人们对于钴对动物营养作用的认识可以说是从1934年开始的。就在那一年，研究人员终于弄清世界各地引起牛、羊患一种奇症的病因竟然是动物饲料中缺乏钴。这是人们第一次认识到钴在生物学和生物化学上具有重要作用。

由于钴在反刍动物营养中的重要作用，全世界范围内的研究人员对各地土壤、植物、饮料、牧草、水和肥料中的钴含量的测定做了大量工作。特别是在维生素B₁₂发现后，研究范围进一步扩展到钴在动物、人体、微生物中的生物化学行为。本节将讨论钴在自然界和生物体的存在和分布，以及它对植物的营养作用。

首先，简要介绍所有生物体中钴的最初来源——存在于岩石和陨星上的钴。

有些作者对地球火成岩中钴的含量作了计算，结果为0.001％、0.002％和0.004％等。钴在地球外壳层所有元素的丰度序列中排在33位。在岩石中，钴的含量通常在0.2～250mg/kg范围内。不同岩石中，钴的浓度数据可以查阅有关的地球化学参考手册。

钴通常与镍和砷共生，最主要的含钴矿石是砷钴矿CoAs和硫砷钴矿CoAsS。有时，工业上也从含镍、钴、铅的砷矿冶炼残渣中提取钴。

陨星中既有金属钴也存在氧化钴。以硅酸盐形式存在于某些陨石中的钴含量与许多岩石中钴的含量大致相当；已发表的数据有40mg/kg，200mg/kg和700mg/kg等。以金属形式存在于陨石和陨铁中的钴，含量当然要高得多，大约为0.37～1.63％。

钴的基本来源是岩石和陨星，分布于土壤、植物、动物、人体、微生物、水等中的微量钴还可以从工业含钴产品中获得。随着社会生产水平不断提高，这种途径越来越受到重视。例如，不锈钢餐具、罐头食品、各种含钴器具、陶瓷、含钴化肥以及制造高温合金、高速钢、磁铁、催化剂等工业排放的污水和尘雾，都是不能忽视的钴的来源。

一、土壤中的钴

钴在大多数土壤中浓度范围在0.1～50mg/kg之间，这么低含量的钴起初并没有引起广大土壤研究人员的注意。直到1934年左右，人们发现各种反刍动物的某种症状与缺乏钴有关，从此开始了有关的研究。研究结果表明，全世界许多地区的土壤含钴量太低，难以维持以这些地区生产的饲料为食的牛、羊的健康。现在，在饲料、草料、饮水、盐渍地、化肥或石灰石中加少量钴，已成为许多地区防止动物缺钴的常用手段。

近年来，对世界各地不同土壤中总钴和有效钴的含量已有许多报道。考虑到各地不同土壤是从不同原始物质演化而来，并经受了不同的物理、化学和生物作用，土壤钴的含量变化很大。总钴的范围可以从严重缺钴地区的0.3mg/kg土壤到富矿区的1000mg/kg；大多数土壤含钴量为2～20mg/kg，有效钴为0.01～6.8mg/kg，但通常在0.1～2mg/kg之间。

总钴是指将样品用酸处理或熔化方法完全分解后所能检测到的数量；有效钴则是用稀酸或盐溶液从土壤样品中萃取出来的那部分。尽管有人报道植物中钴的含量与土壤总钴的相关性大于与有效钴的相关性，但是，大多数人仍认为有效钴更容易改变植物中该元素的缺乏状况。如把有效钴表示为总钴的百分数形式，则它的范围很广（1～93％），但通常在3～20％之间。

为了防止牛、羊患钴缺乏症，对土壤中所需要的总钴或有效钴的最低含量报道不一。有些研究者认为，要维持动物的良好营养，应高于0.3mg有效钴/kg土壤；有人把最低值定得较高，如1.35、1.84和＜2mg/kg等。还有人发现，要防止反刍动物缺钴，土壤中钴的最低值应为2.5mg总钴/kg土壤。葡萄园中的土壤正常含钴量为1.6mg总钴/kg土壤，低于0.3mg/kg时，植物就会缺钴。

