不同作物对外源硒动态吸收、转运的差异及其机制

查明作物硒吸收、转运随生育期的动态变化,有助于更好地了解硒在土壤-植物系统中的迁移进而对其有效性进行调控.本文采用盆栽试验,研究了6种不同作物在8周生长期内对外源硒酸盐和亚硒酸盐的动态吸收和转运差异及可能机制.结果表明,作物对硒酸盐和亚硒酸盐的动态吸收规律显著不同.硒酸盐处理作物地上部和根部硒含量从种植3周后持续下降;而亚硒酸盐处理作物根部硒含量随生长逐步上升,地上部硒含量随生长呈先上升后平稳或下降的趋势.两种硒处理在整个作物生长期内都有硒的累积,但植物体内80%的硒源于前6周的吸收.6种作物相比,硒酸盐处理芥菜地上部和根部硒含量最高,小麦地上部次之,亚硒酸盐处理,胡萝卜地上部硒含量最高,地下硒含量最小,而相同硒处理菜薹、紫甘蓝和绿菜花地上部和根部硒含量相近.绿菜花、紫甘蓝、菜薹、芥菜和小麦对硒酸盐的转运明显高于亚硒酸盐,胡萝卜对两种硒的转运能力相当.生物稀释作用影响作物硒含量的动态变化,尤以硒酸盐处理最为明显,供试植物硒含量与其干重呈显著负相关,但生物量改变引起的稀释作用并不能解释其对两种价态硒截然相反的吸收规律.进一步分析发现,硒酸盐处理6种作物硒累积量与作物生长期土壤有效硒改变量呈显著正相关（P<0.05）,但亚硒酸盐处理却未发现此结果;6种作物硒累积量仅占亚硒酸盐处理土壤有效硒的0.5%~18.1%,而硒酸盐处理除胡萝卜外5种作物硒累积总量为土壤有效硒量的1.1~4.5倍,由此可见,作物对外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异是作物硒吸收和转运能力、土壤供硒能力及生物稀释综合作用的结果,在作物硒的强化中应该综合考虑.     

不同价态外源硒在石灰性土壤中的形态转化及其生物有效性

通过盆栽试验和连续浸提的方法,研究了外源硒酸盐(六价硒)和亚硒酸盐(四价硒)施入石灰性土壤后的形态转化及其对小白菜生物有效性的影响.结果表明,不同价态外源硒施入土壤后,土壤各形态硒含量均随外源硒添加量的增加而显著增大(p0.01).但两种外源硒在土壤中的形态变化明显不同,施入土壤的硒酸盐主要以可溶态形式存在,在土壤中的移动性相对较大;而亚硒酸盐主要以可交换态及碳酸盐结合态形式存在,并可由可溶态转化为其他土壤形态,从而降低了其生物有效性.Monod方程拟合结果表明,小白菜根系对六价硒的亲和能力显著大于四价硒,从而使得硒酸盐处理小白菜地上和地下部最大硒含量分别为亚硒酸盐处理的5倍和2倍,说明在石灰性土壤上硒酸盐比亚硒酸盐的生物有效性更高.另外,亚硒酸盐处理小白菜地下部最大硒含量是地上部的2.3倍,而硒酸盐处理小白菜地下部和地上部最大硒含量相近,说明小白菜根系吸收在硒累积和转运过程中起着至关重要的作用.     

