金花葵對硒的富集特征及其與土壤硒形態(tài)的關(guān)系

中圖分類號：S567.21文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0488-5368（2025）06-0062-06

Abstract： A pot experiment was conducted to investigate the selenium （Se）accumulation characteristics of Hibiscus manihot L.and the relationship between Se accumulation in diferent plant organsand Se fractions in the soil.Seven Se concentrations （O，4，8，12，16，20，and 24 mg/kg） were applied to the soil to examine their effcts on Se uptake，translocation，and enrichment in various plant parts.The aim was to providea scientific basis for the selenium-enriched cultivation and utilization of Hibiseu manihot L.The results showed that as soil Se concentration increased，both the translocation factors（TFs）from roots to stems and from pods to seeds，as wellas the bioconcentration factors （BCFs） in stems and seeds，increased markedly.Selenium accumulated predominantly in the stems and seeds，with the Se content in plant organs following the order： stem gt; root gt; leaf gt; seed gt; pod gt; flower. Under Se treatments from O to 16mg/kg ，residual Se was the dominant soil Se fraction，accounting for 27.42% to 61.22% . In contrast，under 20 and 24mg/kg treatments，organic -bound Se became predominant，contributing 31.87% to 34.24% .Significant correlations （ Plt;0.05 ）were found between Se contents in plant organs and soil Se fractions，with correlation coefficients exceeding O.837.The Se content in seeds was positively correlated with that in pods，and stem Se content was identified as the primary contributor to Se levels in pods，leaves，and flowers.This study elucidates theSe accumulation characteristics of Hibiseu manihotL.and itsassociations with differentsoil Sefractions.Basedsolelyonsoil Seutilization ffciency， 12mg/kg is recommended as the optimal soil Se concentration for the selenium -enriched cultivation of Hibiseu manihot L.

Key words：Hibiseu manihot L. ;Selenium；Accumulation；Soil fractions

硒（Se）是人和動物必需的微量元素之一，具有抗氧化、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等功能，缺硒會引起心肌病、克山病和大骨節(jié)病等疾病[1.2]。據(jù)統(tǒng)計，我國居民人均硒攝人量為 44.4μg/d ，低于中國營養(yǎng)學(xué)會推薦的 60～250μg/d ，存在顯著的硒“隱形饑餓”問題[3]。硒在維持人體健康中具有重要作用，人體自身不能合成硒元素，需要通過飲食攝入[4]。植物性食品中的硒是人體硒營養(yǎng)的重要來源，通過食用富硒食品攝取硒元素是缺硒地區(qū)人群補硒的重要途徑[5]。研究表明，土壤硒形態(tài)是決定植物硒吸收富集的關(guān)鍵因素[6]。根據(jù)硒在土壤中與化合物結(jié)合形式，將土壤硒形態(tài)分為水溶態(tài)硒（watersolubleSe，Ws-Se）、交換態(tài)硒（exchangeable Se，Ex-Se）、有機(jī)態(tài)硒（organic compound Se，Oc-Se）、酸溶態(tài)硒（acidsolubleSe，As-Se）和殘渣態(tài)硒（residualSe，Res-Se）等5種形態(tài)，其生物可利用性依次減弱[7]。水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒是植物可直接吸收利用的形態(tài)，被稱為生物有效硒，對硒在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移和轉(zhuǎn)化起到重要作用[8]

金花葵（HibiseumanihotL.）又名菜芙蓉、野芙蓉，多生長于山林，為錦葵科秋葵屬1a生草本植物，是近瀕臨絕種的植物之一[9，10]。金花葵富含黃酮、多酚、多糖等小分子化合物，被認(rèn)為在200多種秋葵屬植物中最具食用、藥用和保健功能，且對硒具有較強(qiáng)的富集能力[\"]。目前對金花葵的研究主要集中于有效成分方面，對金花葵的富硒特性研究較少。本研究通過盆栽試驗，分析不同土壤硒濃度和硒形態(tài)對金花葵各器官硒吸收、轉(zhuǎn)運和富集的影響，為金花葵富硒種植提供支撐。

1材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年4月至10月在安康市漢濱區(qū)建民鎮(zhèn)試驗基地進(jìn)行。供試土壤類型為黃棕壤，土壤基本理化性質(zhì)參照鮑士旦[12]方法測定，結(jié)果為：pH 值6.72、有機(jī)質(zhì)含量 3.52mg/kg 、銨態(tài)氮含量21.54mg/kg 、速效磷含量 13.19mg/kg 、速效鉀含量 194.50mg/kg 、總硒含量 0.41mg/kg 、有效硒含量 0.03mg/kg 。供試金花葵種子來自紫陽縣硒資源開發(fā)研究院。供試硒肥來自紫陽中地大硒科技有限公司，硒肥硒含量為 115.90mg/kg 。

