烟株对不同价态硒的吸收与分配

来源 :中国烟草科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hb9527
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:为了开发富硒烟叶生产技术和了解烟叶对硒的富集机理,采用水溶性Se(Ⅳ)(亚硒酸钠)和Se(Ⅵ)(硒酸钠)盆栽试验,探讨了烟株对硒的吸收和分配规律,以及不同价态和用量的硒对烟株生长发育的影响。结果表明,土壤施用适当浓度的两种价态硒(1~10 mg/kg)均有改善烟株形态性状和提高生物量的作用,高浓度硒(20~30 mg/kg)则有负面影响,且Se(Ⅵ)处理抑制效果大于Se(Ⅳ)。相同浓度下,两种价态的硒均能有效提高烟株各部位硒含量,Se(Ⅵ)处理较Se(Ⅳ)提高了3~30倍。土壤中的硒优先富集和分布于叶片中,其次是根系,茎秆最小。Monod方程拟合结果表明,Se(Ⅵ)处理烟株叶片、茎秆和根系最大硒含量分别是Se(Ⅳ)处理的1.83、15.81和20.98倍,烟株对Se(Ⅵ)的亲和能力显著大于Se(Ⅳ),说明Se(Ⅵ)对烟株的生物有效性明显高于Se(Ⅳ)。
  关键词:烟草;硒;吸收;分配
  中图分类号:S572.01 文章编号:1007-5119(2014)05-0010-07 DOI:10.13496/j.issn.1007-5119.2014.05.003
  已证实硒是人类和动物生长所必需的微量营养元素[1-2],缺硒会导致多种人畜疾病的产生,硒含量过高也会产生危害[3-4]。维持适当的硒水平,不仅能防止克山病、大骨节病等缺硒地方病,还具有抗突变、预防癌症、心脏病、延缓衰老、增加免疫力等多种作用[5-6]。我国大约有72%的县(市)存在不同程度的缺硒,其中1/3的地区为严重缺硒区[7]。在缺硒地区,通过施硒提高作物的硒含量,是防治硒缺乏的有效措施。
  随着吸烟与健康问题的日益突出,烟草的可用性和安全性已成为重要的研究方向之一。提高烟叶硒含量能有效降低卷烟焦油毒性和自由基含量,提高吸烟者的血硒水平,具有一定的补硒功能[8]。有研究发现,补硒能够显著降低香烟中有害物质对机体的伤害[9],香烟中45%的硒可以转移到烟气流中,烟气流中的硒有1/3可以被吸烟者吸收[10]。因此,
  基金项目:国家烟草专卖局项目(110201202014);湖北省烟草公司科技项目{鄂烟科[2013]18号}
  作者简介:樊 俊,男,在读博士,农艺师,主要从事烟草富硒栽培技术研究。E-mail:[email protected]。*通信作者,E-mail:[email protected]
  收稿日期:2014-03-27
  利用外源施硒的方法进行烟叶补硒,其具有重要的经济价值和社会效益。
  土壤是植物硒的主要来源,土壤中硒的含量、价态、富集形态及有效性直接影响植物中硒的水平。土壤硒的赋存状态是决定土壤硒生物有效性的重要因素。硒在土壤中以多种形态存在,按价态分,主要包括硒酸盐(Se6+)、亚硒酸盐(Se4+)、元素态硒(Se0)、硒化物(Se2-)、有机硒化物,其中能被植物吸收的是硒酸盐、部分亚硒酸盐和有机硒化合
  物[11-13]。土壤中硒主要以Se(Ⅳ)形式存在,占总硒量的40%以上,易被固定在土壤相中不易迁移转
  化[14];Se(Ⅵ)则不超过10%,其活性高植物可利用性强,但不易氧化得到,并由于水溶性强而易流
  失[15]。由于Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)在土壤中的迁移转化方式不同,导致其在土壤中的移动性、生物有效性和对植物的毒性有很大的差异[16]。许多研究表明,低浓度硒对植物的生长发育有促进作用,高浓度硒则产生抑制作用[17-18]。本研究采用盆栽试验,利用烟草对硒的吸收富集作用,通过施用亚硒酸盐[Se(Ⅳ)]和硒酸盐[Se(Ⅵ)],探讨不同价态的硒在烟株体内的分配规律和对烟株生长发育的影响,为富硒优质烟叶的生产提供依据。