土质较好的土壤含钴较多，熟土比同类型但未开垦的土壤含钴要多。有意思的是，常常遭受洪水泛滥地区的土壤含钴较高，与早期测定尼罗河淤泥钴含量达100～130mg/kg相吻合。

钴的放射性同位素已用于研究植被对土壤中钴迁移的影响，钴的垂直迁移受植被的影响很小。由于沥滤和植物吸收所引起的钴损失很小，几乎所有被吸收的钴剩留在与土壤颗粒接触的根部。同样，植被对钴的水平迁移也无影响，因为植物总停留在它们所根植的土壤中。

关于土壤中钴的含量与甲状腺肿发生的相关性也有报道。土壤中有效钴的含量较低与发生甲状腺肿呈正相关；高钴地区即使碘的含量很低，似乎也比较不易患甲状腺肿。

有人报道，在含有有机质的土壤中加钴可以加速有机质的分解，导致固氮作用的增强并改善磷的利用率。有人甚至认为，测量土壤所含有的钴就可测定这种土壤中可交换的碱基数目，以及总体阳离子交换的能力。

在意识到世界上许多地区都缺乏钴后，有人就在化肥或土壤中施加添加剂，如石灰石中混加钴盐。一般说来，大多数肥料钴的含量是相当低的，当然，也有一些象农家肥和石灰石由于可以大量施用（例如每公顷可以施用几吨甚至更多），因而对土壤所加的钴也很为可观。在新西兰，有人报道在石灰石中加入4mg/kg钴可大大提高草原钴含量。在美国，有人作过这样的计算：每5年谷物所带的钴大约为0.635克/公顷，如果在此期间每顷土地大约施0.5吨石灰石，就可以补偿给土壤钴3.6～22.7克/公顷。

二、水中的钴

海水、各种天然水和污水中都存在钴。海水中钴的浓度变化很大，约在0.01～4.6μg/L，这是由于各种因素如江河排放、河床的岩石组成污染情况、浮游植物和海洋生物以及其它因素都会导致世界不同地方海水样品的特殊性。海水钴的含量还随深度的增加而增加，这可能是由于越到底层浮游植物越少；从中央到海岸附近区域海水中，钴的浓度也不断增加。在深海里，许多钴可能由于与锰的氧化物发生共沉淀而转移。

天然水中钴的浓度变化范围更大，大多数落在0.1～10μg/L之间，但也有一些山水和矿泉水中钴的含量要高得多，当然也有钴含量很低的矿泉水。酸性泉水钴浓度较高，而矿泉水中钴的含量随硫酸盐的含量增加而增加。有人发现煤矿中水含有大量钴，它是从天然存在于煤床中的矿物质中转移出来的。

有人发现，地下水钴的含量比地表水要高，甲状腺肿地区水中钴的浓度较低；而那些水中含有正常量钴的地区，即使碘的含量低于下限，甲状腺肿也并不流行。但是，也有人认为水中钴的含量与甲状腺肿发生之间没有任何关系。

钴在水库中的行为也被研究过，全年水库中钴的含量变化很小。研究指出，平均有0.086％钴与浮游植物结合，大约12.9％钴基本上以维生素B₁₂形式存在于水生物中。人为提高水库中钴的浓度，则钴主要贮存于淤泥中。

有意思的是，深海海底有许多铁锰结核，这些结核中含有多种金属元素，其中钴含量约为0.01～2.3％，并与锰以氧化物形式存在。据估计，海洋结核中钴的贮存量每年以31.5×10⁶kg的速度增加，这相当于现在全世界钴消耗量的两倍，现在已有许多研究转向这个有趣的问题。

三、植物中的钴

19世纪中叶，有人偶然在植物中检测到钴；1930年，Bertrand和Mokragnatz第一次对植物中钴的形为作了系统研究。几年后，人们意识到全世界许多地区的家畜都存在缺乏钴的问题，于是对土壤和植物中钴含量的调查迅速开展起来。从散见于各类文献中的各种数据可以看出，与动物和人有密切关系的各种植物中，钴的含量差别非常显著。这种差别不但在不同植物中出现，而且生长在不同环境的同种植物也广泛存在。植物中钴的含量不但依赖于土壤中钴的含量，而且还与一切能影响营养矿物质吸收和利用率的因素有关，如土壤的种类、湿度、通气性、温度、pH值、植物的种类、土壤中微生物群落、胶质含量、土壤液中其它离子的浓度、植物生长的不同阶段、土壤排水能力、有机质、钴的形态以及其它变量。

