李芊夏

摘 要：油葵對(duì)土壤中硒元素的吸收狀況與硒的不同形態(tài)及不同價(jià)態(tài)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)在施硒肥后的油葵田里采集油葵開(kāi)花期和油葵收獲期時(shí)的土壤樣品，應(yīng)用連續(xù)浸提技術(shù)將土壤中不同形態(tài)及不同價(jià)態(tài)的硒進(jìn)行浸提，采用原子熒光光度計(jì)測(cè)量不同形態(tài)硒的含量變化，并進(jìn)一步探討不同形態(tài)的硒中Se4+、Se6+、Se2-的含量變化。結(jié)果表明：施硒肥能有效加快油葵對(duì)土壤中可溶態(tài)硒中Se4+的吸收，提高土壤中可溶態(tài)硒中的Se6+、Se2-和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒以及可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se4+的含量。這一結(jié)果對(duì)研究如何提高植物中的硒含量，進(jìn)而提高人體的健康水平提供了一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：硒；形態(tài)；價(jià)態(tài)；油葵；浸提

中圖分類(lèi)號(hào)：S565 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180432005

硒元素被人們譽(yù)為人體的抗癌之王，癌癥發(fā)病率的高低與人體血液中硒水平的高低有很大的關(guān)系。人體對(duì)硒的攝入和吸收主要是通過(guò)一些植物性的食物尤其是谷物等實(shí)現(xiàn)的。而全球大多數(shù)地區(qū)的硒元素含量處于一個(gè)較低的水平。因此，如何有效地提高植物中有效的硒元素含量，這對(duì)于改善人們的健康水平有著極其重要的意義。該實(shí)驗(yàn)探討了土施硒肥能否提高油葵中的硒含量水平，及土施不同濃度硒肥后，不同形態(tài)及不同價(jià)態(tài)的硒在土壤中的含量變化。目的是科學(xué)提高植物體內(nèi)的硒含量和植物對(duì)土壤中有效硒的吸收能力，為缺硒地區(qū)找到更加合理的補(bǔ)硒方式，使植物能更好的吸收利用土壤中的硒，提高植物體內(nèi)的硒元素水平。進(jìn)而增加人體內(nèi)的硒含量，促進(jìn)人體生理機(jī)能的正常發(fā)展和健康水平。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于山西省運(yùn)城市鹽湖區(qū)。該區(qū)地形地勢(shì)較為平坦，東北略高于西南。由于土壤的鹽堿含量高，有多種植耐鹽性的植被。該區(qū)的氣候條件屬于大陸溫帶季風(fēng)性氣候，陽(yáng)光充足，四季非常分明，全年的平均氣溫為13.5℃，一年的無(wú)霜期可達(dá)到206d，全年降雨量充足，全年降水量可以達(dá)到550mm。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 大田試驗(yàn)

試驗(yàn)地點(diǎn)是運(yùn)城市鹽湖區(qū)運(yùn)城學(xué)院花卉生產(chǎn)基地；試驗(yàn)時(shí)間是2015年3—6月；試驗(yàn)品種是昌吉州西亞種子有限責(zé)任公司的矮大頭“567DW”；試驗(yàn)處理為1種油葵，5個(gè)施肥處理，3個(gè)重復(fù)，共15個(gè)處理，小區(qū)面積為3m×3m。

種子預(yù)處理：采用A-昌吉州西亞種子有限責(zé)任公司的矮大頭“567DW”種向日葵，挑選大小一致、飽滿(mǎn)的種子；土施硒肥說(shuō)明：在播種前，按照一定濃度梯度配制硒肥，再?lài)娛┰谠囼?yàn)田土壤表面，然后將土壤深翻混合均勻，再進(jìn)行播種；播種說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)田的面積是3m×3m，播種的行距為50cm，株距為50cm；當(dāng)油葵的第3片葉子發(fā)出時(shí)，每個(gè)洞內(nèi)定苗1株。采用容量法灌水，根據(jù)油葵的生長(zhǎng)情況和土壤的干濕程度及時(shí)澆水。

