Regulation and Evaluation of Selenium Availability in Se-rich Soils in Southern China
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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（pH为3.91~4.98）、富硒水稻土（pH为4.33~5.75），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pH，上升幅度在1~2个pH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10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。Abstract: The multi-purpose regional geochemical survey showed that the concentration of selenium in acid soil in Southern China is generally high, but the bio-availability of selenium in soil is relatively low, which affects the usage of selenium-rich soil. The pH values of soils are an important factor affecting the bio-availability. Se-rich red soil samples with pH of 3.91-4.98 and Se-rich paddy soil samples with pH of 4.33-5.75 were collected from Fujian Province and Hainan Island. Six experiments were conducted using lime and coal slag as the modifier to improve the bio-availability of selenium in soil. The results show that soil pH can be significantly elevated by 1 to 2 units by using the modifiers, which advances the mobility of Se in soils and improves selenium bio-availability in soils. Coalcinder and 10 times weights of quicklime have the same effect to promote selenium availability. The coalcinder as a regulation material is more economical and practical. It can not only realize the effective utilization of cinder, but also improve the soil structure and increase the soil selenium availability.
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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，72%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0.4 mg/kg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[10-11]。此外，施用石灰增加土壤pH，能够降低Cd、Pb等有害重金属元素的活性，降低其生物有效性[12-13]。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[14-17]。赵娜等[18]研究发现，施用炉渣后土壤pH会上升，且土壤pH的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15 m范围内以S形分布采集5点表层(0~20 cm)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2 kg。土壤样自然风干，用木棒敲碎后过10目(2 mm)尼龙筛，混匀，备用。
表 1 实验土壤样品理化性质Table 1. Physico-chemical properties of soil samples for the experiment样品编号 采样地区 地质成因 土地利用 土壤类型 全硒含量
(10-6)有机碳含量(%) pH CEC
[cmol(+)/kg]S1 龙海市角美镇 冲-洪积 旱地 水稻土 0.66 2.31 5.75 10.9 S2 龙海市颜厝镇 残坡积 果园 红壤 0.86 1.30 4.39 5.74 S3 龙海华侨农场 残坡积 果园 红壤 0.77 1.33 4.46 9.81 S4 龙海市东泗乡 残坡积 林地 红壤 0.42 1.11 4.91 7.43 S5 龙海市海澄镇 残积土 林地 红壤 1.11 0.85 4.41 7.99 S6 诏安县红星乡 残坡积 果园 红壤 0.60 2.41 3.91 12.3 S7 万宁市横岭村 冲洪积 水田 水稻土 1.25 1.30 4.33 9.97 S8 万宁市横岭村 残坡积 果园 红壤 2.48 0.48 4.50 6.69 S9 海口市琼山区 残坡积 旱地 红壤 2.72 0.82 4.98 10.6 1.1.2 生石灰
从市场购买生石灰粉末(CaO) 5 kg，装入布袋研碎，过10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[19-20]。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T1~T6)。按耕层厚度20 cm、土壤平均容重1.2 g/cm3，计算得出上述6个处理每100 g土壤样品的生石灰添加量分别为：0(空白)、0.0208、0.0417、0.0833、0.1667、0.3333 g。实验时每个烧杯装入100 g过10目筛的风干土，用精度为1/10000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pH为11.01，有机碳(orgC)含量为6.47%，总硒含量为0.37×10-6，有效硒含量为0.028×10-6。
