不同磷源对土壤硒形态及小麦硒吸收转运的影响

安军妹 张栋 冶军 罗定祥 王鹏

摘要：通过盆栽试验，研究施用磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸脲和聚磷酸铵对土壤硒形态及小麦不同器官硒含量的影响。结果表明，施用磷酸二氢铵与磷酸氢二铵可明显降低土壤中可交换态硒、铁锰氧化物结合态硒、有机态硒含量，从而提高小麦各器官硒含量及小麦硒利用率。施用磷酸氢二铵的小麦硒利用率最高。土壤硒含量为1.153 mg/kg时，施用磷酸氢二铵的小麦硒利用率较磷酸脲、聚磷酸铵处理分别高55%、89%。土壤硒含量为0.308 mg/kg时，施用磷酸氢二铵的小麦硒利用率较磷酸脲、聚磷酸铵处理分别提高78%、95%。施用磷酸二氢铵与磷酸氢二铵能提高小麦各器官硒含量和小麦硒利用率，而施用磷酸脲与聚磷酸铵对土壤不同形态硒含量及小麦各器官硒含量总体无显著影响。

关键词：磷源;土壤硒;形态;小麦;吸收转运

中图分类号： S512.106  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）16-0119-04

收稿日期：2018-04-26

基金项目：国家科技支撑计划（编号：2012BAD42B02）。

作者简介：安军妹（1995—），女，新疆伊犁人，硕士研究生，主要从事新型肥料研制与现代施肥技术研究。

通信作者：冶 军，硕士，副教授，主要从事新型肥料研制与现代施肥技术研究。

硒是人体必需的微量元素之一[1]，能够增强动物机体的免疫功能，有防病和抗癌的作用[2]。有研究表明，硒具有抗氧化、延缓衰老和抗肿瘤的功效[3]，被称为生命的奇效元素[4]。从世界范围来看，土壤缺硒现象非常普遍[5]。在我国，有72%的地区存在缺硒和低硒状况[6]。人体摄取硒的主要来源是食物，大多数作物从土壤中吸收的硒在其可食用部位富集[7-8]。土壤是作物吸收硒的主要来源，土壤硒的有效性在很大程度上决定了土壤的供硒能力，提高土壤中硒的有效性对人体健康具有十分重要的意义。向土壤中施硒可提高作物的硒含量，满足人和动物对硒的需求[9]。然而，施入土壤中的硒肥能够被作物吸收利用的仅有5%～30%，剩余70%～90%的硒肥会残留在土壤中。残留在土壤中的硒会随水迁移，污染地下水，从而对人体健康造成威胁[10]。因此，通过添加外源物提高土壤有效硒的含量则显得尤为重要。

磷是作物生长必需的大量元素，被广泛应用在农业生产中来提高作物产量[11]。磷與硒之间的相互作用会直接影响硒在环境中的迁移转化、吸收累积及生物有效性[12]。土壤硒的形态及其化学行为与磷有一定的相似性，这在许多关于土壤对磷和硒吸附行为的研究中得到了验证[13]。土壤中磷与硒存在竞争吸附，且土壤对磷的吸附能力大于硒，因此施用磷肥可以降低土壤对硒的吸附，从而提高作物中硒的含量[14]。目前的研究多集中在土壤硒有效性的影响因素和提高酸性土壤硒的有效性上。在土壤环境中，磷与硒均以阴离子形式存在，2种阴离子对于作物的吸附位点可能存在拮抗作用。当土壤中磷含量増多时，硒可能会被释放为游离态，易被作物吸收，土壤有效磷含量对土壤中硒的有效性具有调控作用，因此本研究将利用作物生长必须施用的磷肥来提高土壤中硒的有效性[15]。在谷类作物中，小麦对硒有较好的富集能力，且小麦是人们在日常饮食中所选择的主要粮食作物之一。因此，本试验在2种硒含量不同的天然富硒土壤中增施4种不同磷源，旨在研究4种不同磷源对土壤中不同形态硒变化和对小麦吸收硒的影响，以期为提高土壤中硒的利用率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年在石河子大学农学院试验站网室进行。试验材料为小麦品种新春35号，磷源选用4种，即磷酸二氢铵（NH4H2PO4），其中有效磷（P2O5）质量分数为51%，用MAP表示;磷酸氢二铵[（NH4）2HPO4]，其中有效磷（P2O5）质量分数为46%，用DAP表示;磷酸脲[CO（NH2）2·H3PO4]，其中有效磷（P2O5）质量分数为44%，用UP表示;聚磷酸铵[（NH4PO3）n]，其中有效磷（P2O5）质量分数为60%，用APP表示。所用试剂均为分析纯，供试土壤分别采自新疆石河子市148团1连（用SE1表示，全硒含量为1.153 mg/kg）与148团17连（用SE2表示，全硒含量为0.308 mg/kg），土壤类型为灌耕灰漠土。