2.2 樣品采集與預(yù)處理

油葵開(kāi)花期時(shí)，采集經(jīng)過(guò)不同濃度硒肥處理過(guò)的0～20cm土層的土壤樣品，編號(hào)開(kāi)花期1～6號(hào)，17～28號(hào)。油葵收獲期時(shí)，采集經(jīng)過(guò)不同濃度硒肥處理過(guò)的0～20cm土層的土壤樣品，編號(hào)收獲期1～6號(hào)，17～28號(hào)。由于不同形態(tài)及不同價(jià)態(tài)的硒在土壤中存在一定的平衡，所以樣品儲(chǔ)存時(shí)要防止細(xì)菌對(duì)土壤進(jìn)行降解破壞平衡，使硒的形態(tài)發(fā)生變化。所以要把樣品儲(chǔ)存在塑料袋中或立即冷凍起來(lái)。然后實(shí)驗(yàn)前用瑪瑙研缽將采集的土壤樣品進(jìn)行仔細(xì)反復(fù)地研磨。再用孔隙度為100目的尼龍篩進(jìn)行多次的過(guò)篩，保證采集的土壤樣品均勻細(xì)膩。

2.3 樣品處理

2.3.1 浸提可溶態(tài)硒

將之前研磨好的土壤樣品按編號(hào)分別稱(chēng)取10g放入干凈的錐形瓶中，分別加入100mL的0.25mol/L的KCL溶液，在室溫25℃下，以200r/min的轉(zhuǎn)速在振蕩器中恒溫震蕩1h，靜置一段時(shí)間待分層后過(guò)濾，提取上清液待測(cè)。

2.3.2 浸提可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒

將上一步過(guò)濾后剩下的土壤殘?jiān)校尤?00mL

0.7mol/L的KH2PO4溶液，在室溫25℃下，以200r/min的轉(zhuǎn)速在振蕩器中恒溫震蕩4h，靜置一段時(shí)間，靜置一段時(shí)間待分層后過(guò)濾，提取上清液待測(cè)。

2.3.3 浸提鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)

在過(guò)濾后的殘?jiān)鼞B(tài)硒中，加入2.5mol/L的HCL100mL，然后在水浴鍋中加熱50min（水浴鍋溫度控制在90℃），加熱期間需間歇震蕩，之后靜置一段時(shí)間待分層后進(jìn)行過(guò)濾，提取上清液待測(cè)。

2.4 樣品測(cè)定準(zhǔn)備

測(cè)定可溶態(tài)硒中的Se4+：將可溶態(tài)硒的上清液分別取8mL，放入待測(cè)管中，用AFS直接測(cè)定。

測(cè)定可溶態(tài)硒中的Se6+：取可溶態(tài)硒的上清液5mL于試管中，在6mol/L的HCL溶液中，100℃的條件下，加熱15min，冷卻后轉(zhuǎn)移到待測(cè)管中待測(cè)。其測(cè)定結(jié)果減去上一步中的Se4+，即為可溶態(tài)硒中Se6+的含量。

測(cè)定可溶態(tài)硒中的Se2-：取可溶態(tài)硒的上清液5 mL于試管中，加入5%的K2S2O8溶液1.5mL，在90℃的水浴鍋中加熱1h，然后再繼續(xù)加入1.5mL的6mol/L的HCL溶液，在100℃的水浴鍋中加熱15min，冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移到待測(cè)管中待測(cè)。

測(cè)定可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se4+：將可交換態(tài)硒及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒的上清液分別取8mL，放入待測(cè)管中，用AFS直接測(cè)定。

測(cè)定可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se6+：取可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒的上清液5mL于試管中，在6mol/L的HCL溶液中，100℃的條件下還原15min，冷卻后轉(zhuǎn)移到待測(cè)管中待測(cè)。

測(cè)定可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se2-：取可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒的上清液5 mL于試管中，加入5%的K2S2O8溶液1.5mL，在90℃的水浴鍋中加熱1h，然后加入1.5mL的6mol/L的HCL溶液，在100℃的水浴鍋中加熱15min，冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移到待測(cè)管中待測(cè)。

