植物營養(yǎng)元素的土壤化學(xué)土壤中的微量元素

植物營養(yǎng)元素的土壤化學(xué)土壤中的微量元素第1頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五高等植物必需的營養(yǎng)元素（16+1或+2）C,H,O,N,P,K,Ca,Mg,S,Cu,Zn,Mn,Fe,B,Mo,CI,Ni，Co大量元素微量元素Otherelements,suchassilicon(Si),vanadium(V),andsodium(Na),appearstoimprovethegrowthofatleastcertainplantspecies.Animals,includinghumans,alsorequiresmostiodine(I),andfluorine(F),havebeenshowntobeessentialforanimalgrowthbutareapparentlynotrequiredbyplants.第2頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Intensiveplantproductionpracticeshaveincreasedcropyields,resultingingreaterremovalofmicronutrientsfromsoils.Thetrendtowardhigh-analysisfertilizershasreducedtheuseofimpuresaltsandorganicmanures,whichformerlysuppliedsignificantamountsofmicronutrients.Increasedknowledgeofplantnutritionandimprovedmethodsofanalysisinthelaboratoryarehelpinginthediagnosisofmicronutrientdeficienciesthatmightformerlyhavegoneunnoticed.Increasingevidenceindicatesthatfoodgrownonsoilswithlowlevelsoftraceelementsmayprovideinsufficienthumandietarylevelsofcertainelements,eventhoughthecropplantsshownosignsofdeficiencythemselves.為何微量元素營養(yǎng)問題越來越重要？第3頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Theextentofmicronutrient-deficientsoilsarecomparabletothatofnitrogen-,phosphorus-,andpotassium-deficientsoils.Summarydata(Table1)fromanextensiveeffortthatexamined190soilsamplesfrom15countriesrevealedthat49%ofthesesoilswerelowinzincand31%lowinboron(Sillanpaa,1990).第4頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Today,thereareover3.7billion

iron-deficientindividualsandabout1billionpeoplethatareorareatriskofdevelopingiodinedeficiencydisorders.Additionally,thereareover200millionpeoplethatarevitaminAdeficient(WorldHealthOrganization,1999).Othermicronutrientdeficiencies(e.g.,Zn,Se,vitaminC,vitaminD,andfolicaciddeficiencies)maybeaswidespreadasiron,iodineandvitaminAdeficiencies,buttherearenoreliabledatatoconfirmthisalthoughcircumstantialevidencesuggeststhatthismaybeso(Combsetal.,1996;WorldHealthOrganization,1999).Welch

RM.Theimpactofmineralnutrientsinfoodcropsonglobalhumanhealth.PlantandSoil247:83–90,2002.對(duì)人體健康的影響？第5頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Figure1.GlobaldistributionofFe,vitaminAandIdeficiencies(mapmodifiedfromSanghvi,1996).第6頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Toxicityofsomemicronutrientinsoils.Expandinginterestsinthefieldofheavymetalresearchwereassociatedwithincreasingworld-productionofmetalsandtheircommonusageinthepastcentury,andconsequently,withtheirincreasingemissionsintotheenvironment.Thisresultedingrowinghazardtohuman’shealthposedbyelevatedmetalconcentrationsinair,water,andfood.第7頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Themostimportantsourcesofheavymetalsinsoilsarethoseconnectedwithanthropogenicactivities,suchasmetalminingandsmelting,productionandusageofpesticidesandwoodpreservatives,wasteprocessinganddisposal,etc.第8頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Characteristicsofmicronutrientnutrition

需要量少，但不可替代缺乏多呈一定的區(qū)域性適宜濃度范圍較窄第9頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五微量元素的生物地球化學(xué)循環(huán)土壤中不同微量元素的含量、形態(tài)、轉(zhuǎn)化及有效性土壤微量元素與地方病微量元素污染及治理第10頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五1.微量元素的生物地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)(Biogeochemicalcycle)生態(tài)系統(tǒng)從大氣、水體及土壤等環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)，通過綠色植物吸收，進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，被其它生物重復(fù)利用，最后再歸還于環(huán)境的過程。第11頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五生物地球化學(xué)循環(huán)的過程研究主要是在生態(tài)系統(tǒng)水平和生物圈水平上進(jìn)行的。生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者非生物環(huán)境（無機(jī)環(huán)境）第12頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五生物地球化學(xué)循環(huán)的類型植物消費(fèi)者落葉層土壤土壤溶液沉積型循環(huán)消費(fèi)者落葉層微型分解者土壤溶液植物微生物大氣氣體型循環(huán)氣體型循環(huán)沉積型循環(huán)第13頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五氣體型循環(huán)沉積型循環(huán)微量元素的生物地球化學(xué)循環(huán)氯，溴，氟等循環(huán)。鐵，錳，銅，鋅等循環(huán)第14頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五HumanshavelonginfluencedZninputstosoils.Twothousandyearsago,approx.10000tonesZnyr?1wereemittedasaresultofminingandsmeltingactivities.

