摘要：硒是動物和人體必需的微量元素，同時也是對植物生長發(fā)育有益的元素。隨著人們生活水平的提高，富硒農(nóng)產(chǎn)品日益受到廣泛的關注，進而推動了關于作物對硒的吸收利用和科學施用硒肥的研究。在綜述國內(nèi)外相關研究進展的基礎上，系統(tǒng)總結(jié)了土壤有效硒測定方法以及作物對硒的吸收、轉(zhuǎn)運和形態(tài)轉(zhuǎn)化及其影響因素的相關研究成果，并對今后的研究方向進行了展望。
硒(selenium，Se) 在元素周期表中位于ⅥA族，是一種類金屬元素。地殼中的平均硒含量小于0.1 mg/kg，大多數(shù)土壤中硒含量的范圍在0.01~2.00 mg/kg，均值為0.4 mg/kg。我國土壤硒含量背景值為0.21 mg/kg，其分布具有地域性，從東北到西南存在一條明顯的缺硒帶，而東南和西北地區(qū)，如陜西紫陽、湖北恩施、安徽石臺等地相對較高。
硒是人和動物必需的微量營養(yǎng)元素，機體所需的硒主要是由飲食攝取的，若攝取量長期不足，會造成硒營養(yǎng)缺乏，嚴重時會引發(fā)地方性疾病，如克山病、大骨節(jié)病等。硒不是植物所必需的微量元素，但是對其生長有益。一般而言，適量濃度的硒可促進植物的生長，而過量的硒對植物有毒害作用。此外，硒還可增加植物的抗逆性，如拮抗重金屬等。本文主要總結(jié)了土壤有效硒測定方法及作物對硒的吸收、積累和硒在作物體內(nèi)的形態(tài)轉(zhuǎn)化過程，為探討植物富硒的機制和開發(fā)新型富硒技術提供理論支撐。
土壤有效硒測定方法篩選
在生產(chǎn)實際中，富硒土壤生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品不一定富硒，這是因為土壤中的硒具有不同的形態(tài)，只有生物有效性高的土壤硒才能被植物吸收。為了篩選最為簡便合適的土壤有效硒測定方法，本課題組采用恩施10種不同硒含量的土壤進行幼苗盆栽試驗，選取14種不同化學浸提劑提取土壤有效硒，根據(jù)測定的有效硒含量與植物(烤煙、水稻、紫云英、印度芥菜) 硒吸收量的相關性的高低來確定提取土壤有效硒的最佳方法。試驗結(jié)果表明，10種富硒土壤全硒含量為0.46~ 9.22mg/kg，有效硒含量為0.00~0.29 mg/kg，占各土壤全硒含量的0.00% ~15.06%。在14種不同有效硒提取方法中，只有6種方法，碳酸氫鈉法Ⅰ(含可提取有機硒)、磷酸二氫鉀法、磷酸二氫鈣法、碳酸氫鈉法Ⅱ、氫氧化鈉法、氫氧化鉀法的提取效果較好，而其余8 種方法的提取液中均未檢測到土壤硒。其中，碳酸氫鈉法Ⅰ的提取效果最好，其次是堿性溶液提取法(氫氧化鈉法、氫氧化鉀法等)，原因可能是堿性提取液能夠促進腐植酸結(jié)合態(tài)硒的釋放。
上述6 種方法提取的有效硒均與烤煙、水稻和印度芥菜吸收的硒含量顯著相關，其中以碳酸氫鈉法Ⅰ相關性最高。碳酸氫鈉法Ⅰ提取量最高，說明碳酸氫鈉法Ⅰ為最適提取方法。然而，紫云英的研究結(jié)果有所不同。統(tǒng)計分析表明，在這6 種方法中，只有碳酸氫鈉法Ⅰ與紫云英硒含量的相關性沒有達到顯著水平(P＜0.05)。此外，紫云英的硒累積量與所有提取方法檢測的土壤有效硒含量之間相關性不顯著，這可能是由于紫云英是硒的超積累植物，對土壤硒具有較強的吸收能力。
統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，各提取方法測定的土壤有效硒和土壤全硒含量均沒有顯著相關關系(P ＞0.05)，說明土壤有效硒含量與土壤全硒含量之間不等價，土壤中的硒并非全是有效的。所以，在富硒土壤上生產(chǎn)的植物及相關農(nóng)產(chǎn)品富硒效果不一定理想。
