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冻融对东北黑土硒酸盐吸附解吸的影响

土壤通报 2021年第2期52卷 338-345页

作者：行文静牛浩李娇吴福勇西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100

为探究冻融过程对东北黑土硒酸盐(Se(Ⅵ))吸附、解吸的影响机理,通过室内不同初始含水率及冻融次数模拟冻融循环,随后利用冻融后土壤进行Se(Ⅵ)的吸附和解吸试验,分别采用Langumuir和Freundlich方程对Se(Ⅵ)吸附过程进行拟合。结果表明... 详细信息

为探究冻融过程对东北黑土硒酸盐(Se(Ⅵ))吸附、解吸的影响机理,通过室内不同初始含水率及冻融次数模拟冻融循环,随后利用冻融后土壤进行Se(Ⅵ)的吸附和解吸试验,分别采用Langumuir和Freundlich方程对Se(Ⅵ)吸附过程进行拟合。结果表明:冻融显著(P 0.967),高初始含水率及冻融循环次数均增加了冻融后黑土对Se(Ⅵ)的最大吸附量及缓冲容量,同时提高了Se(Ⅵ)的解吸率。70%含水率及多次冻融循环提高了黑土对Se(Ⅵ)的吸附潜能,促进Se(Ⅵ)的解吸,使得冻融后土壤硒的生物有效性增加,有利于作物根系对硒的吸收。

关键词：初始含水量冻融次数黑土硒酸盐吸附解吸

硒酸盐和亚硒酸盐对7种不同基因型小麦种子萌发和幼苗生长的影响

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农业环境科学学报 2013年第10期32卷 1934-1940页

作者：缪树寅梁东丽赵文龙胡斌西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

选择全国7个主栽小麦品种,通过培养试验研究了外源添加硒酸盐以及亚硒酸盐对小麦的生物毒害作用,旨在确定小麦发芽阶段硒敏感指标并且为耐硒小麦品种的筛选提供依据。结果表明:添加低浓度外源硒(硒酸盐<8 mg·L-1,亚硒酸盐<20 mg·L-1)... 详细信息

选择全国7个主栽小麦品种,通过培养试验研究了外源添加硒酸盐以及亚硒酸盐对小麦的生物毒害作用,旨在确定小麦发芽阶段硒敏感指标并且为耐硒小麦品种的筛选提供依据。结果表明:添加低浓度外源硒(硒酸盐硒酸盐硒(硒酸盐≥8 mg·L-1,亚硒酸盐≥20 mg·L-1)则表现为显著的抑制作用;同等硒浓度条件下(10mg·L-1),硒酸盐对小麦种子的毒害作用显著高于亚硒酸盐(P硒酸盐态硒生物毒性的敏感指标,而根长抑制率可作为硒酸盐态硒的敏感指标。不同基因型小麦对硒的耐受程度不一,以西农979、小偃22和鲁麦23的耐受性较强,适宜于富硒粮食的推广;鄂麦20、烟农19对亚硒酸盐耐受性较高,对硒酸盐耐受性较弱,可以作为土壤硒环境的指示品种;陕麦159、蒿优2018则对硒的耐受能力相对较差,可以作为富硒土壤指示的敏感品种。

关键词：硒酸盐亚硒酸盐小麦基因型生物毒性发芽指标

小白菜对外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异及其机制研究

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环境科学 2013年第8期34卷 3272-3279页

作者：郭璐满楠梁东丽谢钧宇刘娟娟西北农林科技大学资源环境学院农业部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100

通过盆栽试验和室内分析,研究了小白菜对不同含量的外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异,并通过土壤有效硒及生物量的动态变化探究其产生的原因,旨在为富硒作物的生产和硒污染土壤的植物修复提供理论依据.结果表明,硒酸盐和亚硒酸盐处... 详细信息