1.2 試驗設(shè)計

將土壤均勻鋪開，風(fēng)干后，過 5mm 篩，用聚乙烯塑料盆（ 35cm×34cm ）將土裝入盆中，每個盆中裝土 10kg 。設(shè)7個硒處理水平（ 0mg/kgΩ_?4 mg/kg.8mg/kg.12mg/kg.16mg/kg.20mg/kg 和24mg/kg， 模擬高硒土壤，分別編號為CK、 Se4 、Se8.Se12.Se16.Se20 和Se24，每個處理水平設(shè)置5次重復(fù)。裝盆前每千克干土施有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì) ? 45% N+P₂O₅+K₂O?5% ） 10g ，尿素（ CH₄N₂O ）0.32g ，磷酸二氫鉀（ KH₂PO₄ ）1. 25g ，氯化鉀（KCI） 0.16g 。硒肥與土壤混合并攪拌均勻，在自然條件下平衡 60d 。選擇優(yōu)質(zhì)種子播種，每盆播種10粒，在植株生長至3片真葉后間苗，定苗1株。生長期間按需澆水至金花葵成熟后采樣。用清水沖洗3次，蒸餾水沖洗3次， 55～60^°C 烘干。粉碎后過60目篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定指標(biāo)及方法

植物總硒含量的測定：參照《GB5009.93——2017食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中硒的測定》[13]中氫化物原子熒光光譜法測定植物總硒含量。

土壤總硒含量的測定：參照《HJ680—2013土壤和沉積物汞、砷、硒、鉍、銻的測定，微波消解/原子熒光法》[14]測定土壤總硒含量。

土壤有效硒含量的測定：參照《NY/T3420——2019土壤有效硒的測定，氫化物發(fā)生原子熒光光譜法》15測定土壤有效硒含量。

土壤各硒形態(tài)含量的測定：采用連續(xù)浸提法提取土壤各硒形態(tài)[7]。經(jīng)過分級浸提將土壤硒分為5種形態(tài)，其中水溶態(tài)（Ws-Se）硒采用去離子水提取，交換態(tài)硒（ Ex-Se 采用 0.1mol/L （20 K₂HP0₄ 1KH₂PO₄（pH=7.0） 提取，有機(jī)態(tài)硒（Oc-Se）采用0.1mol/L （204 K₂S₂O₈ 提取，酸溶態(tài)硒（As-Se）采用 3mol/L HCI提取，提取后殘渣作為殘渣態(tài)硒（ Res-Se） 。土壤各硒形態(tài)含量檢測方法參照土壤總硒含量進(jìn)行檢測。

1.4生物富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)計算

生物富集系數(shù)（Bioconcentrationfactor，BCF）[16]反映植物某特定器官從土壤吸收富集某種元素的能力，用某種元素在植物特定器官含量與土壤含量的比值表示；轉(zhuǎn)移系數(shù)（Translocationfac-tor，TF）[16]反映某種元素在植物相鄰器官轉(zhuǎn)移的效率，用某種元素在植物相鄰器官之間含量的比值表示。BCF和TF計算方式如下：

生物富集系數(shù)（BCF）=C植物器官/C±壤轉(zhuǎn)移系數(shù)（TF）=C植物器官/C植物相鄰器官

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗結(jié)果以平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差 Δmeans±SD 表示，使用SPSS20.0軟件中的Duncan方差分析進(jìn)行多重比較和差異顯著性分析，OriginPro2016軟件進(jìn)行圖形處理，AMOS24.0軟件進(jìn)行路徑分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同土壤硒濃度對金花葵各器官硒含量的影響

由表1可知，隨土壤硒濃度增加，金花葵各器官硒含量均顯著增加（ Plt;0.05， ）。土壤硒濃度為24mg/kg 時，金花葵根、莖、葉、花、莢和籽粒硒含量達(dá)到最高，分別較CK增加了146.54倍、204.18倍、32.78倍、45.90倍、24.29倍和109.51倍。在CK處理下，金花葵各器官硒含量呈現(xiàn)葉 gt; 莢 gt; 根 gt; 籽粒 gt; 莖 gt; 花的特點。土壤硒濃度增加后，金花葵各器官硒含量快速增加，呈現(xiàn)莖 gt; 根 gt; 葉 gt; 籽粒 gt; 莢 gt; 花的特點。