（一）缺乏钴的饲料和牧草

从前面几节中我们已经看到，世界上许多地方的土壤以及在此土壤上生长的植物中钴的含量太低，难以维持牛、羊的健康。许多研究人员都认为，要防止动物患钴缺乏症对牧草的要求最低值为0.07mg/kg干重。当饲料中钴的含量低于0.02～0.05mg/kg时，该饲料即为缺钴，通常多数饲料含量为0.1～0.25mg/kg。低钴牧草为0.02～0.06mg/kg；而正常值为0.2～0.35mg/kg；但是，各个地区对最低含量要求不一。在南非，羊所吃的牧草虽只含0.06±0.04mg/kg钴，羊仍能健康生长，巴西研究人员给出的范围更广，饲料钴含量为0.046mg/kg时导致疾病，而正常值为0.334mg/kg。前苏联所定的标准更高，羊为0.3mg/kg干重；母羊为0.30～0.37mg/kg；牛为0.7～0.8mg/kg饲料；奶牛为1.7mg/kg；4～6个月的小牛为2mg/kg干重。

（二）植物对钴的吸收

关于植物对钴的吸收，人们已作了大量研究，这些研究包括天然土壤中钴的含量，或者在土壤中加钴与植物中该元素浓度之间的关系、钴含量随植物种类的变化和植物生长的变化、植物各部分钴的浓度差异，以及石灰、土壤酸度、有机质和化肥对植物吸收钴的影响。

一般讲，如果植物生长的土壤或其它介质中钴的含量较低，那么植物中该元素的浓度也较低。施用钴盐或其它含钴物质可以增加植物中钴的含量。

植物种类不同，对钴的吸收也有所不同，豆科植物中钴的含量比草本植物或谷类植物要高；但有人发现，有些野生牧草钴的含量可达0.50～3.01mg/kg干重，而豆科植物通常为0.28～1.31mg/kg干重。草本植物中钴的含量比水生植物低。谷类作物要消耗土壤中有效钴的2％，冬青、梯牧草和土豆从土壤中吸收的钴量基本相等。

放射性同位素⁶⁰Co已广泛用于研究植物各部分中钴的分布。对大多数植物而言，钴主要在根部积累。有人报道，苜蓿中钴的积累在根部，而谷物和棉花则在种子中。许多蔬菜和水果种子中，钴的含量比其它食用部分高2～3倍。树皮钴的含量比木组织高5～7倍；白桦叶子中钴的含量比树干高2～3倍；树嫩枝顶端的钴与中间部分相比含量要低一些。

（三）钴对作物产量的影响

尽管我们还不能确定钴是否是植物营养的必需元素，但是至少有大量证据表明，在土壤或其它生长介质中加入少量钴，通常会导致多数作物的增产。近年来，不同国家的大量研究都表明加少量钴对作物产量有积极作用。

在设计测定钴对谷物产量作用的实验里，加钴的途径通常有以下四条：

（1）在土壤、沙土或水培养液中加入钴的水溶性化合物。

（2）在播种前，将种子或块茎在水溶性钴化合物的稀溶液中浸泡一定时间。

（3）在植物生长早期，对叶子喷洒水溶性钴的化合物。

（4）在播种前，先将种子与水溶性钴化合物的固体细末搅拌。

用上述四种方法加钴肥，已证实都能显著提高各种谷物、豆科植物、蔬菜以及棉花、甜菜等经济作物的产量。用钴溶液浸泡种子可以改善橡树和落花生的生长，还能提高胡萝卜和黑麦对工业污染例如含硫废气的抵抗能力。

各种不同的加钴方法对不同植物的增产效果是不一样的，甜菜用钴溶液浸泡效果最佳。