納米硒對綠茶硒富集和鎘鉛累積效應研究

梁龍 石春柳

摘要通過大田試驗，探討了不同形態納米硒對綠茶富硒效果，以及鎘鉛累積效應的影響。結果表明，采用葉施方式，納米硒尤其是化學納米硒能夠以較低的投入實現富硒茶生產，但對鎘鉛的累積效應同步增強，其內在機理還需進一步研究。在各種納米硒試驗中，離心處理后的生物納米硒（BioSeNPs）能夠實現綠茶硒富集同時抑制茶葉對鎘鉛等重金屬的吸收，具有產業化發展應用的潛力。

關鍵詞納米硒；綠茶；硒富集；鎘；鉛；累積效應

中圖分類號S 571.1文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2023）24-0147-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.032

Study on the Effect of Nano Selenium on Selenium Enrichment and Cadmium Lead Accumulation in Green Tea

LIANG? Long，SHI Chunliu

（Institute of Rural Revitalization Strategy，Guizhou University of Finance and Economics，Guiyang，Guizhou 550025）

AbstractA field experiment of using foliage Se was designed to research the effect of Se，Cd Pbconcentration in green tea product using different nanoSe.The results showed that using nanoSe especially chemical nanoSe had an obvious effect than others to realize the tea production with Seconcentration as well as Cd，Pb accumulations.And the inner mechanism need to further research.In various nanoSe experiments，BioSeNPs with centrifugal treatment could realize Seconcentration as well as restrain Cd and Pb? absorption in the process of green tea production.

Key wordsNanoSe;Green tea;Seconcentration;Cd;Pb;Accumulative effect

硒（Selenium，Se）是一種存留于自然生態系統中的微量元素，研究表明，硒在增強人體免疫力、抗疲勞、抗衰老、提高男性精子活性，預防和治療克山病、大骨節病、糖尿病、心血管疾病，抗擊肺癌、食道癌、胃癌、乳腺癥、前列腺癌等癌癥方面具有較強功效［1-3］。我國有2/3的人群不同程度地缺硒，大多數處于亞健康狀況，對富硒食品潛在的消費群體龐大，市場前景廣闊。因此，不僅是富硒區如黑龍江海倫、陜西紫陽、湖南桃源、江西豐城、貴州開陽等地大力發展富硒農業產業如富硒大米、富硒蔬果、富硒茶等，開展富硒產品的精加工，力圖將其打造成為實現鄉村振興、促進地方經濟發展的支柱性產業，一些非富硒區也在打造富硒產業［4］。

但硒元素的安全攝入范圍非常窄，攝入量過低無法維護機體日常生活所需，過量又容易使生物體產生中毒反應，因此，包括世界衛生組織（WHO）在內的眾多國際組織對硒元素的攝入量都做了推薦，眾多國家和地區也制定了嚴格的富硒食品標準，這為富硒產業規范化、標準化發展夯實了基礎［5］。然而，我國72%的國土存在不同程度的缺硒現象，而大部分富硒區土壤呈破碎化分布［6］。此外，農作物從自然土壤中吸收硒受到土壤pH、土壤氧化還原電位、硒在土壤中的含量、形態、分布及生物有效性等因素的影響［7］。因此，完全依靠天然富硒土壤實現標準化、規模化富硒農產品生產不現實，現實中，企業更多的是依靠外源硒投入，即通過土壤或者葉面施用硒肥使農產品達到富硒食品標準［8-9］。當前，無論是研究還是規模化生產，外源硒的主要成分是硒酸鈉（Na2SO4）和亞硒酸鈉（Na2SO3），投入量為150～2000g/hm2，而作物對硒元素的當季利用率較低，大量外源硒進入土壤和水體，存在二次污染的危險［8］。此外，土壤硒與鎘（Cd）、鉛（Pb）等重金屬有一定的伴生關系，而外源硒進入植物體后，與植物內鎘鉛的累積有拮抗或者促進作用。因此，外源硒對植物硒富集，以及與鎘鉛等重金屬相互作用的研究是土壤-植物-重金屬體系研究熱點［10-12］。

納米硒是用納米技術制備的零價硒或者元素硒，其毒性比硒酸鈉和亞硒酸鈉小得多，由于納米級徑粒，生物活性強，也更容易被動植物吸收。因此，從理論上，利用納米硒作外源肥比硒酸鈉和亞硒酸鈉的利用效率更高。當前，對納米硒作用于植物硒富集、與其他重金屬相互作用的研究較少［13］。2013年開始，中國農業大學功能農業研究中心開發出系列化學納米硒和生物納米硒產品，并在不同地區進行了系列試驗。筆者對陜西紫陽綠茶施用納米硒，研究施用納米硒葉面肥對綠茶硒富集以及植物體內鎘鉛累積效應的影響，分析納米硒大規模應用助力富硒農業產業的可行性。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在陜西紫陽合作單位種植基地進行，正常栽培管理。試驗地有機質含量 17.60 g/kg，速效氮、磷、鉀含量分別為 102.28、24.13和 136.86? mg/kg，土壤 pH 6.11，鎘 0.133? mg/kg，鉛 24.17? mg/kg，全硒 79.67 μg/kg，無機硒 74.84 μg/kg，為貧硒土壤。