通过盆栽试验和室内分析,研究了小白菜对不同含量的外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异,并通过土壤有效硒及生物量的动态变化探究其产生的原因,旨在为富硒作物的生产和硒污染土壤的植物修复提供理论依据.结果表明,硒酸盐和亚硒酸盐处理小白菜地上部分生物量间无显著差异.在小白菜的整个生长期间(8周),硒酸盐处理小白菜地上、地下部硒含量均随生长逐渐下降,而亚硒酸盐处理小白菜地上、地下部硒含量均随生长逐渐增大.硒酸盐处理地上部硒吸收量显著高于地下部,而亚硒酸盐处理地下部硒吸收量显著高于地上部;且在整个生长过程中硒酸盐处理小白菜硒吸收量是亚硒酸盐处理的2～60倍之多,导致硒酸盐处理土壤中有效硒含量随着小白菜的生长迅速下降,而亚硒酸盐处理土壤中有效硒含量随小白菜的生长略有下降.统计分析表明,硒酸盐处理小白菜体内硒含量与土壤有效硒含量呈显著正相关,地上、地下硒含量与土壤有效硒的相关系数分别为0.901和0.864,而亚硒酸盐处理两者相关性不显著.综合小白菜硒含量和土壤有效硒随生长变化的结果可以得出,小白菜对硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异是小白菜对不同价态硒吸收能力和土壤供硒能力综合作用的结果.

关键词：小白菜硒酸盐亚硒酸盐动态吸收生物有效性

苗期小麦和水稻对硒酸盐/亚硒酸盐的吸收及转运机制

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环境科学 2011年第1期32卷 284-289页

作者：陈思杨江荣风李花粉中国农业大学资源与环境学院北京100193

采用营养液培养方法研究了苗期小麦和水稻对硒酸盐(Na2SeO4)和亚硒酸盐(Na2SeO3)的吸收及转运机制.营养液中供给Na2SeO4时,正常培养的水稻地上部和根中硒的含量分别30.3 mg.kg-1和39.0 mg.kg-1,水稻吸收的硒有80%从根转移到了地上部;小... 详细信息

采用营养液培养方法研究了苗期小麦和水稻对硒酸盐(Na2SeO4)和亚硒酸盐(Na2SeO3)的吸收及转运机制.营养液中供给Na2SeO4时,正常培养的水稻地上部和根中硒的含量分别30.3 mg.kg-1和39.0 mg.kg-1,水稻吸收的硒有80%从根转移到了地上部;小麦地上部和根中硒的含量分别为1.76 mg.kg-1和6.99 mg.kg-1,62%从根转移到了地上部.而供给Na2SeO3时,正常培养的水稻地上部和根中硒的含量分别为4.40 mg.kg-1和230 mg.kg-1;小麦地上部和根中硒的含量分别为1.***.kg-1和88.3 mg.kg-1,仅有8.2%从根转移到了地上部.缺磷培养对水稻和小麦吸收硒的影响存在差异,与正常培养相比,缺磷培养水稻的地上部、地下部硒含量降低,而小麦的地上部、地下部硒含量增加.小麦根系吸收SeO23-的米氏常数(Km)是水稻的8.7倍,其最大吸收速率(Vmax)比水稻低14%,小麦和水稻对亚硒酸盐的吸收差异主要是根系对SeO32-的亲和力.本研究揭示了水稻和小麦对硒酸盐和亚硒酸盐的吸收和转运机制,为作物强化富硒提供了理论依据.作物吸收的硒酸盐向地上部的转移速率很快,而亚硒酸盐主要累积在根中.

关键词：硒酸盐亚硒酸盐植物吸收转运

水稻对不同土壤中硒酸盐/亚硒酸盐的吸收和富集

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环境科学学报 2013年第5期33卷 1423-1429页

作者：黄青青杜威王琪张敬锁江荣风李花粉中国农业大学资源与环境学院北京100193 北京市农业环境监测站北京100029

通过土培试验研究了在3种类型土壤(红壤、黑土和灰钙土)上施用不同价态硒肥(Na2SeO3或Na2SeO4)条件下,水稻地上部硒含量的变化.结果表明,在水稻幼苗期,3种土壤上Se4+硒肥处理的水稻幼苗地上部硒含量高于Se6+硒肥处理.施用Se4+硒肥,红壤... 详细信息

