摘 要 綜述硒元素在土壤中的含量、分布、形態(tài)、生物有效性及其影響因素等方面的研究成果，分析了“土壤—植物”系統(tǒng)中硒的轉(zhuǎn)移規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，提出了研究方向。

關(guān)鍵詞 硒；分布；形態(tài)；有效性；轉(zhuǎn)移規(guī)律

中圖分類號(hào)：P595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2014）22-036-05

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硒作為生態(tài)系統(tǒng)中一種重要的微量元素，其豐缺與人和動(dòng)物的健康有密切關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，適量的硒能改善人和動(dòng)物機(jī)體的免疫力，提高人體抗癌能力，而長(zhǎng)期食用低于0.1 mg/kg的含硒食物會(huì)導(dǎo)致人體硒缺乏反應(yīng)癥[1-2]；長(zhǎng)期食用硒高于1.0 mg/kg的食物則會(huì)引起硒中毒[3]。

硒元素在自然界中稀少而且分散，土壤作為硒最重要的來(lái)源地，主要通過(guò)食物鏈進(jìn)入人和動(dòng)物體內(nèi)，因此，土壤中硒的含量、形態(tài)等都直接影響著植物對(duì)硒的吸收和積累。本文對(duì)我國(guó)土壤硒含量、硒存在形態(tài)及其土壤硒對(duì)植物的影響進(jìn)行了分析，以期為更好地開(kāi)發(fā)和保護(hù)硒資源提供參考。

1土壤中硒含量及其影響因子

1.1土壤中硒含量標(biāo)準(zhǔn)

世界范圍內(nèi)大部分土壤硒含量為0.10～2.00 mg/kg，平均為0.20 mg/kg，缺硒土壤含硒量平均為0.15 mg/kg，個(gè)別土壤含硒量低于0.01 mg/kg，而高硒土壤含硒量高達(dá)30～324 mg/kg[4]。李家熙等研究得出，低硒土壤指含硒量低于0.131 mg/kg的土壤；當(dāng)土壤中硒量高于0.4 mg/kg時(shí)，稱其為富（高）硒土壤；大于等于3.0 mg/kg時(shí)則屬硒過(guò)剩土壤[5-8]。

1.2我國(guó)土壤硒的分布情況

我國(guó)土壤硒含量分布基本上呈形似馬鞍型趨勢(shì)面，除恩施和紫陽(yáng)等屬世界的高硒帶外，其余大部分國(guó)土處于世界低硒帶，占土壤類型的72%[9-10]。由表1可以看出，廣西、福建等東南沿海城市土壤中硒含量較高，其中以廣西為最，土壤硒含量平均值高達(dá)0.770 mg/kg；長(zhǎng)江流域和除四川外的中部省區(qū)處于中等水平；北方各省市區(qū)普遍較低，尤以內(nèi)蒙古最為突出，含量平均值為0.103 mg/kg，但內(nèi)蒙古土壤硒含量的最大值卻達(dá)到了8.050 mg/kg，說(shuō)明該省極小部分地方存在嚴(yán)重的硒過(guò)?，F(xiàn)象；四川省的土壤硒含量平均值則位于全國(guó)的最末位，僅為0.095 mg/kg，這與我國(guó)土壤硒含量在氣候和景觀上的分布大體是一致的。

1.3影響土壤硒含量的因素

1.3.1 成土母質(zhì)

成土母質(zhì)決定了土壤中硒的最初含量，從表2可以看出，高硒地區(qū)的成土基巖為沉積巖，其中沉積巖中的頁(yè)巖硒含量最高，約占地殼全硒量的40%，如湖北恩施、陜西紫陽(yáng)等地的土壤母質(zhì)均為含碳硅質(zhì)頁(yè)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖[11]；砂巖、石灰?guī)r約各占20%[12]，如浙江長(zhǎng)興的砂巖和灰?guī)r[13]。巖石中火成巖、花崗巖含硒量很低，平均為0.05 mg/kg，且呈現(xiàn)巖性由酸性變堿逐漸增加的趨勢(shì)[14]，如表中西藏的基性火成巖和江西新健、福建福州的花崗巖[13， 15-16]。同時(shí)土壤硒含量還與巖石形成的地質(zhì)時(shí)間有關(guān)，如表中泥盆紀(jì)砂巖中含硒量大于侏羅系砂巖，古生代二疊紀(jì)含碳的硅質(zhì)頁(yè)巖中含硒量大于寒武—奧陶紀(jì)。總體上土壤母質(zhì)地層越老，土壤硒含量越高，時(shí)代越新硒含量越低。