  1 材料与方法
  1.1 试验材料
  烤烟品种为云烟87。硒酸钠和亚硒酸钠为分析纯(标准物质中心,硒含量分别为41.8%和45.7%)。试验地点为恩施州现代烟草农业科技园试验大棚。供试土壤为黄棕壤,其基本理化性质为pH 7.13,有机质含量37.2 g/kg,碱解氮98.6 mg/kg,速效磷8.9 mg/kg,速效钾74.2 mg/kg,硒含量1.84 mg/kg。
  1.2 试验方法
  采用盆栽试验,每盆装土11.5 kg,盆底用托盘。试验设11个处理,分别为对照(土壤未添加硒)、Se(Ⅳ)处理(土壤硒添加量分别为1、5、10、20、30 mg/kg,共5个处理,以亚硒酸钠的形式加入)和Se(Ⅵ)处理(土壤硒添加量分别为1、5、10、20、30 mg/kg,共5个处理,以硒酸钠的形式加入),每个处理种植5盆,完全随机排列。每盆施用烟草专用复合肥[m(N):m(P2O5):m(K2O)=1:1:2] 35 g,作底肥。硒溶解后洒入土中,充分混匀装盆。平衡10 d后,移栽大小一致、无病害的烟苗1株。根据土壤缺水情况不定期浇水,使土壤水分含量不少于田间持水量的60%。生长期间进行跟踪观测、水分管理、病虫害防治等。
  1.3 样品采集与分析测定
  烟株移栽90 d后进行整株收获,包括根、茎、叶部位。样品用水洗净后,用蒸馏水洗涤晾干,在70 ℃烘至衡重,粉碎保存备用。烟株团棵期和成熟期形态指标测定采用YC/T 142—1998方法进行;烟株生物量采用称重法测定;植物样总硒含量测定采用HNO3-HClO4消解,AFS9800原子荧光光谱法测定[19]。
  1.4 数据处理
  有研究认为,小麦幼苗镉和砷的含量与培养液中镉、砷浓度的关系服从Michaelis-Menten方程[20],小白菜硒含量与土壤有效性硒含量符合Monod方程[21],因此,本研究运用此方程研究烟株各部位硒含量(C)与土壤有效性硒含量(S)的关系,即:   式中,Cmax为烟株可达到的最大硒含量(mg/kg);Ks为烟株硒含量达到最大值一半时土壤有效性硒含量(mg/kg),表征了烟株对土壤硒吸收能力的大小。
  硒富集系数指烟株硒含量与土壤硒浓度的比值,反映烟株吸收富集硒的能力[22-23],本试验中土壤硒的背景值较高,土壤硒按外源添加硒浓度加土壤硒背景值计算。转移因子为烟株茎秆、叶片与根系硒含量的比值,反映硒在烟株体内的分布特
  征[24]。
  方差分析和多重比较用DPS7.05进行。
  2 结 果
  2.1 不同价态硒对烟株形态指标和生物量的影响
  从表1可以看出,随着Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)添加量的增加,烟株团棵期叶数、茎粗、叶宽、叶长和株高都呈先增加再降低的趋势,亚硒酸盐处理在硒浓度为5 ~ 10 mg/kg达最大值,硒酸盐处理在硒浓度为5 mg/kg达最大值,但都较对照增加不显著。随着不同价态硒添加量的增加,烟株成熟期各形态指标都有降低的趋势。施用高浓度的亚硒酸盐(硒浓度为30 mg/kg),成熟期烟株叶数、茎粗、叶宽、叶长和株高较对照分别下降了16.4%、1.4%、12.6%、5.1%、13.2%,其中株高和叶数降低达显著水平;施用高浓度的硒酸盐(硒浓度为30 mg/kg),成熟期烟株各形态指标分别较对照降低了29.6%、8.6%、27.9%、21.7%、33.6%,其中叶数、茎粗、叶长和株高降低达显著水平。说明施用不同价态的硒,低浓度对烟株生长发育有一定促进作用,高浓度则明显产生抑制作用,生长后期表现更加明显,且相同浓度硒对烟株的毒害抑制作用为Se(Ⅵ)大于Se(Ⅳ)。
