土施硒肥對土壤不同形態(tài)及不同價態(tài)硒含量的影響

李芊夏

摘 要：油葵對土壤中硒元素的吸收狀況與硒的不同形態(tài)及不同價態(tài)有關(guān)。實驗通過在施硒肥后的油葵田里采集油葵開花期和油葵收獲期時的土壤樣品，應(yīng)用連續(xù)浸提技術(shù)將土壤中不同形態(tài)及不同價態(tài)的硒進(jìn)行浸提，采用原子熒光光度計測量不同形態(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)；價態(tài)；油葵；浸提

中圖分類號：S565 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180432005

硒元素被人們譽為人體的抗癌之王，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。人體對硒的攝入和吸收主要是通過一些植物性的食物尤其是谷物等實現(xiàn)的。而全球大多數(shù)地區(qū)的硒元素含量處于一個較低的水平。因此，如何有效地提高植物中有效的硒元素含量，這對于改善人們的健康水平有著極其重要的意義。該實驗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 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于山西省運城市鹽湖區(qū)。該區(qū)地形地勢較為平坦，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，陽光充足，四季非常分明，全年的平均氣溫為13.5℃，一年的無霜期可達(dá)到206d，全年降雨量充足，全年降水量可以達(dá)到550mm。

2 實驗方法

2.1 大田試驗

試驗地點是運城市鹽湖區(qū)運城學(xué)院花卉生產(chǎn)基地；試驗時間是2015年3—6月；試驗品種是昌吉州西亞種子有限責(zé)任公司的矮大頭“567DW”；試驗處理為1種油葵，5個施肥處理，3個重復(fù)，共15個處理，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、飽滿的種子；土施硒肥說明：在播種前，按照一定濃度梯度配制硒肥，再噴施在試驗田土壤表面，然后將土壤深翻混合均勻，再進(jìn)行播種；播種說明：實驗田的面積是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，每個洞內(nèi)定苗1株。采用容量法灌水，根據(jù)油葵的生長情況和土壤的干濕程度及時澆水。

2.2 樣品采集與預(yù)處理

油葵開花期時，采集經(jīng)過不同濃度硒肥處理過的0～20cm土層的土壤樣品，編號開花期1～6號，17～28號。油葵收獲期時，采集經(jīng)過不同濃度硒肥處理過的0～20cm土層的土壤樣品，編號收獲期1～6號，17～28號。由于不同形態(tài)及不同價態(tài)的硒在土壤中存在一定的平衡，所以樣品儲存時要防止細(xì)菌對土壤進(jìn)行降解破壞平衡，使硒的形態(tài)發(fā)生變化。所以要把樣品儲存在塑料袋中或立即冷凍起來。然后實驗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分別稱取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，靜置一段時間待分層后過濾，提取上清液待測。

2.3.2 浸提可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒

將上一步過濾后剩下的土壤殘渣中，加入100mL

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，靜置一段時間，靜置一段時間待分層后過濾，提取上清液待測。

2.3.3 浸提鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)

在過濾后的殘渣態(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，之后靜置一段時間待分層后進(jìn)行過濾，提取上清液待測。

2.4 樣品測定準(zhǔn)備

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

測定可溶態(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)移到待測管中待測。其測定結(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)移到待測管中待測。

測定可交換態(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，放入待測管中，用AFS直接測定。

測定可交換態(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)移到待測管中待測。

測定可交換態(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)移到待測管中待測。

測定鐵錳氧化物結(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，放入待測管中，用AFS直接測定。

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。蓋上測試管的蓋子，搖勻后待測。

2.6 原子熒光光度法測定

2.6.1 工作原理

硒元素有自己特定的原子熒光光譜，經(jīng)特定波長的光源照射硒原子后，位于低能態(tài)的原子會遷到相應(yīng)的高態(tài)，然后又自發(fā)地回到低能態(tài)。在這個先躍遷后活化的過程中，會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，打開原子熒光光度計的開關(guān)，啟動30min。同時將裝有硒標(biāo)準(zhǔn)溶液和硒待測液的待測管擺放到指定位置；30min后，雙擊電腦桌面上原子熒光光度計圖標(biāo)，進(jìn)入工作站；出現(xiàn)自檢畫面，檢測全部正常后點擊返回；點火，設(shè)置測量條件，樣品參數(shù)，輸入標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度；按編號進(jìn)行測量；清洗，關(guān)氣，熄火，松泵壓塊，退出系統(tǒng)。

2.7 計算公式

利用原子熒光光度法測出樣品的熒光度值，之后根據(jù)硒的標(biāo)準(zhǔn)方程曲線計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 實驗結(jié)果

3.1 土施不同濃度硒肥對可溶態(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。說明施硒肥有效加快了油葵對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，在Se200 g/ha時，達(dá)到最低。說明植物對可溶態(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（見圖1）。

3.2 土施不同濃度硒肥對可溶態(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，在Se300g/ha時，達(dá)到最高。說明植物對可溶態(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（見圖2）。

3.3 土施不同濃度硒肥對可溶態(tài)硒中的Se2-的影響

由圖3可以看出，在施硒肥后，油葵開花期土壤中，可溶態(tài)的硒化物的含量明顯增加，說明施硒肥促進(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)（見圖3）。

3.4 土施不同濃度硒肥對可交換態(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，證明油葵對Se4+的吸收能力呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢（見圖4）。

3.5 土施不同濃度硒肥對可交換態(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，但與空白對照相比，土壤中的硒含量并沒有顯著變化。證明植物對可交換態(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（見圖5）。

3.6 土施不同濃度硒肥對可交換態(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-含量變化沒有規(guī)律，起伏不定。因為受風(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（見圖6）。

3.7 土施不同濃度硒肥對鐵錳氧化物結(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（見圖7）。

4 結(jié)論

4.1 土施硒肥對土壤中可溶態(tài)硒中不同價態(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。說明施硒肥有效加快了油葵對Se4+的吸收。可溶態(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)和價態(tài)的硒向Se6+轉(zhuǎn)化的過程。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，油葵開花期土壤中，可溶態(tài)的硒化物的含量明顯增加，說明施硒肥促進(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 土施硒肥對土壤中可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)硒中不同價態(tài)硒的影響

土施硒肥可以有效促進(jìn)植物對土壤中可交換態(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-含量變化沒有規(guī)律，起伏不定。因為受風(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 土施硒肥對土壤中鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒中不同價態(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)過形態(tài)價態(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土壤中有效硒的吸收。

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