磷硒配施對冬小麥幼苗磷硒吸收和轉運的影響

聶兆君，李金峰，趙 鵬，劉世亮，方先芝，劉紅恩 *

(1.河南農業大學資源與環境學院，河南 鄭州 450002；2.河南省土壤污染防控與修復重點實驗室，河南 鄭州 450002)

【研究意義】硒是人類和牲畜必不可少的微量元素之一，具有清除自由基、抗氧化、保護細胞膜、增強機體免疫力的功效[1]，已被科學界認定為有效的“抗癌之王”、“生命火種”[2-3]。硒在維持機體正常的生理功能、細胞抗氧化系統中均有重要作用，缺硒可加速機體衰老并可能導致癌癥、心血管疾病等多種疾病[4-5]。近年來，人們對于硒與植物代謝和生長發育的關系進行了研究，發現硒對植物的生長發育也具有重要影響[6]，通過參與植物體內蛋白質代謝、能量代謝、抗氧化作用以及與其它元素的相互作用發揮其生理功能[7]。資料表明，我國有72 %的地區、約7億人口處于缺硒狀態[7-8]。膳食中硒攝入量的不足，嚴重影響人類的身體健康。根據中國營養學會的調查報告，我國成人每日的硒攝入量僅為26.63 μg，距中國營養學會和國際硒學會推薦日攝入量50 μg相差甚遠[9]。研究表明，以亞硒酸鈉作為人體和動物的直接硒源，其風險性較大，通過食物鏈轉化，從中獲取適量的硒營養則是一條安全、價廉、可行的途徑[10]。小麥是我國重要的糧食作物，是我國北方人民的主要口糧。小麥中的有機態硒對人體安全、有效，因此提高小麥籽粒硒含量，開發富硒食品，以增加以小麥為主食人群對硒的攝入量，已顯得尤為重要[7]?！厩叭搜芯窟M展】磷作為植物生長發育所必需的營養元素[11]，與硒雖為不同族元素，但它們在土壤中均以陰離子形態被植株吸收，離子半徑和理化性質類似[12]，因此兩者在植物吸收和生理代謝過程中可能存在相互作用。但是，關于磷、硒在植物體內的相互影響，卻出現了相互矛盾的研究結果。Cater等 (1972)在美國觀察到在14種土壤中添加磷，增加了硒在紫花苜蓿中的吸收和積累[13]。Singh等(1976)指出施鋅能增加三葉草硒含量[14]。然而，也有報道稱施磷能顯著降低植物對硒的吸收[15-16]。Liu等(2004)指出當施磷水平能滿足水稻生長需求時，能促進硒的吸收和在地上部的累積，但是施磷過量時反而抑制了地上部硒累積；而對于根系，增加的施磷水平則顯著降低了硒含量[17]。趙文龍等(2013)研究表明當施硒濃度較低時，施磷對根系和地上部硒含量有降低作用，而當硒濃度較高時，施磷可提高小白菜根系和地上部硒含量[18]。因此，有關磷對植物硒吸收的影響，與硒、磷的施用水平有關?！颈狙芯壳腥朦c】本文通過水培試驗，分析冬小麥幼苗地上部和根系干物質重、根冠比、磷、硒含量、累積量及遷移系數，探究磷硒配施對磷、硒吸收、累積和遷移的影響?！緮M解決的關鍵問題】為深入認識植物磷、硒互作效應，推動小麥生產中合理施用磷肥和硒肥提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試小麥 供試小麥品種為豫農416，由國家小麥工程技術研究中心提供。

1.1.2 供試營養液 試驗采用改良的霍格蘭營養液，其配方為：945 mg /L Ca (NO3)2·4H2O，607 mg /L KNO3，493 mg/L MgSO4·7H2O，20 mg /L EDTA-Fe，2.86 mg/ L H3BO3，1.81 mg /L MnC12·4H2O，0.22 mg/L ZnSO4·7H2O，0.08 mg/L CuSO4·5H2O和0.02mg/L (NH4)6Mo7O24·4H2O。

