飼用苧麻對硒元素吸收積累、分配及轉(zhuǎn)運(yùn)特征

朱娟娟，馬海軍，喻春明，陳繼康，陳 平，熊和平

(1.北方民族大學(xué) 生物科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 麻類研究所，湖南 長沙 410205)

苧麻(BoehmerianiveaL.) 為蕁麻科苧麻屬多年生宿根性草本植物，主要種植于溫帶和亞熱帶地區(qū)，是重要的纖維作物之一，其生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，生物產(chǎn)量大，當(dāng)取其纖維后副產(chǎn)物便隨意丟棄，則造成大量資源的浪費(fèi)。為了使其得到充分的利用，20世紀(jì)80年代初，苧麻研究者對其葉片的飼用價(jià)值開展探究。Rehman等[1]研究結(jié)果顯示，苧麻葉營養(yǎng)豐富，其干葉纖維含量低，粗蛋白含量是稻谷的2倍、玉米的3倍，鈣含量為玉米的200倍，還含有8種人畜所需的氨基酸，類胡蘿卜素和核黃素含量也非常豐富。曾日秋等[2]并且對20個苧麻品種的營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行全面的分析，發(fā)現(xiàn)苧麻含有17種氨基酸，氨基酸總量同時接近或超過FAO/WHO提出的參考蛋白模式E/T比值達(dá)40%左右和E/N比值應(yīng)在0.6以上的標(biāo)準(zhǔn)。綜合說明苧麻是優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白飼料原料[3-4]，尤其高賴氨酸含量(>1%)是苧麻蛋白質(zhì)最突出的特點(diǎn)。此外，苧麻的生物學(xué)特性也使苧麻作為蛋白質(zhì)飼料開發(fā)具有很大的優(yōu)勢。我國南方由于高溫高濕的氣候條件，不適宜種植苜蓿，而苧麻在高溫高濕的氣候條件下生長良好，且生物產(chǎn)量高，故苧麻將成為我國南方優(yōu)質(zhì)的高蛋白飼料作物[3]。

硒是動物生長必需的一種微量元素，主要以硒蛋白的形式參與各項(xiàng)生命活動，飼草中硒元素可以維持家禽精液質(zhì)量和種畜的繁殖力[5]；提高新生仔豬血清總抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及肝臟T-AOC和谷胱甘肽含量；降低血清丙二醛(MDA)含量[6]；影響動物的細(xì)胞免疫、體液免疫以及1型輔助性T細(xì)胞/2型輔助性T細(xì)胞(Th1/Th2)平衡等[7]。當(dāng)飼草中硒含量不足時，引起動物器官、細(xì)胞正常功能受阻，降低家畜的食欲和對疾病的抵抗力和畜產(chǎn)品的質(zhì)量，嚴(yán)重時引發(fā)各種疾病，如禽的滲出性素質(zhì)、胰腺壞死以及蛋孵化率降低等，甚至造成死亡[8]。然而，硒在地球上的含量很少，在我國除了湖北恩施、陜西紫陽兩地是天然的富硒地區(qū)外，全國有72%的國土處于低硒或缺硒地帶，特別是由東北至西南走向的地區(qū)[9-10]。雖然地殼中的硒濃度較低，但施用土壤或葉面噴施硒肥均可顯著提高飼用植物的硒濃度[11]；然而，硒是把雙刃劍，低濃度對植物的生長有促進(jìn)作用，高濃度對植物產(chǎn)生毒害作用。因此，研究飼草對硒元素的吸收積累、分配及轉(zhuǎn)運(yùn)特征至關(guān)重要。