硒与硫单一及交互作用对小白菜生长及硒生物有效性的影响

用土培盆栽试验研究了硫酸盐、硒酸盐单一及交互作用对小白菜生长及其硒生物有效性的影响.结果表明,单施硒时,适量硒(≤1.0 mg·kg~(-1))能促进小白菜地上部的生长,表现为小白菜株高和地上部干重分别较不施硒对照处理增加了8.4%和22.1%(p0.05),但高剂量硒(≥2.5 mg·kg~(-1))却抑制其生长,小白菜株高和地上部干重分别较对照减少了0.4%、14.2%(2.5 mg·kg~(-1)Se)和15.8%、50.3%(5.0 mg·kg~(-1)Se).小白菜的根系对硒酸盐的胁迫更为敏感,单施硒处理小白菜根长和地下部干重均低于对照处理,且抑制作用随外源硒添加量的增加而增大,外源硒添加量为1.0、2.5、5.0 mg·kg~(-1)处理的小白菜的根长和地下部干重分别较对照下降了20.5%、28.3%、49.4%和29.2%、24.2%、58.5%.施硫能减缓硒对小白菜的胁迫,表现为相同硒剂量下,小白菜根长、地上和地下部干重均随外源硫剂量的增大而增加.另外,施硫处理小白菜叶绿素含量均显著高于相同硒剂量下的无硫处理,过氧化物酶活性却相反.相同硫剂量下,小白菜硒含量随外源硒添加量的增大而显著增大(p0.05),且地上部对硒的吸收和富集能力均显著大于地下部(p0.05).与此不同,施硫显著抑制小白菜对硒的吸收与富集(p0.05),小白菜地上、地下部硒含量和富集系数(BCFSe-shoot、BCFSe-root)均随外源硫剂量的增大而减小.小白菜生物量与其体内硒含量、硒富集系数呈显著负相关.由此可见,硫酸盐是通过抑制硒吸收和富集及调控小白菜自身的生理代谢来减缓硒酸盐对小白菜生长的胁迫.硫酸盐与硒酸盐的相互作用受硫剂量、硒剂量及植株部位的影响.     

磷与四价硒的共存对小白菜磷、硒吸收及转运的影响

采用土培盆栽试验和化学分析相结合的方法,研究了不同浓度磷酸盐与四价硒共存对小白菜生长、磷和硒吸收及转运的影响,旨在为安全有效地进行补硒和硒污染土壤的植物修复提供理论依据.结果表明,在供试硒浓度范围内(≤5.0 mg·kg-1),施磷均显著促进了小白菜的生长,表现为地上、地下部生物量的增大(p＜0.01).与单施磷相比,硒与磷共存能抑制小白菜根系生长,且抑制其对磷的吸收.磷对小白菜硒吸收的影响与硒、磷浓度有关,表现为促进作用和抑制作用并存,当硒浓度较高时(≥2.5 mg·kg-1),与无磷对照相比施磷可促进小白菜根系对硒的吸收;但高磷处理却导致小白菜地下部硒浓度较低磷处理显著下降.小白菜对磷酸盐的选择性吸收要强于亚硒酸盐,且高浓度磷能抑制硒由小白菜地下部向地上部的转运.故在进行补硒或硒污染土壤修复时,应特别注意合理施磷,以免过量施磷对作物硒吸收和转运的影响.     

硫酸盐对两种硒形态处理下小麦硒吸收和转运的影响

为了揭示硫酸盐处理下小麦对亚硒酸盐和硒酸盐的吸收与转运规律,通过溶液培养,研究了不同浓度硫硒交互下小麦各部位的硒含量变化.结果表明,与无硫处理相比,0.1 mmol·L-1硫使小麦对硒酸盐的吸收潜力(Vmax值)和亲和力(1/Km值)分别降低了25.7%和90.8%,硫酸盐主要是通过降低小麦根系对硒酸盐的亲和力来缩小其与亚硒酸盐的吸收差异.小麦硒转移系数(TF值)随亚硒酸盐浓度的升高显著下降,降幅最高达35.3%,硫酸盐对其无显著影响;TF值随溶液中硒酸盐浓度的升高显著上升,最高增幅达53.8%,硫酸盐对其有显著促进作用.经亚硒酸盐处理后,无论施硫与否,小麦根部累积的硒均会随培养时间的延长显著向地上部运输;而经硒酸盐处理后,小麦根部累积的硒只在硫酸盐存在下才会随培养时间的延长显著运往地上部.富硒地区施用硫肥既可防止土壤硒的过度消耗,又可促进硒向可食部位的转移.     

外源亚硒酸盐和硒酸盐在土壤中的价态转化及其生物有效性

采用土培盆栽试验和化学分析方法相结合的方法,研究了外源亚硒酸盐和硒酸盐态硒在土壤中的价态转化及其生物有效性,旨在为富硒蔬菜的开发和硒污染土壤的生物修复提供依据.结果表明,当土壤中外源施入亚硒酸盐时,小白菜不同生长时期土壤总硒、Se(Ⅳ)和Se(0)含量均随外源硒浓度的增加显著升高(p<0.05);而当土壤外源施入硒酸盐...     