1.2 試驗處理

試驗分別設置3個磷水平(0.31、3.1、31 mg/L)和3個硒水平(0、0.1、1.0 mg/L)，采用完全交互設計，共9個處理：P0.31Se0，P0.31Se0.1，P0.31Se1.0，P3.1Se0，P3.1Se0.1，P3.1Se1.0，P31Se0，P31Se0.1，P31Se1.0，分別以NaH2PO4·2H2O和Na2SeO3·5H2O作為肥源，每個處理重復3次。

1.3 試驗方法

試驗所有器皿先用2 mol/L HCl 浸泡48 h，后用去離子水沖洗干凈。小麥種子先用98 %乙醇消毒30 s，后用0.5 %次氯酸鈉溶液消毒30 min，用去離子水沖洗干凈，播于醫用紗布上25 ℃恒溫催芽。7 d后，選擇大小一致的小麥幼苗，移植于盛有3.8 L營養液的塑料盒并放置在人工氣候室(溫度20～25 ℃、光照時間14 h、濕度60 %、光照強度400 μmol/ m2/s)中培養。首先在1/4濃度營養液中培養一周，然后在1/2營養液培養一周，最后在完全營養液培養至收獲。為了保證營養液具有足夠的濃度，每3 d更換1次營養液。為盡量避免試中可能的微量元素污染，營養液采用去離子水配制(電阻率> 18 MΩ.cm，25 ℃)，所用試劑均采用分析純級別。小麥幼苗生長30 d后，分地上部和根剪開，去離子水沖洗干凈，105 ℃殺青30 min后60 ℃烘干至恒重，并記錄地上部和根干物質重。植物樣品粉碎過篩，測定Se、P元素的含量。

1.4 測定項目及方法

植株磷含量采用濃酸硫-高氯酸(4∶1)消化-釩鉬黃比色法[19]。

植物硒含量采用原子熒光測定[20]：稱約0.15 g 樣品于三角瓶中，加入4∶1的硝酸和高氯酸混合液10 mL，靜置過夜后于170 ℃消化至冒白煙且只剩余約3 mL左右時取下，冷卻后加入10 mL (1∶1)的鹽酸繼續加熱，消化至白煙產生，只剩少許消化液時取下轉移至25 mL容量瓶中，上機測定。

植株養分累積量=植株養分含量×干物質重

植株養分遷移系數=植株地上部養分含量/地下部養分含量

1.5 數據統計分析

所有數據均采用Excel 2003和SPSS18.0程序進行處理和統計分析，采用雙因素方差分析，主效應及交互效應分析采用F-test，各處理平均值的多重比較采用Duncan-test。

表1 磷硒配施對冬小麥幼苗干物質重的影響Table 1 Effects of phosphorus combined with selenium on dry matter weight in winter wheat seedlings (g/pot)

注：表中各處理數據為3個重復的平均值，不同的小寫字母表示不同處理之間在P<0.05水平差異顯著；**和*分別表示磷、硒處理主效應及交互效應在P<0.01和P<0.05水平下顯著。下同。
Note: Data in the table are the mean of three replicates; The different small letters mean significant atP< 0.05; ** and * mean significance atP< 0.01 andP< 0.05 the main and interactive effect of P and Se, respectively.The same as below.

2 結果與分析

2.1 磷硒配施對小麥幼苗干物質累積的影響

由表1可知，在Se0和Se0.1水平下，P31處理可顯著提高冬小麥地上部的干物質重，較P0.31處理提高幅度分別為49.5 %和41.5 %；在Se1水平下，P3.1和P31處理可顯著提高地上部干物質重，其增幅分別達66.3 %和104 %。在P0.31和P31水平下，Se1處理顯著降低地上部干物質重，其降幅分別為43.5 %和22.9 %。地上部干物質重最高值出現在P31Se0處理，而最小值則出現在P0.31Se1處理，前者為后者的2.64倍。

在Se0水平下，P3.1和P31處理均顯著降低根系干物質重，較P0.31處理降幅分別為33.3 %和23.7 %；在Se0.1和在Se1水平下，根系干物質重在施磷處理之間未達到顯著差異。在P0.31水平下，Se0.1和Se1處理顯著降低根系干物質重，其降幅分別為14.5 %和31.7 %；在P3.1和P31水平下，不同硒處理之間的根系干物質重無顯著差異。磷、硒對小麥根系干物質重存在極顯著的交互效應。