  不同价态硒对烟株各部位生物量的影响见表2。施用亚硒酸盐处理,随着硒浓度的增加,烟株各部位和全株生物量呈先增加后降低的趋势,在硒添加浓度为5 mg/kg时达最大值,分别为27.40、14.64、8.72和50.76 g/株,分别较对照增加了68.7%、26.3%、56.8%和51.93%,达显著水平。Se(Ⅳ)施用浓度为30 mg/kg时,烟株生物量与对照差异不显著。施用硒酸盐处理,随着硒浓度的增加,烟株各部位和全株生物量均呈先增加后降低的趋势,叶片和整株生物量在硒浓度为1 mg/kg时达最大值,为20.61、37.25 g/株,分别较对照增加了24.0%和11.49%;茎秆和根系生物量在硒浓度为5~10 mg/kg时达最大,分别为11.74 g/株和6.46 g/株。Se(Ⅵ)施用量为30 mg/kg时,烟株各部位和整株生物量较对照有显著降低的效果。以上分析表明适量Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)处理(1~10 mg/kg)有提高烟株生物量的趋势,高浓度Se(Ⅳ)处理(20 ~ 30 mg/kg)对烟株生物量降低效果不明显,而高浓度Se(Ⅵ)处理(20~30 mg/kg)明显降低了烟株各部位的生物量。
  2.2 不同施硒处理对硒生物有效性的影响
  施用不同价态硒对烟株硒含量增加效果显著(表3)。随着硒用量的增加,烟株叶片、茎秆和根系硒含量均呈增加的趋势,在硒处理浓度为30 mg/kg达最大值,亚硒酸盐处理分别为49.34、11.74和39.64 mg/kg,硒酸盐处理分别为312.61、170.1和242.3 mg/kg,均较对照增加达显著水平。同等硒浓度水平下,硒酸盐处理烟株各部位硒含量分别较亚硒酸盐处理提高了3~30倍。
  烟株不同部位硒含量与土壤有效性硒(水溶态硒+可交换态硒)之间的Monod方程拟合结果见表4。施用硒酸盐处理的烟株叶片、茎秆和根系最大硒含量(Cmax)分别达到661.8、558.9和1245 mg/kg,是亚硒酸盐处理的1.83、15.81和20.98倍。硒酸盐处理烟株叶片硒含量达到最大值一半时土壤有效性硒含量(Ks)显著小于亚硒酸盐处理,表明烟株叶片对Se(Ⅵ)的亲和能力远大于Se(Ⅳ)。硒酸盐处理烟株茎秆和根系Ks较亚硒酸盐处理大,但结合其Cmax远大于亚硒酸盐处理,说明烟株对Se(Ⅵ)的吸收能力大于Se(Ⅳ)。
  2.3 烟株硒含量与形态指标的相关性
  由表5可见,施用Se(Ⅳ)处理,施硒量和根系、茎秆、叶片硒含量与烟株叶长、叶宽、茎粗和叶生物量有一定的正相关性,与叶数、根生物量、茎生物量呈负相关,其中与叶数呈显著负相关。施用Se(Ⅵ)处理,施硒量和根系、茎秆、叶片硒含量与烟株形态指标均呈现负相关,其中对株高、叶数、根系生物量、茎秆生物量呈显著负相关。以上分析表明,施用Se(Ⅳ)处理,对烟株的生长形态影响不明显,而施用Se(Ⅵ)处理,对烟株的生长发育有较显著的负面影响。
  Table 3 Effects of selenite and selenate on the Se content of leaves, stalks and roots mg/kg
  Table 4 Monod model fitting parameters of the tobacco Se content of different parts and the availability Se of soil
  注:n = 6,p<0.05。
  Table 5 Correlation of morphological indices and Se content of tobacco
  注:n=6,*表示5%显著相关,**表示1%极显著相关。
  2.4 烟株对硒的生物富集以及硒在烟株内的分布
  由表6可知,随着亚硒酸盐施用浓度的增加,烟株根系、茎秆、叶片、全株硒富集系数均呈先增加后减小的趋势,在硒施用浓度为10 mg/kg处理,烟株的硒富集系数最大。施用亚硒酸盐处理,烟株不同部位硒富集系数为叶片=根系>茎秆,说明烟株对Se(Ⅳ)富集能力最强的部位为叶片和根系,茎秆最小。   Biotechnology, 2003, 14(3): 277-282.
