青海東部地區(qū)植物富硒特征及影響因素

馬風(fēng)娟， 姬丙艷， 沈 驍， 代 璐

(青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海西寧 810028)

青海東部地區(qū)植物富硒特征及影響因素

馬風(fēng)娟， 姬丙艷， 沈 驍， 代 璐

(青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海西寧 810028)

為了解青海省平安-樂(lè)都富硒區(qū)植物富硒特征狀況，對(duì)富硒區(qū)48種植作物進(jìn)行取樣調(diào)查，發(fā)現(xiàn)富硒區(qū)不同種類植物、同種植物不同部位間硒含量差異明顯。通過(guò)分析土壤全硒對(duì)植物硒的影響，發(fā)現(xiàn)大部分植物硒含量與土壤硒均呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，但過(guò)高的硒含量會(huì)降低植物對(duì)硒的吸收能力；進(jìn)一步分析土壤有效態(tài)與植物硒的關(guān)系，認(rèn)為有效態(tài)硒主要由水溶態(tài)、離子交換態(tài)和碳酸鹽態(tài)構(gòu)成，為該區(qū)植物硒提供了直接的物質(zhì)來(lái)源。

青海東部地區(qū)；植物硒；有效態(tài)；影響因素

硒作為人體健康和動(dòng)物體內(nèi)所必需的微量元素之一，被國(guó)內(nèi)外醫(yī)藥界和營(yíng)養(yǎng)學(xué)界尊稱為“生命的火種”，享有“長(zhǎng)壽元素”、“抗癌之王”、“心臟守護(hù)神”、“天然解毒劑”等美譽(yù)。硒具有抗癌和抗氧化作用，能提高人體的免疫力，其豐缺與人類、動(dòng)物的正常機(jī)體代謝和健康密切相關(guān)。然而，我國(guó)72%的地區(qū)處于缺硒和低硒生態(tài)環(huán)境之中。缺硒將會(huì)導(dǎo)致諸多疾病的發(fā)生[1]。在很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，人們常通過(guò)服用亞硒酸鈉及其強(qiáng)化食鹽等無(wú)機(jī)藥劑補(bǔ)硒，但是這些無(wú)機(jī)藥劑在人體內(nèi)的吸收率低，且存在一定的副作用[2]。與亞硒酸鈉等無(wú)機(jī)硒相比，有機(jī)硒具有食用安全、無(wú)毒副作用、吸收利用率高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)，因此食取野生、天然的硒含量高的植物將是人和動(dòng)物補(bǔ)充有機(jī)硒的最安全、有效的途徑。

前人對(duì)植物含硒量所進(jìn)行的大量調(diào)查分析顯示，無(wú)論何種植物生長(zhǎng)在哪種土壤之上，通常都含硒，但不同植物的硒含量差別很大。在黑龍江等缺硒地區(qū)產(chǎn)的玉米含硒量?jī)H僅為0.002 9 mg/kg，而產(chǎn)于湖北恩施高硒地區(qū)的玉米硒含量有的達(dá)39.7 mg/kg。一般植物中的無(wú)機(jī)化學(xué)組分都是從土壤中得到的，因此植物性食物中的硒含量主要受其所生長(zhǎng)地區(qū)的土壤中硒含量的影響[3]。

青海地處西北高海拔高寒地區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是土壤低硒含量區(qū)域，區(qū)域內(nèi)一些地方性疾病也被認(rèn)為與缺硒有關(guān)。直至青海多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查首次在青海平安-樂(lè)都一帶發(fā)現(xiàn)840 km2的富硒土壤資源，改變了人們對(duì)青海土壤低硒含量的看法。據(jù)調(diào)查，青海東部富硒區(qū)土壤硒含量在0.23～1.50 mg/kg之間，平均硒含量水平為0.44 mg/kg，基本達(dá)到中國(guó)目前在江西豐城、浙江上虞等地已開(kāi)發(fā)利用水平，達(dá)到足硒或中等富硒的等級(jí)[4]。如何開(kāi)發(fā)利用好青海東部的富硒土壤資源，充分利用現(xiàn)有自然資源優(yōu)勢(shì)，對(duì)促進(jìn)海東地區(qū)和青海地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要價(jià)值與意義。該研究選擇青海東部富硒區(qū)，以區(qū)內(nèi)各類植物為研究對(duì)象，查明植物富硒特征及影響因素，以期為該區(qū)富硒種植、合理開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 不同植物硒含量檢測(cè)分析