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10倍，即炉渣添加量为：0(空白)、5、10、20、40、80 t/公顷。计算出6个实验处理100 g土壤样品炉渣添加量分别为0 (空白)、0.2083、0.4167、0.8333、1.6667、3.3333 g。实验时，用1/10000精度的电子天平称取燃煤炉渣，添加到装有100 g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20~30 mL，边喷边搅动，使实验土壤均匀润湿，盖上塑料布保湿、防尘。在25℃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10目筛，混合均匀，分成3份。40 g土壤一份，装入纸样袋，送实验室测定pH、有机碳、阳离子交换量(CEC)；30 g土壤一份，进一步研磨至200目后，测定硒等元素全量；另取30 g样品，用玛瑙钵研磨至100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》(DZ/T 0258—2014) 及《生态地球化学评价样品分析技术要求》(DD2005-03)，测定土壤有机碳、pH、CEC、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2 mm的土壤样10 g以土:液比1:2.5(w/V)提取，振荡30 min，以pHS-3C型数字酸度计测定土壤pH，测定精度为0.01pH单位。取10 mg土壤以氧化热解法测定有机碳，检出限为0.1%。称取0.25 g研磨至200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AFS-8330双道原子荧光光度计测定硒含量，方法限为0.01 mg/kg。取2.5 g土壤样品，采用滴定法测定土壤阳离子交换量(CEC)。称取1.0 g土壤样品，采用0.1 mol/L磷酸二氢钾溶液浸提土壤硒有效态量，使用AFS-8330双道原子荧光光度计测定硒含量[21-22]。
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100%，重复样合格率均为100%，分析检出限、报出率以及正确度、精密度等参数全部达到了DZ/T 0258—2015多目标区域地球化学调查规范(1:25万)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pH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(pH < 6.5) 土壤，其中8件为强酸性(pH < 5.0) 土壤。添加生石灰后，土壤pH均有所上升(表 2)，且随生石灰添加量的增加，pH上升程度也相应增加。与土壤初始pH相比，添加生石灰可使土壤pH提升0.83~2.48个单位不等；土壤pH初始值越高，添加生石灰pH提升幅度越小。
表 2 生石灰及炉渣添加量对土壤pH的影响Table 2. Effect of the amount of quicklime and cinder added on pH of soil处理
编号生石灰添加量
(g/100g土)pH S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 T1 0 5.75 4.39 4.46 4.91 4.41 3.91 4.33 4.50 4.98 T2 0.0208 5.74 4.47 4.52 5.03 4.27 4.70 4.57 4.56 5.07 T3 0.0417 5.78 4.81 4.64 5.13 4.55 4.95 4.68 4.68 5.15 T4 0.0833 5.92 5.08 5.20 5.97 5.05 4.60 5.01 4.94 5.46 T5 0.1667 6.11 5.51 5.48 6.30 5.45 5.14 6.03 5.44 5.95 T6 0.3333 6.58 6.36 5.97 7.00 6.53 5.74 6.81 5.95 6.31 最大提升单位 0.83 1.97 1.51 2.09 2.12 1.83 2.48 1.45 1.33 处理编号 炉渣添加量
(g/100g土)pH S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 T1 0 5.72 4.41 4.55 4.80 4.15 4.01 4.14 4.48 4.99 T2 0.2083 5.76 4.79 4.60 5.11 4.62 4.24 4.65 4.59 5.05 T3 0.4167 5.86 4.85 4.73 5.50 4.61 4.43 4.85 4.76 5.28 T4 0.8333 6.00 5.32 5.17 6.18 4.94 4.70 5.40 5.05 5.49 T5 1.6667 6.26 5.69 5.60 7.10 5.41 5.62 6.35 5.61 5.91 T6 3.3333 6.92 6.44 6.38 7.60 6.24 5.39 6.82 6.41 6.25 最大提升单位 1.20 2.03 1.83 2.80 2.09 1.38 2.68 1.93 1.26 虽然，添加不同量的生石灰后土壤pH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pH的要求。例如，水稻生长的最适宜pH为6.0~7.0[23]。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pH的影响如表 2所示。可见经过燃煤炉渣调控后，土壤pH均有所上升。与空白相比，土壤样品pH提升1.2~2.8个单位不等。与生石灰组实验结果相同，土壤pH初始值最高的S1号土壤样品pH增加量最少，并且对于同一件土壤样品而言，土壤pH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pH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pH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S1(龙海市角美镇水稻土)和S3(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S1的土壤硒有效度平均值增幅最大达1.52倍；S2为1.41倍；样品S4至S9分别增加了1.48倍、1.41倍、1.26倍、2.06倍、2.17倍和1.68倍。样品S3土壤添加生石灰后硒有效度未增反降，暂未得到合理解释。
