土施硒肥对土壤不同形态及不同价态硒含量的影响

李芊夏

摘 要：油葵对土壤中硒元素的吸收状况与硒的不同形态及不同价态有关。实验通过在施硒肥后的油葵田里采集油葵开花期和油葵收获期时的土壤样品，应用连续浸提技术将土壤中不同形态及不同价态的硒进行浸提，采用原子荧光光度计测量不同形态硒的含量变化，并进一步探讨不同形态的硒中Se4+、Se6+、Se2-的含量变化。结果表明：施硒肥能有效加快油葵对土壤中可溶态硒中Se4+的吸收，提高土壤中可溶态硒中的Se6+、Se2-和铁锰氧化物结合态硒以及可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se4+的含量。这一结果对研究如何提高植物中的硒含量，进而提高人体的健康水平提供了一定的理论基础。

关键词：硒；形态；价态；油葵；浸提

中图分类号：S565 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180432005

硒元素被人们誉为人体的抗癌之王，癌症发病率的高低与人体血液中硒水平的高低有很大的关系。人体对硒的摄入和吸收主要是通过一些植物性的食物尤其是谷物等实现的。而全球大多数地区的硒元素含量处于一个较低的水平。因此，如何有效地提高植物中有效的硒元素含量，这对于改善人们的健康水平有着极其重要的意义。该实验探讨了土施硒肥能否提高油葵中的硒含量水平，及土施不同浓度硒肥后，不同形态及不同价态的硒在土壤中的含量变化。目的是科学提高植物体内的硒含量和植物对土壤中有效硒的吸收能力，为缺硒地区找到更加合理的补硒方式，使植物能更好的吸收利用土壤中的硒，提高植物体内的硒元素水平。进而增加人体内的硒含量，促进人体生理机能的正常发展和健康水平。

1 试验区概况

试验区位于山西省运城市盐湖区。该区地形地势较为平坦，东北略高于西南。由于土壤的盐碱含量高，有多种植耐盐性的植被。该区的气候条件属于大陆温带季风性气候，阳光充足，四季非常分明，全年的平均气温为13.5℃，一年的无霜期可达到206d，全年降雨量充足，全年降水量可以达到550mm。

2 实验方法

2.1 大田试验

试验地点是运城市盐湖区运城学院花卉生产基地；试验时间是2015年3—6月；试验品种是昌吉州西亚种子有限责任公司的矮大头“567DW”；试验处理为1种油葵，5个施肥处理，3个重复，共15个处理，小区面积为3m×3m。

种子预处理：采用A-昌吉州西亚种子有限责任公司的矮大头“567DW”种向日葵，挑选大小一致、饱满的种子；土施硒肥说明：在播种前，按照一定浓度梯度配制硒肥，再喷施在试验田土壤表面，然后将土壤深翻混合均匀，再进行播种；播种说明：实验田的面积是3m×3m，播种的行距为50cm，株距为50cm；当油葵的第3片叶子发出时，每个洞内定苗1株。采用容量法灌水，根据油葵的生长情况和土壤的干湿程度及时浇水。

2.2 样品采集与预处理

油葵开花期时，采集经过不同浓度硒肥处理过的0～20cm土层的土壤样品，编号开花期1～6号，17～28号。油葵收获期时，采集经过不同浓度硒肥处理过的0～20cm土层的土壤样品，编号收获期1～6号，17～28号。由于不同形态及不同价态的硒在土壤中存在一定的平衡，所以样品储存时要防止细菌对土壤进行降解破坏平衡，使硒的形态发生变化。所以要把样品储存在塑料袋中或立即冷冻起来。然后实验前用玛瑙研钵将采集的土壤样品进行仔细反复地研磨。再用孔隙度为100目的尼龙筛进行多次的过筛，保证采集的土壤样品均匀细腻。

2.3 样品处理

2.3.1 浸提可溶态硒

将之前研磨好的土壤样品按编号分别称取10g放入干净的锥形瓶中，分别加入100mL的0.25mol/L的KCL溶液，在室温25℃下，以200r/min的转速在振荡器中恒温震荡1h，静置一段时间待分层后过滤，提取上清液待测。

