概述
土壤中大部分硼存在于土壤矿物(如电气石)的晶体结构中。我国土壤中全硼含量从痕迹至mg·kg7号,平均约为64mg·kg。土壤中硼的主要来源的各种母质中,其含硼量也相差很大。一般海相沉积物和沉积岩含硼量较高,可达20~mgrkg-kg-1,其中页岩平均含硼量为mg·kg~l。海水中含硼量平均达4.6mg·kgkgl。岩浆岩含硼量较少,平均为3mg·kg,其中花岗岩含硼量平均为10mg·kg~,而玄武岩为5mg·kg~kg~l。除母质影响外,还与气候、土壤质地、有机质含量有关。一般土壤中的硼有随粘粒和有机质含量的增加而有增加的趣势。硼是一种比较容易淋失的一种微量元素,因此,干旱地区土壤中硼的含量一般较高,一般在30mg·kg~以上。而南方土壤中硼的含量较低,有的少于10mg·kg/l。总的来说由北向南逐渐降低。此外,由于受海水的影响,滨海地区冲积土比内陆地区的含硼量要高。
如同土壤中的其它营养元素一样,土壤全硼含量并不能很好地反映作物有效硼的多寡。一般作物对土壤中硼的吸收只取决于土壤溶液中硼的活度(Keren等,)。土壤有效硼受多种因素如土壤质地、pH等的影响。当硼的浓度低于mg·L~时,硼在水溶液中主要以硼酸分子(HgO)和离子形态B(OH)。存在。因此当土壤pH低于7时,溶液中硼主要以HgBO3形态存在,很少被土壤粘粒吸附;当pH从7逐渐增加到9时,B(OH)。成为主要形态,的浓度仍然较低,因而大量土壤溶液中的硼被粘粒吸附。土壤水溶性硼占全硼量的0.1%~10%,一般只有0.05~5.0mg·kg~l。我国各类土壤中有效硼含量差异很大。如东北地区棕*土为0.35~0.48mg·kg~kg~;江苏南部棕*壤耕层为0.14~0.22mg·kg·kg·湖积和近代沉积物发育的水稻土耕层为0.18~0.74mg·kg华中和华南的水稻土为0.02~1.44mg·kg;浙江一般耕地为0.8mg·kgl。而山区和半山区河谷平原仅在0.1~0.3mg*kg-l之间。西北关中地区石灰性土壤为0.33~0.49mg·kg~l。
土壤中水溶性硼的临界浓度视土壤种类和作物种类而异。一般以0.3~0.5mg·kg-
作为硼缺乏的临界浓度。但土壤性质不同,临界浓度也有差异。如粘重土壤可高达0.6~0.8mg·kg1,而砂质土壤可低至0.15~0.30mg·kg。作物种类不同,对硼的需求也不等。因此,土壤硼的临界浓度也有差异。Berger等按作物需要硼的多少分成三组临界浓度∶
需硼较多的作物(0.5mg·kg-)油菜、萝卜、甜菜、花椰菜、卷心菜、芹菜、向日葵、豆类及豆科绿肥作物、苹果、葡萄。
中等需硼的作物(0.1~0.5mg·kg)∶棉花、烟草、番茄、甘薯、花生、马铃薯、胡萝卜、桃、梨、樱桃、茶树。
需硼较少的作物(0.1mg·kg二)水稻、小麦、大麦、黑麦、燕麦、乔麦、玉米、高粱、柑橘、草类、甘蔗。
土壤中硼的足够数量和过剩中*的数量间的范围很窄。硼的缺乏通常发生在潮湿(润)地区或在质地较沙、pH较高的土壤上。干湿交替也会加重土壤胶体对硼的吸附。相反,硼的中*一般在干旱、半干旱地区较为常见。在这些地区作物发生硼中*既可能是由于土壤中硼含量过高,也可能是由于灌溉水中带入了过量的硼所致。因而特别需要加强灌溉水中的硼浓度的监测。造成作物硼中*(产量开始减低或出现受害症状)的灌溉水中硼的临界浓度变幅很大,对硼敏感作物可低至0.3mg·L~1。超过2mg·L时耐硼的作物也可能出现中*。土壤性质种类同样会影响其临界中*浓度,如酸性土1.2mg·kg的硼就使作物中*,而石灰性土壤2mg·kg-时,作物却不一定中*。
溶液中硼的测定方法目前有ICP-AES法和比色分析法。ICP-AES法对硼的监测限可以达到6ng·mL。硼的比色分析法按其显色条件可分4种∶蒸干显色法、浓硫酸溶液中显色法、三元配合物萃取比色法和在水溶液中显色法。
蒸干显色法∶将含有硼酸的试液与显色试剂在蒸发干涸时形成有色化合物,然后用有机溶剂溶解有色化合物进行比色测定。姜*素(Curcumin)是被常采用的试剂,因为它在蒸干条件下显色,加上它的灵敏度高,该方法特别适用于土壤中硼的微量测定,为目前较普遍使用的一种方法。但这种方法的操作要求严格,蒸发温度、时间及其试剂用量等都可能对分析结果的可靠性产生较大影响。
浓硫酸溶液中显色法∶浓硫酸起着脱水剂的作用,使硼以三价阳离子的形态存在,然后再与显色剂生成有色配合物,在此条件下很多金属离子均不能与有机染料形成有色化合物,使方法表现出很好的选择性。某些试样常可不经分离而直接进行比色测定硼,但在硫酸介质中使操作带来不便。在浓硫酸溶液中,能与硼产生显色反应的显色剂很多,以胭脂红酸(Carmine)、醌~茜素(Quinaliyarin)等试剂的应用较为普遍。胭脂红酸法的测定硼范围0.5~10mg·L-L
三元配合物萃取比色法根据硼的负电性配位体形成络离子的这一基本特点,以有机溶剂萃取进行硼的比色测定。组成三元配合物的负电性配位体有HF、水杨酸、β-间苯二酚等。常用的碱性染料有次甲基蓝、孔雀绿等。因次甲基蓝法灵敏度可高达10~5数量级硼的测定,使用较普遍。但因次甲基蓝本身有少量被萃取等原因,该方法的空白值较高。
水溶液中显色法∶硼与某些有机溶剂能在水溶液中显色,其操作简便,更适宜于自动化分析,近年来得到较多的研究和应用。其缺点是方法的灵敏度稍低,干扰的因素也较多,如甲亚胺(Azomethine-H)法、茜素-S法等。
目前国内在土壤、植物微量硼的测定中应用较为普遍的是姜*素法、甲亚上海