中圖分類號:S794.4 文獻標志碼:A
Study on the correlation between selenium enrichmentability of Camellia oleifera seedlings and soil selenium forms based on phosphorus selenium combination application
ZHAO Xueyan, TANG Yu, CHEN Zhuoling,ZHANG Xueling
(aJiangxiKeyLaboratoryofSubropialFortResoucsCulivation;b.KyLaboatoyoforestEosteProtectionandstoati thePoyangeatestasito
Abstract:【Obective】ToaalyetheseleniumcontentinvariousorgansofC.oleiferasedlings,aswellasthetotalslenuote anditsccurrencefomsisoil,toexploeteorelationbteenteeleniumecmentabityof.oleifraseedligsadsoil seleniumforsndtoprovideteoreticalrefereneanddatasupportforselenumrichultivatioofC.fera.【Method】egafted seedlings of C. oleifera‘Ganwu 2, were used as test materials,through three levelsof phosphorus,P1 (30 mmol/L),P2(60 mmol/L), P3 (90mmolL ,fourlevels of selenium, Se0( 0.00mmol/L ,Se 1(0.04mmolL) Se2 0.08mmolL ), Se3(0.12mmolL ),atotalof 12treatmentsachtreatmenthad4replicates,4pantsintecontrolgroupCK),atotalof52testplants.efrtilzatiotiewas earlyApril(April6th)),arlyMay(May6th),andthesamplingtimewasJuly(July5th).Tecontetsofseleniuminrots,ste leaves of C oleifera seedlings were determined by inductively coupled plasma massspectrometry.The contents of total selenium, water-solubleslenium,exchangeableselenum,oxidizableseleum,educibleselenumandresidalselenuminsoilwredteind byatomicfuorescencespectrometry.【Result】1)SeleniumcontentandenrchmentcoeficientofvariousorgansofC.oleifera:the root of C oleifera seedlings reached the highest value of 36.07mg/kg under P3Se3 treatment,and the stems and leaves of C.oleifera seedlingsreachedthepeakvalueof7.05and 5.78mg/kg underP2Se3 treatment,respectively;on the whole, the seleniumcontent of each organ of C oleifera seedlingswas ranked as follows:root gt; stem gt; leaf.Under the concentration of P3SeO,the enrichment ability ofseleniuminrootswasstronger.UnderthetreatmentofPSeO,theenrichmentabilityofselenuminstemswasbeter.Underthe treatment ofP2SeO,theenrichment abilityofseleniuminleaves wasbeter;2)Total seleniumandseleniumspeciationcontent root soil:Water-solubleseleniumandweaklyacid-extractableseleniumreachedtheirpeakunderP3Se3treatment.Bothfomsofelenium contentgraduallyincreased withtheincreaseandaccumulationofSeoncentration,whilemaintainingaonstantPconcentration; 3)Thecorrelation between total selenium in plantsand soil,and soil selenium formed: The root of C oleiferaseedlingswassignificantly positively correlated with exchangeable selenium ( (Plt;0.01) ; The stem of C oleifera seedlings was significantly positively correlated withexchangeableselenium (Plt;0.01) ).Therewasa significant positivecorrelation between leafandwater-soluble selenium (Plt;0.05) L and a very significant positive correlation with exchangeable selenium (Plt;0.01 ).The total selenium in soil was significantly positively correlated with water-soluble selenium (Plt;0.05 )andhighly significantly positively correlated with four formsof selenium,including exchangeable selenium (Plt;0.01) .【Conclusion】 Under the treatment of P2Se3 (P concentration: 60mmol/L ,Se concentration: 0.12mmolL) ,theabsorption effect of seleniumcontent in various organs of C oleifera seedlingswasgood,indicatingastrongselenium enrichmentabilityThissuggeststhatinthecombinedaplicationofphosphorusandseleniumfertliers,phosphorusfertilizercan effectively promote selenium absorption and increase the selenium content of plants.The root of C. oleifera seedlingswas significantly positively correlated with exchangeable selenium (Plt;0.01 ).Thestemand leaf partsof C oleifera seedlingswere also significantly positively correlated with exchangeable selenium (Plt;0.01 ).Overall,there isa significant positive correlation (Plt;0.05 )between the seleniumcontent in the roots,stems,and leaves of C oleiferaseedlingsand theavailable seleniumin thesoil.
