納米硒對(duì)綠茶硒富集和鎘鉛累積效應(yīng)研究

梁龍 石春柳

摘要通過大田試驗(yàn)，探討了不同形態(tài)納米硒對(duì)綠茶富硒效果，以及鎘鉛累積效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，采用葉施方式，納米硒尤其是化學(xué)納米硒能夠以較低的投入實(shí)現(xiàn)富硒茶生產(chǎn)，但對(duì)鎘鉛的累積效應(yīng)同步增強(qiáng)，其內(nèi)在機(jī)理還需進(jìn)一步研究。在各種納米硒試驗(yàn)中，離心處理后的生物納米硒（BioSeNPs）能夠?qū)崿F(xiàn)綠茶硒富集同時(shí)抑制茶葉對(duì)鎘鉛等重金屬的吸收，具有產(chǎn)業(yè)化發(fā)展應(yīng)用的潛力。

關(guān)鍵詞納米硒；綠茶；硒富集；鎘；鉛；累積效應(yīng)

中圖分類號(hào)S 571.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)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(tài)系統(tǒng)中的微量元素，研究表明，硒在增強(qiáng)人體免疫力、抗疲勞、抗衰老、提高男性精子活性，預(yù)防和治療克山病、大骨節(jié)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(qiáng)功效［1-3］。我國(guó)有2/3的人群不同程度地缺硒，大多數(shù)處于亞健康狀況，對(duì)富硒食品潛在的消費(fèi)群體龐大，市場(chǎng)前景廣闊。因此，不僅是富硒區(qū)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(fā)展富硒農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)如富硒大米、富硒蔬果、富硒茶等，開展富硒產(chǎn)品的精加工，力圖將其打造成為實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，一些非富硒區(qū)也在打造富硒產(chǎn)業(yè)［4］。

但硒元素的安全攝入范圍非常窄，攝入量過低無法維護(hù)機(jī)體日常生活所需，過量又容易使生物體產(chǎn)生中毒反應(yīng)，因此，包括世界衛(wèi)生組織（WHO）在內(nèi)的眾多國(guó)際組織對(duì)硒元素的攝入量都做了推薦，眾多國(guó)家和地區(qū)也制定了嚴(yán)格的富硒食品標(biāo)準(zhǔn)，這為富硒產(chǎn)業(yè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展夯實(shí)了基礎(chǔ)［5］。然而，我國(guó)72%的國(guó)土存在不同程度的缺硒現(xiàn)象，而大部分富硒區(qū)土壤呈破碎化分布［6］。此外，農(nóng)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(tài)、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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化富硒農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)實(shí)中，企業(yè)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(nóng)產(chǎn)品達(dá)到富硒食品標(biāo)準(zhǔn)［8-9］。當(dāng)前，無論是研究還是規(guī)模化生產(chǎn)，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(duì)硒元素的當(dāng)季利用率較低，大量外源硒進(jìn)入土壤和水體，存在二次污染的危險(xiǎn)［8］。此外，土壤硒與鎘（Cd）、鉛（Pb）等重金屬有一定的伴生關(guān)系，而外源硒進(jìn)入植物體后，與植物內(nèi)鎘鉛的累積有拮抗或者促進(jìn)作用。因此，外源硒對(duì)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(diǎn)［10-12］。

納米硒是用納米技術(shù)制備的零價(jià)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(jí)徑粒，生物活性強(qiáng)，也更容易被動(dòng)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(dāng)前，對(duì)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(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)功能農(nóng)業(yè)研究中心開發(fā)出系列化學(xué)納米硒和生物納米硒產(chǎn)品，并在不同地區(qū)進(jìn)行了系列試驗(yàn)。筆者對(duì)陜西紫陽綠茶施用納米硒，研究施用納米硒葉面肥對(duì)綠茶硒富集以及植物體內(nèi)鎘鉛累積效應(yīng)的影響，分析納米硒大規(guī)模應(yīng)用助力富硒農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可行性。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在陜西紫陽合作單位種植基地進(jìn)行，正常栽培管理。試驗(yàn)地有機(jī)質(zhì)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(jī)硒 74.84 μg/kg，為貧硒土壤。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置葉面肥8個(gè)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(xué)納米硒）、S4（60 g/hm2，化學(xué)納米硒）、S5（90 g/hm2，化學(xué)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(qū)面積30 m2，4個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

Se含量的測(cè)定，取樣用4∶1硝酸高氯酸消解后，用原子熒光光度計(jì)檢測(cè)，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行分析質(zhì)量控制。Pb和Cd含量測(cè)定采用火焰原子吸收光譜法，樣品經(jīng)消化后，用火焰原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定樣品的Pb、Cd含量。

2結(jié)果與分析

2.1不同形態(tài)硒對(duì)茶葉硒富集的影響

不同形態(tài)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(duì)照相比，最高可以提高28.2倍，達(dá)16.23? mg/kg，最低可以提升2.6倍，達(dá)1.51? mg/kg。常規(guī)模式中，亞硒酸鈉采用葉施，茶葉硒富集效果為對(duì)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(duì)照的5.1倍，達(dá)2.93? mg/kg。在各種納米硒模式中，無離心和經(jīng)過離心處理的生物納米硒，茶葉硒富集分別為對(duì)照的2.88和2.75倍，分別達(dá)1.66和1.58? mg/kg。化學(xué)納米硒對(duì)茶葉硒富集的效果最為明顯，分別為對(duì)照的8.5、22.2、28.2倍，達(dá)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(xué)納米硒投入量呈正相關(guān)。與常規(guī)添加亞硒酸鈉生產(chǎn)富硒產(chǎn)品模式相比，納米硒對(duì)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(xué)納米硒對(duì)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(dá)到富硒茶標(biāo)準(zhǔn)（圖1）。