該次調(diào)查對(duì)青海省平安—樂(lè)都富硒區(qū)的相關(guān)區(qū)域的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行樣本的采集和硒含量的檢測(cè)。在該區(qū)進(jìn)行48種植作物采樣分析，通過(guò)對(duì)硒含量的各種參數(shù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)不同植物硒含量差異明顯。該研究將這48種植作物分為糧食類(小麥、燕麥、玉米、青稞)、油料類(油菜籽、胡麻籽)、豆類(豌豆、蠶豆、刀豆、架豆、豇豆)、蔬菜類(黃瓜、番茄等26個(gè)菜種)、調(diào)味品類(紅花、香豆、大蒜、蔥)、水果類(沙棘、杏、蘋果、葡萄、梨)、牧草類(冰草、苜蓿)等七大類。調(diào)查檢測(cè)顯示，在這七大類植物中，糧食類、油料作物和牧草硒含量最高，其硒含量明顯高于其他種類植物；豆類和調(diào)味品類作物的硒含量次之，整體硒含量也較高；而蔬菜類和水果的硒含量最低，大部分樣品的硒含量明顯低于其他種類植物。

表1表明，在糧食類作物中硒含量最大值出現(xiàn)在小麥樣品中，達(dá)到369.6 μg/kg；油料作物主要為油菜籽和胡麻籽，這兩類油料作物不論平均硒含量還是最大硒含量均表現(xiàn)出明顯的一致性，均具有較高硒含量。而該區(qū)主要的牧草也具有相似的特征，冰草和苜蓿的硒含量還在油料作物之上，冰草樣品硒含量最高達(dá)到903.6 μg/kg，是該次調(diào)查發(fā)現(xiàn)的硒含量最高的植物。豆類作物具有較高的硒含量，但各種類之間差異明顯，其硒含量從高到低依次為豌豆、蠶豆、刀豆、架豆、豇豆，尤其是豌豆、蠶豆、刀豆等，其硒含量可以達(dá)到幾百ppb，顯示極強(qiáng)的對(duì)硒的富集能力。在調(diào)味品類作物中，不同作物硒含量差別明顯，其硒含量從高到低依次為紅花、香豆、蒜、蔥。這些作物雖然分屬不同的科屬，但均被當(dāng)?shù)厝巳洪L(zhǎng)年食用，尤其是本地特有的紅花和香豆，其硒含量表現(xiàn)出較高水平。在調(diào)味品類作物中，大蒜的硒含量總體最高，并且最大值達(dá)200.3 μg/kg，最小值也有10.6 μg/kg，其較大的離差也顯示土壤等其他因素對(duì)大蒜硒含量的影響。

該次調(diào)查研究區(qū)域內(nèi)的蔬菜種類較多。在采集的26種蔬菜中，大部分蔬菜硒含量在幾ppb～十幾ppb，總體硒含量水平較低，并且明顯低于其他種類植物。同時(shí)，蔬菜的具體種類差異使其本身硒含量的差異也較大。硒含量較高的有苦苣菜、芹菜、白菜、西蘭花、地皮菜、茼蒿等，而番茄、南瓜、水蘿卜、茄子、黃瓜等的平均硒含量和最大硒含量均較低，基本在10 μg/kg以下。調(diào)查結(jié)果顯示，水果類樣品的硒含量總體偏低，并且明顯低于其他種類植物，僅野生的沙棘具有較高的硒含量。

表1 測(cè)區(qū)不同植物硒含量特征統(tǒng)計(jì)