1.2試驗設計

設置葉面肥8個施硒（Se）水平，分別為CK（0 g/hm2）、S1（60 g/hm2，無離心生物納米硒）、S2（60 g/hm2，離心生物納米硒）、S3（30 g/hm2，化學納米硒）、S4（60 g/hm2，化學納米硒）、S5（90 g/hm2，化學納米硒）、S6（60 g/hm2，亞硒酸鈉分析純）、S7（60 g/hm2，亞硒酸鈉分析純+表面活性劑）。小區面積30 m2，4個重復，隨機區組排列。

1.3測定項目與方法

Se含量的測定，取樣用4∶1硝酸高氯酸消解后，用原子熒光光度計檢測，采用標準物質進行分析質量控制。Pb和Cd含量測定采用火焰原子吸收光譜法，樣品經消化后，用火焰原子吸收分光光度計測定樣品的Pb、Cd含量。

2結果與分析

2.1不同形態硒對茶葉硒富集的影響

不同形態硒處理后，茶葉中硒含量為CheSeNPs-3>CheSeNPs-2> CheSeNPs-1>Se（Ⅳ）+XG>MixSeNPs>BioSeNPs>Se（Ⅳ）>CK。由此可知，外源硒添加均能夠提高茶葉的硒含量，與對照相比，最高可以提高28.2倍，達16.23? mg/kg，最低可以提升2.6倍，達1.51? mg/kg。常規模式中，亞硒酸鈉采用葉施，茶葉硒富集效果為對照的2.6倍，但亞硒酸鈉+表面活性劑方式，茶葉硒富集效果是對照的5.1倍，達2.93? mg/kg。在各種納米硒模式中，無離心和經過離心處理的生物納米硒，茶葉硒富集分別為對照的2.88和2.75倍，分別達1.66和1.58? mg/kg。化學納米硒對茶葉硒富集的效果最為明顯，分別為對照的8.5、22.2、28.2倍，達4.87、12.81、16.23? mg/kg，在這3種模式中，茶葉的硒富集效果與化學納米硒投入量呈正相關。與常規添加亞硒酸鈉生產富硒產品模式相比，納米硒對茶葉硒富集效果更好，但亞硒酸鈉增加表面活性劑后，茶葉的富硒效果提升明顯。整體上看，化學納米硒對綠茶硒富集效果最好，其次是亞硒酸鈉+表面活性劑［Se（Ⅳ）+XG］模式，生物納米硒也能夠達到富硒茶標準（圖1）。

2.2不同形態硒對綠茶鎘鉛累積效應的影響

與對照（CK）模式相比，添加亞硒酸鈉后，植物體內的鎘累積量，從均值0.051 8? mg/kg降低到0.044 1 mg/kg，降低了14.9%，但Se（Ⅳ）+XG模式下，綠茶鎘富集增加了4.9%。2種生物納米硒均能不同程度降低綠茶鎘積累，但經過離心處理的納米硒效應更為明顯，與對照相比降低了11.8%，無離心處理的生物納米硒僅降低了3.3%。化學納米硒對綠茶鎘積累的拮抗作用表現不明顯，與對照相比，CheSeNPs-1和CheSeNPs-3模式鎘累積僅降低了2.1%和4.0%，CheSeNPs-2處理使鎘富集提升了2.3%。在7種外源硒中，只有亞硒酸鈉模式［Se（Ⅳ）］和離心處理后的生物納米硒（BioSeNPs）對綠茶鎘累積的拮抗效應明顯（圖2）。

與對照（CK）模式相比，添加亞硒酸鈉［Se（Ⅳ）］后，綠茶的鉛累積降低了14.4%，但亞硒酸鈉+表面活性劑［Se（Ⅳ）+XG］提升了8.3%。在2種生物納米硒模式中，與對照相比，離心處理（BioSeNPs）模式下綠茶鉛累積量降低了24.1%，無離心處理（MixSeNPs）模式下，鉛累積提升了8.3%。化學納米硒的3種模式中，茶葉鉛累積量分別提升了37.2%、17.9%和18.1%，表現出明顯的促進作用。整體上，在7種外源硒模式中，亞硒酸鈉［Se（Ⅳ）］和生物納米硒（離心處理BioSeNPs）2種模式對綠茶中鉛的累積表現出明顯的拮抗作用，而化學納米硒則表現出促進作用，強化了綠茶對鉛的累積效應（圖3）。