目前，學(xué)者們對苧麻的研究主要集中于器官培養(yǎng)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、遺傳轉(zhuǎn)化、分子生物學(xué)、飼用價(jià)值等方面，但對苧麻中微量元素的研究較少，特別是飼用苧麻對硒元素的吸收積累能力研究鮮見報(bào)道。傳統(tǒng)苧麻主要用于纖維生產(chǎn)，則研究其含硒量無重要意義；但隨著對苧麻飼用化的深入研究，探索苧麻植株各組織含硒量對家畜生長發(fā)育具有重要意義。中飼苧l號是由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所選育的飼用專用品種，其粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、粗灰分、Ca和維生素B含量分別達(dá)到22.00%，16.74%，4.07%，15.44%，4.07%和13.36 mg/kg，并且賴氨酸含量達(dá)到1.02%，是優(yōu)質(zhì)的飼料[3]。植物中硒元素主要來源于土壤，而土壤中硒元素按價(jià)態(tài)可劃分為Se2-、Se0、Se4+和Se6+4種形態(tài)[12]，濕潤和酸性土壤中主要以Se4+形態(tài)為主，能溶于水，易被土壤黏土礦物吸附，雖然降低了其生物有效性，但可作為長期潛在的硒源；堿性和干旱土壤中主要以Se6+形態(tài)存在，具有溶解度高、易遷移和淋溶的特點(diǎn)，易造成硒毒害；土壤中Se0和與有機(jī)物結(jié)合的Se2-都不溶于水，很難直接被植物吸收利用[13]，則Se4+(Se(IV))和Se6+(Se(VI))是作物吸收硒元素的主要形式。同時，植物硒含量提高的農(nóng)藝生物強(qiáng)化手段有根施和葉面噴施2種，但其硒吸收轉(zhuǎn)運(yùn)途徑卻不盡相同。2種施硒方式下，苧麻對硒元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)特征影響是否存在差異，尚不清楚。因此，本研究以中飼苧1號為試材，通過水培與土培試驗(yàn)相結(jié)合，研究不同濃度的亞硒酸鈉(Se(IV))和硒酸鈉(Se(VI))下苧麻各器官的生物量、硒含量、硒累積量以及轉(zhuǎn)運(yùn)率，并探索不同施硒方式對苧麻各器官的生物量、硒含量、硒累積量以及轉(zhuǎn)運(yùn)率的影響，最終揭示飼用苧麻對硒元素吸收積累、分配及轉(zhuǎn)運(yùn)特征，旨在為提高苧麻飼用價(jià)值提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為苧麻飼用品種中飼苧1號，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 水培試驗(yàn)一 采取均勻一致的苧麻嫩梢進(jìn)行扦插水培，采用雙因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。硒源為硒酸鈉(Se(VI))和亞硒酸鈉(Se(IV))；參照其他研究中硒濃度的設(shè)置[14]，并考慮到苧麻對重金屬元素的耐受性[15]，硒濃度設(shè)置為 0，5，10，50，100 μmol/L，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)15株。當(dāng)苧麻嫩梢生長出 10 cm根系后轉(zhuǎn)入含有不同硒濃度的營養(yǎng)液的10 L水培儀中，進(jìn)行試驗(yàn)處理，營養(yǎng)液為 1/2改良霍格蘭氏營養(yǎng)液，每隔 2 d以稱質(zhì)量方式添加正常營養(yǎng)液1次，處理 30 d后收苗，隨后將根、莖、葉片分離，置于實(shí)驗(yàn)室烘箱高溫殺青(105 ℃，30 min)，在65 ℃下直至烘干，隨后用小型粉碎機(jī)粉碎，然后用密封袋密封，待測定樣品硒含量。

1.2.2 水培試驗(yàn)二 采取均勻一致的苧麻嫩梢進(jìn)行扦插水培，以亞硒酸鈉(Se(IV))為硒源，采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。施硒方式為葉面噴施和根施，根據(jù)水培試驗(yàn)Ⅰ的結(jié)果，硒濃度設(shè)置為10 μmol/L，以不施硒為對照(CK)，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)15株。葉面噴施處理(T1)方法：當(dāng)苧麻嫩梢生長出10 cm根系后，轉(zhuǎn)入裝有1/2改良霍格蘭氏營養(yǎng)液的10 L水培儀中，每隔1 d葉面噴施硒溶液1次，硒溶液中添加表面活性劑從而提高硒在苧麻葉面上的潤濕、黏附與滲透，共噴施4次，繼續(xù)培養(yǎng)14 d后收苗；根施處理(T2)方法：當(dāng)苧麻嫩梢生長出10 cm根系后，轉(zhuǎn)入裝有添加硒元素的1/2改良霍格蘭氏營養(yǎng)液的10 L水培儀中，處理7 d后，再轉(zhuǎn)入正常營養(yǎng)液，培養(yǎng)14 d后收苗。本試驗(yàn)的管理方式和樣品制備均與水培試驗(yàn)一相同。