測(cè)定鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒中的Se4+：將鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒的上清液分別取8mL，放入待測(cè)管中，用AFS直接測(cè)定。

2.5 硒標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的配制

硒的標(biāo)準(zhǔn)液濃度為100μg/mL，分別量取硒的標(biāo)準(zhǔn)溶液0mL，0.1mL，0.2mL，0.3mL，0.4mL，0.5mL，0.6mL于測(cè)試管中。分別全部定容至5mL。在定容好的溶液中，加入2mL的濃鹽酸作為還原劑和1mL的鐵氰化鉀作為穩(wěn)定劑。蓋上測(cè)試管的蓋子，搖勻后待測(cè)。

2.6 原子熒光光度法測(cè)定

2.6.1 工作原理

硒元素有自己特定的原子熒光光譜，經(jīng)特定波長(zhǎng)的光源照射硒原子后，位于低能態(tài)的原子會(huì)遷到相應(yīng)的高態(tài)，然后又自發(fā)地回到低能態(tài)。在這個(gè)先躍遷后活化的過(guò)程中，會(huì)放射出特定的硒熒光光譜，根據(jù)熒光光譜的強(qiáng)度大小可以推算出硒元素的濃度[10]。

2.6.2 具體方法

接通AFS電源，打開(kāi)原子熒光光度計(jì)的開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)30min。同時(shí)將裝有硒標(biāo)準(zhǔn)溶液和硒待測(cè)液的待測(cè)管擺放到指定位置；30min后，雙擊電腦桌面上原子熒光光度計(jì)圖標(biāo)，進(jìn)入工作站；出現(xiàn)自檢畫(huà)面，檢測(cè)全部正常后點(diǎn)擊返回；點(diǎn)火，設(shè)置測(cè)量條件，樣品參數(shù)，輸入標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度；按編號(hào)進(jìn)行測(cè)量；清洗，關(guān)氣，熄火，松泵壓塊，退出系統(tǒng)。

2.7 計(jì)算公式

利用原子熒光光度法測(cè)出樣品的熒光度值，之后根據(jù)硒的標(biāo)準(zhǔn)方程曲線計(jì)算出樣品溶液中硒的濃度，然后根據(jù)以下公式得出土壤中的硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。公式：

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 土施不同濃度硒肥對(duì)可溶態(tài)硒中的Se4+的影響

施硒肥后，油葵收獲期土壤中，可溶態(tài)硒中的Se4+含量明顯減少。說(shuō)明施硒肥有效加快了油葵對(duì)Se4+的吸收。并且，土壤中可溶態(tài)硒中的Se4+的含量隨土施硒肥濃度的增加呈現(xiàn)先低后高的趨勢(shì)，在Se200 g/ha時(shí)，達(dá)到最低。說(shuō)明植物對(duì)可溶態(tài)Se4+的吸收能力隨硒肥濃度的增加呈現(xiàn)先高后低的趨勢(shì)（見(jiàn)圖1）。

3.2 土施不同濃度硒肥對(duì)可溶態(tài)硒中的Se6+的影響

施硒肥后，油葵收獲期土壤中，可溶態(tài)硒中Se6+的含量明顯增多。并且，土壤中可溶態(tài)硒中的Se6+的含量隨土施硒肥濃度的增加呈現(xiàn)先高后低的趨勢(shì)，在Se300g/ha時(shí)，達(dá)到最高。說(shuō)明植物對(duì)可溶態(tài)的Se6+吸收能力隨硒肥濃度的增加呈現(xiàn)先低后高的趨勢(shì)（見(jiàn)圖2）。

3.3 土施不同濃度硒肥對(duì)可溶態(tài)硒中的Se2-的影響

由圖3可以看出，在施硒肥后，油葵開(kāi)花期土壤中，可溶態(tài)的硒化物的含量明顯增加，說(shuō)明施硒肥促進(jìn)了硒化物的轉(zhuǎn)化，但是到收獲期，土壤中的Se2-的含量又明顯減少，很大可能是Se2-又轉(zhuǎn)化為了植物不易吸收的不可溶態(tài)（見(jiàn)圖3）。

