土壤中不同形態(tài)的鎳、銅、鋅在玉米作物中轉(zhuǎn)移情況的研究

谷周雷

（天津華北地質(zhì)勘查局，河北承德 067000）

土壤是由風(fēng)化作用使巖石破碎，理化性質(zhì)改變，形成結(jié)構(gòu)疏松的風(fēng)化殼，成為土壤母質(zhì)。成土母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)和植物礦質(zhì)養(yǎng)分元素的最初來源。母質(zhì)代表土壤的初始狀態(tài)，它在氣候與生物的作用下，經(jīng)過上千年的時(shí)間，才逐漸轉(zhuǎn)變成可生長(zhǎng)植物的土壤。土壤是作物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，必須要改變土地不良性狀，防止土地退化，恢復(fù)和提高土地生產(chǎn)力，玉米具有產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，營(yíng)養(yǎng)成分比較全面，含蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素、賴氨酸等，被廣泛食用，本文對(duì)于重金屬等元素在土壤和玉米作物中轉(zhuǎn)移情況做了進(jìn)一步研究。

Ni 是最常見的致敏性金屬，約有20%左右的人對(duì)鎳離子過敏，其臨床表現(xiàn)為瘙癢、丘疹性或丘疹水泡性皮炎和濕疹，伴有苔蘚化，更為嚴(yán)重的是因鎳攝入過多會(huì)導(dǎo)致皮膚炎、呼吸器官障礙及呼吸道癌癥。

Cu 是人體健康必不可少的微量營(yíng)養(yǎng)元素，研究表明，缺銅會(huì)導(dǎo)致血漿膽固醇升高，增加動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)，因而是引發(fā)冠狀動(dòng)脈心臟病的重要因素。

Zn能夠提高免疫功能，增強(qiáng)對(duì)疾病的抵抗力。鋅是對(duì)免疫力影響最明顯的微量元素，除直接促進(jìn)胸腺、淋巴結(jié)等免疫器官發(fā)育、行使功能外，還有直接抗擊某些細(xì)菌、病毒的能力，從而減少患病的機(jī)會(huì)。

1 樣品采集

第一次取樣：在試驗(yàn)區(qū)于2020 年3 月中旬開展，該地區(qū)農(nóng)作物尚未耕作，植被尚未生長(zhǎng)，選取10個(gè)地塊，按照《土壤檢測(cè)第1 部分：土壤樣品的采集、處理和貯存》的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，采樣時(shí)，在采樣點(diǎn)地塊內(nèi)用棋盤法或者梅花點(diǎn)法進(jìn)行多點(diǎn)取樣，然后進(jìn)行混勻，組成一份混合樣品。在每個(gè)地塊取樣為5份混合樣品，取樣類型為表層土(曬去草根、石塊等雜物)，取樣深度為20-30cm，每份樣重約300g，共計(jì)50 個(gè)樣品；帶回實(shí)驗(yàn)室經(jīng)60℃自然風(fēng)干后，用無污染球磨機(jī)進(jìn)行粉碎，樣品全部通過200 目篩，保證粒徑小于0.074mm，以備分析使用。

第二次取樣：在2020 年9 月進(jìn)行，該季節(jié)植物量生長(zhǎng)旺盛，在第一次取樣地塊取樣，選取長(zhǎng)勢(shì)較好的玉米樣本，參照《糧油作物植物樣品田間采集及制備技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行，采集樣品后立即將樣品快速用密封袋封好；每個(gè)地塊分別5-10 份，破碎混勻，確保樣品具有代表性，共取10 個(gè)地塊樣品混合樣品10 份。并在玉米作物完成收割后，參照第一次取樣進(jìn)行原點(diǎn)位復(fù)采，進(jìn)行耕種后土壤測(cè)量。

2 樣品測(cè)試

2.1 主要儀器及試劑

（1）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（型號(hào)：Series2）；

（2）電子天平（型號(hào)：WTC5002）；

（3）鹽酸，優(yōu)級(jí)純（型號(hào)：科密歐）；

（4）硝酸，優(yōu)級(jí)純（型號(hào)：科密歐）；

（5）高氯酸，優(yōu)級(jí)純（型號(hào)：科密歐）；

（6）氫氟酸，優(yōu)級(jí)純（型號(hào)：科密歐）；

（7）過氧化氫，分析純（型號(hào)：科密歐）；

（8）國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，廊坊物化探研究所；

（9）微波消解儀（型號(hào)：MARS6）；

（10）恒溫加熱板

2.2 檢測(cè)方法

玉米的測(cè)定：稱取均勻樣品0.2-1.0g,置于微波消解罐中，用濃硝酸與過氧化氫混合溶液消解，反應(yīng)結(jié)束后，定容，上機(jī)測(cè)定Ni、Cu、Zn。

土壤形態(tài)分析測(cè)定：分別用去離子水、氯化鎂、醋酸鈉、焦磷酸鈉、鹽酸羥胺-鹽酸混合溶液、過氧化氫、鹽酸-硝酸-高氯酸混合酸作為浸提劑，依次提取土壤樣品并測(cè)試，用作水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、弱有機(jī)（腐殖酸）結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)的分析，結(jié)果見表1和表2。

表1 耕種前土壤形態(tài)分析一覽表

3 結(jié)果分析

從表1 和表2 可以看出土壤中Ni、Cu、Zn 主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在（56%～68%），腐殖酸結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)各占（8%～15%），水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)約占（0.07%～5.21%），其中碳酸鹽結(jié)合態(tài)Ni元素為0.61%，Cu元素為3.04%，Zn元素為5.21%，各元素差異性較大，各地塊碳酸結(jié)合態(tài)相對(duì)其他元素形態(tài)差異性也比較大。

表2 耕種后土壤形態(tài)分析一覽表

4 結(jié)論

根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析，土壤在玉米耕種前后Ni、Cu、Zn 變化為（85%～100%），說明部分元素被作物所吸收，轉(zhuǎn)移至植物中，土壤耕種前后，水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)的元素含量明顯下降，其他各形態(tài)元素含量下降較少，推測(cè)可能是重金屬Ni、Cu、Zn前三種形態(tài)屬于弱酸有效態(tài)，容易被玉米作物吸收，同時(shí)，碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬豐度又較其他兩態(tài)明顯高出很多，可作為進(jìn)一步工作的重點(diǎn)研究對(duì)象。