1.2.3 土壤盆栽試驗(yàn) 供試土壤為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所長沙望城試驗(yàn)基地0～30 cm的紅壤土，其田間最大持水量為 63.8%。試驗(yàn)前土壤自然風(fēng)干，過篩去雜后裝盆，每盆(直徑36 cm，高28 cm)盛干土 20 kg，然后每盆施入7.5 g復(fù)合肥。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，硒肥仍為硒酸鈉和亞硒酸鈉，參照其他研究中硒濃度的設(shè)置[14]，并考慮到苧麻對重金屬元素的耐受性[15],硒肥量設(shè)置為0，0.9，1.5，2.7 mg/kg，每處理重復(fù)3次，每個重復(fù)6株。將硒源溶解于蒸餾水中均勻噴灑于土壤中并混勻，待平衡7 d后移栽苧麻扦插苗，處理30 d后收苗，隨后帶至實(shí)驗(yàn)室烘箱高溫殺青(105 ℃，30 min)，在65 ℃下直至烘干，測定樣品干質(zhì)量和硒含量。

1.3 測定指標(biāo)與方法

苧麻生物量：采用稱質(zhì)量法進(jìn)行測定。

苧麻硒元素測定：采用郝玉波等[16]方法。稱取樣品 0.25 g 置于 150 mL 三角瓶中，加濃硝酸(優(yōu)級純)8 mL 和雙氧水 2 mL，蓋上表面皿，加熱(180 ℃)消解至清亮，如不澄清透明，繼續(xù)補(bǔ)加雙氧水至溶液透明，冷卻后用超純水轉(zhuǎn)移定容至50 mL，搖勻待測。硒元素在等離子體質(zhì)譜儀Elan 6000上進(jìn)行測定，3次重復(fù)。植物樣品分析過程中設(shè)置空白和標(biāo)準(zhǔn)樣品(GSB-14，GBW-08517)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。

土壤含硒量測定：土樣風(fēng)干后揀去植物根系、巖石及礫石，研磨并過0.150 mm篩子，用硝酸-高氯酸4∶1混合酸消化，采用氫化物發(fā)生原子熒光HG-AFS分析儀器測定待測溶液中硒的濃度，分析過程中分別加入國家土壤標(biāo)樣GBW07428及平行樣進(jìn)行質(zhì)量控制。

某器官硒積累量=某器官的硒含量×該器官的生物量；硒元素有效利用率=(施硒處理硒累積量-空白處理硒累積量)/施硒處理的施硒量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)均利用SAS 12.1進(jìn)行方差分析，不同處理間差異顯著性檢驗(yàn)采用最小顯著差別(Significant Difference，LSD)法，使用 Microsoft Excel 2013和 Sigma Plot 10.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 硒元素對苧麻植株生物量的影響

2.1.1 不同價(jià)態(tài)硒元素和濃度對苧麻植株生物量的影響 由圖1可知，Se(IV)和Se(VI)及其不同濃度對苧麻植株生長發(fā)育有顯著性影響。當(dāng)施用量為5，10 μmol/L時，除5 μmol/L Se(IV)處理中莖干質(zhì)量顯著低于對照外，其他硒處理中苧麻各器官生物量(以干質(zhì)量計(jì))均與對照間無顯著差異；但施用量為10 μmol/L時，Se(IV)處理中苧麻葉片生物量顯著低于Se(VI)處理。當(dāng)施用量為50，100 μmol/L時，Se(IV)和Se(VI)均造成植株毒害，除 50 μmol/L Se(IV)處理中莖干質(zhì)量外，各處理均可顯著降低苧麻植株各器官生物量，尤其100 μmol/L處理最終導(dǎo)致植株死亡，但50，100 μmol/L處理中苧麻各器官生物量的減幅與硒元素價(jià)態(tài)有關(guān)。葉片和秸稈是飼用苧麻的主要收獲器官，故植株地上部生物量的變化至關(guān)重要。與對照相比，50，100 μmol/L Se(IV)處理中苧麻植株地上部生物量分別降低31.9%，>57.7%，而Se(VI)處理中苧麻植株地上部生物量分別降低60.0%，68.0%，表明當(dāng)添加硒濃度較高時，Se(VI)比Se(IV)對苧麻植株的傷害更嚴(yán)重。

不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)；相同字母表示處理間差異不顯著(P>0.05)。圖2-13同。 The different letters indicate significant difference among treatments at P<0.05 level; The same letters indicate no significantly different. The same as Fig.2-13.