與土壤不同形態(tài)硒的相關分析表明，雖然土壤全硒含量與可溶態(tài)硒含量無相關性，但土壤總硒與其他幾種形態(tài)硒(可交換態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機物結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)) 含量均達到極顯著相關水平(P＜0.01)，表明土壤全硒含量可作為緩效態(tài)硒的指標。
作物對硒的吸收和利用
2.1 水稻富硒品種篩選
水稻一直作為重要的糧食作物，稻米硒含量的高低與人體健康關系密切，施用硒肥來提高水稻的硒含量是補充和改善人體硒營養(yǎng)的主要途徑。但是，硒肥施用成本較高，而篩選富硒水稻品種能夠節(jié)約成本。有研究發(fā)現(xiàn)，不論在低硒土壤還是高硒土壤上，富硒水稻品種的籽粒硒含量都顯著高于非富硒水稻品種，所以篩選富硒水稻品種來提高人體硒營養(yǎng)水平的意義重大。
本課題組通過土壤和葉面施硒試驗，對21種不同水稻品種的富硒能力進行了篩選，以期發(fā)現(xiàn)高效富硒的水稻品種。試驗結(jié)果表明，不同品種水稻在不同生長時期對硒的吸收富集能力明顯不同，而在相同時期，不同品種水稻的各部位富硒能力也存在差異。土壤施硒試驗發(fā)現(xiàn)，21種水稻品種成熟期莖葉硒含量最高，其次是谷殼，而稻米中硒含量最低，且不同生育期地上部總硒含量差異顯著。不同施肥方式對同一水稻品種的富硒效果不同，如葉面施硒促進Y 兩優(yōu)1 號對硒的吸收累積，而土壤施硒的效果不理想。
經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，在土壤硒肥試驗中，廣兩優(yōu)558、珍珠糯和五優(yōu)308稻米硒含量分別為0.39、0.37和0.58 mg/kg；在葉面硒肥試驗中，Y兩優(yōu)1號、五優(yōu)308、華兩優(yōu)2890和金科優(yōu)651稻米硒含量分別為0.085、0.079、0.077和0.076 mg/kg。上述篩選的水稻品種富硒能力均較強于其他品種，鑒于農(nóng)藝性狀較好的水稻品種才具有推廣利用價值，結(jié)合不同時期農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)，確定富硒水稻品種有五優(yōu)308、廣兩優(yōu)558、金科優(yōu)651和珍珠糯，而E福豐優(yōu)11為低硒水稻品種。
2.2 水稻對硒的吸收利用及硒肥配方篩選
本課題組研究了不同葉面硒肥及其增效劑對常規(guī)中稻品種金科優(yōu)651和晚稻品種黃華占在非富硒土壤上吸收利用硒的影響，研究獲得了硒肥的科學合理配方，能夠為低硒地區(qū)生產(chǎn)富硒稻米提供科學指導。
在鄂州中稻試驗研究中發(fā)現(xiàn)，在添加DJM等增效劑(涉及專利)的硒肥處理中，水稻各部位對硒的吸收積累能力顯著提高。其中，添加亞硒酸鈉(22.5 g/hm2)+0.1%DJM或0.1%MY增效劑的水稻穗部硒含量最高，其次是添加KJ或HZ的處理。而單獨施加富硒肥料處理的水稻穗部硒含量最低。分析發(fā)現(xiàn)莖葉中硒含量與穗部硒含量結(jié)果一致，DJM添加劑效果最好，其次是MY、KJ 或HZ。所以，富硒肥料中添加DJM增效劑對水稻富集硒的效果最好。研究還發(fā)現(xiàn)稻米在成熟期對硒的富集能力與灌漿期相同，添加DJM增效劑對水稻富硒的效果最好。
為了進一步篩選最佳富硒增效劑，本課題組在江夏開展了晚稻田間試驗。研究發(fā)現(xiàn)，富硒肥的施用能夠顯著提高水稻不同部位的硒含量，如稻米硒含量比對照處理提高了98%~326%。不同水稻富硒增效劑的效果存在差異，但添加增效劑的富硒葉面肥處理的稻米硒含量均顯著高于對照處理，所以本試驗設計的富硒肥配方均能生產(chǎn)富硒大米。
2.3 煙草對硒的吸收利用