Since1850,emissionshaveincreased10-fold,peakingat3.4MtZnyr?1intheearly1980s,andthendecliningto2.7MtZnyr?1bytheearly1990s.TheratioofZnemissionsarisingfromanthropogenicandnaturalinputsisestimatedtobe>20:1.人類活動(dòng)對(duì)微量元素循環(huán)的影響第15頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五OtheranthropogenicinputsofZntosoils：fossilfuelcombustion,minewaste,phosphaticfertilizers(typically50–1450μgZng?1),limestone(10–450μgZng?1),manure(15–250μgZng?1),sewagesludge(91–49000μgZng?1),otheragrochemicalsparticlesfromgalvanized(Zn-plated)surfacesandrubbermulches.第16頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五土壤中微量元素的循環(huán)PlantuptakeM+nMChe(Soilsolution)RemovalinharvestBiomassResiduesInsolubleformOrganicchelatesM+nCO2Decay第17頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五2.Contents,formsandavailabilityofmicronutrientsinsoilsTheinitialtraceelementcontentofsoilsreflectsthematerialsfromwhichtheyform,butpedogenicprocessesandlandscapeageintroducemuchvariation.第18頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Iron,Zn,Mn,andCuaresomewhatmoreabundantinbasalt;BandMoaremoreconcentratedingranite.花崗巖玄武巖頁巖石灰石砂巖輝長巖斜長石輝石橄欖石第19頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Advancesincludingtheglobalpositioningsystem(GPS),geographicinformationsystems(GIS),inductivelycoupledplasma(ICP)spectrometry,geostatistics,andprecisionagriculturefacilitatesoilmicronutrientmappingandprovidequantitativesupportfordecisionandpolicymakingtoimproveagriculturalapproachestobalancedmicronutrientnutrition.MappingsoilmicronutrientsFieldCropsResearch,60(1999)11-26第20頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五ExampleFig.5.MapofkrigedestimatesoftotalsoilzincfortheconterminousUSAclassedbydecilesusingdatafromUSGSandUSEPAsoilstudies(Whiteetal.,1997).Crossesindicatesitesofthreehigh-zincoutliersexcludedfromtheUSGSdataset.第21頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五ExampleFig.3.Geographicdistributionoflow-,variable-,andadequate-seleniumareasintheUSA(afterKubotaandAllaway,1972).第22頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Weatheringofunderlyingparentmaterials,Naturalprocesses(e.g.,gasesfromvolcaniceruption,rain/snow,marineaerosols,continentaldust,forestfiresAnthropogenicprocesses(industrialandautomobiledischarges,additionoffertilizers,lime,pesticides,manures,sewagesludges).Availablemicronutrientsinsoilarederivedfrom:第23頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五ContentsofdifferentmicronutrientsinsoilsofChina（mg/kg）MicronutrientBZnMnFeCuMoRange0-5003-79042-300010000-1000003-3000.1-6Mean64100710221.7第24頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五FormsofmicronutrientsdominantinthesoilsolutionBZnMnFeCuMoCICoNiH3BO3,H2BO3-Zn2+，Zn(OH)+Mn2+Fe2+,Fe(OH)2+,Fe(OH)2+,Fe3+Cu2+,Cu(OH)+MoO42-,HMoO4-CI-Co2+Ni2+,Ni3+第25頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Itisbio-availablemetalspeciespresentinsoilsolutionratherthanhighamountsofmetalsinsolidphasethatcauseadversebiologicaleffectsonsoilbiota,controltheuptakeofmetalsbyhigherplants,andtheirinputintothefoodchain.第26頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SpeciationoftracemetalsSpeciation(inthecontextofsoils)referstoboththeprocessandthequantificationofthedifferentdefinedspecies,formsandphasesofatraceelement.Thespeciationoftracemetalsinsoilsisrelatedtotheirbiogeochemicalreactivityandtoseveralphysicochemicalconditionsofthesoil.第27頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Water-solubleAsfreecationAscomplexeswithorganicandinorganicligandsOnexchangesitesofclayminerals(canbeextractedwithaweakexchanger,suchasNH4+)Specificallyadsorbed