由于水培環(huán)境中介質(zhì)水對營養(yǎng)元素?zé)o吸附作用，并且微生物數(shù)量和種類等均無法與土壤中相比。因此，為了深入探索飼用苧麻吸收積累硒元素特點(diǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)特征，同期開展了以土壤為栽培介質(zhì)的盆栽試驗(yàn)，但試驗(yàn)過程中，添加1.80，2.70 mg/kg Se(VI)處理中，苧麻植株全部死亡，無法獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。由圖2可知，土培條件下，不同價(jià)態(tài)硒元素和濃度對苧麻植株生長發(fā)育也有顯著性影響。0.90 mg/kg Se(VI)處理中苧麻各器官生物量顯著低于對照(0 mg/kg)；不同濃度Se(IV)處理中苧麻葉片和莖稈生物量均略微低于對照，但無顯著差異；然而，2.7 mg/kg Se(IV)處理中地上部分總生物量顯著低于對照。

2.1.2 不同施硒方式對苧麻植株生物量的影響 由圖3可知，葉面噴硒能顯著提高苧麻葉片生物量，而對其他器官生物量無顯著性影響；根施硒對苧麻植株各器官生物量無顯著性影響(P>0.05)。雖然2種施硒方式處理間苧麻植株各器官生物量均無顯著性差異，但葉施處理中苧麻各器官生物量略高于根施處理，其中葉片、莖稈、根系和總生物量增加幅度為18.3%，4.6%，5.4%，12.1%。

2.2 硒元素對苧麻植株組織硒含量的影響

2.2.1 不同價(jià)態(tài)硒元素和濃度對苧麻植株組織硒含量的影響 硒元素被苧麻吸收后分布在植株的各個部位，但不同價(jià)態(tài)和濃度對苧麻各器官硒含量的影響存在差異。由圖4可知，硒對苧麻各器官硒含量有顯著影響(P<0.0.05)，隨著硒濃度的增加苧麻各器官硒含量均呈上升趨勢，苧麻硒含量為21.5～1 452.1 mg/kg，但當(dāng)植株器官中的硒含量超過457.8 mg/kg時，硒對苧麻植株的生長發(fā)育具有抑制作用，但不同價(jià)態(tài)的硒在植株各器官中分布特點(diǎn)不同。Se(IV)處理中苧麻各器官中葉片的硒含量最低，根系硒含量最高，其中葉片硒含量各處理間無顯著性差異(P>0.05)(圖4-A)；而Se(VI)處理中苧麻各器官中葉片的硒含量最高，莖的硒含量最低。Se(IV)和Se(VI)處理相比，Se(VI)處理中苧麻葉片硒含量是Se(IV)處理中葉片硒含量的10～15倍；但Se(VI)處理中苧麻根部硒元素含量僅是Se(IV)處理中根部含量的38.1%～53.7%。

圖2 土壤盆栽條件下不同價(jià)態(tài)硒元素和濃度 對苧麻植株各器官生物量的影響Fig.2 Influence of the different concentration and sources of Se supplement on dry biomass of each organ in ramie plants under soil cultivation condition

T1.葉面噴施；T2.根施。圖6,10,11,13同。 T1 and T2 represent foliar spraying and application in nutrient solution. The same as Fig.6, 10, 11, 13.

