土壤中不同形態的鎳、銅、鋅在玉米作物中轉移情況的研究

谷周雷

（天津華北地質勘查局，河北承德 067000）

土壤是由風化作用使巖石破碎，理化性質改變，形成結構疏松的風化殼，成為土壤母質。成土母質是土壤形成的物質基礎和植物礦質養分元素的最初來源。母質代表土壤的初始狀態，它在氣候與生物的作用下，經過上千年的時間，才逐漸轉變成可生長植物的土壤。土壤是作物生長的基礎，必須要改變土地不良性狀，防止土地退化，恢復和提高土地生產力，玉米具有產量高、品質好、適應性強等特點，營養成分比較全面，含蛋白質、脂肪、糖類、維生素、賴氨酸等，被廣泛食用，本文對于重金屬等元素在土壤和玉米作物中轉移情況做了進一步研究。

Ni 是最常見的致敏性金屬，約有20%左右的人對鎳離子過敏，其臨床表現為瘙癢、丘疹性或丘疹水泡性皮炎和濕疹，伴有苔蘚化，更為嚴重的是因鎳攝入過多會導致皮膚炎、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養元素，研究表明，缺銅會導致血漿膽固醇升高，增加動脈粥樣硬化的危險，因而是引發冠狀動脈心臟病的重要因素。

Zn能夠提高免疫功能，增強對疾病的抵抗力。鋅是對免疫力影響最明顯的微量元素，除直接促進胸腺、淋巴結等免疫器官發育、行使功能外，還有直接抗擊某些細菌、病毒的能力，從而減少患病的機會。

1 樣品采集

第一次取樣：在試驗區于2020 年3 月中旬開展，該地區農作物尚未耕作，植被尚未生長，選取10個地塊，按照《土壤檢測第1 部分：土壤樣品的采集、處理和貯存》的標準執行，采樣時，在采樣點地塊內用棋盤法或者梅花點法進行多點取樣，然后進行混勻，組成一份混合樣品。在每個地塊取樣為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50 個樣品；帶回實驗室經60℃自然風干后，用無污染球磨機進行粉碎，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 月進行，該季節植物量生長旺盛，在第一次取樣地塊取樣，選取長勢較好的玉米樣本，參照《糧油作物植物樣品田間采集及制備技術規范》執行，采集樣品后立即將樣品快速用密封袋封好；每個地塊分別5-10 份，破碎混勻，確保樣品具有代表性，共取10 個地塊樣品混合樣品10 份。并在玉米作物完成收割后，參照第一次取樣進行原點位復采，進行耕種后土壤測量。

2 樣品測試

2.1 主要儀器及試劑

（1）電感耦合等離子體質譜儀（型號：Series2）；

（2）電子天平（型號：WTC5002）；

（3）鹽酸，優級純（型號：科密歐）；

（4）硝酸，優級純（型號：科密歐）；

（5）高氯酸，優級純（型號：科密歐）；

（6）氫氟酸，優級純（型號：科密歐）；

（7）過氧化氫，分析純（型號：科密歐）；

（8）國家一級標準物質，廊坊物化探研究所；

（9）微波消解儀（型號：MARS6）；

（10）恒溫加熱板

2.2 檢測方法

玉米的測定：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，反應結束后，定容，上機測定Ni、Cu、Zn。

土壤形態分析測定：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試，用作水溶態、離子交換態、碳酸鹽結合態、弱有機（腐殖酸）結合態、鐵錳氧化物結合態、強有機結合態、殘渣態的分析，結果見表1和表2。

表1 耕種前土壤形態分析一覽表

3 結果分析

從表1 和表2 可以看出土壤中Ni、Cu、Zn 主要以殘渣態存在（56%～68%），腐殖酸結合態、鐵錳氧化態、強有機結合態各占（8%～15%），水溶態、離子交換態、碳酸鹽結合態約占（0.07%～5.21%），其中碳酸鹽結合態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，各地塊碳酸結合態相對其他元素形態差異性也比較大。

表2 耕種后土壤形態分析一覽表

4 結論

根據測試結果分析，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，轉移至植物中，土壤耕種前后，水溶態、離子交換態、碳酸鹽結合態的元素含量明顯下降，其他各形態元素含量下降較少，推測可能是重金屬Ni、Cu、Zn前三種形態屬于弱酸有效態，容易被玉米作物吸收，同時，碳酸鹽結合態重金屬豐度又較其他兩態明顯高出很多，可作為進一步工作的重點研究對象。