硒對煙草生長的影響，同硒對其他作物的影響一致，即低濃度促進、高濃度抑制。比如，鄭聰?shù)难芯堪l(fā)現(xiàn)，土壤中適宜的硒濃度促進烤煙的生長。高家合和張曉海通過水培試驗發(fā)現(xiàn)，硒脅迫下的煙株生長受到抑制，濃度越高，抑制作用越強。
煙草體內(nèi)硒含量與施硒量密切相關。孟貴星等研究表明，施用硒礦粉、含硒復合肥可提高煙葉硒的含量，煙葉硒含量在硒礦粉用量為750kg/hm2左右時達到最高，而繼續(xù)增加硒礦粉用量則對煙葉硒含量沒有顯著的影響。梁克中研究表明，施用硒肥能夠同時提高煙葉產(chǎn)量及硒含量，能使煙葉硒含量均值高于3.4 mg/kg，達到富硒煙葉的出口標準。
本課題組采用土壤盆栽試驗，研究了在土壤添加不同濃度亞硒酸鈉(0、2.2、4.4、11.1 和22.2 mg Se/kg)條件下烤煙的生長及對硒的吸收。試驗發(fā)現(xiàn)，低硒處理水平(Se≤4.4 mg/kg) 促進烤煙基本生長指標的增加，如烤煙株高、莖葉和根干重等均在硒處理為2.2 mg/kg 時達到最大值，且上部葉和根干重與對照處理差異顯著(P＜0.05)。而高濃度硒處理(≥11.1 mg/kg) 對烤煙的生長產(chǎn)生抑制作用。當硒處理水平為11.1 mg/kg 時，烤煙中部葉、莖和根的干重及株高等指標顯著低于對照處理(P＜0.05)。而當硒處理水平達22.2 mg/kg 時，烤煙基本生長指標較對照處理進一步降低。
隨著土壤中施硒水平的增加，烤煙不同部位硒含量均顯著增加。在高硒處理水平(22.2 mg/kg)時，烤煙不同部位的硒含量均顯著高于低硒處理(2.2 mg/kg)�？緹熤械奈勘憩F(xiàn)為根＞葉＞莖；硒在煙草葉片中含量表現(xiàn)為上部葉＞中部葉＞下部葉。
2.4 水果對硒的吸收利用
隨著生活水平的提高，人們更加關注營養(yǎng)與健康，而水果日益成為人們補充各種營養(yǎng)的重要途徑之一，種類繁多的水果具有不同的營養(yǎng)價值。富硒水果較一般水果在保養(yǎng)皮膚、減緩衰老、降低血壓及預防疾病等各方面發(fā)揮的作用更加突出。
施用硒肥能夠提高水果硒含量。郝浩浩等研究表明，對蘋果進行葉面硒肥噴施可以提高果實硒含量。史祥賓等發(fā)現(xiàn)，采用氨基酸硒葉面肥噴施的方式能夠顯著提高梨果實中硒含量及單果質(zhì)量。王海波等研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸葉面硒肥的噴施能顯著增加葡萄果實硒含量，且能顯著改善果實品質(zhì)。
本課題組還研究了李子、柑橘的富硒效果，為功能水果的生產(chǎn)應用提供了科學依據(jù)。試驗研究表明，施用不添加氮素的硒肥能顯著提高李子中硒的含量。不同硒肥噴施處理的李子硒含量為7~26 μg/kg FW，且顯著高于空白處理(1 μg/kg)。硒含量高于10 μg/kg 的水果即達到湖北省的果蔬富硒標準。試驗篩選出了李子專用硒肥配方和施用技術(噴施0.1~0.2 g Na2SeO3/棵)，研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施硒肥對李子富硒效果明顯。在對柑橘的富硒試驗中發(fā)現(xiàn)，土壤施硒(亞硒酸鈉) 處理的柑橘硒含量為3~7 μg/kg FW，效果不理想，但噴施葉面硒肥處理的柑橘硒含量為73 μg/kg FW，顯著高于空白處理。
影響作物硒吸收的因素
很多因素會影響植物對硒的吸收。首先，硒的吸收一般受到諸多土壤因素影響，如pH、氧化還原電位、土壤有機碳、鐵氫氧化物、黏土比重等。一般條件下，硒在pH較高的土壤中的溶解度大，導致易于被植物吸收和利用的可溶態(tài)硒含量增加;而在酸性土壤中，可溶態(tài)硒含量低，植物對硒的吸收利用率也降低。有研究表明，當土壤pH 在4.5~7之間時，水溶態(tài)硒的含量隨著pH 的增加而增大，呈現(xiàn)極顯著的正相關性，而和黏粒含量、土壤陽離子交換量(CEC)、有機質(zhì)之間有弱的負相關性。