2.3.2 浸提可交换态及碳酸盐结合态硒

将上一步过滤后剩下的土壤残渣中，加入100mL

0.7mol/L的KH2PO4溶液，在室温25℃下，以200r/min的转速在振荡器中恒温震荡4h，静置一段时间，静置一段时间待分层后过滤，提取上清液待测。

2.3.3 浸提铁锰氧化物结合态

在过滤后的残渣态硒中，加入2.5mol/L的HCL100mL，然后在水浴锅中加热50min（水浴锅温度控制在90℃），加热期间需间歇震荡，之后静置一段时间待分层后进行过滤，提取上清液待测。

2.4 样品测定准备

测定可溶态硒中的Se4+：將可溶态硒的上清液分别取8mL，放入待测管中，用AFS直接测定。

测定可溶态硒中的Se6+：取可溶态硒的上清液5mL于试管中，在6mol/L的HCL溶液中，100℃的条件下，加热15min，冷却后转移到待测管中待测。其测定结果减去上一步中的Se4+，即为可溶态硒中Se6+的含量。

测定可溶态硒中的Se2-：取可溶态硒的上清液5 mL于试管中，加入5%的K2S2O8溶液1.5mL，在90℃的水浴锅中加热1h，然后再继续加入1.5mL的6mol/L的HCL溶液，在100℃的水浴锅中加热15min，冷却后将溶液转移到待测管中待测。

测定可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se4+：将可交换态硒及碳酸盐结合态硒的上清液分别取8mL，放入待测管中，用AFS直接测定。

测定可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se6+：取可交换态及碳酸盐结合态硒的上清液5mL于试管中，在6mol/L的HCL溶液中，100℃的条件下还原15min，冷却后转移到待测管中待测。

测定可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se2-：取可交换态及碳酸盐结合态硒的上清液5 mL于试管中，加入5%的K2S2O8溶液1.5mL，在90℃的水浴锅中加热1h，然后加入1.5mL的6mol/L的HCL溶液，在100℃的水浴锅中加热15min，冷却后将溶液转移到待测管中待测。

测定铁锰氧化物结合态硒中的Se4+：将铁锰氧化物结合态硒的上清液分别取8mL，放入待测管中，用AFS直接测定。

2.5 硒标准曲线溶液的配制

硒的标准液浓度为100μg/mL，分别量取硒的标准溶液0mL，0.1mL，0.2mL，0.3mL，0.4mL，0.5mL，0.6mL于测试管中。分别全部定容至5mL。在定容好的溶液中，加入2mL的浓盐酸作为还原剂和1mL的铁氰化钾作为稳定剂。盖上测试管的盖子，摇匀后待测。

2.6 原子荧光光度法测定

2.6.1 工作原理

硒元素有自己特定的原子荧光光谱，经特定波长的光源照射硒原子后，位于低能态的原子会迁到相应的高态，然后又自发地回到低能态。在这个先跃迁后活化的过程中，会放射出特定的硒荧光光谱，根据荧光光谱的强度大小可以推算出硒元素的浓度[10]。

2.6.2 具体方法

接通AFS电源，打开原子荧光光度计的开关，启动30min。同时将装有硒标准溶液和硒待测液的待测管摆放到指定位置；30min后，双击电脑桌面上原子荧光光度计图标，进入工作站；出现自检画面，检测全部正常后点击返回；点火，设置测量条件，样品参数，输入标准溶液浓度；按编号进行测量；清洗，关气，熄火，松泵压块，退出系统。

2.7 计算公式

利用原子荧光光度法测出样品的荧光度值，之后根据硒的标准方程曲线计算出样品溶液中硒的浓度，然后根据以下公式得出土壤中的硒的质量分数。公式：

3 实验结果

3.1 土施不同浓度硒肥对可溶态硒中的Se4+的影响

施硒肥后，油葵收获期土壤中，可溶态硒中的Se4+含量明显减少。说明施硒肥有效加快了油葵对Se4+的吸收。并且，土壤中可溶态硒中的Se4+的含量随土施硒肥浓度的增加呈现先低后高的趋势，在Se200 g/ha时，达到最低。说明植物对可溶态Se4+的吸收能力随硒肥浓度的增加呈现先高后低的趋势（见图1）。