通过土培试验研究了在3种类型土壤(红壤、黑土和灰钙土)上施用不同价态硒肥(Na2SeO3或Na2SeO4)条件下,水稻地上部硒含量的变化.结果表明,在水稻幼苗期,3种土壤上Se4+硒肥处理的水稻幼苗地上部硒含量高于Se6+硒肥处理.施用Se4+硒肥,红壤、黑土及灰钙土中水稻幼苗的硒含量分别为5.76、1.18和1.11mg·kg-1,分别为对照的2.5、4.7和6.9倍;施用Se6+硒肥,红壤、黑土及灰钙土中水稻幼苗的硒含量分别为4.70、0.66和0.73mg·kg-1.在水稻成熟期,施用Se4+硒肥后,红壤、黑土及灰钙土中水稻籽粒中硒含量分别由对照中的0.34、0.05和0.05mg·kg-1增加到0.94、0.14和0.20mg·kg-1;施用Se6+硒肥后,红壤、黑土及灰钙土中水稻籽粒中硒含量分别为1.13、0.12、0.16mg·kg-1.不同价态硒肥处理和土壤类型对水稻幼苗和成熟地上部硒含量都有显著影响.在pH值低的红壤上施用Se6+硒肥效果更好,而在pH值高的黑土和灰钙土上施用Se4+硒肥效果更好;从环境风险和硒对植物毒性的角度考虑,硒肥以亚硒酸盐的形式施用比较好.

关键词：水稻硒酸盐亚硒酸盐土壤类型

高浓度硒酸盐对茶树内生草螺菌WT00C的生长和硒化合物代谢的影响

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高浓度硒酸盐对茶树内生草螺菌WT00C的生长和硒化合物代谢的影响

作者：陈昌梅湖北大学

学位级别：硕士

茶树内生草螺菌WT00C(Herbaspirillum sp.WT00C)是本实验室从景观茶树中分离得到的一种具有促生作用和硒代谢功能的革兰氏阴性细菌。实验室已对该茶树内生草螺菌的生理生化特性、微生物学性质、分类地位、基因组学以及感染定殖等方面进... 详细信息