  [23] Mattina M J I, Lannucci-Berger W, Musante C, et al. Concurrent plant uptake of heavy metals and persistent organic pollutants from soil[J]. Environmental Pollution, 2003, 124: 375-378.
  [24] Ekvall L, Greger M. Effects of environmental biomass-producing factors on Cd uptake in two Swedish ecotypes of Pinus sylvestris[J]. Environmental Pollution, 2003, 121: 401-411
  [25] Yu X Z, Gu J D. Metabolic responses of weeping willows to selenate and selenite[J]. Environmental Science Pollution Research, 2007, 14(7): 510-517.
  [26] Simona D G, Silvia L, Fernando M, et al. Brassica juncea can improve selenite and selenate abatement in selenium contaminated soils through the aid of its rhizospheric bacterial population[J]. Plant and Soil, 2006, 285(1-2): 233-244.
  [27] Kamei-Ishikawa N, Tagami K, Uchida S. Sorption kinetics of selenium on humic acid[J]. Journal of Radio Analytical and Nuclear Chemistry, 2007, 274(3): 555-561.
  [28] Yu X Z, Gu J D. Differences in uptake and translocation of selenate and selenite by the weeping willow and hybrid willow[J]. Environ Science Pollution Research, 2008, 15(6): 499-508.
  [29] 李春霞,曹慧. 植物硒的营养特点及吸收转化机理研究进展[J]. 农业科学研究,2006,27(4):72-76.
  [30] Mateja G, Vekoslava S, Samo K. Selenium concentration in St.John’s wort (Hypericum perforatum L.) herb after foliar spraying of young plants under different UV-B radiation levels [J]. Food Chemistry, 2009, 117(9): 204-206.
  [31] Shrift A, Ulrich J M. Transport of selenate and selenite into Astragalus roots[J]. Plant physiology, 1969, 44: 893-896.
  [32] Pezzarossa B, Petruzzelli G, Petacco F, et al. Absorption of selenium by Lactuca sativa as affected by carboxymethylcellulose[J]. Chemosphere, 2007, 67(2): 322-329.
其他文献
摘 要:为了明确重庆烟区土壤速效养分含量的主要影响因子,采用典型相关分析的方法研究了海拔高度、耕层厚度、pH、有机质等对土壤有效养分含量的影响。结果显示,重庆部分烟区土壤酸化严重,速效氮、磷、钾含量丰富,除有效硼、钼和水溶性氯外其他中微量元素含量均为丰富或很丰富。典型相关分析显示,土壤碱解氮、有效铜、有效锌、有效铁、有效硼含量随有机质的增加而增加;土壤速效钾和有效锌含量随海拔升高而增加;土壤pH的