表 3 添加生石灰对土壤硒有效度的影响Table 3. Effect of quicklime added on the bio-availability of selenium in soil样品编号 处理编号 总硒含量
(10-6)硒有效量
(10-6)硒有效度
(%)S1 T1 0.507 0.015 2.98 T2 0.487 0.0076 1.56 T3 0.487 0.014 2.85 T4 0.494 0.012 2.47 T5 0.507 0.023 4.53 T6 0.506 0.013 2.56 S2 T1 0.654 0.031 4.68 T2 0.620 0.041 6.56 T3 0.630 0.039 6.16 T4 0.627 0.040 6.42 T5 0.624 0.041 6.62 T6 0.656 0.034 5.23 S3 T1 0.659 0.050 7.52 T2 0.658 0.024 3.65 T3 0.621 0.0074 1.20 T4 0.646 0.040 6.17 T5 0.681 0.045 6.68 T6 0.673 0.032 4.72 S4 T1 0.320 0.029 9.00 T2 0.329 0.028 8.43 T3 0.322 0.016 4.82 T4 0.328 0.034 10.38 T5 0.328 0.044 13.30 T6 0.311 0.033 10.73 S5 T1 0.810 0.028 3.45 T2 0.796 0.038 4.74 T3 0.835 0.019 2.27 T4 0.831 0.019 2.24 T5 0.805 0.039 4.86 T6 0.851 0.041 4.77 S6 T1 0.487 0.052 10.68 T2 0.469 0.044 9.38 T3 0.477 0.064 13.42 T4 0.476 0.059 12.41 T5 0.508 0.057 11.18 T6 0.498 0.056 11.20 S7 T1 1.490 0.024 1.61 T2 1.682 0.037 2.18 T3 1.838 0.036 1.95 T4 1.985 0.030 1.50 T5 1.677 0.027 1.63 T6 1.750 0.058 3.32 S8 T1 1.117 0.033 2.95 T2 1.092 0.050 4.55 T3 1.077 0.052 4.82 T4 1.088 0.043 3.95 T5 1.055 0.068 6.42 T6 1.171 0.037 3.13 S9 T1 2.538 0.057 2.24 T2 2.527 0.038 1.51 T3 2.575 0.077 2.99 T4 2.363 0.089 3.76 T5 2.512 0.058 2.30 T6 2.465 0.055 2.24 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S2、S5、S6；二是随炉渣添加量的增加而降低，如S3、S7、S8、S9；三是先升高后降低，如S1、S4。各种添加处理土壤硒有效度最大增幅分别为：S1土壤样品提高约2.1倍；S2提高约13.24倍；S3提高约1.34倍；S4提高约2.65倍；S5提高约1.52倍；S6提高约1.09倍；S7提高约1.04倍；S9提高约1.44倍。
表 4 添加炉渣对土壤硒有效度的影响Table 4. Effect of cinder added on the bio-availability of selenium in soil样品编号 处理编号 总硒含量
(10-6)硒有效量
(10-6)硒有效度
(%)S1 T1 0.499 0.018 3.51 T2 0.515 0.016 3.14 T3 0.506 0.013 2.54 T4 0.481 0.023 4.70 T5 0.452 0.033 7.39 T6 0.457 0.018 4.01 S2 T1 0.648 0.0047 0.73 T2 0.660 0.013 1.97 T3 0.623 0.039 6.18 T4 0.631 0.013 2.10 T5 0.638 0.012 1.81 T6 0.630 0.061 9.67 S3 T1 0.686 0.044 6.36 T2 0.683 0.029 4.17 T3 0.709 0.060 8.51 T4 0.669 0.053 7.93 T5 0.651 0.044 6.70 T6 0.683 0.042 6.13 S4 T1 0.315 0.015 4.78 T2 0.316 0.033 10.51 T3 0.314 0.027 8.48 T4 0.311 0.039 12.65 T5 0.299 0.036 11.89 T6 0.322 0.032 9.92 S5 T1 0.845 0.032 3.73 T2 0.854 0.041 4.80 T3 0.874 0.032 3.61 T4 0.856 0.037 4.27 T5 0.861 0.044 5.11 T6 0.854 0.049 5.69 S6 T1 0.501 0.063 12.61 T2 0.517 0.039 7.62 T3 0.494 0.039 7.87 T4 0.490 0.051 10.37 T5 0.490 0.046 9.36 T6 0.489 0.068 13.83 S7 T1 1.902 0.052 2.75 T2 1.727 0.021 1.23 T3 1.702 0.049 2.85 T4 1.768 0.028 1.59 T5 1.725 0.0070 0.40 T6 1.769 0.0045 0.25 S8 T1 1.167 0.044 3.80 T2 1.132 0.032 2.86 T3 1.518 0.030 2.01 T4 1.325 0.015 1.10 T5 1.167 0.024 2.07 T6 1.167 0.021 1.82 S9 T1 2.436 0.047 1.94 T2 2.490 0.046 1.87 T3 2.476 0.069 2.80 T4 2.476 0.039 1.59 T5 2.370 0.037 1.55 T6 2.358 0.042 1.76 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S5、S6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pH值、改变结构等土壤理化性状，有利于土壤中Se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S1样品的T2、T4、T6处理，S5样品的T3、T4处理)。