茶树内生草螺菌WT00C(Herbaspirillum sp.WT00C)是本实验室从景观茶树中分离得到的一种具有促生作用和硒代谢功能的革兰氏阴性细菌。实验室已对该茶树内生草螺菌的生理生化特性、微生物学性质、分类地位、基因组学以及感染定殖等方面进行了深入的研究。前期研究发现,茶树内生草螺菌WT00C能在高浓度硒酸盐(50-500 m M)中生长并能有效地将硒酸盐还原成元素硒(Se),但是其机理尚不清楚。为了探究高浓度硒酸盐对茶树内生草螺菌WT00C的生长和硒化合物代谢的影响,本课题利用了微生物学、蛋白组学、半定量RT-PCR等方法对其进行了研究。经过研究,取得如下成果:1.茶树内生草螺菌WT00C在含有200 m M硒酸钠的LB培养基中培养结果显示:该菌在经过一个12小时的生长抑制期后开始恢复生长并在培养30小时后达到稳定期。将在200 m M硒酸钠的LB培养基中培养28小时的茶树内生草螺菌细胞再次接入含有200 m M硒酸盐的培养基中培养,其生长抑制期缩短至6小时;而将相同的细胞接种至不含硒酸盐的培养基中培养,生长曲线与原始细菌相同。2.利用扫描电镜对细菌形态进行观察后发现,在含有200m M硒酸钠的LB培养基中培养的茶树内生草螺菌WT00C细胞逐渐变成粗棒状,其直径变为原始细菌的2倍。将这种粗棒状的茶树内生草螺菌WT00C转接至普通LB培养基中培养多代(4个24小时重复)后,扫描电镜观测显示其形态与原始细菌相比无明显差异。由此可知,高浓度硒酸盐不仅会影响茶树内生草螺菌WT00C的生理代谢过程而且会影响细菌细胞的形态结构,但这种影响应该是一种生理反应而非遗传变异。3.通过分析不同培养时期培养基内硒酸盐和亚硒酸盐含量发现,在高浓度硒酸盐中培养茶树内生草螺菌WT00C的过程中,20小时内培养基中的硒酸盐和亚硒酸盐浓度并未显著降低至MIC值。这说明茶树内生草螺菌WT00C恢复生长不是由硒酸盐浓度显著降低造成,而是细菌自身建立起一套有效的抗氧化机制导致的。4.蛋白质组学分析发现:(1)在茶树内生草螺菌WT00C生长抑制期,高浓度硒酸盐会引起细胞内形成较高的氧化压力,高氧化压力使得细菌与DNA复制与修复、糖代谢、脂代谢等生命活动相关的蛋白表达量下调,最终导致细菌无法进行正常的生命活动,进而表现为一段较长的生长抑制期;(2)在高氧化压力的环境下,细菌细胞并未死亡,而是在12小时后恢复生长。造成这一现象的原因可能是茶树内生草螺菌WT00C通过增加NADPH等还原剂的量减缓了生长环境中的氧化压力。(3)在细菌生长恢复期,一些表达下调的蛋白逐渐恢复至正常水平(如DNA多聚酶III和RNA解旋酶),同时生产NADPH/NADH的酶、硫氧还蛋白还原酶(Trx R)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)表达持续上调以保持细菌的抗氧化作用;(4)由于培养基中高浓度的硒酸钠仍造成较大的氧化压力,使得细菌细胞壁、细胞外膜和细胞离子通道结构不完整,从而引发细菌变形;(5)当粗棒状的细胞被转接至含有200 m M硒酸钠的培养基中培养后,其生长抑制期缩短至6小时,造成这一现象的原因可能是经过前一次高氧化压剌激后NADPH/NADH浓度增高,这使得细菌抗氧化作用更强。且由于脂质A-双糖合酶[EC:2.***.1.182]的持续上调使得细胞壁结构获得部分修复。5.半定量RT-PCR检测硒酸盐对与硒化合物代谢途经相关的39个基因转录的影响,结果显示与谷胱甘肽(GSH)代谢途经相关的5个基因中gs、gsr、gcs下调,gpx、gst上调,而两个与硒蛋白合成相关的基因sel A和trx B显著上调。这一结果提示随着硒酸盐浓度的提高,细菌细胞中谷胱甘肽的合成效率会降低,但硒蛋白合成的速度则会加快。6.茶树内生草螺菌WT00C在含不同浓度硒酸盐的培养基中培养后检测细菌蛋白的硒含量。结果显示在0—50 m M硒酸钠条件下,细菌蛋白中的硒含量呈非线性增加。这个结果不仅验证了茶树内生草螺菌WT00C的确能依据硒蛋白合成途径有效地合成硒蛋白而且证明了硒酸盐的确会增强细菌硒蛋白的合成。通过本课题的研究,发现高浓度硒酸盐不仅影响茶树内生草螺菌WT00C的生理生化代谢过程而且影响细菌形态结构。在由高浓度硒酸盐引起的高氧化压条件下,茶树内生草螺菌WT00C通过自身的抗氧化机制恢复生长,同时利用硒酸盐合成硒蛋白或将其还原形成元素硒(Se)。研究验证了茶树内生草螺菌WT00C硒蛋白合成途径的真实存在以及真实拥有合成硒蛋白的能力。这些实验结果为后续利用茶树内生草螺菌WT00C生产元素硒(Se)和硒蛋白、开发硒蛋白产品提供了理论依据和技术支持。

关键词：草螺菌硒酸盐细菌生长抑制细菌形态硒化合物代谢蛋白质组学

外源亚硒酸盐和硒酸盐在土壤中的价态转化及其生物有效性

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环境科学 2011年第6期32卷 1726-1733页

作者：薛瑞玲梁东丽王松山付冬冬段曼莉徐梦西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

采用土培盆栽试验和化学分析方法相结合的方法,研究了外源亚硒酸盐和硒酸盐态硒在土壤中的价态转化及其生物有效性,旨在为富硒蔬菜的开发和硒污染土壤的生物修复提供依据.结果表明,当土壤中外源施入亚硒酸盐时,小白菜不同生长时期土壤... 详细信息