（mg/kg）

2.2 不同土壤硒濃度對金花葵各器官硒的轉(zhuǎn)移特征

如表2所示，隨土壤硒濃度增加，金花葵各器官硒的轉(zhuǎn)運系數(shù)（TF）變化較大。與CK相比，土壤硒濃度增加后，金花葵 和 TF_?f?i/? 值呈增加趨勢，分別在Se8處理和Se12處理達(dá)到最大值，分別較CK處理增加了2.24倍和7.44倍；金花葵 TF_π× 和 $＼mathrm { T F } _ { ☉ / ＼frac { 3 } { 2 } }$ 值呈降低趨勢，分別在 Se8、Se12和Se8處理時達(dá)到最低，較CK降低了8.09倍、6.50倍和16.12倍。表明土壤硒濃度增加后，硒在金花葵根與莖之間和莢與籽粒之間進(jìn)行了快速遷移，有利于硒元素向莖和籽粒的遷移累積。

2.3不同土壤硒濃度對金花葵各器官硒的富集特征的影響

由表3所示，金花葵各器官對硒的富集能力（BCF）差異較大。CK處理時，金花葵 BCF_H 值最高， BCF_# 值最低，各器官硒富集特征為 BCF_?gt;BCF_??gt;BCF_??gt;BCF_??gt;BCF_? 。土壤硒濃度增加后，金花葵 BCF_H 、 BC_F 莖和 BCF_### 值較

CK處理均增加，在Se12處理時達(dá)到最大值，較CK增加了2.90倍、4.34倍和2.40倍；而金花葵 和 BCF_? 值較CK處理呈降低趨勢。土壤硒濃度增加后金花葵各器官硒富集特征呈現(xiàn)（2 BCF_?gt;BCF_??gt;BCF_??gt;BCF_??gt;BCF_??gt;BCF_?gt;BCF_? 。表明土壤硒濃度更高時，金花葵根、莖和籽粒表現(xiàn)出更強(qiáng)的硒富集能力。

2.4不同土壤硒濃度下土壤硒形態(tài)分布特征

對不同土壤硒濃度下土壤硒形態(tài)含量占土壤總硒含量比例進(jìn)行分析。由圖1可知，在CK處理下，土壤硒形態(tài)主要以殘渣態(tài)硒（Res-Se）為主，占比為 61.22% ，其次為酸溶態(tài)硒（As-Se）、有機(jī)態(tài)硒（Oc-Se）、交換態(tài)硒（Ex-Se）和水溶態(tài)硒（Ws-Se）。在 _{Se4，Se8，Se12} 和Se16處理下，土壤硒形態(tài)仍以殘渣態(tài)硒為主，但占土壤總硒比例分別為 37.12%.29.89%.33.89% 和 27.42% ，較CK處理下降了0.65倍、1.05倍、0.81倍和1.23倍，占比其次為酸溶態(tài)硒和有機(jī)態(tài)硒。在Se20和Se24處理下，土壤硒形態(tài)則以有機(jī)態(tài)硒為主，占比分別為 31.87% 和 34.24% ，較CK分別增加了3.05倍和3.35倍，占比其次為殘渣態(tài)硒。

土壤水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒是植物可直接吸收利用的硒形態(tài)，對植物硒的吸收累積至關(guān)重要[17]CK處理下，土壤水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒合計占比為7.39% 。土壤硒濃度增加后，土壤殘渣態(tài)硒占比下降，酸溶態(tài)硒、有機(jī)態(tài)硒、交換態(tài)硒和水溶態(tài)硒占比增加，其中土壤水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒合計占比為17.24%～27.36% ，有效增加了金花葵根系土壤硒的可利用量。這主要與所使用的高活化性硒肥有關(guān)，隨著施硒量的增加，硒肥在土壤中所占的比例增加，進(jìn)而改變了土壤硒形態(tài)的比重。