Keywords: C.oleiferasedlings;appicationofphosphorusandselenincombination;selenumerichmentablityselenufos; correlation
硒(Se)是天然存在的非金屬元素,是人類、動物以及微生物必需的微量元素,它參與人體中的抗氧化防御系統(tǒng)和調(diào)節(jié)激素平衡等過程[。缺硒會加速身體衰老,并可能導致癌癥、心血管等疾病[2-3]。適當補充硒可以提高人體抵抗某些疾病的能力[46]。在多種補硒方式中,通過飲食補充硒是一種安全、可行的方法[,以植物性食物(以硒氨基酸為主)補硒安全有效且具有生物效價[8-9]。硒對植物的生物有效性及植物對硒的吸收累積量不僅取決于土壤中硒的總量,與硒的賦存形態(tài)也密切相關(guān)[0]。硒在土壤中以多種形態(tài)存在[],瞿建國等[12]利用不同浸提劑分步驟連續(xù)浸提的方法將土壤中的硒劃分為5種形態(tài)。磷是植物生長必需的營養(yǎng)元素,在植物生長、代謝、產(chǎn)量和品質(zhì)形成中發(fā)揮著不可替代的作用[13]。而江西土壤為酸性紅壤,普遍缺磷[14],缺磷會影響植株對硒元素的吸收,即使是在富硒區(qū)域,植物中硒的有效性也可能很低。磷與硒雖為不同族元素,但都以陰離子形態(tài)被土壤膠體吸附,兩者之間的化學行為具有一定的相似性,富硒土壤中多為亞硒酸鹽[15],亞硒酸鹽和磷酸鹽在土壤顆粒表面具有相似的吸附位點[1,存在競爭吸附關(guān)系[17]。安軍妹等[8]和祝姣姣等[19]研究指出,磷肥與亞硒酸鹽配施可促進土壤中的硒的形態(tài)轉(zhuǎn)化,提高植株對硒的吸收和積累。
油茶Camelliaoleifera隸屬于山茶科Theaceae山茶屬Camellia,是我國特有的純天然高級木本油料[20],是我國主要的經(jīng)濟林樹種之一,占全球油茶資源的 95% 以上[21],生命周期長[22],極具營養(yǎng)、健康、經(jīng)濟和社會價值[23]。同時油茶的種子中含有豐富的不飽和脂肪酸、維生素E等營養(yǎng)成分,具有極高的經(jīng)濟價值,因此被廣泛種植[24-27]。在油茶林栽培過程中噴施硒肥與根施硒肥均可不同程度提高油茶植株硒含量[28-29],選用有機硒肥作為外源硒肥更有利于安全綠色生產(chǎn)[30]。劉潔[31]通過對油茶施硒,得出施硒肥能顯著提高茶油中的硒含量,并達到了 0.05mg/kg 的富硒茶油標準;趙建平等[32]采用質(zhì)量濃度為 3.3kg/hm2 的硒肥和質(zhì)量濃度為 4125kg/hm2 的基肥,不僅能夠提高油茶林地土壤的養(yǎng)分含量,還能夠顯著增加油茶果殼、果仁中的硒含量。也有研究表明,施用磷肥能促進植株葉片生長,有利于磷素在葉片和根系的累積,不同施磷量對植株生理活動有影響[33-34]。趙文龍等[35]通過對小白菜磷和硒吸收機理的研究得出,適量施磷顯著促進小白菜對硒的吸收量,并提高硒肥利用率。然而,不同磷濃度對于油茶吸收硒元素的影響,包括吸收硒的能力與硒形態(tài)之間的關(guān)系卻鮮有報道。因此,探究在磷硒配施基礎(chǔ)上對于油茶苗的富硒能力與土壤硒形態(tài)之間的相關(guān)性具有重要意義,為富硒油茶生產(chǎn)中有效施用磷肥、提高硒肥利用率提供科學參考,也為深入了解磷硒配施對提高油茶苗吸收硒能力提供參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗于2023年春季在中藥園大棚內(nèi)開展,土壤采集于江西省宜春市袁州區(qū),星火農(nóng)林有限公司油茶基地富硒區(qū)域,為 0~20cm 土層的富硒土壤。試驗前對所用土壤過 2mm 篩,滅菌消毒備用。供試土壤基本理化性質(zhì)為:pH值為4.6~4.8 ;總氮為 0.599g/kg ;總磷為 0.498g/kg 全鉀為 8.533g/kg ;有效磷為 0.295mg/kg ;速效鉀為 33.33mg/kg ;銨態(tài)氮為 4.641mg/kg ;硝態(tài)氮為3.479mg/kg ;總硒為 0.713mg/kg 。