不同外源硒在土壤中的有效性变化及其对小麦硒累积的影响

为明确作物对几种常见外源硒肥的吸收利用差异,通过盆栽试验研究了不同硒肥(硒酸钾、亚硒酸钾、 EDTA螯合硒、硒矿粉、粉煤灰和富硒秸秆)在土壤中的有效性变化及其对小麦生长和硒吸收分配的影响.结果表明,不同外源硒进入土壤后有效性的变化规律不同,硒酸盐、亚硒酸盐和EDTA螯合硒处理土壤有效硒比例显著高于对照(CK)处理,其它处理和CK处理无显著差异.小麦生育前期,硒酸盐、亚硒酸盐和硒矿粉处理土壤有效硒比例逐渐降低,至生育后期则趋于稳定,其他外源硒处理土壤有效硒比例则呈现先下降再升高的动态变化.土壤有效硒含量显著影响小麦硒吸收,两者呈显著正相关关系.施用硒酸盐显著提高了小麦籽粒和叶生物量,但其它硒肥对小麦生长无显著影响.小麦对不同外源硒的累积能力顺序为：硒酸盐>亚硒酸盐和EDTA螯合硒>硒矿粉、粉煤灰和富硒秸秆,施用硒矿粉、粉煤灰和富硒秸秆处理与CK处理无显著差异.施用硒酸盐后硒更易向茎、叶转运富集,而施用亚硒酸盐和EDTA螯合硒后硒更易向籽粒转运累积.     

苗期小麦和水稻对硒酸盐/亚硒酸盐的吸收及转运机制

采用营养液培养方法研究了苗期小麦和水稻对硒酸盐(Na2SeO4)和亚硒酸盐(Na2SeO3)的吸收及转运机制.营养液中供给Na2SeO4时,正常培养的水稻地上部和根中硒的含量分别30.3 mg·kg-1和39.0 mg·kg-1,水稻吸收的硒有80%从根转移到了地上部;小麦地上部和根中硒的含量分别为1.76 mg·kg...     

不同外源硒对镉污染土壤中小白菜生长及镉吸收的影响

为探究不同外源硒对镉的解毒作用的差异,并为土壤镉污染控制与农作物安全生产提供科学依据.采用土培盆栽试验,对比了不同施用量（0、0.5、1.0和2.5 mg·kg^-1）的亚硒酸盐和硒酸盐施入天然镉污染土壤,对小白菜生长（根长、株高、生物量和光合指标）及镉吸收、转运的影响.结果表明,低硒处理（≤1.0 mg·kg^-1）对镉的解毒作用优于高硒处理（2.5 mg·kg^-1）,亚硒酸盐对镉的解毒作用大于硒酸盐.其中,外源施入≤1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐和硒酸盐均提高了小白菜的SPAD值、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度及生物量和株高,且以1.0 mg·kg^-1亚硒酸盐处理的效果最为显著（胞间CO₂浓度除外）;而高硒处理小白菜的各光合指标均显著低于低硒处理（蒸腾速率除外,P<0.05）.与未施硒处理（对照）相比,各硒处理均降低了小白菜对镉的吸收.其中,施入1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐和硒酸盐使得小白菜地上部的镉含量较对照处理分别显著降低了40.0%和20.5%（P<0.05）,但当施硒量为2.5 mg·kg^-1时两种外源硒均促进了镉向地上部转运,使更多的镉累积在小白菜的地上部.总之,施入适量外源硒对土壤镉有一定的解毒作用,表现为小白菜生物量的提高和镉的积累下降.推荐施用1.0 mg·kg^-1的亚硒酸盐用于镉污染土壤中镉的控制及安全利用.     

亚硒酸盐对四种蔬菜生长、吸收及转运硒的影响

采用土培盆栽试验和室内分析相结合的方法,研究了添加不同含量外源亚硒酸盐对小白菜、芥菜、生菜和菠菜的生长、吸收及转运硒的影响.结果表明,低含量硒(＜3.81 mg·kg-1)对供试的4种蔬菜的生长均有促进作用,而高含量硒(＞29.91 mg·kg-1)却显著抑制蔬菜的生长,并对供试蔬菜的茎、根产生明显的毒害作用.同等硒添...     