對金花葵各器官硒含量與土壤硒形態(tài)進(jìn)行相關(guān)性分析。由表4可知，金花葵根、莖、葉、花和籽粒硒含量與土壤硒形態(tài)極顯著相關(guān)（ Plt;0.01 ，金花葵莢與土壤水溶態(tài)硒、交換態(tài)硒和有機(jī)態(tài)硒含量極顯著相關(guān)（ Plt;0.01 ），與土壤酸溶態(tài)硒和殘渣態(tài)硒含量顯著相關(guān)（ Plt;0.05， ）。在置信度為0.01時，金花葵根和花硒含量與土壤水溶態(tài)硒相關(guān)系數(shù)最大，相關(guān)系數(shù)分別為0.985和0.991;金花葵莖、葉和籽粒硒含量與土壤交換態(tài)硒相關(guān)系數(shù)最大，相關(guān)系數(shù)分別為0.994、0.985和0.987；金花葵莢硒含量與土壤有機(jī)態(tài)硒相關(guān)系數(shù)最大，相關(guān)系數(shù)為0.986。金花葵各器官硒含量與土壤硒形態(tài)顯著相關(guān) Plt;0.05 ），相關(guān)系數(shù)均在0.837以上。

2.6土壤-金花葵營養(yǎng)器官－籽粒硒含量的路徑分析

采用路徑分析研究土壤硒形態(tài)含量對金花葵各器官硒含量的貢獻(xiàn)，以箭頭連接表示兩個變量間的貢獻(xiàn)方向，箭頭上的標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)表示貢獻(xiàn)作用的相對大小。由圖2可看出，土壤中的水溶態(tài)硒、有機(jī)態(tài)硒、酸溶態(tài)硒和殘渣態(tài)硒含量與金花葵根硒含量呈正相關(guān)，交換態(tài)硒含量與金花葵根硒含量呈負(fù)相關(guān)。

路徑分析結(jié)果表明，根與莖、莖與葉、莖與花、莖與莢、莢與籽粒中的硒含量均呈極顯著正相關(guān)（ Plt;0. 01 ），路徑系數(shù)分別高達(dá)0.972、0.974、0.960，0.927，0.927 ，表明硒元素通過金花葵根部遷移到地上部后，有向生殖器官籽粒轉(zhuǎn)運富集的傾向。

注：箭頭上的數(shù)值是標(biāo)準(zhǔn)化處理后的路徑系數(shù)，表示箭頭前因子對箭頭后因子的貢獻(xiàn)大小。

3討論

3.1金花葵各器官對外源硒的吸收、轉(zhuǎn)運和富集 情況

研究表明，在適宜硒濃度范圍內(nèi)，植物對硒的吸收累積作用隨外源硒濃度的增加而增加[18]。植物根系從土壤吸收硒后，通過木質(zhì)部通道轉(zhuǎn)移到地上部分并主要在莖中積累[19]。Castillo等[20]研究表明，外源硒處理后，番茄莖中硒含量最高，達(dá)到

52.3mg/kg ，比CK 增加了53. 1% 。Longchamp等[21]研究表明，玉米莖中硒的累積率可達(dá) 60% 。Boldrin等[22]研究表明，根施硒酸鹽后，水稻地上器官硒累積量占 70% 。杜小平[23]等在研究黑豆對外源硒的吸收轉(zhuǎn)運時發(fā)現(xiàn)，外源硒處理后黑豆莖、莢和籽粒硒含量較CK增加了8.37倍、9.85倍和65.21倍，更大比重的硒轉(zhuǎn)移至籽粒和莢。本研究中，金花葵各器官硒含量隨土壤硒濃度增加而顯著升高，在 24mg/kg 土壤硒濃度時各器官硒含量達(dá)到最高，各器官硒含量呈現(xiàn)莖 gt; 根 gt; 葉 gt; 籽粒 gt; 莢gt; 花的特點，其中金花葵莖硒含量達(dá)到77.38mg/kg 。與CK相比，土壤硒含量增加后金花葵 和 $＼mathrm { T F } _ { ＼astrosun ＼astrosun ＼astrosun / ＼frac { 3 } { 2 } ＼astrosun }$ 值均增加且大于 1，BCF_#，BCF_? 和 BCF_HH 值均增加且大于1，表明外源硒促進(jìn)了硒向金花葵根、莖和籽粒轉(zhuǎn)運富集。該研究結(jié)果也驗證了前人在大豆[24]和小麥[25]方面報道的外源硒有利于促進(jìn)硒向籽粒轉(zhuǎn)運富集的結(jié)果。