这是因为采用0.1 mol/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1:10时，除了T2、T5处理外，其他T3、T4、T6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1/10；二是生石灰对土壤有效度的影响显示出跳跃性，T2、T5处理异常高，而T6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10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，随添加量的增加而依次增加。添加炉渣一方面可提高土壤pH值、改变结构等土壤理化性状，有利于土壤中Se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20~40吨/公顷(相当于1.3~2.7吨/亩)。
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图 1 生石灰组与炉渣组土壤硒有效度中位数的对比Figure 1. Comparison of the median of the availability on Se in soil after adding quicklime and cinder2.3.2 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10%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[24]，以及土壤的吸附-解吸作用[25]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pH，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10倍时，燃煤炉渣对土壤硒有效度的提升效果与添加生石灰相当，建议实际使用时生石灰用量为2~4吨/公顷，或燃煤炉渣使用量为20~40吨/公顷。相对来说，选择燃煤炉渣作为调控物料更为经济、有效。
需要指出的是，由于受样本代表性和实验周期的限制，土壤硒有效性与添加物料剂量间关系、作用机理、稳定及持久性尚难以作出科学解释和判断，有待进一步开展深入、细致的实验研究。
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图 1 生石灰组与炉渣组土壤硒有效度中位数的对比
Figure 1. Comparison of the median of the availability on Se in soil after adding quicklime and cinder
表 1 实验土壤样品理化性质
Table 1 Physico-chemical properties of soil samples for the experiment
样品编号 采样地区 地质成因 土地利用 土壤类型 全硒含量
(10-6)有机碳含量(%) pH CEC
[cmol(+)/kg]S1 龙海市角美镇 冲-洪积 旱地 水稻土 0.66 2.31 5.75 10.9 S2 龙海市颜厝镇 残坡积 果园 红壤 0.86 1.30 4.39 5.74 S3 龙海华侨农场 残坡积 果园 红壤 0.77 1.33 4.46 9.81 S4 龙海市东泗乡 残坡积 林地 红壤 0.42 1.11 4.91 7.43 S5 龙海市海澄镇 残积土 林地 红壤 1.11 0.85 4.41 7.99 S6 诏安县红星乡 残坡积 果园 红壤 0.60 2.41 3.91 12.3 S7 万宁市横岭村 冲洪积 水田 水稻土 1.25 1.30 4.33 9.97 S8 万宁市横岭村 残坡积 果园 红壤 2.48 0.48 4.50 6.69 S9 海口市琼山区 残坡积 旱地 红壤 2.72 0.82 4.98 10.6 
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表 2 生石灰及炉渣添加量对土壤pH的影响
Table 2 Effect of the amount of quicklime and cinder added on pH of soil
处理
编号生石灰添加量
(g/100g土)pH S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 T1 0 5.75 4.39 4.46 4.91 4.41 3.91 4.33 4.50 4.98 T2 0.0208 5.74 4.47 4.52 5.03 4.27 4.70 4.57 4.56 5.07 T3 0.0417 5.78 4.81 4.64 5.13 4.55 4.95 4.68 4.68 5.15 T4 0.0833 5.92 5.08 5.20 5.97 5.05 4.60 5.01 4.94 5.46 T5 0.1667 6.11 5.51 5.48 6.30 5.45 5.14 6.03 5.44 5.95 T6 0.3333 6.58 6.36 5.97 7.00 6.53 5.74 6.81 5.95 6.31 最大提升单位 0.83 1.97 1.51 2.09 2.12 1.83 2.48 1.45 1.33 处理编号 炉渣添加量
(g/100g土)pH S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 T1 0 5.72 4.41 4.55 4.80 4.15 4.01 4.14 4.48 4.99 T2 0.2083 5.76 4.79 4.60 5.11 4.62 4.24 4.65 4.59 5.05 T3 0.4167 5.86 4.85 4.73 5.50 4.61 4.43 4.85 4.76 5.28 T4 0.8333 6.00 5.32 5.17 6.18 4.94 4.70 5.40 5.05 5.49 T5 1.6667 6.26 5.69 5.60 7.10 5.41 5.62 6.35 5.61 5.91 T6 3.3333 6.92 6.44 6.38 7.60 6.24 5.39 6.82 6.41 6.25 最大提升单位 1.20 2.03 1.83 2.80 2.09 1.38 2.68 1.93 1.26