(Sometraceelements(e.g.,Cu2+)areretainedbyclaymineralsand/orFeandMnoxidesinthepresenceofalargeexcessofCa2+orsomeotherelectrostaticallyboundedcation)AdsorbedorcomplexedbyorganicmattersAsinsolubleprecipitates,includingocclusionbyFeandMnoxidesAstheprimarymineralsFormsofmicronutrientsinsoil第28頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五FractionationofmicronutrientsinsoilThesequentialfractionationscheme:Basedontheabilityofcertainsolventstoremovespecificboundformsofthemetal.FormsofCopper1.Soilsolution2.Exchangeable3.Specificallyadsorbed-4.Oxideoccluded5.Biologicallyoccluded6.MinerallatticeOnClayOnO.M.OnOxidesCaCl2AceticacidK.pyrophosphateOxalate+UVHFStevensonFJ,1986.pp-342第29頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五土壤中一些金屬離子可與土壤中存在的有機(jī)物，如腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸等絡(luò)合。有機(jī)物中具有絡(luò)合作用的基團(tuán)?羥基–OH羧基–COOH羰基=CO氨基–NH2亞氨基=NH第30頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五金屬離子+絡(luò)合物金屬離子-絡(luò)合物Metalion+chelateMetalion-chelate穩(wěn)定常數(shù)（K,stabilityconstant）K=[Metalion–chelate][Metalion][chelate]穩(wěn)定常數(shù)越大，金屬離子與絡(luò)合劑結(jié)合的能力越強(qiáng)，形成的絡(luò)合物越穩(wěn)定。Nutrientsinchelateforms第31頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Nutrientsinchelateforms甘氨酸酒石酸EDTAEDTA:乙二胺四乙酸HEDTA:羥乙基乙二胺三乙酸EDDHA:乙二胺二鄰位苯酚乙酸第32頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五TableStabilityconstants(LogK)forselectedchelatingagentsandnutrientcationsChelatingagentFe3+Fe2+Zn2+Cu2+Mn2+Ca2+RelativecostEDTA25.014.2714.8718.7013.8111.04.4EDDHA33.914.316.823.94-7.243HEEDTA19.612.214.517.410.78.05.5Citrate11.24.84.865.93.74.68-Gluconate37.21.01.736.6-1.211.0BradyNC,WellRR.1996第33頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五AvailabilityofmicronutrientsinsoilUptakeofmicronutrientsbyplantislargelydependentontheavailabilityoftheseelementsinsoils.Theavailabilityofmicronutrientsisnotonlyrelatedtothetotalcontentsoftheseelementsinsoil,butalsotosoilproperties,suchassoilpH,Eh,andtexture,etc.第34頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Highlyleached,acid,sandysoilsOrganicsoilsSoilsofveryhighpHSoilsthathavebeenveryintensivelycroppedandheavilyfertilizedwithmacronutrientonlyMicronutrientsaremostapttolimitcropgrowthin第35頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五黃土高原地區(qū)土壤多數(shù)微量元素含量分布具有明顯的從西北向東南逐漸增加的趨勢(shì)。(其中B、Mo由西北向東南含量增加的趨勢(shì)不明顯)黃土高原地區(qū)不同微量元素的含量水平：鋅、錳含量中等偏低銅、硼中等鉬的含量很低原因？第36頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五1)CK(對(duì)照,N60kg/hm2+P26.4kg/hm2);2)Zn(NP,施Zn,ZnSO415kg/hm2);3)Mn(NP,施Mn,MnSO422.5kg/hm2)4)Cu(NP,施Cu,CuSO415kg/hm2)處理有效Cu有效Zn有效MnCK0.7760.561151.2Zn-2.568-Mn--191.3Cu5.240--長期施用微量元素肥料對(duì)土壤微量元素有效性的影響（mg/kg）1984-2003陜西長武(郝明德等,2006)第37頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五基性火成巖發(fā)育的土壤含鋅量高于酸性巖