其次，硒存在的形式和含量影響作物對硒的吸收。在一定范圍內(nèi)，硒施加量的增加能夠提高作物體內(nèi)的硒水平。以硒酸鹽作為肥料，80%~95%可能由于灌溉或降雨而被淋洗掉，而亞硒酸鹽易被吸附到鐵土礦物質(zhì)上而導致生物利用度降低。水溶態(tài)和可交換態(tài)的低分子有機硒、硒酸鹽和亞硒酸鹽是植物吸收硒的主要形式，植物的根和葉都具有吸收硒的能力。植物對不同形態(tài)硒的吸收能力和機制不同，硒酸鹽與亞硒酸鹽都存在時，植物更傾向于吸收硒酸鹽，因為硒酸鹽主要通過硫轉(zhuǎn)運蛋白進入根系并轉(zhuǎn)運至地上進一步合成有機硒。而對于亞硒酸鹽，很多研究表明是被動吸收進入植物體，但也有研究表明，亞硒酸鹽通過磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白和硅轉(zhuǎn)運蛋白進入根系。
另外，不同添加劑對硒的吸收也有一定影響。為了生產(chǎn)高質(zhì)量、安全型富硒農(nóng)產(chǎn)品，添加劑在富硒農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中的應用不可忽視。富硒肥料中的添加劑主要是通過各種離子與硒之間的拮抗或相互促進發(fā)揮作用。如植物對硒酸鹽和硫酸鹽的吸收存在競爭關系。趙文龍等采用土培試驗研究不同濃度磷酸鹽與四價硒共存對小白菜生長、磷和硒吸收及轉(zhuǎn)運的影響，研究表明小白菜對磷酸鹽的選擇性吸收作用要強于亞硒酸鹽，并且硒由地下部向地上部的轉(zhuǎn)運能被高濃度的磷所抑制。張木等通過盆栽試驗研究鉬、硒互作對小白菜產(chǎn)量、鉬硒含量累積量和營養(yǎng)品質(zhì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，鉬、硒互作對促進小白菜鉬硒養(yǎng)分吸收以及提高蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)均表現(xiàn)出顯著的交互效應。
作物體內(nèi)硒的形態(tài)轉(zhuǎn)化
明確各種硒肥施用方式下植物的硒吸收和硒形態(tài)變化，對于植物體內(nèi)硒的代謝轉(zhuǎn)化機制研究具有重大意義。硒主要通過根系和葉片被植物吸收，且主要吸收小分子的有機硒及無機硒。植物以硒酸鹽的形式吸收硒，硒在植物的木質(zhì)部很容易從根部運轉(zhuǎn)到莖部，被還原成硒化物;植物以亞硒酸鹽的形式吸收硒，硒主要停留在根部，并很快轉(zhuǎn)化為硒代蛋氨酸，且主要以難溶性形態(tài)存在。小麥(Triticum turgidum) 和油菜(Brassica napus)幼苗對不同形態(tài)硒的吸收速率不同，表現(xiàn)為硒代甲硫氨酸(SeMet) ＞硒代半胱氨酸(SeCys)＞Se(Ⅳ)＞Se(Ⅵ) 。周乾坤等研究發(fā)現(xiàn)，硒在紫云英不同部位的形態(tài)，主要以有機硒為主，如SeMet、硒代胱氨酸(SeCys2)、硒甲基硒代半胱氨酸(SeMeCys)為根部主要硒形態(tài)，而其他各器官中硒主要以SeMet形態(tài)存在。
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富硒肥料研究土壤有效硒測定方法及作物對硒的吸收
日期:2023/08/29 點擊:297 文章來源:安徽硒無憂現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司
導讀:硒是動物和人體必需的微量元素，同時也是對植物生長發(fā)育有益的元素。隨著人們生活水平的提高，富硒農(nóng)產(chǎn)品日益受到廣泛的關注，進而推動了關于作物對硒的吸收利用和科學施用硒肥的研究。
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