采用土培盆栽试验和化学分析方法相结合的方法,研究了外源亚硒酸盐和硒酸盐态硒在土壤中的价态转化及其生物有效性,旨在为富硒蔬菜的开发和硒污染土壤的生物修复提供依据.结果表明,当土壤中外源施入亚硒酸盐时,小白菜不同生长时期土壤总硒、Se(Ⅳ)和Se(0)含量均随外源硒浓度的增加显著升高(p硒酸盐时,小白菜不同生长时期土壤总硒、Se(Ⅳ)、Se(Ⅵ)和Se(0)含量均随外源硒浓度的增大显著升高(p硒酸(Se(Ⅳ))或硒酸盐(Se(Ⅵ))后,土壤不同价态硒发生了相互转化,部分施入的Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)转化为Se(0).当施入外源亚硒酸盐态硒浓度≤20 mg.kg-1时对小白菜的生长无显著影响,而外源硒酸盐态硒浓度≥1 mg.kg-1时,小白菜根部生物量即显著下降,当硒浓度≥10 mg.kg-1时,显著抑制了小白菜根的伸长及地上部的生长(p硒酸盐对小白菜生长的毒害作用大于亚硒酸盐.土壤外源添加亚硒酸盐时,小白菜根部为硒的主要累积部位;而外源添加硒酸盐时,小白菜地上部更易累积硒.硒酸盐态硒的生物有效性及其在小白菜体内的迁移能力大于亚硒酸盐态硒,因此硒酸盐处理的小白菜地上部和根部硒含量均显著高于亚硒酸盐处理(p硒的各种价态中以Se(Ⅵ)对小白菜硒含量的贡献最大.高浓度硒酸盐和亚硒酸盐对小白菜生长的影响不同,源于小白菜对不同形态硒吸收、转运和累积的差异,而不同形态硒在土壤中的价态转化又反过来进一步影响到小白菜对硒的吸收及转运.

关键词：亚硒酸盐硒酸盐小白菜(Brassicarapa L. Chinensis Group) 硒价态生物有效性

磷酸盐与硒酸盐相互作用对小白菜磷和硒吸收的影响

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农业环境科学学报 2013年第12期32卷 2331-2338页

作者：赵文龙梁东丽石美胡斌肖然王嘉薇西北农林科技大学资源环境学院农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100

采用土培盆栽试验方法，研究了不同浓度磷酸盐与硒酸盐相互作用对小白菜生长、磷和硒吸收的影响，旨在为安全有效地进行补硒和硒污染土壤的植物修复提供理论依据。结果表明，在试验的硒浓度范围内（1．0～5．0mg·kg-1），硒酸盐对小白... 详细信息

采用土培盆栽试验方法，研究了不同浓度磷酸盐与硒酸盐相互作用对小白菜生长、磷和硒吸收的影响，旨在为安全有效地进行补硒和硒污染土壤的植物修复提供理论依据。结果表明，在试验的硒浓度范围内（1．0～5．0mg·kg-1），硒酸盐对小白菜产生毒害作用，表现为单施硒酸盐处理较对照小白菜的根长、株高、地上部和地下部干重均下降，且高硒处理（5．0mg·kg-1）小白菜SPAD值显著下降。施用磷酸盐能显著增加小白菜生物量，明显缓解硒酸盐的毒害作用，且由于生物稀释效应导致小白菜地上、地下部硒浓度下降，但小白菜的硒吸收量增加。施磷小白菜地上部硒平均利用率提高至42％，且同等硒浓度低磷处理小白菜硒利用率高于高磷处理，表明适量施磷可提高硒的利用率。施磷时施硒对小白菜地上部磷浓度无显著影响，但由于硒的毒害作用导致磷吸收量下降。