礦質(zhì)態(tài)鋅交換態(tài)鋅水溶性鋅含鋅的礦物有：閃鋅礦、紅鋅礦、菱鋅礦等。>90%2.1Zinc(Zn)(1)Content(2)FormsExchangeableZntypicallyrangesfrom0.1to2μgZng?1Concentrationsofwater-solubleZninthebulksoil

solutionarelow,typicallybetween4×10?10and

4×10?6M(Barber,1995),第38頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilZnfractionsinthesolidphasecanbequantifiedusingsequentialextractionsorisotopicdilutiontechniques(Youngetal.,2006).FormsExtractantWatersolubleH2OExchangeableKNO3OrganicallyboundNa4P2O7Carbonate/noncrystallineironoccludedEDTAManganeseoxideoccludedNH2OHCrystallineironoxideoccludedNa2S2O4SulphidesHNO3ResidualHNO3+H2O2%oftotalsoilZnSoilfromIndiana,USA0.210.032.57.97.27.53.332.3%(Miller&McFee,1983).第39頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五soilpHorganicmatterothers(Pinsoil)一般認(rèn)為，土壤有機(jī)質(zhì)水平與有效鋅含量間呈正相關(guān)。但有機(jī)質(zhì)含量過高的土壤如泥炭土，鋅的有效性會(huì)降低。(3)FactorsaffectingZnavailabilityinsoil第40頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五pH值大于6-6.5時(shí)，鋅主要以Zn(OH)2形態(tài)存在，溶解度小。因此，土壤pH>6.5,土壤可能缺鋅。石灰性土壤上，鋅可與碳酸鹽反應(yīng)，形成沉淀。隨土壤pH值的變化,土壤中鋅的存在形態(tài)Zn2+Zn(OH)+Zn(OH)2Zn(OH)3-pH值3-46-8>8第41頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五表不同碳酸鈣含量塿土對(duì)鋅的吸附強(qiáng)度余存祖等，1984土壤施鋅量mg/kgDTPA提取的鋅含量(mg/kg)吸附強(qiáng)度(%)第一次第二次第三次合計(jì)中鈣土壤(CaCO373g/kg,OM11.5g/kg)01.340.700.532.62102.701.921.205.8268.010021.408.005.1034.5068.2高鈣土壤(CaCO3160g/kg,OM4.1g/kg)01.121.170.582.87101.561.360.903.8790.51007.402.962.1612.5290.4第42頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五鋅的吸附可用Langmuir方程描述式中：x表示吸附平衡時(shí)的吸附量

xm表示最大吸附量

Kl為Langmuir吸附常數(shù)

C平衡時(shí)溶液中吸附物的濃度Langmuir吸附常數(shù)xm、Kl被用于評(píng)價(jià)土壤對(duì)鋅的吸附特性第43頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五整理Langmuir方程得：CC/x1/xm1/Klxm第44頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五表不同質(zhì)地土壤對(duì)鋅吸附的Langmuir方程參數(shù)土壤顆粒組成%最大吸附量（Xm）吸附常數(shù)K土壤吸持性Xm.K<0.01mm<0.001mm壩富黏層64.7331.205.7510.2161.243坡紅黏土60.6833.855.0670.1460.740壩輕壤層28.6413.443.8400.0980.377壩輕壤層26.4613.413.7830.0990.375畢銀麗等，1997第45頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五石灰性土壤多采用DTPA浸提，臨界指標(biāo)為0.5mg/kg,酸性土壤用0.1M鹽酸浸提，臨界指標(biāo)為1.5mg/kg<1.01.0-1.51.6-3.03.1-5.0>5.0很低低中高很高酸性土壤石灰性及中性土壤<0.50.5-1.01.1-2.02.1-4.0>4.0(4)HowtoevaluateZnavailabilityinsoil?第46頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五我國缺鋅土壤的分布主要分布在我國北方，與石灰性土壤的分布模式基本一致。包括黃潮土、棕壤、褐土、栗鈣土、灰鈣土、黃綿土和漠境土等。南方長江沖積物和南方石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的土壤亦易發(fā)生缺鋅。第47頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五表鋅肥在土壤(塿土)中的殘留(mg/kg)施鋅量1981.8.10不同時(shí)期土壤有效鋅含量鋅在土壤中殘留率（%）1981.8.101982.9.131983.9.231984.9.2801.250.841.101.20-105.527.808.504.7035.010042.630.619.021.019.8余存祖等，1986第48頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五土壤中含量較高南方土壤高于北方土壤2.2Manganese(Mn)