如表2可知， 在3個施硒水平下，P3.1和P31處理均可顯著降低冬小麥根冠比。在3個施磷水平下，Se1處理顯著提高根冠比，較Se0增幅分別達19.6 %、31.0 %和38.5 %。小麥根冠比的最高值和最低值分別出現在P0.31Se1和P31Se0處理。

2.2 磷硒互作對小麥幼苗磷含量及磷累積量的影響

如表3可知，在3個施硒水平下，與P0.31處理相比，P3.1和P31處理顯著提高冬小麥地上部磷含量和累積量。在P31水平下，Se0.1和Se1處理顯著降低地上部磷含量，其降幅分別為9.80 %和11.1 %；在P3.1水平下，Se1處理顯著降低地上部磷累積量，其降幅為26.9 %；在P31水平下，Se0.1和Se1處理顯著降低地上部磷累積量，其降幅分別為21.9 %和32.2 %。最高值和最低值分別出現在P31Se0和P0.31Se0.1處理。磷、硒對地上部磷累積量存在極顯著的交互效應，其最高值和最低值分別出現在P31Se0和P0.31Se1處理。

如表4可知，3個施硒水平下，與P0.31處理相比，P3.1和P31處理顯著提高根系磷含量和磷累積量。在P0.31和P3.1水平下，施硒對根系磷含量和磷累積量均無顯著影響，而在P31水平下，Se0.1處理顯著提高根系磷含量，增幅為3.1 %，Se1處理顯著提高根系磷含量和磷累積量，其增幅分別為16.1 %和25.4 %。磷、硒對根系磷含量和磷累積量分別存在顯著和極顯著的交互效應，最高值均出現在P31Se1處理，最小值則分別出現在P0.31Se0和P0.31Se1處理。

表2 磷硒配施對冬小麥幼苗根冠比的影響Table 2 Effects of phosphorus combined with selenium on root/shoot ratio in winter wheat seedlings

表3 磷硒配施對冬小麥幼苗地上部磷含量及累積量的影響Table 3 Effects of phosphorus combined with selenium on phosphorus content and accumulation in shoot of winter wheat seedlings

表4 磷硒互配施對冬小麥幼苗根系磷含量及累積量的影響Table 4 Effects of phosphorus combined with selenium on phosphorus content and accumulation in root of winter wheat seedlings

表5 磷硒配施對冬小麥幼苗地上部硒含量及累積量的影響Table 5 Effects of phosphorus combined with selenium on selenium content and accumulation in shoot of winter wheat seedlings

2.3 磷硒互作對小麥幼苗硒含量及硒累積量的影響

如表5可知，在Se0.1和Se1水平下， P3.1和P31處理下的地上部硒含量顯著低于P0.31處理；在Se1水平下，P3.1處理下的地上部硒累積量顯著低于P0.31處理。在P0.31水平下，Se0.1處理下的地上部硒含量是Se0處理的10.9倍，Se1處理下的地上部硒含量和累積量分別是Se0處理的47.8倍和27.1倍；在P3.1水平下，Se1處理下的地上部硒含量和累積量分別是Se0處理的37.8和29.6倍；在P31水平下，Se1處理下的地上部硒含量和累積量分別是Se0處理的30.0和23.1倍。磷、硒對地上部硒含量和硒累積量分別存在極顯著和顯著的交互效應，其最高值出現在P0.31Se1處理，最低值出現在P31Se0處理。

如表6可知，在Se0.1和Se1水平下，與P0.31處理相比，P3.1和P31處理顯著降低根系硒含量和累積量。在P0.31水平下，Se0.1和Se1處理下根系硒含量和累積量均顯著高于Se0處理；在P3.1和P31水平下，Se1處理下根系硒含量和累積量均顯著高于Se0處理。磷、硒對根系硒含量和累積量均存在極顯著的交互效應，其最高值出現在P0.31Se1處理，最低值出現在P0.31Se0處理。

表6 磷硒配施對冬小麥幼苗根系硒含量及累積量的影響Table 6 Effects of phosphorus combined with selenium on selenium content and accumulation in root of winter wheat seedlings

表7 磷硒配施對冬小麥幼苗磷、硒遷移系數的影響Table 7 Effects of phosphorus combined with selenium on transport coefficient of phosphorus and selenium in winter wheat seedlings