圖4 水培條件下不同價(jià)態(tài)硒元素和 濃度對苧麻植株各器官硒含量的影響Fig.4 Influence of the different concentration and sources of Se supplement on Se content of each organ in ramie plants under hydroponic cultivation condition

由圖5可知，土培條件下，硒對苧麻各器官硒含量也有顯著影響(P<0.05)，隨著施硒量的增加苧麻各器官硒含量也隨之增加，但Se(IV)葉片和莖稈硒含量處理間均無顯著差異；而Se(VI)處理中苧麻葉片和莖稈硒含量顯著高于Se(IV)處理。本試驗(yàn)中 1.80，2.70 mg/kg Se(VI)處理過程中造成植株死亡，雖未獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，但進(jìn)一步說明，Se(VI)比Se(IV)在植株體內(nèi)易遷移，生物有效性強(qiáng)，更易造成植株傷害。

圖5 土壤盆栽條件下不同價(jià)態(tài)硒元素和濃度對苧麻植株各器官硒含量的影響Fig.5 Influence of the different concentration and sources of Se supplement on Se content of each organ in ramie plants under soil cultivation condition

2.2.2 不同施硒方式對苧麻植株組織硒含量的影響 由圖6 可知，2種施硒方式均能提高苧麻各器官硒含量，其中T1處理中苧麻葉片硒含量較T2處理高14.6%，但兩者無顯著差異(P>0.05)；T2處理中莖稈硒含量和根系中硒含量較T1處理分別高60.9%，74.9%，且兩者間均存在顯著差異(P<0.05)。

圖6 水培條件下不同施硒方式對苧麻植株各器官硒含量的影響Fig.6 Se contents in different organ of ramie plants cultivated in hydroponics under different Se application methods

2.3 硒元素對苧麻硒積累量和轉(zhuǎn)運(yùn)特征的影響

2.3.1 不同價(jià)態(tài)硒元素和濃度對苧麻硒積累量和轉(zhuǎn)運(yùn)特征的影響 由圖7可知，苧麻各器官硒積累量隨著硒濃度的增大呈先增加后降低趨勢。與對照相比，添加相同價(jià)態(tài)硒元素條件下，濃度為10 μmol/L處理中苧麻葉片硒累積量增加幅度最高，100 μmol/L處理中苧麻葉片硒累積量增加幅度最小，且Se(VI)處理中苧麻葉片硒積累量顯著(P<0.05)高于相同濃度條件下Se(IV)處理。同時，添加相同價(jià)態(tài)硒元素條件下，100 μmol/L處理中苧麻莖稈硒累積量增加幅度最大，5 μmol/L處理中苧麻莖稈硒累積量增加幅度最小，且當(dāng)硒濃度為 50，100 μmol/L時，Se(IV)處理中苧麻莖稈硒積累量顯著高于Se(VI)處理(P<0.05)，而當(dāng)硒濃度為 5，10 μmol/L時，Se(IV)與Se(VI)處理中苧麻莖稈硒積累量無顯著差異(P>0.05)。Se(IV)和Se(VI)對苧麻根系硒積累量的效應(yīng)與對葉片硒積累量的效應(yīng)恰好相反，Se(VI)處理中苧麻葉片硒積累量顯著(P<0.05)低于相同濃度條件下Se(IV)處理，且添加相同價(jià)態(tài)硒元素條件下，10 μmol/L處理中苧麻根系硒累積量顯著高于5，100 μmol/L處理中苧麻根系硒累積量，但10，50 μmol/L 處理間和5，100 μmol/L處理間無均顯著差異。

由圖8可知，與水培試驗(yàn)結(jié)果相同，土培條件下Se(VI)處理中苧麻葉片硒積累量顯著高于Se(IV)處理(P<0.05)；但土培條件下Se(VI)處理中苧麻莖稈硒積累量也顯著(P<0.05)高于Se(IV)處理，此結(jié)果與水培試驗(yàn)不一致。因?yàn)橥寥缹Σ煌瑑r(jià)態(tài)硒的吸附和轉(zhuǎn)化行為有所不同。Se(VI)主要增加了土壤水溶態(tài)硒和交換態(tài)硒含量，占總硒量的80% 左右，極易被植物吸收，而施入Se(IV)易被土壤吸附進(jìn)而降低硒的有效性，增加了植物對硒的吸收難度[17]。葉片和秸稈是飼用苧麻的主要收獲器官，其硒元素積累量的高低直接決定飼料及其加工產(chǎn)品的硒含量。雖然0.90 mg/kg Se(VI)處理中苧麻地上部分硒積累量最高，但其生物量最低(圖2)，并不利于苧麻的生長。與對照相比較，0.90，1.80，2.70 mg/kg Se(IV)處理中苧麻葉片硒積累量分別增加341.5%，519.0%，409.7%，莖稈硒積累量分別增加724.2%，852.7%，911.9%，地上部分硒積累量增加399.9%，570.0%，486.5%。