1.2 试验方法

将采集来的土壤风干后过2 mm筛，选择直径为25 cm，高30 cm的塑料盆，每盆装土4 kg。按照施磷量（P2O5）为 1 g/kg 分别施入磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸脲和聚磷酸铵，以不施磷作为对照（CK）处理，每个处理6次重复，共30个处理。按施氮量为2 g/kg调节，使所有处理含氮量相同，施用1 g/kg氧化钾（K2O）。氮肥选用尿素，钾肥选用硫酸钾。氮肥、钾肥在装土时与土充分混匀一次施入，磷肥用小型喷雾器均匀喷入土壤，平衡15 d后播种。每盆播种50粒种子，待小麦长到3叶期时，定苗至30株/盆，出苗后90 d收获小麦。

1.3 测量指标

测量指标包括土壤全硒、土壤有效硒、土壤不同形态硒、植株全硒含量等。

转运系数=小麦地上部硒含量/小麦根部硒含量;

小麦硒利用率=小麦硒含量×小麦生物量/（土壤硒含量×土壤质量）。

1.4 测定项目和方法

小麦在蜡熟期收获后，测定土壤全硒、土壤有效硒、土壤不同形态硒、植株全硒含量。

在小麦蜡熟期进行取样，整株取出后按根、茎、叶、穗分开，用去离子水洗净，并用吸水纸擦干。105 ℃杀青 0.5 h，60 ℃ 烘至恒重，磨细后装入自封袋备用。同时，将土样自然风干并去除根系等杂质后过0.154 mm筛，装入自封袋备用。

土壤全硒含量按照NY/T 1104—2006《土壤中全硒的测定》测定。

土壤有效硒含量采用0.5 mol/L的NaH2PO4作为浸提剂[16]测定。

土壤不同形态硒含量采用五种结合形态的连续浸提方法[17]测定。

植株全硒含量参照GB 5009.93—2017《食品中硒的测定》测定。

土壤全硒、土壤有效硒、土壤不同形態硒、植株全硒含量测定所用仪器为海光LC-AFS 9700 原子荧光光谱仪。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件进行数据处理与图表制作，通过SPSS 19.0软件进行2因素方差分析和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 土壤硒形态及含量变化

由表1可知，与CK相比，施用DAP的土壤中可交换态硒、铁锰氧化物结合态硒、有机态硒含量均显著降低。供试土壤为SE1时，MAP和DAP处理的土壤可交换态硒含量、铁锰氧化物结合态硒含量、有机态硒含量高于供试土壤SE2。

2.2 小麦各器官硒含量

由表2可知，与CK相比，施用MAP和DAP均可明显提高小麦根、茎、叶及穗部的硒含量，且当磷源选用DAP时，小麦根、茎、叶及穗部的硒含量提高量最大。与CK相比，施用APP对小麦根、茎、叶及穗部硒含量无显著影响。

供试土壤为SE1时，小麦根、茎、叶、穗中的硒含量均高于SE2，说明可能在硒含量高的土壤中小麦吸收硒的能力更强。不同磷源处理对小麦根、茎、叶、穗中硒含量的影响由大到小依次为DAP>MAP>UP>APP。

2.3 硒转运系数

由表3可知，供试土壤为SE1时，MAP、DAP处理茎的硒转运系数较CK处理分别提高了3.4%、6.3%，但与CK差异不显著;4种磷源均对小麦叶部的硒转运系数没有显著影响;MAP、DAP处理小麦穗部的硒转运系数较CK处理分别提高了23.6%、53.9%，显著提高了小麦穗部的硒转运系数。

供试土壤为SE2时，与CK相比，施用MAP后小麦茎部、穗部的硒转运系数分别提高了24.2%、58.2%，施用DAP后小麦茎部、穗部的硒转运系数分别提高了60.4%、97.7%;施用MAP和DAP均显著提高小麦茎部和穗部的硒转运系数。施用APP对小麦茎、叶和穗部的硒转运系数均无显著影响。

2.4 硒利用率

由图1可知，在2种不同硒含量土壤中施用MAP、DAP时，小麦硒的利用率均显著高于施用UP与APP的处理，其中DAP处理的小麦硒利用率最高。供试土壤为SE1时，DAP处理的小麦硒利用率较UP、APP处理分别高55%、89%。供试土壤为SE2时，DAP处理的小麦硒利用率较UP、APP处理分别提高78%、95%。

