石灰性土壤中硒的价态转化及其生物有效性研究

作     者：薛瑞玲 

作者单位：西北农林科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁东丽

授予年度：2010年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

主      题：石灰性土壤 土壤硒价态 生物有效性 生长及生理特性 土壤酶 Se4+ Se6+ 

摘      要：采用土培盆栽试验和室内分析相结合的方法,以对硒敏感的小白菜作为指示植物,研究了石灰性土壤中添加外源亚硒酸盐(Se4+)和硒酸盐(Se6+)后,在种植小白菜的条件下,不同形态硒在土壤中的价态转化规律及其生物有效性,硒对小白菜生长、生理特性及土壤酶活性的影响,为正确评价石灰性土壤硒的生物有效性,有效改善食物链中硒的水平提供科学依据。主要结果如下: 1.土壤中添加0～20 mg·kg-1的外源Se4+和Se6+,抑制了小白菜叶片的生长。低浓度的Se4+和Se6+均促进了小白菜根的伸长,高浓度硒则抑制了根的伸长,且随着小白菜的生长,硒对根伸长的抑制作用增强。低浓度Se4+对小白菜生物量无显著影响,随着小白菜的生长,高浓度Se4+对小白菜地上部和根部生物量的抑制作用减弱。低浓度Se6+对小白菜地上部生物量无显著影响,高浓度Se6+对小白菜地上部生物量的抑制作用随着小白菜的生长而减弱;但0～20mg·kg-1外源Se6+对小白菜根部生物量的抑制作用却随着小白菜的生长增强。小白菜对Se6+的吸收富集能力强于Se4+,且植株吸收硒后,Se6+更易转运到地上部,而Se4+易累积在根部,Se6+在小白菜体内的迁移效率高于Se4+。小白菜硒含量越高,对生长的抑制作用越大,高浓度Se6+对小白菜生长的抑制作用强于Se4+。 2.土壤中添加外源Se4+和Se6+,随着小白菜的生长,土壤中不同价态硒之间发生了转化,部分Se(IV)和Se(VI)转化为Se(0)。Se4+处理土壤中Se(IV)浓度随着小白菜的生长的下降幅度显著低于相应Se6+处理土壤中Se(VI)浓度的下降幅度。各生长时期,种植小白菜土壤中全硒量和Se(VI)浓度均低于相应的未种植小白菜土壤,而种植小白菜对Se(IV)和Se(0)含量的影响不大。小白菜对不同价态硒的吸收能力为Se(VI)Se(IV)Se(0)。 3.小白菜各生长时期,Se4+处理土壤的过氧化氢酶、脱氢酶、碱性磷酸酶和脲酶活性均随Se4+浓度的增加呈现先减小后增大的趋势,出现了“抗性酶活性现象。外源Se6+抑制了土壤过氧化氢酶和脱氢酶活性;低浓度Se6+对土壤脲酶活性产生了激活作用,而高浓度Se6+抑制了脲酶活性;不同时期的土壤碱性磷酸酶活性随Se6+浓度的增加变化规律不尽相同。 随着时间的延长,Se4+和Se6+处理的土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性均呈现先增大后减小的趋势;Se4+处理的土壤脱氢酶和脲酶活性随时间的延长呈增大趋势;Se6+处理的土壤脱氢酶活性随时间的延长呈现先增大后减小的趋势;低浓度Se6+处理的土壤脲酶活性随添加时间的延长呈增大的趋势,高浓度Se6+处理的土壤脲酶活性随添加时间的延长呈现先减小后增大的趋势。 同等硒浓度处理条件下,各生长时期,Se4+处理的土壤过氧化氢酶和脱氢酶活性均高于相应Se6+处理;而Se4+处理的土壤碱性磷酸酶活性与相应Se6+处理间无显著差异;高浓度Se4+处理的土壤脲酶活性均高于相应Se6+处理。建议以土壤脲酶活性作为Se6+污染土壤的酶学指标,土壤Se(0)对脲酶活性的贡献最大。 4.低浓度Se4+和Se6+提高了小白菜的抗氧化作用,表现为小白菜叶片GSH-Px活性上升,MDA含量下降;高浓度硒则产生了过氧化作用,表现为小白菜叶片MDA含量和脯氨酸含量上升,SOD活性增强,GSH-Px活性、CAT活性和POD活性减弱。低浓度Se6+对小白菜生长的促进作用及高浓度Se6+产生的抑制作用均高于Se4+,是低浓度Se6+产生的抗氧化作用及高浓度Se6+所引发的过氧化作用大于Se4+的结果。土壤中添加外源Se4+和Se6+能显著提高小白菜Vc含量和可溶性蛋白含量。以小白菜硒含量与小白菜生理指标的相关系数大小为依据,对硒最敏感的生长指标为地上部生物量,生理指标中以SOD酶活性最敏感。