Se(IV)和Se(VI)及其不同濃度在水培條件下對苧麻植株各器官硒元素分配比例(%)如圖9所示。Se(VI)處理中苧麻地上部硒含量大于地下部，而Se(IV)處理則相反，其地下部硒含量大于地上部，表明苧麻根莖對Se(IV)的富集力大于對Se(VI)的富集力，而葉片對Se(VI)的富集力大于對Se(IV)的富集力，說明高濃度條件下，Se(IV)對苧麻植株的毒害主要表現(xiàn)為對根系的毒害，最終造成植株的死亡，而Se(VI)對苧麻植株的毒害主要表現(xiàn)為對地上部分的毒害。

圖7 水培條件下不同價(jià)態(tài)硒元素和 濃度對苧麻植株各器官硒積累量的影響Fig.7 Influence of the different concentration and sources of Se supplement on Se accumulation of each organ in ramie plants under hydroponic cultivation condition

圖8 盆栽條件下不同價(jià)態(tài)硒元素和濃度對 苧麻植株各器官硒積累量的影響Fig.8 Influence of the different concentration and sources of Se supplement on Se accumulation of each organ in ramie plants under soil cultivation condition

圖9 水培條件下不同價(jià)態(tài)硒元素 和濃度處理中苧麻植株各器官中硒元素分配比例Fig.9 Percentage of Se distribution in different organ of ramie plants cultivated in hydroponics under different concentration and sources of Se supplement treatments

2.3.2 不同施硒方式對苧麻硒積累量和轉(zhuǎn)運(yùn)特征的影響 由圖10 可知，2種施硒方式均能顯著提高苧麻各器官硒積累量，其中T1處理中苧麻葉片硒積累量較T2處理高35.3%，但T1與T2間無顯著差異(P>0.05)；T2處理中莖稈積累量與根系中積累量較T1處理高59.0%和73.5%，且T1與T2間呈顯著差異(P<0.05)。雖然T1處理中苧麻地上部硒積累量比T2處理少15.5%，但方差分析(ANOVA)顯示，兩者間差異并未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

圖10 水培條件下不同施硒方式對苧麻植株各器官硒其積累量的影響Fig.10 Se accumulation in different organ of ramie cultivated in hydroponics under different Se application methods

由圖11可知，施硒方式對苧麻各器官中硒元素分配比例有顯著性影響(P<0.05)。根施和葉施2種不同施硒方式下苧麻根系中的硒分配比例均最大，分別達(dá)到 77%，90%，說明苧麻根系吸收硒的能力較強(qiáng)。葉片噴硒處理中葉片和莖稈中硒分配比例均顯著高于根施處理，分別高10.8，2.1百分點(diǎn)，約是根施硒處理中的4.0，1.3倍，而根施處理的根系中硒分配比例約是葉施處理的1.2倍，說明葉面噴硒有利于提高苧麻地上部對硒的吸收。

圖11 水培條件下不同施硒方式 中苧麻植株各器官硒元素分配比例Fig.11 Percentage of Se in different organ of ramie plants cultivated in hydroponics under different Se application methods

2.4 硒元素對苧麻硒有效利用率的影響

2.4.1 不同價(jià)態(tài)硒元素和濃度對苧麻硒有效利用率的影響 由圖12可知，苧麻葉片對Se(VI)的有效利用率高于對Se(IV)的有效利用率，且隨著硒濃度的增加呈先增后減變化，尤其當(dāng)施硒量為 5，10 μmol/L時，苧麻葉片對Se(VI)的有效利用率顯著高于對Se(IV)的有效利用率，當(dāng)Se(VI)濃度為10 μmol/L 時，葉片對硒的有效利用率最高，達(dá)到73.7%；苧麻根系恰好相反，對Se(IV)的有效利用率高于對Se(VI)的有效利用率，且隨著硒濃度的增加也呈先增后減變化，尤其當(dāng)施硒量為 5，10 μmol/L時，苧麻根系對Se(IV)的有效利用率顯著高于對Se(VI)的有效利用率，當(dāng)Se(IV)濃度為10 μmol/L 時，根系對硒的有效利用率最高，達(dá)到31.7%。Se(VI)處理的苧麻莖稈對硒元素的有效利用率均無顯著差異，而5，100 μmol/L Se(IV)處理的苧麻莖稈對硒元素的有效利用率均顯著高于其他處理，但二者間無顯著差異。就整株而言，10 μmol/L Se(VI)處理的硒元素的有效利用顯著高于其他處理；5 μmol/L Se(IV)、5 μmol/L Se(VI)和10 μmol/L Se(IV)處理的硒元素的有效利用無顯著差異，三者均顯著高于50，100 μmol/L 硒處理；50，100 μmol/L硒(Se(VI)和Se(IV))處理間無顯著差異。