期刊
摘 要:延边烤烟存在烟叶糖含量偏高,烟碱含量较低的生产现状,通过田间试验以吉烟9号为试验材料,比较了不同断根措施对烤烟根系生长及烟叶糖、烟碱和钾含量的影响。结果表明,断根能明显促进烟株根系的生长,提高烟株生长后期根系活力,增加烟株对营养的吸收能力。断根降低了上、下部烟叶的糖含量,提高了烟叶烟碱含量,增加了中、上部烟叶钾含量,且化学成分更加协调。总的来看,团棵期轻度断根处理的烟株生长后期根系活力显著
期刊
摘 要:为了充分利用农作物废弃物,建立合理的资源循环系统,改善植烟土壤环境,以秦烟96为材料,采用盆栽试验,探索了秸秆施用量对烤烟土壤酶活性、烟叶和根系氮、钾含量的影响。结果表明,外施秸秆显著提高了土壤酶活性和烤烟烟叶和根系氮、钾含量。在适量范围内,随着秸秆施用量的增加,土壤酶活性和烤烟烟叶和根系氮、钾含量均呈递增趋势。  关键词:烤烟;秸秆;土壤酶;氮含量;钾含量  中图分类号:S572.06
期刊
摘要:利用GPS定位在贵州中部山区采集了165份代表性土壤样品,对贵州中部山区不同成土母质发育形成的土壤不同土层有效铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)含量的垂直分布进行了比较分析。结果表明,贵州中部山区烟田耕层土壤有效Fe和有效Mn含量总体处于丰富水平,而33.3%耕层土壤有效Cu缺乏,土壤有效Zn极缺乏的土样占总体样本的6.43%;与其他成土母质相比,坡积物发育形成的土壤有效Fe含量
期刊
摘 要:通过大田试验,研究了腐熟小麦秸秆用量对烤烟产、质量的影响。结果表明,烟田施用腐熟小麦秸秆能够明显提高烤烟产量、上等烟比例,增加烟叶的经济性状,改善烤后烟叶的物理特性,协调化学成分,提高石油醚提取物含量及中性致香物质含量,改善评吸质量。总体来说,施用腐熟秸秆6000 kg/hm2为最佳。  关键词:腐熟小麦秸秆;产量;品质;评吸质量  中图分类号:S572.06 文章编号:1007-5119
期刊
草公司旬阳分公司,陕西 旬阳 725700;5.贵州省烟草科学研究院,贵阳 550081)  摘 要:采用双因素随机区组试验,研究密度、留叶数及其互作对烤烟(云烟97)光合特性、经济性状的影响。结果表明,密度、留叶数及其互作对烤烟光合特性、经济性状产生显著影响,且留叶数效应较大,密度和互作效应较小。同一留叶数下,随密度增加,光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr
期刊
摘 要:为明确免耕栽培对植烟旱地土壤微生物和酶活性的变化特征及对烟叶产量的影响,设置了免耕栽培、翻耕不中耕栽培、常规翻耕栽培田间试验。结果表明:(1)植烟土壤中细菌数量占大部分,其次是放线菌,真菌最少,细菌数量和微生物总活性在烤烟成熟期达到最大值,免耕对微生物数量的影响主要集中在0~5 cm表层土壤,随着土层加深,影响减小;(2)蔗糖酶活性在烤烟生长中后期最高,脲酶、磷酸酶活性在伸根期达到最高,免
期刊
摘 要:为了明确生物有机肥处理方式与微生物菌群之间的相互关系,利用添加了生物有机肥发酵菌剂的高温堆肥体系,采用生产试验和平板稀释法,调查了不同C/N、不同通风方式以及不同物料水分对有机肥发酵过程中几种常见菌群数量动态变化的影响。结果表明,在C/N为25:1,翻堆3次,初始水分65%,以后不再增加水分的条件下,有机肥发酵过程中真菌以及细菌的生长与繁殖增加,霉菌数量受到抑制。本试验将为生物有机肥发酵腐
期刊
摘 要:为研究烟碱对小鼠负重游泳时间和抗疲劳相关理化指标的影响,选择SPF昆明种雄性小鼠随机分为4组,试验组每天分别皮下注射尼古丁酒石酸盐(生理盐水配制)0.1 mg/kg、0.5 mg/kg、1.0 mg/kg,对照组每天注射1.0 mg/kg生理盐水,在注射20 d后检测体重、负重游泳时间,以及血尿素氮、血乳酸、肝糖原含量。结果表明,0.5 mg/kg尼古丁酒石酸盐能显著增加小鼠游泳时间,降低
期刊
植物与植食性昆虫在长期协同进化过程中形成了复杂的互作关系:昆虫通过植物的生理和化学信号寻找寄主、取食和产卵,植物自身为抵抗昆虫的为害相应地形成了多种防御体系,包括生理防御(通过长刺、延长表皮毛和加厚表皮等)和化学防御(利用次生代谢物)[1]。近年来,因化学农药用于害虫防治带来的诸多环境安全问题,以植物次生代谢物为主的化学防御引起了学者的广泛关注[1]。随着现代分子生物学技术的发展,通过研究上述防御
期刊