3.2外源硒在土壤中的存在形態(tài)及其與植物硒含量的關(guān)系

植物對土壤硒的吸收利用與土壤硒的總量和形態(tài)有關(guān)[17]。土壤中各硒形態(tài)的比例分配維持著動態(tài)平衡[26]。植物吸收利用土壤硒元素的過程和外源硒施入土壤的措施，打破了土壤各硒形態(tài)的平衡，隨著時間的延長，土壤各硒形態(tài)在土壤環(huán)境中建立新的平衡[13，14][26，27]。有研究指出，土壤中硒的主要存在形態(tài)為殘渣態(tài)硒和有機(jī)態(tài)硒，水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒含量最低[28]。也有研究指出，土壤各形態(tài)硒含量與土壤類型有關(guān)，不同土壤類型各硒形態(tài)的含量差異較大[29]。張亞麗等[30]對安康西部縣域黃棕壤土壤硒形態(tài)研究發(fā)現(xiàn)，黃棕壤殘渣態(tài)硒含量最高，占總硒比例為 63.06% ，水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒共計占比為 1.94% 。陳繼平等[31]對關(guān)中塿土土壤硒形態(tài)研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)中塿土硒形態(tài)以殘渣態(tài)硒和有機(jī)態(tài)硒為主，占比分別為31. 82% ＼～38.75% 和 30.59%～38.80% ，水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒共計占比為 4.91%～11.47% 。本研究中，在0～16mg/kg 土壤硒濃度下，土壤硒形態(tài)主要以殘渣態(tài)硒為主，在 20mg/kg 和 24mg/kg 土壤硒濃度下，土壤硒形態(tài)則以有機(jī)態(tài)硒為主。造成這種結(jié)果的主要原因與所使用的硒肥有關(guān)，本試驗所采用的硒源為高活化硒，其生物有效硒占比接近 80% ，隨著硒處理濃度的增加，土壤水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒濃度增加，同時存在土壤水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒向土壤其他硒形態(tài)的轉(zhuǎn)化，從而造成土壤殘渣態(tài)硒占比下降，土壤水溶態(tài)硒、交換態(tài)硒、有機(jī)態(tài)硒和酸溶態(tài)硒占比升高[32]

植物對硒的吸收利用及硒在植物各器官的轉(zhuǎn)運與土壤硒形態(tài)高度有關(guān)[33]。相關(guān)性分析與路徑分析用于研究系統(tǒng)中各因素對研究對象的影響及其貢獻(xiàn)大小[34]。Wang等[35]對紫陽土壤硒形態(tài)與玉米各器官硒含量分析表明，土壤可溶態(tài)六價硒是玉米各器官硒的主要貢獻(xiàn)因子，相關(guān)系數(shù)大于0.938，路徑系數(shù)大于0.651。本研究中，金花葵各器官硒含量與土壤有機(jī)態(tài)硒和交換態(tài)硒顯著相關(guān)（ Plt;0.05， ），相關(guān)系數(shù)均大于0.837。路徑分析表明，莖是金花葵葉、花、莢中硒主要貢獻(xiàn)因子，籽粒中的硒主要來自于莢，土壤中的水溶態(tài)硒、交換態(tài)硒、有機(jī)態(tài)硒和殘渣態(tài)硒與金花葵根硒含量呈正相關(guān)。本研究通過土壤硒形態(tài)和植物器官硒營養(yǎng)遷移轉(zhuǎn)化，評估了金花葵各器官硒的貢獻(xiàn)來源。

4結(jié)論

（1）土壤硒濃度增加后，金花葵 TF莖/根、TF_?f?f/? 和 值快速增加，施用外源硒能促進(jìn)金花葵根與莖之間和莢與籽粒之間硒的快速遷移，金花葵各器官硒含量呈現(xiàn)莖 gt; 根 gt; 葉 gt; 籽粒 gt; 莢 gt; 花的特點。

（2）土壤硒形態(tài)在 0～16mg/kg 硒處理下以殘渣態(tài)硒為主，在 20mg/kg 和 24mg/kg 硒處理下以有機(jī)態(tài)硒為主。金花葵各器官硒含量與土壤硒形態(tài)呈顯著相關(guān)（ Plt;0.05） 。莖是金花葵葉、花、莢中硒主要貢獻(xiàn)因子，籽粒中的硒主要來自于莢。

（3）在 12mg/kg 硒處理時，金花葵 BCF_#BCF_## 和 TF_{?rosun?rosun?rosun/?rosun} 最大，在僅考慮土壤硒利用率方面， 12mg/kg 硒處理水平是生產(chǎn)富硒金花葵的最適濃度。

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