1.2 供試材料
供試油茶品種選用生長健壯、長勢一致、無病蟲害的2年生“贛無2號”嫁接苗進行盆栽試驗;供試肥料磷肥采用磷酸二氫鈉(分析純,P2O5 含量 58% );硒肥選用江西瑞博特生物科技有限公司的硒虎有機硒微量元素肥(硒質(zhì)量濃度0.04mmol/L )。
1.3 試驗設計
2023年春季,在中藥園大棚內(nèi)進行盆栽試驗。3月初,將油茶苗移栽至規(guī)格一致(口徑為 25.5cm ,底徑為 19.1cm ,高度為 )的塑料盆作為栽植容器。設置磷3個水平,分別為P1(30mmol/L)、P2(60mmol/L)、P3(90mmol/L),硒4個水平分別為 Se0(0.00mmol/L )、Se1( 0.04mmol/L )、Se2(0.08mmol/L)、Se3(0.12mmol/L ),共12個處理,每個處理4個重復,對照組(CK)4株,共52株試驗植株。將各肥料配置為對應的溶液,按照每盆 0.4L 均勻澆灌至盆中,培養(yǎng)取樣后,進行各項指標測定。試驗時間為2023年3—7月,累計2次施肥,施肥時間分別為4月初(4月6日)、5月初(5月6日)、取樣時間為7月5日。
1.4 指標測定
油茶苗不同器官硒含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法[36,在碰撞模式(KED)下進行檢測,根據(jù)元素的質(zhì)譜圖或特征離子進行定性,內(nèi)標法定量測定全量硒;油茶根部土壤總硒及硒形態(tài)含量采用原子熒光光譜法測定土壤硒形態(tài)[3],土壤中硒的5個形態(tài),即可水溶態(tài)、可交換態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘渣態(tài)硒。評估作物從土攘中吸收硒元素的能力依據(jù)其生物富集系數(shù),富集系數(shù)越大,說明作物對土壤中硒元素的富集能力就越強[38]。
1.5 數(shù)據(jù)處理
采用Excel2019軟件整理數(shù)據(jù),使用SPSS27.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,使用OriginPro2024b軟件進行繪圖。油茶苗不同器官的總硒含量、土壤硒賦存形態(tài)采用單因素方差分析(One-wayANOVA),Duncan's法進行差異顯著性檢驗0 ?α=0.05 );油茶苗硒含量與土壤總硒含量及硒賦存形態(tài)的相關(guān)性采用皮爾遜相關(guān)性分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 油茶苗不同器官的硒含量與富集系數(shù)
由圖1a可知,在油茶苗的根部,在P3Se3處理下達到最高值為 36.07mg/kg ,相對于CK處理增加了16.4倍,相對于P1Se0處理最小值 1.78mg/kg 增加了19.3倍;圖1b得出,油茶苗莖部中,在P2Se3處理下達到峰值為 7.05mg/kg ,相較于CK處理增加了11.8倍,而在P2Se0處理下達到低谷值為 0.43mg/kg ,相較于CK減少了 21.82% ,相對于P2Se3處理減少了 93.90% ;圖1c可知,油茶苗葉部在P2Se3處理下達到最大值為 5.78mg/kg 比CK增加了約16倍,比P1Se0處理下最小值增加了17倍;隨著磷硒肥互施濃度的增加,植株根、莖、葉部的硒含量均呈逐漸上升趨勢,說明磷硒配施能夠有效地增加油茶苗根部的硒含量;從整體來看,油茶苗各器官硒含量排序為:根部 gt; 莖部 gt; 葉部。由圖1d可知,根部在磷硒配施處理效應下 F 值為32.253達到極顯著水平( Plt;0.001) ,在P3Se3處理時達到峰值;莖部在磷硒配施處理效應下 F 值為20.432達到極顯著水平 (Plt;0.001) ,在P2Se3處理達到最大值,與其他處理間均達到顯著差異( Plt;0.05) ;葉部在磷硒配施處理效應下 F 值為10.591達到極顯著水平( Plt;0.001 ),同樣在P2Se3處理達到最大值。綜上所述,P2Se3處理對提高油茶苗不同器官硒含量效果更好。