2 植物不同部位硒含量檢測(cè)分析

硒在植物體內(nèi)儲(chǔ)存于各個(gè)器官中，而同一作物不同部位吸收硒的能力各異[5]。通過(guò)對(duì)植物不同部位配套樣品的測(cè)試，分析青海樂(lè)都-平安富硒區(qū)不同植作物體內(nèi)的硒分布情況。表2表明，小麥、青稞、燕麥、油菜、胡麻等作物秸稈中硒含量均高于籽實(shí)，其中小麥、青稞2種作物差別較大。這說(shuō)明本地區(qū)這些作物秸稈部分與籽實(shí)部分的硒含量存在明顯差異，可將籽實(shí)部分加工成富硒有機(jī)食品，也可將其秸稈充分利用形成很好的富硒肥料。甜菜、白蘿卜、胡蘿卜以及水蘿卜葉中硒含量則明顯高于其地下莖部分，說(shuō)明這些作物的葉片對(duì)硒的富集作用明顯強(qiáng)于地下莖，而此類作物除了可食部分，其葉是進(jìn)行富硒養(yǎng)殖的良好飼料來(lái)源。蒜作為一種北方特別是西北地區(qū)人們常用的調(diào)味食品，蒜頭中的硒含量明顯高于蒜薹和蒜苗，因此可以在青海樂(lè)都-平安富硒區(qū)充分發(fā)展富硒大蒜產(chǎn)業(yè)，以便更好地利用富硒土壤資源，從而促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

表2 植物不同部位硒含量

3 土壤硒對(duì)植物硒含量的影響分析

調(diào)查區(qū)域內(nèi)土壤硒含量的差異會(huì)對(duì)植物硒含量產(chǎn)生必然的影響，具體表現(xiàn)為硒含量偏高區(qū)域的植物硒含量較高，硒含量偏低區(qū)域的植物硒含量偏低，同時(shí)因不同植物對(duì)土壤中硒的富集能力不同而使得硒含量也有差異[6]。植物硒含量主要是由其本身性質(zhì)所決定，即不同植物對(duì)應(yīng)相應(yīng)的硒富集系數(shù)，富集系數(shù)高的植物硒含量一般較高，而富集系數(shù)低的植物硒含量一般較低。該部分的研究主要利用區(qū)內(nèi)各種植物硒含量與其根系土硒含量的相關(guān)分析來(lái)探討土壤對(duì)植物的影響。植物對(duì)硒的吸收能力通過(guò)富集系數(shù)來(lái)衡量。富集系數(shù)由植物硒含量與對(duì)應(yīng)根系土硒含量的比值來(lái)計(jì)算。通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)48種植物中除了杏、西葫蘆之外，其余植物的硒含量與土壤硒含量均呈正相關(guān)關(guān)系，33種植物硒含量與土壤硒含量達(dá)到0.05水平顯著正相關(guān)，占研究植物種類的68.75%，反映土壤硒對(duì)植物的強(qiáng)勢(shì)影響。

圖1、2表明，胡麻、燕麥等植物硒含量與土壤硒含量具有較良好的相關(guān)性，其硒含量隨土壤硒的增加具有明顯的增加，二者之間具有較好的線性關(guān)系。這說(shuō)明在一定的土壤硒含量區(qū)間，植物具有較穩(wěn)定的富集系數(shù)，故植物硒含量隨著土壤硒含量的增加呈線性增加。富硒土壤能為植物提供穩(wěn)定的硒來(lái)源。

圖3、4表明，部分植物如馬鈴薯、油麥菜等硒含量隨著土壤硒含量的增加先增加后降低。這說(shuō)明當(dāng)土壤硒含量較低時(shí)，因物質(zhì)來(lái)源較缺乏，植物會(huì)強(qiáng)烈“搜刮”土壤中的硒，其富集系數(shù)顯得稍大；而當(dāng)土壤硒含量較高時(shí)，植物對(duì)硒的吸收會(huì)達(dá)到“飽和”狀態(tài)，其富集系數(shù)稍小。

4 有效硒對(duì)植物的影響分析

土壤有效態(tài)硒是能被植物有效利用的部分。研究表明，水溶態(tài)硒與植物吸收硒之間具有極顯著的相關(guān)性[7]。該次調(diào)查研究表明，調(diào)查檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的土壤有效態(tài)硒并不僅僅只是由水溶態(tài)硒所決定，其他形態(tài)的硒也有可能在一定條件下轉(zhuǎn)化為有效硒。