礦質(zhì)態(tài)錳易還原態(tài)錳交換態(tài)錳水溶性錳(1)Content(2)Forms與鐵鎂礦物共生，風(fēng)化釋放易還原態(tài)錳為高價(jià)錳（通常為三價(jià)）；西北干旱及半干旱區(qū)土壤含量19-254mg/kg易還原態(tài)錳、交換態(tài)錳和水溶性錳總和稱為活性錳黃土高原區(qū)交換性錳含量,<3mg/kg第49頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Manganese（Mn）錳在土壤中的轉(zhuǎn)化示意圖Mn2+Mn3+Mn2O3.nH2OMn4+MnO2.nH2OMnO2ReductionOxidation第50頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilpHSoilEh土壤pH值在4-9范圍內(nèi)，pH值每上升1個(gè)單位，土壤可給態(tài)錳會(huì)降低100倍。故缺錳多發(fā)生在pH值高的土壤上。(3)FactorsaffectingMnavailabilityinsoil第51頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五多采用DTPA浸提，臨界指標(biāo)為7mg/kg,或活性錳（1M醋酸銨+0.2%的對(duì)苯二酚），100mg/kg<5050-100100-200200-300>300很低低中豐富過量活性錳DTPA浸提錳<44-77-99-15>15(4)HowtoevaluateMnavailabilityinsoil?第52頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五ProblemsoilsofMndeficiencyManganesedeficienciesaremostcommoninsands,organicsoils,high-pHcalcareoussoils,andinsoilgrowingfruits,smallgrains,andleafyvegetables.第53頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五ProblemsoilsinChina在我國，缺錳土壤主要為北方石灰性土壤，如黃潮土、棕壤、褐土、栗鈣土、灰鈣土、黃綿土和漠境土等。南方酸性土壤大量施用石灰后，交換態(tài)錳減少，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致“誘發(fā)性缺錳”。第54頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五表錳在土壤(塿土)中的殘效施錳量1981.5.23土壤有效錳含量（mg/kg）198119821985013.010.47.42026.016.210.820032.525.027.3余存祖等，1986第55頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五(1)Content基性火成巖發(fā)育的土壤含銅量高于酸性巖含硫礦物中銅的含量高