2.4.2 不同施硒方式對苧麻硒有效利用率的影響 由圖13可知，T2處理中整株的硒有效利用率比T1處理高24.9百分點(diǎn)，但無顯著差異。其中，T2處理中莖稈和根系的硒有效利用率比T1處理中高3.3，23.4百分點(diǎn)，且根系的硒有效利用率達(dá)到顯著差異；T1處理中葉片的硒有效利用率比T2處理中高1.86百分點(diǎn)，但無顯著性差異，表明施肥方式并不會影響苧麻地上部分的硒有效利用率，主要影響根系的硒有效利用率。葉面噴施的亞硒酸鈉能夠較快地被葉片吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，而根部添加的亞硒酸鈉容易被根系吸收積累，從而降低其轉(zhuǎn)運(yùn)率和利用率。

3 討論與結(jié)論

植物體內(nèi)硒含量差異很大，決定于諸多因素，如植物種類、土壤類型、土壤有效硒含量、環(huán)境因子、農(nóng)業(yè)措施和硒的化學(xué)形態(tài)等。土壤和大氣是植物硒的主要來源，尤其是土壤中硒的含量與植物中硒含量呈正相關(guān)，植物中硒含量一般為0.021 mg/kg[18]，根據(jù)植物對硒積聚能力的不同，分為聚硒植物、非聚硒植物和富硫并高硒植物，其中聚硒植物可作為硒指示植物，植株硒含量可達(dá)1 000～10 000 mg/kg；非聚硒植物對硒的積累能力都較低，植株硒含量在0.001～1 mg/kg，一般不超過25 mg/kg[19-20]。本研究中苧麻硒含量為21.5～1 452.1 mg/kg，但當(dāng)植株器官中的硒含量超過457.8 mg/kg時，硒元素表現(xiàn)為抑制植株的生長發(fā)育，最終造成植株死亡，本結(jié)果與土壤盆栽試驗(yàn)結(jié)果相符。因此，苧麻對硒具有一定的富集能力但并非聚硒植物，故苧麻作為飼用作物種植時，可施用適量硒肥增加植株硒元素含量，促進(jìn)畜禽的生長發(fā)育，提高免疫力、抵抗力及其品質(zhì)。

前人研究表明，硒元素對植物生物量表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)，高濃度抑制[21]，且不同植物對Se(IV)和Se(VI)的吸收能力差異顯著。Liu等[22]研究表明，施用15 mg/kg Se(IV)后小麥的根部和芽的生物量均有一定程度的降低。李鳴鳳等[23]研究表明，施用Se(IV)后小麥以及后茬玉米根部和地上部生物量略微下降，無顯著差異，然而施用Se(VI)后小麥和后茬玉米的生物量無顯著性變化。Zhang等[24]指出馬鈴薯對Se(IV)的吸收能力顯著低于Se(VI)；孫協(xié)平等[17]研究表明，香橙也極易吸收Se(VI)，而對Se(IV)的吸收能力較弱；然而Longchamp等[25]報(bào)道用低濃度Se(VI)和Se(IV)噴施玉米后，Se(IV)處理種玉米的硒含量顯著高于Se(VI)處理。本研究中表明，不論水培試驗(yàn)還是土壤栽培試驗(yàn)均表明低濃度硒(5，10 μmol/L)對苧麻苗的生長發(fā)育影響較?。欢邼舛?50，100 μmol/L)硒元素對苧麻苗的生長發(fā)育具有明顯負(fù)效應(yīng)。同時，Se(VI)主要儲存于苧麻的葉片部位，而Se(IV)處理主要分布在根系部位，這與玉米[25]、小麥[23]、香橙[17]等研究結(jié)果相一致。Se(VI)主要通過硫酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白迅速進(jìn)入植株體內(nèi)，先快速運(yùn)輸?shù)降厣辖M織，再在葉片中合成有機(jī)硒，其主要分配于葉片中，而Se(IV)主要通過磷酸或者硅酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入植株體內(nèi)，先在根系種合成有機(jī)硒，隨后再運(yùn)輸至地上組織，其主要分配在根系[17]，故解釋本研究中苧麻易吸收Se(VI)，且主要分配于葉片部位，而吸收Se(IV)能力弱，且主要儲存于根系部位。但相同濃度條件下Se(VI) 較Se(IV)容易造成苧麻植株的毒害，尤其是高濃度條件下，故選用Se(IV)作為硒元素來源更為安全。