4.1 有效態(tài)硒對(duì)植物的影響該部分的研究選取青海東部地區(qū)具有代表性的蠶豆、春小麥、冬小麥、馬鈴薯、豌豆、油菜籽等6種作為來(lái)檢測(cè)有效態(tài)硒對(duì)植物硒吸收情況的影響。通過(guò)利用該區(qū)6種植物樣的分析測(cè)試結(jié)果，結(jié)合其對(duì)應(yīng)的土壤全硒、有效態(tài)硒、各形態(tài)硒進(jìn)行相關(guān)分析，研究有效硒對(duì)植物的影響。表3表明，土壤全硒對(duì)植物硒含量的影響(R4)要高于有效態(tài)硒(R1)；6種植物中有4種具有此種特點(diǎn)，僅在冬小麥、油菜籽樣品中有效態(tài)硒含量與植物硒含量具有更好的相關(guān)性。其中，冬小麥與有效態(tài)硒具有極高的相關(guān)性。這可能與其主要在旱季生長(zhǎng)有關(guān)。大部分植物硒含量與土壤全硒具有更好的相關(guān)性。一方面可能是由于有效硒的測(cè)試方法不能很好地代表植物對(duì)硒的吸收情況；另一方面與該區(qū)各種形態(tài)的硒在不同條件下能夠轉(zhuǎn)化為能被植物吸收利用的形式有關(guān)。但是，在總體上，除了個(gè)別植物樣品，有效態(tài)硒對(duì)植物的影響與全硒差別不大，基本能夠代表植物主要的硒來(lái)源，說(shuō)明該區(qū)土壤有效態(tài)硒為植物提供大部分的物質(zhì)來(lái)源。

此外，植物與水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)硒之和的相關(guān)系數(shù)(R3)要明顯高于R2，雖然總體上低于R1，但大部分差別不是太大，基本可以代表有效態(tài)硒的主要作用。通過(guò)相關(guān)系數(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)土壤有效態(tài)硒主要還是由水溶態(tài)、離子交換態(tài)和碳酸鹽態(tài)所決定。

表3 植物與根系土各形態(tài)硒相關(guān)系數(shù)

注：R1為植物與有效態(tài)硒相關(guān)系數(shù)；R2為植物與水溶態(tài)、離子交換態(tài)之和的相關(guān)系數(shù)；R3為植物與水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)之和的相關(guān)系數(shù)；R4為植物與全硒的相關(guān)系數(shù)。

4.2 不同價(jià)態(tài)硒對(duì)植物的影響硒在土壤中以不同的價(jià)態(tài)存在，其中主要以Se4+形式存在，約占40%以上，而以Se6+形式存在的Se總量不超過(guò)10%[8]。無(wú)論是土壤盆栽還是水培試驗(yàn)，植物對(duì)Se4+的吸收能力均遠(yuǎn)小于Se6+。研究認(rèn)為，造成這一差異的原因可能是由于土壤對(duì)亞硒酸鹽的特殊吸附造成Se4+的有效性降低，也可能是由于Se4+被還原為植物難以利用的元素態(tài)硒或硒化物[9]。該研究利用土壤可溶組分中不同價(jià)態(tài)的硒與小麥硒的相關(guān)性來(lái)討論其對(duì)植物的影響。該部分的調(diào)查檢測(cè)選取青海東部地區(qū)具有代表性的春小麥、冬小麥，檢測(cè)不同價(jià)態(tài)硒對(duì)植物硒吸收情況的影響。表4表明，不論春小麥還是冬小麥，它與土壤可溶組分中Se4+的相關(guān)性均高于Se6+。這與不同價(jià)態(tài)硒在可溶組分中的含量也是一致的。

表4 小麥與根系土不同價(jià)態(tài)硒相關(guān)系數(shù)

同時(shí),通過(guò)對(duì)海東平安-樂(lè)都富硒區(qū)土壤的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域中Se4+賦存比例約為32.13%，Se6+賦存比例約為11.41%。雖然Se6+更易于為植物吸收，但由于Se4+的大量存在，在氧化條件下不易被植物吸收的Se4+被氧化成易于被植物吸收Se6+，從而提高硒的有效性。所以，Se4+仍然是植物硒的一個(gè)主要來(lái)源，也是植物吸收的一個(gè)主要形式。另外，Se6+對(duì)植物的影響接近于Se4+，說(shuō)明該調(diào)查監(jiān)測(cè)區(qū)域的土壤中Se6+具有較高的比例和更易為植物吸收的特點(diǎn)，使其成為植物另一個(gè)主要的吸收形式。

5 結(jié)語(yǔ)