礦質(zhì)態(tài)銅交換態(tài)銅水溶性銅(2)Forms含銅的礦物有：孔雀石、黃銅礦、輝銅礦等2.3Copper(Cu)第56頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五organicmattersoilpH一般認(rèn)為，土壤有機(jī)質(zhì)水平與有效銅含量間呈負(fù)相關(guān)。銅可被有機(jī)質(zhì)牢牢吸附或絡(luò)合。相對(duì)于鋅、錳來說，土壤pH對(duì)銅有效性的影響較小。(3)FactorsaffectingCuavailabilityinsoilThegeneralorderofaffinityformetalcationscomplexedbyorganicmatterfollows:Cu2+>Cd2+>Fe2+>Pb2+>Ni2+>Co2+>Mn2+>Zn2+第57頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五石灰性土壤多采用DTPA浸提，臨界指標(biāo)為1.mg/kg,酸性土壤用0.1M鹽酸浸提，臨界指標(biāo)為1.9mg/kg(4)HowtoevaluateCuavailabilityinsoil?第58頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五ProblemsoilsofCudeficiencyNewlycultivatedorganicsoils(reclamationdisease)SandysoilsCalcareoussoilswiththehighpHCompetitionofcopperwithothermetals(Al,Zn,Fe)第59頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五我國缺銅土壤的分布從目前資料看，我國多數(shù)土壤有效銅含量較豐富或適中，但黃土區(qū)土壤有效銅含量較低。據(jù)水保所彭琳等研究，該區(qū)約有1/3土壤有效銅不足。特別是質(zhì)地較粗、肥力低的土壤。另外，沼澤土、泥炭土易發(fā)生缺銅問題。第60頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五表銅在土壤(黑壚土)中的殘效施銅量（mg/kg）1984.5土壤有效銅（1985.7）小麥籽粒含銅00.863.711.133.852.375.7104.317.03011.597.5余存祖等，1986第61頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五(1)Content是土壤含量最低的微量元素之一；含量與成土母質(zhì)關(guān)系密切。2.4鉬(Molybdenum,Mo)花崗巖母質(zhì)發(fā)育的土壤含鉬量高黃土母質(zhì)發(fā)育的土壤含鉬量低黃土和黃土狀母質(zhì)發(fā)育的土壤全鉬含量為0.21-1.45mg/kg,平均為0.62mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國平均水平（1.7mg/kg）(2)FormAsanionicform（MoO42-,HMoO4-）Itsbehaviorinsoilresemblesphosphateorsulfate第62頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilpHTotalMocontentinsoilMoavailabilityinsoilincreaseswithsoilpH土壤pH3-6：鉬的吸附量最大；土壤pH>6:鉬的吸附量減弱；土壤pH>8:土壤膠體幾乎不再吸附鉬酸鹽。(3)FactorsaffectingMoavailabilityinsoilpH每增加一個(gè)單位，鉬酸根離子的濃度增大100倍！H2MoO4HMoO4-+H2OMoO42-+H2O+H++H++OH-+OH-第63頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五多采用草酸-草酸銨浸提，臨界指標(biāo)為0.15mg/kg,(4)HowtoevaluateMoavailabilityinsoil?第64頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五ProblemsoilsofModeficiencyMolybdenumdeficiencieswillbemostcommoninacidicsandysoils,whereleachinglosses,strongmolybdateadsorption,andfewmolybdenummineralsexist.第65頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五我國缺鉬土壤的分布

北方缺鉬，主要是由于成土母質(zhì)含鉬量極低；

南方土壤全鉬含量并不低，但由于鉬的有效性低，故土壤有效鉬含量不足。華北及黃土高原地區(qū)是我著名的低鉬區(qū)，估計(jì)約有2/3耕地土壤鉬供應(yīng)不足(余存祖，2004)第66頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五MotoxicitySoilswhicharehighinMoandgiverisetoherbagecontaininghighlevelsofMocausingmolybdenosisincattleandsheep.第67頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五(1)Content是巖石和土壤中含量最高的四個(gè)元素（O,Si,AI,Fe）之一。土壤Fe2O3含量可達(dá)3.8%

礦質(zhì)態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)交換態(tài)水溶性(2)Forms含鐵的礦物有：磁鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦等2.5Iron(Fe)第68頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilpHSoilEhorganicmatterSoilmoistureothers(3)FactorsaffectingFeavailabilityinsoil土壤pH每增加一個(gè)單位，溶液中活性鐵減少約1000倍。

Fe2++3OH-1

Fe(OH)3Fe3+

Fe(OH)2+

Fe(OH)2+Fe(OH)3OH-1OH-1OH-1Simplecation(Soluble)Hydroxymetalcations(Soluble)Hydroxide(Insoluble)第69頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilpHandFeavailability第70頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilEh淹水后三價(jià)鐵可以還原為二價(jià)鐵Fe(OH)3+e-1+3H+Fe2++3H2OSoilorganicmatter有機(jī)質(zhì)可以增加土壤中鐵的有效性（why？）（有機(jī)酸的絡(luò)合、酸化作用以及還原性物質(zhì)）第71頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Soilmoisture石灰性土壤通氣不良易發(fā)生缺鐵失綠癥（limeinducedchlorosis）(原因？)HCO3-affectstheuptakeandtranslocationofFeCaCO3+H2O+CO2