1.3.2 土壤類型

土壤類型也影響著各地區(qū)的土壤硒含量。以黃壤、紅壤和赤紅壤為主的東南沿海地帶硒含量最高，這與3類土壤質(zhì)地粘重，粘粒含量較高有關(guān)[17]；而以紫色土為主的西南地區(qū)川、滇、黔高原大部分硒含量極低，主要是由于繼承了紫色砂頁(yè)巖低硒特征，加上淋溶和侵蝕作用，土壤中有機(jī)質(zhì)含量少，使硒不易積蓄于土壤表層，故低硒特征明顯[18-19]；中國(guó)黃土高原地帶性土壤以黃土高原婁土和粘黑壚土為主，也屬于極低硒區(qū)[20]；華北地區(qū)土壤以褐棕士和潮土為主，土壤呈堿性至弱堿性，硒的遷移能力相對(duì)較強(qiáng)，土壤硒含量相對(duì)較低；西北區(qū)帶土壤以漠土和山地土為主，由于蒸發(fā)作用和強(qiáng)氧化、強(qiáng)堿性條件，硒多以硒酸鹽形式富集于表土中。

1.3.3 人為因素

人為施肥、引水灌溉、垃圾農(nóng)用、大量殺蟲(chóng)劑的施用等會(huì)增加土壤硒的含量。有研究發(fā)現(xiàn)，磷肥中含硒0.5～2.5 mg/kg [21]。同時(shí)Kabata-Pendias提出全球范圍內(nèi)廢物的硒含量為2.0～9.0 mg/kg[22]。

2土壤中硒的賦存形態(tài)及影響土壤硒 有效性的因素

2.1土壤中硒的形態(tài)和生物有效性

土壤中硒按價(jià)態(tài)可劃分為元素態(tài)硒（Se）、硒化物（Se2-）、亞硒酸鹽（Se4+）、硒酸鹽（Se6+）、有機(jī)態(tài)硒和揮發(fā)態(tài)硒[14]。國(guó)內(nèi)外研究表明，元素態(tài)硒和硒化物植物不能直接利用，但在適宜條件下，元素態(tài)硒可經(jīng)水解作用或微生物氧化作用轉(zhuǎn)化成對(duì)植物有效的無(wú)機(jī)態(tài)硒，硒化物也可通過(guò)風(fēng)化作用緩慢釋放出一些可溶態(tài)硒[22-25]。亞硒酸鹽主要是同位素交換態(tài)硒和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硒，需用鹽酸提取，是土壤中硒的主要形態(tài)；硒酸鹽和大部分有機(jī)態(tài)硒為可溶態(tài)硒，用中性鹽的稀溶液或去離子水就能提取出來(lái)，硒酸鹽中硒的高價(jià)態(tài)使得其對(duì)植物的有效性最高，但含量很少[26]，有效性僅次于硒酸鹽的有機(jī)態(tài)硒則成為了土壤有效硒的主要來(lái)源。由于元素態(tài)硒和硒化物的難吸收性，目前研究較多的是土壤硒酸鹽和亞硒酸鹽的生物有效性。Zhao等在對(duì)硒酸鹽和亞硒酸鹽比例不同情況下黑麥草對(duì)硒的吸收研究中發(fā)現(xiàn)，黑麥草中硒含量在土壤硒全部為硒酸鹽時(shí)最高，在全部為亞硒酸鹽時(shí)最低[27]。而大量水培試驗(yàn)的結(jié)果與盆栽試驗(yàn)存在一定差異，這種差異可能與水培時(shí)間有關(guān)，在短時(shí)間內(nèi)植物對(duì)硒酸鹽或亞硒酸鹽吸收量的差異可能還沒(méi)有達(dá)到顯著程度。如Arvy研究發(fā)現(xiàn)大豆植物在3小時(shí)內(nèi)對(duì)硒酸鹽和亞硒酸鹽的吸收差異僅表現(xiàn)為在大豆體內(nèi)的分布，而吸收量無(wú)差異[28]。而Yu and Gu在經(jīng)過(guò)144 h的水培試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)垂柳和雜交柳亞硒酸鹽培養(yǎng)液中硒分別減少了40.6%和39.9%，而硒酸鹽中則分別降低了68.0%和79.1%，兩種柳樹(shù)對(duì)硒酸鹽的吸收顯著高于亞硒酸鹽[29]，得到了與盆栽條件下相似的結(jié)果。