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表 3 添加生石灰对土壤硒有效度的影响
Table 3 Effect of quicklime added on the bio-availability of selenium in soil
样品编号 处理编号 总硒含量
(10-6)硒有效量
(10-6)硒有效度
(%)S1 T1 0.507 0.015 2.98 T2 0.487 0.0076 1.56 T3 0.487 0.014 2.85 T4 0.494 0.012 2.47 T5 0.507 0.023 4.53 T6 0.506 0.013 2.56 S2 T1 0.654 0.031 4.68 T2 0.620 0.041 6.56 T3 0.630 0.039 6.16 T4 0.627 0.040 6.42 T5 0.624 0.041 6.62 T6 0.656 0.034 5.23 S3 T1 0.659 0.050 7.52 T2 0.658 0.024 3.65 T3 0.621 0.0074 1.20 T4 0.646 0.040 6.17 T5 0.681 0.045 6.68 T6 0.673 0.032 4.72 S4 T1 0.320 0.029 9.00 T2 0.329 0.028 8.43 T3 0.322 0.016 4.82 T4 0.328 0.034 10.38 T5 0.328 0.044 13.30 T6 0.311 0.033 10.73 S5 T1 0.810 0.028 3.45 T2 0.796 0.038 4.74 T3 0.835 0.019 2.27 T4 0.831 0.019 2.24 T5 0.805 0.039 4.86 T6 0.851 0.041 4.77 S6 T1 0.487 0.052 10.68 T2 0.469 0.044 9.38 T3 0.477 0.064 13.42 T4 0.476 0.059 12.41 T5 0.508 0.057 11.18 T6 0.498 0.056 11.20 S7 T1 1.490 0.024 1.61 T2 1.682 0.037 2.18 T3 1.838 0.036 1.95 T4 1.985 0.030 1.50 T5 1.677 0.027 1.63 T6 1.750 0.058 3.32 S8 T1 1.117 0.033 2.95 T2 1.092 0.050 4.55 T3 1.077 0.052 4.82 T4 1.088 0.043 3.95 T5 1.055 0.068 6.42 T6 1.171 0.037 3.13 S9 T1 2.538 0.057 2.24 T2 2.527 0.038 1.51 T3 2.575 0.077 2.99 T4 2.363 0.089 3.76 T5 2.512 0.058 2.30 T6 2.465 0.055 2.24
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表 4 添加炉渣对土壤硒有效度的影响
Table 4 Effect of cinder added on the bio-availability of selenium in soil
样品编号 处理编号 总硒含量
(10-6)硒有效量
(10-6)硒有效度
(%)S1 T1 0.499 0.018 3.51 T2 0.515 0.016 3.14 T3 0.506 0.013 2.54 T4 0.481 0.023 4.70 T5 0.452 0.033 7.39 T6 0.457 0.018 4.01 S2 T1 0.648 0.0047 0.73 T2 0.660 0.013 1.97 T3 0.623 0.039 6.18 T4 0.631 0.013 2.10 T5 0.638 0.012 1.81 T6 0.630 0.061 9.67 S3 T1 0.686 0.044 6.36 T2 0.683 0.029 4.17 T3 0.709 0.060 8.51 T4 0.669 0.053 7.93 T5 0.651 0.044 6.70 T6 0.683 0.042 6.13 S4 T1 0.315 0.015 4.78 T2 0.316 0.033 10.51 T3 0.314 0.027 8.48 T4 0.311 0.039 12.65 T5 0.299 0.036 11.89 T6 0.322 0.032 9.92 S5 T1 0.845 0.032 3.73 T2 0.854 0.041 4.80 T3 0.874 0.032 3.61 T4 0.856 0.037 4.27 T5 0.861 0.044 5.11 T6 0.854 0.049 5.69 S6 T1 0.501 0.063 12.61 T2 0.517 0.039 7.62 T3 0.494 0.039 7.87 T4 0.490 0.051 10.37 T5 0.490 0.046 9.36 T6 0.489 0.068 13.83 S7 T1 1.902 0.052 2.75 T2 1.727 0.021 1.23 T3 1.702 0.049 2.85 T4 1.768 0.028 1.59 T5 1.725 0.0070 0.40 T6 1.769 0.0045 0.25 S8 T1 1.167 0.044 3.80 T2 1.132 0.032 2.86 T3 1.518 0.030 2.01 T4 1.325 0.015 1.10 T5 1.167 0.024 2.07 T6 1.167 0.021 1.82 S9 T1 2.436 0.047 1.94 T2 2.490 0.046 1.87 T3 2.476 0.069 2.80 T4 2.476 0.039 1.59 T5 2.370 0.037 1.55 T6 2.358 0.042 1.76
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