表1為評價植株不同器官硒元素的生物富集系數(shù),富集系數(shù)越大,說明作物對土壤中硒元素的富集能力就越強??梢钥闯?,除CK外,硒在根部P3Se0處理下富集程度較高,與其他處理形成顯著差異( Plt;0.05) ),而在P2、P3處理不變時,隨著硒質(zhì)量濃度增加,硒在根部的富集系數(shù)依次遞減;硒在莖部P1Se0處理下富集能力較強,而在P1Se1處理下富集能力最低,則硒富集能力P1Se0處理是P1Se1處理的9倍,在P2處理不變時,隨著硒質(zhì)量濃度增加,硒在莖部的富集系數(shù)同樣出現(xiàn)依次遞減情況;除CK外,硒在葉部P2Se0處理時富集系數(shù)最大,相較于富集系數(shù)最小的P1Se1處理增加了6倍。由此得出,在P3Se0處理下,硒在根部及葉部的富集能力較強,對于莖部在P1Se0處理時硒的富集能力較好。根部富集系數(shù)大于莖部、葉部富集系數(shù),可能由于根部吸收硒,同時硒的累積量增加而造成的。整體趨勢來看,油茶苗器官富硒能力:根部 gt; 莖部 gt; 葉部。
2.2 油茶苗根部土壤總硒與硒形態(tài)的含量
由圖2可知,在P3Se3處理下,土壤中的總硒含量達到峰值為 28.43mg/kg ,相對于CK增加了46.38倍,而P1Se0處理的總硒含量在所有處理中最低為 0.58mg/kg ,與CK處理基本持平;從宏觀整體看,土壤總硒含量隨著磷硒配施濃度及累積量的增加呈逐漸升高趨勢。
由圖3得出,水溶態(tài)硒、可交換態(tài)硒和可還原態(tài)硒含量在各處理下相對于可氧化態(tài)硒和殘渣態(tài)硒含量較少,但在P3Se3處理下,可交換態(tài)硒和可還原態(tài)硒也達到了最大值,分別為 0.07mg/kg. 0.14mg/kg ;圖4看出,水溶態(tài)硒在P3Se3處理下達到最大值為 0.014mg/kg ,與其他處理間形成顯著差異( ),比CK增加了19倍;可交換態(tài)硒同樣在P3Se3處理下達到峰值為 0.07mg/kg 相對于CK增加約27倍,而P3Se0處理在所有磷硒添加處理中值最低為 0.001mg/kg ,相對于CK減少了 60% 。兩種形態(tài)的硒含量都在P濃度保持不變情況下,隨著Se濃度的增加和累積呈逐漸升高趨勢。
2.3 油茶苗硒含量與土壤總硒含量及硒賦存形態(tài) 的相關(guān)性分析
對油茶苗各器官硒含量與土壤中總硒及各種硒形態(tài)含量進行相關(guān)性分析,如圖5所示,油茶苗根部與可交換態(tài)硒呈極顯著正相關(guān)( Plt;0.01) ;油茶苗莖部與可交換態(tài)硒呈極顯著正相關(guān)( Plt;0.01) ;葉部與水溶態(tài)硒呈顯著正相關(guān)( Plt;0.05 )、可交換態(tài)硒呈極顯著正相關(guān)( Plt;0.01 );土壤中總硒與水溶態(tài)硒呈顯著正相關(guān)( ?Plt;0.05 )、與可交換態(tài)硒呈極顯著正相關(guān)( Plt;0.01 )。水溶態(tài)硒與可交換態(tài)硒為有效態(tài)硒,則油茶苗的根、莖、葉硒含量和土壤有效硒之間呈顯著正相關(guān)( Plt;0.05 )。
和累積量的增加,可以有效地增加根、莖、葉對硒元素的吸收,且綜合比較,P2Se3處理對提高油茶苗各器官的硒含量效果較好。植物的硒含量顯著依賴于土壤硒含量,也取決于植物吸收和積累硒元素的能力[39],油茶苗莖、葉對硒元素的吸收來自土壤中根部對硒元素的吸收和轉(zhuǎn)運。土壤中的硒是植物攝取硒的主要方式,植物種類、土壤硒含量、酸堿度、含水量等均在不同程度上影響植物對硒的吸收[40]。不同油茶品種對于硒的吸收也有一定的不同,秦潔等[4以優(yōu)良油茶品種的2~4 a的幼齡林和10a的成熟林作為實驗對象,結(jié)果表明隨著硒用量的增加,油茶中硒的含量增加。
3討論
3.1 磷硒配施對油茶苗富硒能力的影響