2.2不同形態(tài)硒對(duì)綠茶鎘鉛累積效應(yīng)的影響

與對(duì)照（CK）模式相比，添加亞硒酸鈉后，植物體內(nèi)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(jīng)過離心處理的納米硒效應(yīng)更為明顯，與對(duì)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(xué)納米硒對(duì)綠茶鎘積累的拮抗作用表現(xiàn)不明顯，與對(duì)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(duì)綠茶鎘累積的拮抗效應(yīng)明顯（圖2）。

與對(duì)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(duì)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(xué)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(xiàn)出明顯的促進(jìn)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(duì)綠茶中鉛的累積表現(xiàn)出明顯的拮抗作用，而化學(xué)納米硒則表現(xiàn)出促進(jìn)作用，強(qiáng)化了綠茶對(duì)鉛的累積效應(yīng)（圖3）。

3討論

3.1施硒對(duì)作物硒含量的影響

為了加快富硒產(chǎn)業(yè)的建設(shè)，眾多研究機(jī)構(gòu)在富硒區(qū)和貧硒區(qū)進(jìn)行了大量作物硒富集試驗(yàn)，包括土壤施硒、葉面施硒和水培沙培實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物硒富集方式，前期主要是施用無機(jī)硒即硒酸鈉和亞硒酸鈉。胡秋輝等［14］對(duì)土壤和葉面施用亞硒酸鈉，發(fā)現(xiàn)葉面噴施硒效果高于土壤施硒，用量、濃度、時(shí)間和茶葉采摘時(shí)間是生產(chǎn)富硒茶的關(guān)鍵。唐顥等［15］發(fā)現(xiàn)葉面施硒4～9 g/hm2，茶葉可達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，全年茶樹采摘新梢對(duì)硒的吸收量?jī)H占硒施用量的0.009%～0.026%。研究表明，葉施效果優(yōu)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(duì)硒吸收累積特性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)液濃度在0.05～0.10 mmol/L時(shí)，葉的硒富集量能夠達(dá)2～3 mg/kg。與上述研究相比，該研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)常規(guī)的亞硒酸鈉通過葉施，能夠使茶葉快速達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，而納米硒尤其是化學(xué)納米硒能夠高效實(shí)現(xiàn)富硒茶生產(chǎn)，這與王佑成等［17］、胡萬行等［18］采用納米硒對(duì)綠豆芽和紫色馬鈴薯的試驗(yàn)結(jié)果一致。考慮到納米硒的高生物活性，其施用量還可以進(jìn)一步降低，從而降低生產(chǎn)成本和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此，就快速發(fā)展富硒食品和富硒農(nóng)業(yè)而言，葉施納米硒是一種可以考慮的選擇。

3.2不同形態(tài)外源硒添加對(duì)鎘鉛累積效果的影響

研究發(fā)現(xiàn)，土壤硒與重金屬鎘、鉛、汞等具有伴生關(guān)系，但合理施用外源硒對(duì)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?qū)崿F(xiàn)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(duì)鎘鉛的富集。王加冕［22］研究發(fā)現(xiàn)，富硒區(qū)小麥對(duì)鎘鉛的累積與小麥品種有較大關(guān)系。龍友華等［23］對(duì)鉛鎘污染的土壤中種植的獼猴桃施加外源硒，與對(duì)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(shí)，對(duì)草莓施用 2.5～5.0 mg/L硒，能夠抑制葉片和果實(shí)對(duì)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(yàn)中發(fā)現(xiàn)，外源硒在實(shí)現(xiàn)硒富集的基礎(chǔ)上，對(duì)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(fā)現(xiàn)，外源硒能夠抑制鎘富集，但對(duì)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(fā)現(xiàn)，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(shì)。陳松燦等［10］、潘麗萍等［11］認(rèn)為，適當(dāng)?shù)奈軌蛲瑫r(shí)抑制植物對(duì)2種或多種重金屬在植物體內(nèi)的積累，但硒與重金屬相互作用的機(jī)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(shí)現(xiàn)富硒茶生產(chǎn)的同時(shí)，抑制鎘鉛在茶葉中的積累，而化學(xué)納米硒則表現(xiàn)不明顯，反而對(duì)鉛的積累具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，其內(nèi)在機(jī)理需要進(jìn)一步研究。

4結(jié)論

富硒食品對(duì)保障人體健康具有重要意義，富硒農(nóng)業(yè)和富硒產(chǎn)業(yè)在鄉(xiāng)村振興和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展中能夠發(fā)揮重要作用，因此，開展作物富硒研究具有科學(xué)性和前瞻性。依靠天然富硒土壤實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化富硒生產(chǎn)不現(xiàn)實(shí)，通過農(nóng)業(yè)措施發(fā)展富硒農(nóng)業(yè)具有可行性。常規(guī)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(chǎn)成本，而且容易造成環(huán)境污染，相反，葉施外源硒能夠克服這些缺陷。納米硒是現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)物，該研究利用不同形態(tài)的納米硒對(duì)茶葉硒富集和鎘鉛累積效應(yīng)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，相對(duì)常規(guī)的亞硒酸鈉，同等劑量或者較小劑量的納米硒同樣能夠達(dá)到富硒效果，以化學(xué)納米硒富集效果最佳，但其對(duì)鎘鉛的累積具有促進(jìn)作用，其內(nèi)在機(jī)理尚需進(jìn)一步研究。在所有納米硒硒富集和鎘鉛累積試驗(yàn)中，以生物納米硒（離心處理BioSeNPs）模式最優(yōu)，具有大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用前景。

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