硒酸钠和亚硒酸钠对长春花细胞悬浮生长的影响

研究了硒化合物对长春花(C.roseus)细胞悬浮生长的影响.在pH5.5培养介质中,当Se(Ⅵ)>0.5ppm或Se(Ⅳ)>0.6ppm时,将抑制C.roseus细胞悬浮生长,其致死浓度分别是100ppm Se(Ⅵ)和2.0ppm Se(Ⅳ).C.roseus对硒化合物有效强的富集作用.硒化合物的毒性和培养介质的pH值有关.在本试验条件下,硒酸钠和亚硒酸钠对Hg²⁺无拮抗作用.     

硒酸钠和亚硒酸钠对长春花细胞悬浮生长的影响

研究了硒化合物对长春花(C.roseus)细胞悬浮生长的影响.在pH5.5培养介质中,当Se(Ⅵ)>0.5ppm或Se(Ⅳ)>0.6ppm时,将抑制C.roseus细胞悬浮生长,其致死浓度分别是100ppm Se(Ⅵ)和2.0ppm Se(Ⅳ).C.roseus对硒化合物有效强的富集作用.硒化合物的毒性和培养介质的pH值有关.在本试验条件下,硒酸钠和亚硒酸钠对Hg~(2+)无拮抗作用.     

土施和喷施锌肥对镉低积累油菜吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了土施和喷施不同用量Zn SO4对镉(Cd)低积累油菜生长、Cd吸收及微量元素含量的影响,并通过分析Cd在油菜体内的累积分配规律及土壤Cd有效性变化来揭示其作用机理.结果表明,土施锌(Zn)肥可以显著提高Cd低积累油菜的地上部生物量,最大可使其比对照处理增加71.4%;而喷施Zn肥对Cd低积累油菜地上部生物量没有显著影响.土施和喷施Zn肥都可显著降低Cd低积累油菜的地上部Cd含量,最大降幅为41.4%;在Zn肥用量相差8~10倍的情况下,二者降低油菜地上部Cd含量的效果无显著差异.土施Zn肥可使Cd低积累油菜地上部Cu和Fe含量显著升高,而喷施Zn肥对其没有显著影响,土施和喷施Zn肥都使Cd低积累油菜地上部Mn含量显著降低.土施Zn肥可显著提高土壤有效态Zn含量,但对土壤有效Cd含量没有显著影响;土施和喷施Zn肥可以显著降低油菜根部Cd净吸收量和Cd转运系数,油菜地上部Cd含量与根部Cd净吸收量呈显著的正相关关系(p0.01),而与Cd转运系数无显著的相关性,这表明施用Zn肥降低油菜地上部Cd含量主要是由于抑制根部Cd吸收引起的.总之,喷施Zn肥是调控Cd低积累油菜安全生产的较好措施.     

水分管理和外源硒对水稻吸收累积铅的影响

通过盆栽试验,研究了不同水分管理和外源亚硒酸盐的添加对水稻根际铅的动态变化和水稻吸收累积铅的影响.结果表明,淹水显著增加了根表铁膜对铅的吸附和根系对铅的吸收,淹水下苗期和成熟期水稻根系铅含量分别是非淹水处理时的4.2~8.5和1.4~1.5倍;淹水降低了地上部的铅分配,在苗期和成熟期分别降低85.9%~86.7%和51.8%~74.0%.加硒降低了土壤溶液、苗期水稻根系和地上部的铅含量以及成熟期水稻根表铁膜、根系和茎中的铅含量.与对照相比,淹水和非淹水下加硒处理使苗期水稻根系铅含量分别降低了5.4%~24.3%和2.7%~61.7%,使成熟期水稻根系铅含量分别降低了56.1%~64.1%和53.8%~63.2%.水稻籽粒中的铅含量在不同处理间无显著差异.因此,水分管理和外源硒的添加显著影响了水稻根系对铅的吸收,而对水稻籽粒对铅的累积无显著影响.