3.4 土施不同濃度硒肥對(duì)可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se4+的影響

土施不同濃度硒肥后，土壤中可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se4+含量明顯增多。隨施硒肥含量的增加，收獲期土壤中的Se4+含量呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，證明油葵對(duì)Se4+的吸收能力呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)（見(jiàn)圖4）。

3.5 土施不同濃度硒肥對(duì)可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se6+的影響

土施硒肥后，土壤中可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se6+含量隨土施硒肥濃度的增加而增加，但與空白對(duì)照相比，土壤中的硒含量并沒(méi)有顯著變化。證明植物對(duì)可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se6+的吸收能力幾乎不隨硒肥含量的變化而變化（見(jiàn)圖5）。

3.6 土施不同濃度硒肥對(duì)可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se2-的影響

由圖6可以看出：施硒肥后，可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se2-含量變化沒(méi)有規(guī)律，起伏不定。因?yàn)槭茱L(fēng)化作用，土壤pH和土壤質(zhì)地的影響，可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se2-的含量變化較大，植物通常也難以吸收（見(jiàn)圖6）。

3.7 土施不同濃度硒肥對(duì)鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒中的Se4+的影響

從圖7可以看出，油葵收獲期土壤中，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒的含量與空白對(duì)照組相比反而增加了。證明外源硒可以促進(jìn)其他可溶態(tài)硒向鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒的轉(zhuǎn)化（見(jiàn)圖7）。

4 結(jié)論

4.1 土施硒肥對(duì)土壤中可溶態(tài)硒中不同價(jià)態(tài)硒的影響

施硒肥后，油葵收獲期土壤中，可溶態(tài)硒中的Se4+含量明顯減少。說(shuō)明施硒肥有效加快了油葵對(duì)Se4+的吸收?？扇軕B(tài)硒中Se6+的含量明顯增多，主要原因是外源性硒的施入，促進(jìn)了土壤中其他形態(tài)和價(jià)態(tài)的硒向Se6+轉(zhuǎn)化的過(guò)程。從而提高了土壤中可溶態(tài)硒中Se6+的含量。并且，土壤中可溶態(tài)硒中的Se6+的含量與植物各器官硒含量呈顯著正相關(guān)[11]。證明土施硒肥可以促進(jìn)植物吸收土壤中可溶態(tài)硒中的Se6+。但同時(shí)研究曾表明Se6+也是植物硒肥中毒的主要原因，要控制施肥量。硒化物（Se2-）在干旱土壤中的含量較多，難溶于水，植物不容易吸收，只有在一定條件下才可以釋放一些可溶態(tài)的硒化物。由圖3可以看出，在施硒肥后，油葵開(kāi)花期土壤中，可溶態(tài)的硒化物的含量明顯增加，說(shuō)明施硒肥促進(jìn)了難溶硒化物的轉(zhuǎn)化，但是到收獲期，土壤中的Se2-的含量又明顯減少，很大可能是Se2-又轉(zhuǎn)化為了植物不易吸收的不可溶態(tài)。

4.2 土施硒肥對(duì)土壤中可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中不同價(jià)態(tài)硒的影響

土施硒肥可以有效促進(jìn)植物對(duì)土壤中可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中Se4+的吸收，但對(duì)可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se6+的吸收影響不大。施硒肥后，可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se2-含量變化沒(méi)有規(guī)律，起伏不定。因?yàn)槭茱L(fēng)化作用，土壤pH和土壤質(zhì)地的影響，可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中的Se2-的含量變化較大，植物通常也難以吸收。

4.3 土施硒肥對(duì)土壤中鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒中不同價(jià)態(tài)硒的影響

植物不能直接利用土壤中的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒，需要經(jīng)過(guò)形態(tài)價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化作用才可以被植物吸收。油葵收獲期土壤中，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒的含量比空白對(duì)照組相比反而增加了。證明外源硒可以促進(jìn)其他可溶態(tài)硒向鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒的轉(zhuǎn)化。土施硒肥不利于植物對(duì)土壤中有效硒的吸收。

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