3 讨论与结论

由于土壤中有效硒含量较低，其中可被作物直接吸收利用的有效硒含量更低。土壤中有效硒含量是直接影响小麦中硒含量的重要因素。目前，施用磷对作物硒吸收影响的研究结果差别较大。黄敏等认为，长期施磷或施用有机肥可以显著扩大土壤中的有效磷库[18-19]。 通过增施磷源对土壤硒的有效性进行内源调控基于的是阴离子交换作用，H2PO4-可将被吸附在土壤固相表面的硒酸根取代出来[20]，即施入的磷源能够取代被固定的硒酸根。赵文龙等的研究结果显示，小白菜地上部、地下部硒含量均随施入磷浓度的增加而下降，但施磷却显著增加了小白菜硒的吸收量和硒利用率，且同等硒浓度下低磷处理小白菜的硒利用率高于高磷处理，表明适量施磷能提高硒的利用率[21]。王伟妮等的研究结果表明，施用氮、磷、钾肥均能显著提高水稻的生物量[22]。周建利等的研究显示，氮、磷、钾肥和硒肥的配施能促进营养生长期水稻的生长及其对硒的吸收，增施硒肥能提高营养生长期水稻硒含量[23]。也有人认为施磷可通过增强植物的蒸腾作用和对根生长的促进间接地增加硒的被动吸收[24]。陈思杨等研究发现，在极低的硒含量条件下，与缺磷处理相比，施磷处理水稻幼苗硒的转运系数增加[25]。因此，低硒条件下，适量的磷能够促进植物的生长和蒸腾作用，使得更多的硒转运到地上部。

这与本研究结果一致。

目前有关作物吸收硒的机制研究大部分集中在与磷的交互作用，研究发现，由于磷酸根在土壤胶体上的吸附位点与Se4+相似，当土壤中磷酸根含量多于Se4+时，在竞争吸附作用下，土壤溶液解析出较多的硒供作物吸收[26]。然而，我国学者研究发现，磷与硒间既有协同作用又有拮抗作用，当土壤中磷酸根含量较少时，由于二者间化学性质相似，两者间的作用表现为拮抗作用;当土壤中磷酸根含量较多时，则主要表现为协同作用;一方面，磷酸根与亚硒酸根在土壤胶体上竞争吸附，促使土壤溶液解析出较多的硒供植物吸收;另一方面，磷能够促进植物根系生长发育，从而增加植物对硒的吸收能力[27]。刘勤等的研究显示，稻田施磷量较少（0.08 mg/kg）时，在植株根际，由于磷、硒的化学相似性，在水稻吸收硒时，磷对硒可能产生拮抗作用，抑制硒在稻株体内的累积，此时拮抗作用占主导地位;当供磷量增加（0.4 mg/kg）时，由于磷酸根与亚硒酸根在土壤颗粒表面具有相似的吸附位点，相互竞争吸附，磷能使土壤溶液解析出较多的硒供水稻植株吸收，从而促使稻株硒吸收量增加[6]。目前的研究没有很清楚地阐明磷对土壤中不同形态硒转化以及对小麦吸收转运硒的影响，本研究通过用4种不同磷源处理试验，力图阐明上述问题，得到以下结论：（1）施用磷酸二氢铵和磷酸氢二铵可以明显提高小麦根、茎、叶和穗部的硒含量，其中施用磷酸氢二铵的小麦各器官的硒含量较CK的提高量最大。主要是由于施用磷酸二氢铵与磷酸氢二铵可以活化土壤中可交换态硒、铁锰氧化物结合态硒和有机态硒供小麦吸收利用。转运系数表示植株从地下部向地上部转运营养元素的能力[28]，施用磷酸二氢铵和磷酸氢二铵可以显著提高小麦的硒转运系数。施用聚磷酸铵对小麦根、茎、叶及穗部硒含量无显著影响。

（2）施用磷酸二氢铵和磷酸氢二铵可以明显降低土壤中可交换态硒、铁锰氧化物结合态硒、有机态硒含量占土壤全硒含量的百分比，但对可溶态硒含量占土壤全硒含量的百分比无明显影响。磷酸脲处理明显降低土壤中有机态硒含量。聚磷酸铵处理对土壤中不同形态硒含量占土壤全硒含量的百分比无明显影响。由此可知，磷酸二氢铵和磷酸氢二铵可促使土壤中稳定态硒转化成有效态硒供植物吸收利用，造成这一现象的原因是土壤中磷酸盐与硒存在竞争吸附的关系，而土壤对磷的吸附能力大于对硒的吸附能力[29]。

综上所述，施用磷酸二氢铵和磷酸氢二铵可将被土壤吸附的硒以及稳定态硒转化成有效态硒供植物吸收利用，选用磷酸二氢铵与磷酸氢二铵作为农业生产中使用的磷肥可能是提高土壤硒有效性的一种可行途径。

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