Ca2++HCO3-Howtosolvetheproblem?ImprovesoilstructureSoilwatermanagementApplicationoforganicmanures第72頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五石灰性土壤多采用DTPA浸提，臨界指標(biāo)為2.5mg/kg,缺乏臨界適量石灰性土壤<2.52.5-4.5>4.5(4)HowtoevaluateFeavailabilityinsoil?第73頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilsdeficientinFeIrondeficienciesaremostcommonincalcareoussoils,inaridsoilscroppedtohigh-iron-demandplants.Highlevelsofbicarbonateandphosphatesalsolowerironavailabilityofplant.第74頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五我國缺鐵土壤的分布主要分布在我國北方，與石灰性土壤的分布模式基本一致。南方土壤上常常會(huì)發(fā)生鐵中毒現(xiàn)象。第75頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五(1)Content2.6Boron(B)花崗巖及其他酸性火成巖、片麻巖、紅砂巖等成土母質(zhì)發(fā)育的土壤，全硼及水溶性硼含量往往偏低。沉積物發(fā)育的土壤>火成巖發(fā)育的土壤干旱地區(qū)>濕潤地區(qū)我國主要土壤硼含量的一般規(guī)律：有由北向南、由西向東逐漸降低的趨勢(shì)。西部內(nèi)陸地區(qū)土壤含硼較高，東南部紅壤含硼低。第76頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Mineral-BOrganic-BAdsorbed-BB-insolution(2)FormsofBinsoil礦質(zhì)態(tài)硼存在于礦物晶格內(nèi)，經(jīng)過風(fēng)化后才可釋放。土壤中含硼的礦物以電氣石為主，含B3%左右有機(jī)態(tài)硼包括含硼的有機(jī)化合物和被有機(jī)物吸附的硼SoilcolloidOOBOH第77頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilpHClaytypesOrganiccontents(3)FactorsaffectingBavailabilityinsoil土壤pH值在4.7-6.7范圍內(nèi)，水溶性硼隨pH值上升而增加，但當(dāng)pH值>7,水溶性硼隨pH值上升而降低(原因？)（專性吸附增強(qiáng)，與鈣、鎂等形成沉淀）Illite>Kaolinite(伊利石>高嶺石)有機(jī)質(zhì)對(duì)硼有效性的影響，看法不一第78頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五(4)HowtoevaluateBavailabilityinsoil?我國多采用沸水浸提、姜黃素比色法測(cè)定土壤有效性硼的含量。一般以0.5mg/kg作為臨界指標(biāo)<0.250.25-0.50.50-1.001.00-2.002.00-2.50>2.50很低低適量豐富過量中毒第79頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五ProblemsoilsofBdeficiencyStronglyweatheredcoarsetexturedsoilwithlowbaseexchangedevelopingunderhumidconditions.Sandysoils(verylowinBandpronetoleaching)第80頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五SoilspotentiallydeficientofBinChina包括紅壤、磚紅壤、赤紅壤和紫色土等。分布于廣東、福建、江西南部、浙江西部和南部和四川等地。土壤全硼和水溶性硼含量均較低。南方缺硼紅壤區(qū)北方缺硼土壤主要是黃土和黃河沖積物發(fā)育的各種土壤，包括塿土、黃綿土和黃潮土等。第81頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五新建及河西走廊地區(qū)氣候干旱，蒸發(fā)量大于降水量，鹽分在土壤表層累積，是我國的高硼區(qū)。而東北、華北及黃土高原地區(qū)有大面積的缺硼土壤。估計(jì)缺硼及可能缺硼的土壤占耕地面積的70%左右(余存祖等，2004)。第82頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五EffectsofsoilpHonavailabilityofmicronutrients第83頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五Transformationofmicronutrientsinsoil第84頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五我國土壤缺乏微量元素的面積種類ZnBMoMnCuFe億畝7.294.926.683.040.980.71占耕地%51.534.546.521.36.95.0土壤臨界值（mg/kg）<0.5<0.5<0.15<5<0.2<4.5低于臨界值面積魯如坤，1998第85頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五第86頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五3.土壤微量元素與地方病地方病亦稱生物地球化學(xué)性疾病:

系指在自然環(huán)境中由于一些元素分配失衡而直接或間接的引起生物體內(nèi)微量元素平衡嚴(yán)重失調(diào)時(shí)產(chǎn)生的特殊性疾病。克山病大骨節(jié)病地方性缺碘病(甲狀腺腫大病)地方性氟中毒在我國較常見的地方病有:第87頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五克山病是以心肌壞死為癥狀的地方病，因1935年首見于我國黑龍江克山縣而得名。大骨節(jié)病以關(guān)節(jié)疼痛、增粗、關(guān)節(jié)畸形、軟骨壞死為特征，最終癱瘓和殘疾的疾病。(1)克山病及大骨節(jié)病腿部患者心臟增大第88頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五克山病和大骨節(jié)病流行于我國黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、山東、山西、河南、陜西、甘肅、四川西藏及青海(只有大骨節(jié)病)和云南(只有克山病)等14個(gè)省區(qū)。克山病及大骨節(jié)病病帶的地球化學(xué)環(huán)境以低硒為其特點(diǎn)，故又稱為我國的低硒地球化學(xué)帶。該地帶土壤硒含量平均為0.10mg/kg，而東南及西北非病帶土壤硒含量分別為0.30和0.20mg/kg.第89頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五大骨節(jié)病的發(fā)生集中在陜西渭北高原及甘肅的隴東一帶，其中以陜西的麟游、永壽最高?？松讲∫躁儽蹦喜康狞S龍山-嶗山-陜甘交界的子午嶺和關(guān)山一帶病情最為嚴(yán)重。黃土高原地處我國低硒帶的中心，是我國克山病及大骨節(jié)病的重發(fā)區(qū),其中:第90頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五圖黃土高原地方病分布圖（田均良等，1994）第91頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五硒在地殼中的含量為0.09mg/kg土壤中硒的含量與形態(tài)一些地區(qū)富硒土壤中硒的含量為在1-1200mg/kg黃土母質(zhì)系低硒母質(zhì)。這一地區(qū)土壤硒含量在38-324μg/kg，平均108μg/kg。第92頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五表黃土高原病區(qū)及非病區(qū)硒含量的比較(μg/kg)項(xiàng)目重病區(qū)中等病區(qū)輕病區(qū)病區(qū)總計(jì)非病區(qū)土壤全硒75.6±9.888.0±12.1101.2±14.687.8±16.3145.5±36.7土壤水溶性硒1.51±0.271.98±0.352.27±0.371.90±0.453.83±1.62小麥硒6.13±1.39.53±2.0811.75±1.279.14±3.1633.7±18.3人發(fā)硒57±2174±1898±1773±23229±73田均良等，1994提出的黃土高原病區(qū)與非病區(qū)土壤全硒含量缺乏的閾值為110μg/kg，水溶性硒的閾值為2.4μg/kg第93頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五微域的變化項(xiàng)目北門村（病區(qū)）蔣家山（非病區(qū)）土壤全硒13.3126.4土壤水溶性硒1.852.90小麥硒5.218.7人發(fā)硒46131水源(相同)0.060.06土壤類型發(fā)育差的黃綿土黑板渣土李繼云等，1979-1983表永壽縣發(fā)病程度不同的相鄰兩個(gè)村土壤等硒含量(μg/kg)比較第94頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五預(yù)防措施：口服亞硒酸鈉增加糧食中的硒增加飲水中的硒第95頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五硒中毒土壤和飼草中的硒含量過高(>5ppm)，會(huì)引起牲畜中毒，患“堿質(zhì)病(alkalidisease)”和“盲跚病”。第96頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五世界上約有110多個(gè)國家的10億人口患有此病。我國患病人口分布在20多個(gè)省市區(qū)，人口約4.25億。（2）地方性缺碘病(甲狀腺腫大病)地方性甲狀腺腫是世界上流行最廣泛的一種地方病俗稱“大粗脖”，以甲狀腺腫大為主要特征。我國貴州的都勻市、黔西縣屬高度缺碘地區(qū),發(fā)病率相當(dāng)高。第97頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五碘由陸地進(jìn)入海洋，由海洋逸出進(jìn)入大氣，再通過降水進(jìn)入陸地，形成了一個(gè)大循環(huán)。土壤植物人體水大氣動(dòng)物巖石圖碘的生物地化循環(huán)碘的生物地化循環(huán)第98頁，共112頁，2023年，2月20日，星期五碘非?；顫?，遷移性強(qiáng)。土壤中的碘易隨水遷移。碘分布特性：“山區(qū)少于平原，平原少于沿海，沿海少于海洋”我國自然土壤碘含量平均4.22ppm，在世界土壤正常范圍(1-5ppm