关键词：磷酸盐硒酸盐生长吸收

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外源硒酸盐在不同土壤中的运移行为研究

外源硒酸盐在不同土壤中的运移行为研究

作者：冯璞阳西北农林科技大学

学位级别：硕士

硒酸盐作为作物吸收硒的主要形式,其进入土壤后的运移在很大程度影响其生物有效性,而硒的运移又受到吸附解吸作用及土壤理化性质等的影响。因此,本文用柱实验探讨了6种土壤中硒酸盐的淋溶特点及淋溶前后不同深度土壤各形态硒含量的变化... 详细信息

硒酸盐作为作物吸收硒的主要形式,其进入土壤后的运移在很大程度影响其生物有效性,而硒的运移又受到吸附解吸作用及土壤理化性质等的影响。因此,本文用柱实验探讨了6种土壤中硒酸盐的淋溶特点及淋溶前后不同深度土壤各形态硒含量的变化,并采用批实验的方法研究了全国18种不同理化性质土壤对硒酸盐的吸附解吸行为,探讨了土壤理化性质对吸附解吸的影响;旨在为外源硒酸盐施入土壤后有效性的评价提供依据。得到以下主要结果:1.6种不同土壤的穿透曲线(BTCS)显示,随着SeO淋溶液浓度的增大,溶质的起始出流时间、出现峰值的时间均减短。SeO达到峰值所需时间与土壤p H(P酸盐含量呈负相关,与有机质、无定形铁、无定形铝含量呈正相关。穿透曲线的形状随土壤类型的不同而异,与潮土、塿土、栗钙土不同,红壤的穿透曲线(BTCS)呈现不同程度的非对称性,解吸阶段(右半部分)缓慢且有较长的拖尾,表明是一个持续缓慢的过程。2.6种土壤经淋溶后,土壤中硒主要以残渣态为主,其次为有机结合态。潮土、塿土、黑土、栗钙土、紫色土的五种不同形态硒的分布几乎与土层深度及SeO淋溶液浓度无关。红壤除了可溶态、可交换态及碳酸盐结合态含量随着土柱深度增加外,其他形态的硒含量均与土层深度无关。土壤可溶态硒含量与土壤有机质、无定形铁铝含量有关;可交换态及碳酸盐结合态硒含量与土壤p H、碳酸盐含量、有机质、无定形铁铝含量有关;铁锰氧化物结合态与土壤p H、无定形铁铝含量有关。3.同一土壤出流液SeO淋洗量及淋洗率均随外源硒浓度的增大而增大。在相同的外源硒酸盐平衡浓度条件下,不同土壤的淋溶能力为:潮土≈塿土≈栗钙土>黑土≈紫色土>红壤。模拟降雨条件下土壤SeO的淋洗率均大于50%,小于90%,说明土壤对SeO吸附可逆,运移能力强。添加了外源硒酸盐并平衡30天后,土壤硒主要以可溶态存在(62%3.31%),铁锰氧化物结合态最少(0.4%.52%)。经雨水淋溶后,6种土壤硒主要以残渣态为主,形态分布向稳定形态转化,硒有效性降低。经雨水淋溶后,土壤硒各形态间的分布较淋溶前土壤的差异很大(Uts值:2.612.72);淋溶后IR值均很高(0.68.85),有效性明显降低,SeO运移较明显,环境风险较高。4.土壤对硒的吸附解吸因土壤理化性质的不同差异很大。18种土壤对SeO的吸附均是一个先快后慢的过程,在24 h达到吸附平衡;二级动力学方程为描述SeO吸附的最佳模型(R2>0.976),18种土壤对SeO吸附大多符合Freundlich模型(R2>0.842);土壤对SeO吸附量与p H值(P酸盐含量(P硒酸盐易迁移淋溶的特性,这应当在区域环境硒的评价和调控中受到关注。土壤理化性质影响硒酸盐的吸附解吸及运移行为,经雨水淋溶后土壤硒各形态间的分布向稳定形态转化,有效性明显下降,硒酸盐易迁移,环境风险较高,应当在区域环境硒的评价和调控中受到关注。

关键词：硒酸盐土壤吸附解吸运移理化性质生物有效性