3.2 土施不同浓度硒肥对可溶态硒中的Se6+的影响

施硒肥后，油葵收获期土壤中，可溶态硒中Se6+的含量明显增多。并且，土壤中可溶态硒中的Se6+的含量随土施硒肥浓度的增加呈现先高后低的趋势，在Se300g/ha时，达到最高。说明植物对可溶态的Se6+吸收能力随硒肥浓度的增加呈现先低后高的趋势（见图2）。

3.3 土施不同浓度硒肥对可溶态硒中的Se2-的影响

由图3可以看出，在施硒肥后，油葵开花期土壤中，可溶态的硒化物的含量明显增加，说明施硒肥促进了硒化物的转化，但是到收获期，土壤中的Se2-的含量又明显减少，很大可能是Se2-又转化为了植物不易吸收的不可溶态（见图3）。

3.4 土施不同浓度硒肥对可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se4+的影响

土施不同浓度硒肥后，土壤中可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se4+含量明显增多。随施硒肥含量的增加，收获期土壤中的Se4+含量呈现先减少后增加的趋势，证明油葵对Se4+的吸收能力呈现出先增强后减弱的趋势（见图4）。

3.5 土施不同浓度硒肥对可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se6+的影响

土施硒肥后，土壤中可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se6+含量随土施硒肥浓度的增加而增加，但与空白对照相比，土壤中的硒含量并没有显著变化。证明植物对可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se6+的吸收能力几乎不随硒肥含量的变化而变化（见图5）。

3.6 土施不同浓度硒肥对可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se2-的影响

由图6可以看出：施硒肥后，可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se2-含量变化没有规律，起伏不定。因为受风化作用，土壤pH和土壤质地的影响，可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se2-的含量变化较大，植物通常也难以吸收（见图6）。

3.7 土施不同浓度硒肥对铁锰氧化物结合态硒中的Se4+的影响

从图7可以看出，油葵收获期土壤中，铁锰氧化物结合态硒的含量与空白对照组相比反而增加了。证明外源硒可以促进其他可溶态硒向铁锰氧化物结合态硒的转化（见图7）。

4 结论

4.1 土施硒肥对土壤中可溶态硒中不同价态硒的影响

施硒肥后，油葵收获期土壤中，可溶态硒中的Se4+含量明显减少。说明施硒肥有效加快了油葵对Se4+的吸收。可溶态硒中Se6+的含量明显增多，主要原因是外源性硒的施入，促进了土壤中其他形态和价态的硒向Se6+转化的过程。从而提高了土壤中可溶态硒中Se6+的含量。并且，土壤中可溶态硒中的Se6+的含量与植物各器官硒含量呈显著正相关[11]。证明土施硒肥可以促进植物吸收土壤中可溶态硒中的Se6+。但同时研究曾表明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较多，难溶于水，植物不容易吸收，只有在一定条件下才可以释放一些可溶态的硒化物。由图3可以看出，在施硒肥后，油葵开花期土壤中，可溶态的硒化物的含量明显增加，说明施硒肥促进了难溶硒化物的转化，但是到收获期，土壤中的Se2-的含量又明显减少，很大可能是Se2-又转化为了植物不易吸收的不可溶态。

4.2 土施硒肥对土壤中可交换态及碳酸盐结合态硒中不同价态硒的影响

土施硒肥可以有效促进植物对土壤中可交换态及碳酸盐结合态硒中Se4+的吸收，但对可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se6+的吸收影响不大。施硒肥后，可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se2-含量变化没有规律，起伏不定。因为受风化作用，土壤pH和土壤质地的影响，可交换态及碳酸盐结合态硒中的Se2-的含量变化较大，植物通常也难以吸收。

4.3 土施硒肥对土壤中铁锰氧化物结合态硒中不同价态硒的影响

植物不能直接利用土壤中的铁锰氧化物结合态硒，需要经过形态价态转化作用才可以被植物吸收。油葵收获期土壤中，铁锰氧化物结合态硒的含量比空白对照组相比反而增加了。证明外源硒可以促进其他可溶态硒向铁锰氧化物结合态硒的转化。土施硒肥不利于植物對土壤中有效硒的吸收。

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