2.4 磷硒互作對小麥幼苗磷、硒遷移系數的影響

如表7可知，P31處理僅在Se0水平下顯著提高磷遷移系數，增幅為31.4 %；Se1處理顯著降低P31水平下的磷遷移系數，降幅為23.9 %。磷遷移系數的最高值和最低值分別出現在P31Se0和P0.31Se1處理下。

在Se0水平下，P3.1和P31處理顯著降低硒遷移系數，降低幅度分別為74.4 %和72.2 %；在Se1水平下，P3.1和P31處理顯著提高了硒遷移系數，提高幅度分別為71.4 %和121 %。Se0.1和Se1處理顯著降低P0.31水平下硒的遷移系數，降低幅度分別為88.3 %和84.4 %。磷、硒對硒遷移系數存在極顯著的交互效應，最大值和最低值分別出現在P0.31Se0和P3.1Se0.1處理下。

3 討 論

本試驗結果顯示，無論施硒與否，施磷顯著提高冬小麥地上部干物質重(表1)，這與Mora等[21]和Zhang等[22]的結果相一致。相對于P3.1Se0和P31Se0處理來說，磷硒配施(P3.1Se0.1、P3.1Se1、P31Se0.1和P31Se1)對冬小麥地上部干物質重有顯著降低的作用。在缺硒(Se0)和低硒(Se0.1)水平下，施磷顯著降低根系干物質重，但在高硒(Se1)水平下，施磷有提高根系干物質重的趨勢，盡管差異不顯著。因此單施磷肥更有利于冬小麥地上部的生長。高硒(Se1)處理顯著降低冬小麥地上部干物質重，同樣，兩個施硒(Se0.1和Se1)處理僅在低磷(P0.31)水平下顯著降低根系干物質重。從根冠比也可以看出，相對于P0.31Se0.1和P0.31Se1來說，磷硒配施有降低根冠比的作用，但相對于P3.1Se0和P31Se0來說，則有提高根冠比的作用(表2)。因此，磷硒配施更有利于根系的發育，這與Terry等[23]的研究結果相同。

無論施磷水平的高低，施硒均降低地上部磷含量、累積量及遷移系數，且隨著施硒水平的增加作用越顯著(表3、5)，說明硒對冬小麥磷向地上部的轉運及累積存在顯著的抑制效應。在高磷條件下，高硒顯著提高根系磷含量和累積量。說明，高磷、高硒對根系吸收磷存在協同效應，這可能與促進根系的生長發育從而提高對磷的吸收有關[17]。

施磷對冬小麥地上部和根系硒含量及累積量、硒遷移系數的影響均與施硒水平有關(表4～5)。在缺硒條件下，施磷對地上部硒含量和累積量、對硒向地上部遷移有增加的作用，對根系硒含量和累積量無顯著影響，說明施磷促進冬小麥硒向地上部的轉運是對缺硒脅迫條件的響應。陳思楊等[24]研究發現，施磷處理顯著增加在極低硒含量條件下的水稻幼苗硒的轉運系數。在低硒和高硒條件下，無論是地上部和根系硒含量及累積量，還是硒遷移系數，兩個施磷處理均有顯著降低的作用，說明磷、硒對冬小麥硒的吸收和轉運存在顯著的拮抗效應，這與趙文龍等[18]的研究結果一致。施磷降低冬小麥硒吸收，一方面可能與硒競爭根系上的吸附位點，可能通過吸收磷酸鹽的轉運通道進入植物體內[25-26]，另一方面促使土壤中的硒從可溶性和交換態向鐵錳氧化物和有機質結合態轉化，降低了土壤硒的有效性[22]。

4 結 論

在水培條件下，施磷增加小麥幼苗地上部生物量，施硒則降低地上部生物量，磷硒配施有利于小麥幼苗根系的生長發育。磷、硒對冬小麥磷、硒吸收和轉運的交互作用受到施用水平高低的影響。較高的施硒水平能抑制磷向地上部的轉運和累積，且這種拮抗效應隨著磷水平的提高而增強；高磷高硒對根系吸收磷則表現出協同效應。施磷能促進缺硒條件下的冬小麥幼苗硒向地上部的轉運，但抑制了施硒條件下冬小麥根系對硒的吸收及硒向地上部的轉運。