7.1.1概述[1]

       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500mg·kg-1，平均约为64mg·kg-1。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20~200mg·kg-1, 其中页岩平均含硼量为100mg·kg-1。海水中含硼量平均达4.6mg·kg-1。岩浆岩含硼量较少，平均为3 mg·kg-1，其中花岗岩含硼量平均为10mg·kg-1，而玄武岩为5mg·kg-1。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30 mg·kg-1以上。而南方土壤中硼的含量较低，有的少于10 mg·kg-1。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，1985)。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280 mg·L-1时，硼在水溶液中主要以硼酸分子(H3BO3)和离子形态B(OH)4-  存在。因此当土壤pH低于7时，溶液中硼主要以H3BO3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)4- 成为主要形态，[OH-]的浓度仍然较低，因而大量土壤溶液中的硼被粘粒吸附。土壤水溶性硼约占全硼量的0.1~10%，一般只有0.05~5.0 mg·kg-1。我国各类土壤中有效硼含量差异很大，如东北地区棕黄土在0.35~0.48 mg·kg-1；江苏南部棕黄壤耕层为 0.14~0.22 mg·kg-1；湖积和近代沉积物发育的水稻土耕层为0.18~0.74 mg·kg-1；华中和华南的水稻土为0.02~1.44 mg·kg-1；浙江一般耕地在0.8 mg·kg-1。而山区和半山区河谷平原仅在0.1~0.3 mg·kg-1之间。西北关中地区石灰性土壤为0.33~0.49 mg·kg-1。

       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0.3~0.5 mg·kg-1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0.6~0.8 mg·kg-1，而砂质土壤可低至0.15~0.30 mg·kg-1。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(＞0.5 mg·kg-1)：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- 0.5 mg·kg-1)： 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(＜0.1 mg·kg-1)：水稻、小麦、大麦、黑麦、燕麦、乔麦、玉米、高梁、柑桔、草类、甘蔗。

       土壤中硼的足够数量和过剩中毒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。而相反硼的中毒一般在干旱、半干旱地区较为常见。在这些地区作物发生硼中毒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。造成作物硼中毒(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0.3 mg·L-1。超过2 mg·L-1时耐硼的作物也可能出现中毒。土壤性质种类同样会影响其临界中毒浓度，如酸性土1.2 mg·kg-1的硼就使作物中毒，而石灰性土壤2 mg·kg-1时，作物却不一定中毒。

       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6 ng·mL-1。硼的比色分析法按其显色条件可分四种：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。姜黄素(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约在0.5~10 mg·L-1。

       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10-6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黄素法、甲亚胺比色法。