該研究查明了該區(qū)48種植物硒含量分布特征。不同種類植物間硒含量差異明顯，顯示植物本身對(duì)硒的吸收能力不同；而同種植物不同部位間硒含量也具有較明顯的差異，其最小值與最大值之間相差幾十倍甚至幾百倍。這與其所生長(zhǎng)的土壤硒含量有關(guān)。富硒土壤為該區(qū)植物提供穩(wěn)定的硒來(lái)源，其中植物硒含量隨著土壤硒含量的增加呈線性逐漸增加。植物中硒含量不僅與土壤硒總量有關(guān)，而且在更大程度上受土壤硒存在形態(tài)的影響，而土壤有效態(tài)硒主要取決于土壤中水溶態(tài)、離子交換態(tài)和碳酸鹽態(tài)硒的總量。Se6+與Se4+對(duì)植物的影響相當(dāng)，是植物吸收的主要形式。

對(duì)區(qū)內(nèi)符合所采集作物樣品中有一定數(shù)量的樣品硒含量達(dá)到富硒作物標(biāo)準(zhǔn)以上，以及作物硒含量與土壤硒含量呈相對(duì)明顯的正相關(guān)性，并且該區(qū)有適宜其生長(zhǎng)的富硒土壤條件的植物種類進(jìn)行篩選，確定適宜在該區(qū)種植或開(kāi)發(fā)的17種富硒作物，分別為糧食類(小麥、燕麥、玉米)、油料類(油菜籽、胡麻)、豆類(豌豆、蠶豆)、蔬菜類(苦苣菜、芹菜、白菜、韭菜)、調(diào)味品類(紅花、香豆、大蒜)、水果類(沙棘)、牧草類(冰草、苜蓿)。在今后農(nóng)作物種植中，可根據(jù)實(shí)地的土地利用類型現(xiàn)狀、交通條件、灌溉條件及當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣，優(yōu)先在這17種富硒作物中篩選出適合推廣的富硒經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行分區(qū)種植，使該區(qū)的硒資源得到充分利用，進(jìn)而促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1] 蘇曉云.中國(guó)硒資源開(kāi)發(fā)與利用[M].北京：氣象出版社，1998:59-64.

[2] 溫海洋.食用富硒平菇菌絲生產(chǎn)因子篩選[J].食品科學(xué)，2006,27(9):52-54.

[3] 雒昆利，邱小平.陜西安康地區(qū)紫陽(yáng)縣富硒作物分析[J].資源科學(xué)，1995(2):68-72.

[4] 張洋, 張榮, 孫小鳳, 等. 青海省硒資源開(kāi)發(fā)利用的思考[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40(2): 942-943.

[5] 李春霞，曹慧.植物硒的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)及吸收轉(zhuǎn)化機(jī)理研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，2006,27(4):72-75.

[6] 姬丙艷，張亞峰，余濤，等.青海省西寧-樂(lè)都富硒區(qū)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查報(bào)告[R].青海省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，2013.

[7] 魏顯有，劉云惠，王秀敏，等.土壤中硒的形態(tài)分布及有效態(tài)研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999,22(1):20-23.

[8] 張艷玲，潘根興，李正文，等.土壤-植物系統(tǒng)中硒的遷移轉(zhuǎn)化及低硒地區(qū)食物鏈中硒的調(diào)節(jié)[J].土壤與環(huán)境，2002，11(4):388.

[9] GIRLING C A.Selenium in agriculture and the environment[J].Agric Eco Environ,1984,11:37-65.

Plant Selenium-rich Characteristics and Influence Factors Analysis in Eastern Region of Qinghai

MA Feng-juan, JI Bing-yan, SHEN Xiao et al

(Fifth Institute of Geological and Mineral Exploration of Qinghai Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources, Xining, Qinghai 810028)

To understand the status of the plant selenium-rich characteristic in Pingan-Ledu selenium-rich area, Qinghai Province, through sampling survey of 48 planting crops, research found that selenium content in different kinds of plants, different positions of the same plant has significant differences. Through analyzing the effect of soil total selenium on plant selenium, most of the plants and soil selenium content showed significant positive correlation, but too high content of selenium will reduce the ability of plants to absorb selenium; The relationship between soil effective state and plant selenium was further analyzed, it was thought that effective state of selenium is mainly composed of a water soluble, exchangeable and carbonate state, which will directly provide material sources of plant selenium.

The eastern region of Qinghai; Plant selenium; Available state; Influencing factors

馬風(fēng)娟(1988- )，女，青海西寧人，助理工程師，從事地球化學(xué)方面的研究。

2015-03-25

S 41

A

0517-6611(2015)13-001-04