【摘要】：土壤中有效硒的含量關(guān)系其在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化及歸趨,準確評價土壤中硒的生物有效性是農(nóng)藝硒生物強化和硒污染地區(qū)風(fēng)險評價的基礎(chǔ)。常用的化學(xué)浸提易產(chǎn)生二次吸附和再分配,且浸提條件不統(tǒng)一,使得結(jié)果間缺乏可比性。梯度擴散薄膜技術(shù)(DGT)是一種新興的被動采樣方法,已用于土壤中重金屬和部分類金屬有效性的評價并取得了良好結(jié)果。本研究在明確了土壤硒的形態(tài)和價態(tài)與有效性關(guān)系的基礎(chǔ)上,探討了DGT測定土壤有效態(tài)硒含量的基礎(chǔ)條件,并將DGT技術(shù)與單一浸提、連續(xù)浸提法與盆栽試驗相結(jié)合,系統(tǒng)探究了DGT方法評估不同外源硒種類、植物種類、土壤類型中硒生物有效性的可靠性和準確性,明確了DGT測得的土壤有效硒的來源;通過DGT測得的數(shù)據(jù)和DIFS模型擬合,分析了外源亞硒酸鹽(Se(IV))和硒酸鹽(Se(VI))在不同土壤老化中生物有效性的變化,初步建立了基于DGT評價硒生物有效性的方法體系。得到的主要結(jié)果如下:1.明確了用于兩種外源硒在土壤中硒生物有效性評價的硒形態(tài)和價態(tài)。植物生長影響外源硒處理土壤中硒的形態(tài)分布、轉(zhuǎn)化和生物有效性。小白菜收獲后,Se(VI)處理的土壤有效硒含量顯著降低,而Se(IV)處理的土壤則只有輕微的下降;有機結(jié)合態(tài)硒在Se(IV)處理土壤中上升,而在Se(VI)處理土壤中卻下降;Se(VI)處理的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒含量隨著作物生長增大。相關(guān)分析表明:交換態(tài)四價硒(EXC-Se4+)是Se(IV)處理土壤硒的主要形態(tài),可用于評價Se(IV)處理土壤的硒的生物有效性;土壤可溶態(tài)六價硒(SOL-Se6+)是外源添加Se(VI)土壤中硒生物有效性的評價的指標(biāo)。2.初步證明DGT能很好地表征Se(VI)處理土壤中硒的生物有效性。伴隨不同作物對硒的動態(tài)吸收,DGT方法測得的Se(IV)處理的土壤硒含量與連續(xù)浸提法測定的硒形態(tài)動態(tài)趨勢一致,隨作物生長均無明顯改變;而用DGT方法測得的Se(VI)處理土壤硒含量和SOL-Se6+含量均隨作物硒吸收顯著下降。統(tǒng)計分析表明,Se(VI)處理土壤DGT測定的有效硒主要來源于SOL-Se6+和交換態(tài)六價硒(EXC-Se6+),而Se(IV)處理的土壤SOL-Se4+很可能是DGT測定的有效硒的主要來源。Se(VI)處理中,紫甘藍、西蘭花和芥菜硒含量與土壤SOL-Se6+和EXC-Se6+呈顯著正相關(guān),而小麥硒含量僅與可溶態(tài)硒含量有關(guān),與可交換態(tài)硒含量無關(guān)。與此不同,DGT測定的硒含量與四種供試植物硒含量均呈顯著正相關(guān)。3.證實DGT可以準確地預(yù)測Se(VI)在不同土壤中的老化過程中硒的生物有效性的變化。伴隨外源Se(IV)和Se(VI)在土壤中的老化,Se(IV)處理的3種供試土壤中的可溶態(tài)和可交換態(tài)硒含量占總硒比例均下降,而鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)逐漸升高;Se(VI)處理的栗鈣土和黑土中僅可溶態(tài)硒含量顯著下降,其余4種硒形態(tài)均升高,且逐漸趨向平衡。但Se(VI)處理的紫色土中老化100天各形態(tài)仍未達到平衡。DGT方法測得Se(IV)處理的栗鈣土的有效硒含量顯著高于黑土和紫色土,且有最短的響應(yīng)時間和最快的解吸速率;而Se(VI)處理卻以堿性的栗鈣土DGT測得的硒含量最低。此外,DGT測得的Se(VI)處理的土壤有效硒含量顯著高于同種土壤Se(IV)處理的有效硒。4.明確了DGT方法對外源添加Se(VI)土壤硒的生物有效性評價幾乎不受土壤基本性質(zhì)的影響。不同土壤同種硒處理有效硒的含量受土壤基本理化性質(zhì)的影響相差明顯,小白菜的地上部和根部硒含量也與此相一致,尤以Se(IV)處理各土壤間的差異顯著。不同浸提方法與植物硒含量的相關(guān)分析表明,HAc溶液不宜用于預(yù)測Se(IV)處理的土壤中硒的生物有效性,而KH2PO4-K2HPO4緩沖溶液和AB-DTPA均可以預(yù)測植物硒吸收,但結(jié)果均受到土壤理化性質(zhì)的影響。土壤中的碳酸鹽含量會輕微地影響DGT方法評估Se(IV)處理土壤硒的生物有效性;DGT方法對外源添加Se(VI)土壤硒的生物有效性評價不受土壤基本性質(zhì)的影響,且其對植物硒吸收的預(yù)測方程的決定系數(shù)高于傳統(tǒng)的化學(xué)浸提法。因此,如果在大范圍內(nèi)評估不同類型土壤硒的生物有效性時,DGT技術(shù)是一種較優(yōu)的選擇。綜上所述,DGT方法用于評價土壤硒的生物有效性基本可行,與其他化學(xué)浸提法相比,展現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢,它能更真實地模擬植物根系從土壤中吸收硒的動態(tài)過程,且適用于不同土壤硒有效性的評估,是一種具有發(fā)展前景的測定土壤有效硒含量的技術(shù)方法。
【圖文】：

DGT裝置簡圖

10 基于梯度擴散薄膜技術(shù)評價土壤硒的生物有效性1.4 技術(shù)路線本研究在明確了土壤硒的形態(tài)和價態(tài)與有效性關(guān)系的基礎(chǔ)上；探討了 DGT 測定土壤有效態(tài)硒含量的基礎(chǔ)條件，，并將 DGT 技術(shù)與常用的單一浸提、連續(xù)浸提法與盆栽試驗相結(jié)合，系統(tǒng)地探究了 DGT 方法評估不同外源硒種類、植物種類、土壤類型中硒生物有效性的可靠性和準確性，明確了 DGT 測得的土壤有效硒的來源；通過 DGT 測得的數(shù)據(jù)和 DIFS 模型擬合，分析了外源亞硒酸鹽(Se(IV))和硒酸鹽(Se(VI))在不同土壤老化中生物有效性的變化，初步建立了基于 DGT 評價硒生物有效性的方法體系。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S153.6

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本文編號：2539763