本研究結(jié)果表明,油茶苗根部、土壤中總硒在P3Se3處理時硒含量最高,莖部、葉部均在P2Se3處理時硒含量最高,說明隨著磷硒配施濃度富集系數(shù)表示植株從土壤中富集硒的能力,通常富集系數(shù)大于1時表示植株從土壤中吸收該元素的效率高[42],本試驗中油茶苗根部的富集系數(shù)均大于1,空白對照組也高達3.17,且在P1Se0、P2Se0、P3Se0處理的富集系數(shù)分別為2.82、3.28、3.47,說明同一硒濃度下,施加磷濃度有促進油茶苗根部的富硒能力,而莖部僅在P1Se0處理的富集系數(shù)大于1,葉部的富集系數(shù)均未超過1,一方面說明施磷對油茶苗地上部的富硒能力起到拮抗作用,另一方面可能與盆栽試驗澆水施肥時的水分流失和蒸發(fā)有關(guān),硒肥會在澆水時淋溶流失、隨著蒸騰作用揮發(fā)或者被轉(zhuǎn)化為亞硒酸鹽固定在土壤中[43],也有研究表明,磷酸鹽與亞硒酸鹽之間存在既相互促進又相互拮抗的作用,這與磷、硒施用水平有關(guān)。
3.2 王壤總硒含量與硒形態(tài)含量的相關(guān)性
水溶態(tài)硒和可交換態(tài)硒在P3Se3處理下均為最大值,且兩種形態(tài)的硒含量都在磷濃度保持不變情況下,隨著硒濃度的增加和累積呈逐漸升高趨勢,這與王鵬等[4的研究結(jié)果相似,在磷水平一致時,隨著硒酸鹽施用量的增加土壤中各形態(tài)硒含量顯著增加。本試驗中有部分水溶態(tài)硒未被測出,一方面可能是外源硒加入土壤后發(fā)生一系列吸收、絡合、沉降等物理化學過程,使得可溶態(tài)和交換態(tài)硒含量降低,另一方面,在李永華等[45]研究中表明,水溶態(tài)硒浸出量低、分析測定困難、易受環(huán)境干擾等。
3.3 油茶苗富硒能力與土壤硒形態(tài)的相關(guān)性
植物吸收利用土壤中總硒含量的多少,不僅取決于土壤總硒含量的多少,還與土壤中硒形態(tài)和價態(tài)有關(guān)且二者存在相互轉(zhuǎn)化作用。研究證明研究土壤硒形態(tài)和價態(tài)更有現(xiàn)實意義[4。本試驗油茶苗根部除與水溶態(tài)硒呈顯著正相關(guān) (Plt;0.05) )外,與可交換態(tài)硒呈極顯著正相關(guān)( Plt;0.01 ),同樣油茶苗莖部和葉部與除水溶態(tài)硒外的4種硒形態(tài)均呈極顯著正相關(guān)( (Plt;0.01 ),土壤總硒與水溶態(tài)硒呈顯著正相關(guān)( Plt;0.05 ),與其余4種硒形態(tài)呈極顯著正相關(guān)( Plt;0.01 ),其中水溶態(tài)硒和可交換態(tài)硒又是有效態(tài)硒的重要組成部分,說明油茶苗各器官中硒含量和土壤有效硒之間存在顯著相關(guān)性。土壤總硒含量即便能夠達到富硒水平,其中有效硒含量也不一定如一些足硒或少硒地區(qū)土壤[47-48],因此土壤總硒含量并不能完全用來評價土壤的供硒能力。若要提升作物硒含量,關(guān)鍵在于如何提高酸性土壤中硒的有效性。
4結(jié)論
本試驗表明:P2Se3(P質(zhì)量濃度為 60mmolL Se質(zhì)量濃度為 0.12mmol/L )處理下油茶苗各器官的硒含量吸收效果較好,富硒能力較強,磷肥對植物的硒吸收有促進作用;在P3Se3(P質(zhì)量濃度為 90mmol/L ,Se質(zhì)量濃度為0.12mmol/L)處理下硒形態(tài)中的水溶態(tài)硒和可交換態(tài)硒含量最高;植物根、莖、葉和土壤總硒均與水溶態(tài)硒和可交換態(tài)硒存在顯著相關(guān)性。本研究具有局限性,還有待進一步驗證。后期可開展大田試驗,繼續(xù)探索磷硒濃度配比對油茶成林各器官的富硒能力、土壤中硒賦存形態(tài),探索硒元素在土壤-油茶系統(tǒng)中的遷移變化規(guī)律,為培育富硒油茶果實和富硒茶油提供參考價值。
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[本文編校:吳毅]