植物葉片與根系一樣也能夠吸收利用養(yǎng)分，主要通過葉面氣孔和表皮親水小孔進(jìn)行的，先以擴(kuò)散方式通過蠟質(zhì)層和角質(zhì)層，隨后進(jìn)入葉肉細(xì)胞被吸收利用；也可以通過胞間連絲進(jìn)行主動吸收把營養(yǎng)物質(zhì)吸收到葉片內(nèi)部葉面上的養(yǎng)分[26]。本研究中2種施硒方式對苧麻生物量均無顯著影響，與陳雪等[27]、張城銘和周鑫斌[28]的研究結(jié)果相一致，而田春麗等[29]報(bào)道根施硒肥能夠顯著增加苜蓿草產(chǎn)量，這可能是由于作物不同而表現(xiàn)出不同的效應(yīng)。2種施硒方式均能顯著提高苧麻地上部硒含量，其中根施處理中，硒含量最高的是根系，其次是莖稈，最后是葉片，而葉面噴硒處理中，硒含量最高的是根系，其次是葉片，最后是莖稈，說明無論哪種施用方式，苧麻根系吸收硒的能力最強(qiáng)，則將苧麻用于土壤硒污染的治理中，是一種可行的方法。張城銘和周鑫斌[28]指出根施硒能夠更好地被水稻吸收利用，而水稻葉片吸收硒的能力較弱，本研究與其相一致。雖然葉面噴硒后，葉片可以直接吸收利用，避免了根施的長距離運(yùn)輸，但硒溶液與葉面接觸的時間較短，而且硒溶液在葉面上會發(fā)生蒸騰損失，或部分硒在葉面代謝過程中同化為揮發(fā)性有機(jī)硒，造成硒的損失致使硒的有效利用率不高；而根部施硒過程中，硒溶液與苧麻根系接觸時間長，吸收更加充分。雖然葉面噴硒處理苧麻葉片和莖稈中硒的分配比例分別為根施硒處理中的約 4，1.3倍，而根施硒處理中根系中硒的分配比例較葉面噴硒處理高約1.2倍，但根施處理中地上部硒積累量高于葉施處理，并且考慮到苧麻為多年生作物，根施更佳。

綜上所述，苧麻對硒具有較強(qiáng)的富集能力，其根系、莖稈和葉片中硒含量隨著外源硒施用量的增加而增加，但當(dāng)植株器官中的硒含量超過457.8 mg/kg時，會對植株造成嚴(yán)重?fù)p傷，故苧麻為非聚硒植物。當(dāng)外源硒為亞硒酸鈉(Se(IV))時，硒含量高低呈現(xiàn)根系>莖稈>葉片的特點(diǎn)，當(dāng)外源硒為硒酸鈉(Se(VI))時，硒含量高低呈現(xiàn)葉片>根系>莖稈的特點(diǎn)，即苧麻根莖對Se(IV)的富集力大于對Se(VI)的富集力，而苧麻葉片對Se(VI)的富集力大于對Se(IV)的富集力，但相同施用量下，Se(IV)容易造成苧麻植株的毒害，且根施處理中苧麻地上部硒積累量高于葉面噴施處理，故苧麻作為飼用作物種植時，應(yīng)根施亞硒酸鈉以便增加植株硒含量，提高其飼用價(jià)值。