 燃煤炉渣等物料方 法， 只能在一定程度上提升土壤硒的有效度。然而， 我们认为适度提升土壤硒有效度是有益的， 既可适 度增加作物对土壤硒的吸收利用， 有利于富硒农产 品的产出， 也可避免土壤硒大量活化淋失以及作物 过量吸收导致农产品中硒含量过高的风险。此外， 与添加生石灰情况相似， 土壤硒有效度随燃煤炉渣 添加量的变化也受到土壤硒活化作用机理、 实验分 析测试误差的影响， 有效度的变化规律十分复杂， 仍 需作进一步研究。 虽然由于缺乏土壤有效硒与作物硒含量关系模 型， 无法给出土壤硒有效度最适宜范围。但是土壤 硒有效度适当增加， 是有利于富硒农产品的产出的。 而且土壤硒有效度增加的有限性既可避免土壤硒大 量活化淋失（ 及其带来的生态污染风险） ， 也可规避 作物过量吸收硒造成农产品硒过量及其带来的中毒 风险。 因此， 对于理化性质与福建、 海南红壤相似的土 壤， 可通过添加生石灰或燃煤炉渣来提高土壤硒有 效度。而选择燃煤炉渣作为调控物料更加经济、 实 用， 既可以实现炉渣的有效利用， 减少炉渣堆存处置 问题， 又可以改善红壤土壤结构、 提高土壤硒有效 度。而且， 燃煤炉渣含有丰富的有机碳， 施用燃煤炉 渣还能适当增加土壤有机碳含量。 ３ 结论 利用天然物料生石灰和燃煤炉渣调控中国南方 红壤酸碱度， 并由此提升土壤硒的生物有效性， 这一 研究在国内外还不多见。本文开展的土壤硒生物有 效性室内调控实验表明， 添加生石灰和燃煤炉渣均 能有效提升南方酸性土壤的 ｐ Ｈ ， 同时能显著提升土 壤中硒元素的生态有效性， 提升土壤硒的可利用性， 为改良中国南方红壤强酸性的不利土壤性状、 有效 利用富硒土地资源开发富硒农产品提供了一种重要 的技术途径。本研究表明， 燃煤炉渣用量为生石灰 的 １ ０倍时， 燃煤炉
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