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...     

小白菜对外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异及其机制研究

通过盆栽试验和室内分析,研究了小白菜对不同含量的外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异,并通过土壤有效硒及生物量的动态变化探究其产生的原因,旨在为富硒作物的生产和硒污染土壤的植物修复提供理论依据.结果表明,硒酸盐和亚硒酸盐处理小白菜地上部分生物量间无显著差异.在小白菜的整个生长期间(8周),硒酸盐处理小白菜地上、地下部硒含量均随生长逐渐下降,而亚硒酸盐处理小白菜地上、地下部硒含量均随生长逐渐增大.硒酸盐处理地上部硒吸收量显著高于地下部,而亚硒酸盐处理地下部硒吸收量显著高于地上部;且在整个生长过程中硒酸盐处理小白菜硒吸收量是亚硒酸盐处理的2～60倍之多,导致硒酸盐处理土壤中有效硒含量随着小白菜的生长迅速下降,而亚硒酸盐处理土壤中有效硒含量随小白菜的生长略有下降.统计分析表明,硒酸盐处理小白菜体内硒含量与土壤有效硒含量呈显著正相关,地上、地下硒含量与土壤有效硒的相关系数分别为0.901和0.864,而亚硒酸盐处理两者相关性不显著.综合小白菜硒含量和土壤有效硒随生长变化的结果可以得出,小白菜对硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异是小白菜对不同价态硒吸收能力和土壤供硒能力综合作用的结果.     

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.     

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.     

硫对土壤中硒形态变化及油菜硒吸收的影响

本研究以优质高产甘蓝型油菜(湘农油571)为试验材料,通过苗期土培和溶液培养试验,分析了硫肥对外源施硒条件下土壤硒赋存形态和硒价态变化的影响,旨在揭示硫调控油菜硒吸收的作用机制.结果表明,5 mg·kg-1硒和150 mg·kg-1硫对油菜生长都有一定的促进作用,但这种促进都没有达到显著水平;施硫可以显著降低油菜地上部和根的硒含量,最高降幅分别为64.0%和39.1%;施硫可以显著降低土壤pH值,最高可降低0.65个单位,显著增加土壤有机质含量,最高可增加1.76 g·kg-1;施硫可以显著降低水溶态硒和铁锰氧化物结合态硒含量并显著增加有机结合态硒含量,而对交换态和残渣态硒含量的影响不显著;施硫可以显著降低水溶态并显著增加交换态中四价硒的含量,对这两种形态中的六价硒含量都表现为显著的降低作用,对负二价硒含量没有显著的影响;油菜对两种硒价态的吸收差异与硫密切相关,无硫时,六价硒处理的苗期油菜地上部和根的硒含量为四价硒处理的7.3倍和3.2倍,而硫浓度为2 mmol·L-1时,其硒含量却不及四价硒处理的32.6%和8.7%.总体上,施用适量硫肥在改善作物生长的同时可以通过降低土壤pH值和提高有机质含量促使水溶态硒在土壤中向铁锰氧化物结合态和有机结合态的钝化并抑制硒向六价态的转化来降低油菜对硒的吸收,对合理调控富硒地区作物硒含量,保证我国居民饮食质量和安全、土壤硒资源长效利用及区域经济发展具有重要意义.     

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.     

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.     

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.     

土壤铜硒复合污染中金属形态转化及其对生物有效性的影响

采用土培盆栽试验和室内分析相结合的方法,研究了Cu、Se复合污染土壤中2种金属的形态转化及其对生物有效性的影响.结果表明,在未污染土壤中,Cu主要以残渣态存在,Se主要以有机结合态和残渣态存在.在外源Cu、Se污染土壤中,平衡后(14 d),外源Cu主要以铁锰氧化物结合态存在,Se主要以可交换态及碳酸盐结合态存在;小白菜收获后,土壤中的Cu向有机结合态转化,而Se向铁锰氧化物结合态转化.外源Cu与土壤结合程度(IR值)均随外源Cu和Se浓度升高而逐渐降低;而Se与土壤结合程度(IR值)与外源Cu浓度无关,随外源Se浓度升高而下降.S型曲线拟合方程表明,适量的Se(≤10mg.kg-1)可以促进小白菜对Cu的吸收,同样适量的Cu(≤400 mg.kg-1)能促进小白菜对Se的吸收.土壤的Cu、Se的IR值与小白菜体内Cu、Se含量呈显著负相关(P<0.05),小白菜种植前后土壤中可交换态和有机结合态铜和硒的变化量与小白菜地上、地下含量也呈显著相关(P<0.05).因此,土壤元素的IR值和作物种植前后该元素形态的变化量均可作为评价重金属生物有效性的指标.     