3討論

3.1施硒對作物硒含量的影響

為了加快富硒產業的建設，眾多研究機構在富硒區和貧硒區進行了大量作物硒富集試驗，包括土壤施硒、葉面施硒和水培沙培實現農作物硒富集方式，前期主要是施用無機硒即硒酸鈉和亞硒酸鈉。胡秋輝等［14］對土壤和葉面施用亞硒酸鈉，發現葉面噴施硒效果高于土壤施硒，用量、濃度、時間和茶葉采摘時間是生產富硒茶的關鍵。唐顥等［15］發現葉面施硒4～9 g/hm2，茶葉可達到富硒標準，根施效果顯著不如葉施。江福英等［8］將土壤施硒量提升到2 000 g/hm2，也只有春茶接近富硒標準，全年茶樹采摘新梢對硒的吸收量僅占硒施用量的0.009%～0.026%。研究表明，葉施效果優于土壤施硒。曹丹等［16］采用沙培方式探索了茶樹根莖葉等對硒吸收累積特性，發現當培養液濃度在0.05～0.10 mmol/L時，葉的硒富集量能夠達2～3 mg/kg。與上述研究相比，該研究結果進一步證實常規的亞硒酸鈉通過葉施，能夠使茶葉快速達到富硒標準，而納米硒尤其是化學納米硒能夠高效實現富硒茶生產，這與王佑成等［17］、胡萬行等［18］采用納米硒對綠豆芽和紫色馬鈴薯的試驗結果一致。考慮到納米硒的高生物活性，其施用量還可以進一步降低，從而降低生產成本和潛在生態風險。因此，就快速發展富硒食品和富硒農業而言，葉施納米硒是一種可以考慮的選擇。

3.2不同形態外源硒添加對鎘鉛累積效果的影響

研究發現，土壤硒與重金屬鎘、鉛、汞等具有伴生關系，但合理施用外源硒對重金屬具有拮抗作用。賀前鋒等［19］研究表明，噴施不同種類的富硒肥能夠實現水稻的降鎘富硒。方勇等［20］研究表明，噴施75和100 g/hm2硒肥能夠降低稻米中汞、鉛、鎘的富集。樊俊飛［21］研究表明，在鎘鉛污染的土壤中種植小麥，噴施外源硒能夠降低籽粒對鎘鉛的富集。王加冕［22］研究發現，富硒區小麥對鎘鉛的累積與小麥品種有較大關系。龍友華等［23］對鉛鎘污染的土壤中種植的獼猴桃施加外源硒，與對照相比，獼猴桃中鎘鉛累積量分別降低了7%～28%。張海英等［24］研究證實，對草莓施用 2.5～5.0 mg/L硒，能夠抑制葉片和果實對鎘和鉛的吸收。張志元等［25］和張翠翠等［26］在桃、梨和西瓜的鎘鉛積累試驗中發現，外源硒在實現硒富集的基礎上，對上述重金屬均有一定的拮抗作用。但陳火云等［27］在油菜富硒研究中發現，外源硒能夠抑制鎘富集，但對鉛不明顯，部分外源硒施用方式還提升了鉛富集。趙秀峰等［28］研究發現，小白菜地上部分鉛累積隨外源硒的增加呈先減少再增加的趨勢。陳松燦等［10］、潘麗萍等［11］認為，適當的硒能夠同時抑制植物對2種或多種重金屬在植物體內的積累，但硒與重金屬相互作用的機制尚不明確。該研究中，亞硒酸鈉［Se（Ⅳ）］和生物納米硒（離心處理BioSeNPs）2種模式在實現富硒茶生產的同時，抑制鎘鉛在茶葉中的積累，而化學納米硒則表現不明顯，反而對鉛的積累具有較強的促進作用，其內在機理需要進一步研究。

4結論

富硒食品對保障人體健康具有重要意義，富硒農業和富硒產業在鄉村振興和地方經濟發展中能夠發揮重要作用，因此，開展作物富硒研究具有科學性和前瞻性。依靠天然富硒土壤實現規模化、標準化富硒生產不現實，通過農業措施發展富硒農業具有可行性。常規的通過土壤施硒用量較大，且硒的利用率極低，不僅增加生產成本，而且容易造成環境污染，相反，葉施外源硒能夠克服這些缺陷。納米硒是現代生物技術的產物，該研究利用不同形態的納米硒對茶葉硒富集和鎘鉛累積效應進行了研究，結果表明，相對常規的亞硒酸鈉，同等劑量或者較小劑量的納米硒同樣能夠達到富硒效果，以化學納米硒富集效果最佳，但其對鎘鉛的累積具有促進作用，其內在機理尚需進一步研究。在所有納米硒硒富集和鎘鉛累積試驗中，以生物納米硒（離心處理BioSeNPs）模式最優，具有大規模開發應用前景。

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