微量元素锰为一种亲硅性元素,锰的成土矿物主要为氧化物,但也有碳酸盐和硅酸盐形式存在。 锰在地壳中的平均含量为1 000 g/g,是一种分布很广的元素,至少能在大多数岩石中,特别是在铁镁物质中找到微量锰的存在。原生矿物风化后释放的锰与O2、CO32-和SiO2结合生成许多次生矿物,包括软锰矿(MnO2)、墨锰矿(Mn3O4)、水锰矿(MnOOH)、菱锰矿(MnCO3)以及蔷薇辉石(MnSiO3),其中软锰矿及水锰矿等含锰氧化物含量**丰富。
土壤中锰的含量变幅很大,由痕量~10 000 g/g,平均含量为850 g/g,我国土壤全锰的含量在(10~9 478 g/g),平均为710 g/g的含量水平,不同地区土壤的锰含量不同,我国土壤含锰量总的趋势是南方各地酸性土壤的锰含量比北方的石灰性土壤高。黑龙江土壤全锰含量在84~843 g/g,平均为466 g/g,低于中国和世界平均水平。其中以白浆土、草甸土含量较高,暗棕壤含量较低。不同种类土壤全锰含量以淋溶褐土为**高,达845.84 g/g。土壤中锰的含量与分布虽然是锰供应能力的基础,因此水锰矿球磨机可以被直接利用,但是还要看锰在土壤中的存在形态。
土壤溶液中溶解的Mn2+可被植物直接利用,因为植物通常以Mn2+形态获得全部所需要的锰。在酸性和中性土壤溶液中Mn2+浓度小于0.01~13 g/g,通常为0.01~1 g/g。在这些土壤中,有机质与锰之间的反应相当重要,因为84%~99%的Mn2+是络合态的。pH值、氧化还原作用和络合作用影响土壤锰溶解度。土壤湿度、通气状况和微生物活动影响氧化还原作用,而络合作用受有机质和微生物活性的影响。
锰在土壤溶液中的主要离子态是Mn2+,而pH值每增加1,Mn2+离子浓度就降低100倍。其他一些次要的形态有:MnSO4(水溶性)、MnHCO3+和MnOH+。在酸性和低氧化还原电位下,土壤溶液中的锰大大增加,当氧化还原电位在+200~+400 mV范围时,Mn4+转变为Mn2+。
土壤溶液中Mn2+水平会有很大的季节性变化。业已发现,在美国纽约州混交硬木林地土壤中Mn2+浓度至少有100倍的波动。长期保存的土样也会产生类似的波动。 美国普渡大学的研究指出,扩散是Mn2+从土壤向大豆根系表面运移的**机制,有机锰络合物的形成能促进这一过程。这些络合物大大增加溶液中的Mn2+,继而增强所需要的浓度梯度。