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.     

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...     

水稻对不同土壤中硒酸盐/亚硒酸盐的吸收和富集

通过土培试验研究了在3种类型土壤(红壤、黑土和灰钙土)上施用不同价态硒肥(Na2 SeO3或Na2 SeO4)条件下,水稻地上部硒含量的变化.结果表明,在水稻幼苗期,3种土壤上Se4+硒肥处理的水稻幼苗地上部硒含量高于Se6+硒肥处理.施用Se4+硒肥,红壤、黑土及灰钙土中水稻幼苗的硒含量分别为5.76、1.18和1.11 mg· kg-1,分别为对照的2.5、4.7和6.9倍;施用Se6+硒肥,红壤、黑土及灰钙土中水稻幼苗的硒含量分别为4.70、0.66和0.73 mg·kg-1.在水稻成熟期,施用Se4+硒肥后,红壤、黑土及灰钙土中水稻籽粒中硒含量分别由对照中的0.34、0.05和0.05 mg·kg-1增加到0.94、0.14和0.20 mg·kg-1;施用Se6+硒肥后,红壤、黑土及灰钙土中水稻籽粒中硒含量分别为1.13、0.12、0.16mg·kg-1.不同价态硒肥处理和土壤类型对水稻幼苗和成熟地上部硒含量都有显著影响.在pH值低的红壤上施用Se6+硒肥效果更好,而在pH值高的黑土和灰钙土上施用Se4+硒肥效果更好;从环境风险和硒对植物毒性的角度考虑,硒肥以亚硒酸盐的形式施用比较好.     

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...     

Combined remediation of DDT congeners and cadmium in soil by Sphingobacterium sp. D-6 and Sedum alfredii Hance

Combined pollution of 1,1,1-trichloro-2,2-bis (4-chlorophenyl) ethane (DDT) and cadmium (Cd) in agricultural soils is of great concern because they present serious risk to food security and human health.In order to develop a cost-effective and safe method for the removal of DDTs and Cd in soil,combined remediation of DDTs and Cd in soil by Sphingobacterium sp.D-6 and the hyperaccumulator,Sedum alfredii Hance was investigated.After treatment for 210 days,the degradation half-lives of DDTs in soils treated by strain D-6 decreased by 8.1% to 68.0% compared with those in the controls.The inoculation of strain D-6 into soil decreased the uptake of DDTs by pak choi and S.alfredii.The shoots/roots ratios of S.alfredii for the Cd accumulation ranged from 12.32 to 21.75.The Cd concentration in soil decreased to 65.8%-71.8% for S.alfredii treatment and 14.1%-58.2% for S.alfredii and strain D-6 combined treatment,respectively,compared with that in the control.The population size of the DDTs-degrading strain,Simpson index (1/D) and soil respiratory rate decreased in the early stage of treatment and then gradually increased,ultimately recovering to or exceeding the initial level.The results indicated that synchronous incorporation of strain D-6 and S.alfredii into soil was found to significantly (p 0.05) enhance the degradation of DDTs in soil and the hyperaccumulation of Cd in S.alfredii.It was concluded that strain D-6 and S.alfredii could be used successfully to control DDTs and Cd in contaminated soil.     

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.     

Aging effect on the mobility and bioavailability of copper in soil

Aging effect on the mobility and bioavailability of copper (Cu) was investigated using a spiked soil with different incubation periods from 3 to 56 d. Wheat was planted and earthworm was cultured separately in the incubated soils. The mobility of Cu in soil was evaluated by a chemical fractionation scheme and the toxicity and bioavailability were assessed by measuring the biomass and Cu concentration in tissues. Results showed that aging had a significant effect on Cu fraction distribution, of which Cu tended to incorporate from the exchangeable into more stable fractions such as the reducible and oxidisable fractions. However, aging had little effect on Cu bioavailability to wheat and earthworms. Comparing the soil being incubated for 3 d and 56 d, Cu concentration in wheat roots decreased from 14.5 to 12.8 mg/kg, and no significant changes in Cu concentration were observed in both wheat shoots and earthworms. The Cu concentration was around 2.0 and 50 mg/kg for wheat shoots and earthworms, respectively, irrespective of soil incubation time. The CaCl2-extractable Cu had a linear relationship with Cu concentration in wheat roots (R2 = 0.65, P < 0.05), but no linear relationship can be found for wheat shoots and earthworms. Biological control may be more crucial for Cu accumulation in organism than the changes in soil Cu fraction caused by aging.