2.2影響土壤硒生物有效性的因素

土壤有效硒含量水平反應(yīng)土壤供硒能力的高低，其與土壤pH、土壤氧化還原條件、土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)等因素密切相關(guān)。

2.2.1 土壤pH

土壤pH由于可以影響著土壤氧化物、有機(jī)質(zhì)和粘粒礦物對(duì)土壤硒的吸附，對(duì)不同形態(tài)硒的活性影響存在差異。亞硒酸鹽可在酸性和中性土中廣泛存在，硒酸鹽、有機(jī)態(tài)硒則易富集在堿性土壤中，有效性很高。Haygarth等研究草類葉對(duì)土壤硒的吸收時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤pH值為6.0時(shí)，草類葉可從土壤中吸收47%的硒；pH值為7.0時(shí)可吸收70%的硒[30]。趙成義在研究種植黑油菜土壤中硒的生物有效性時(shí)發(fā)現(xiàn)，酸性土壤中黑油菜吸收硒酸鹽要大于亞硒酸鹽[31]，主要是由于亞硒酸鹽易被土壤膠體復(fù)合物吸附，可與鐵鋁氫氧化物形成難溶的復(fù)合物，這種吸附作用隨著pH值升高而降低[32-33]。

2.2.2 土壤氧化還原條件

土壤的氧化還原條件直接影響著硒的價(jià)態(tài)變化，從而影響硒的有效性，在高度氧化狀態(tài)下，硒的主要存在形態(tài)是硒酸鹽；在高度還原條件下元素態(tài)硒是最穩(wěn)定的，植物很難吸收[9]。

2.2.3 土壤質(zhì)地

土壤質(zhì)地對(duì)硒的有效性主要體現(xiàn)在粘粒礦物對(duì)硒的吸附作用上，雖然土壤全硒含量隨粘粒礦物的增加而增加，但水溶性硒含量則下降[34]。黃青青等人在水稻對(duì)不同土壤中硒酸鹽/亞硒酸鹽的吸收和富集中發(fā)現(xiàn)，紅壤中硒酸鹽有效性高，而黑土和高鈣土中亞硒酸鹽有效性較高[35]。各種粘粒礦物吸附能力順序?yàn)轵问?gt;蒙脫石>高嶺石>蒙皂石[9]。

2.2.4 土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)一方面礦化會(huì)釋放出硒而增加有效硒，另一方面有機(jī)質(zhì)對(duì)硒比粘粒礦物具有更強(qiáng)的吸附固定作用，可見(jiàn)土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)硒的有效性起到了雙重影響，究竟哪一方面的影響起主導(dǎo)作用，與有機(jī)質(zhì)的組成有關(guān)，富里酸比例大時(shí)，硒的有效性高；而胡敏酸比例大時(shí)，硒的有效性低[36]。

3“土壤—植物”系統(tǒng)中硒的轉(zhuǎn)移規(guī)律

植物主要通過(guò)根系吸收土壤中的硒，Se6+為主動(dòng)吸收，Se4+為被動(dòng)吸收，Se4+先轉(zhuǎn)化為Se6+及有機(jī)硒化合物，大部分都運(yùn)送到根部。作物除了根部能吸收硒元素外，葉對(duì)硒也有吸收作用。馮兩蕊等在葉面噴施硒對(duì)生菜富硒量研究中發(fā)現(xiàn)，噴施硒濃度8 mg/L時(shí)能使生菜硒含量達(dá)到4.109 mg/kg[37]。張晶研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴硒可明顯提高水稻和油菜中硒含量，并隨噴硒濃度的增加籽粒硒含量也有所增加[38]。

作物種類的不同也會(huì)影響作物從土壤中吸收硒的過(guò)程，一般作物中，十字花科植物對(duì)硒的積累能力較強(qiáng)，如蘿卜、芹菜、甘藍(lán)、油菜、洋蔥等，其次是豆科植物，谷類作物最低。同一種作物不同器官由于代謝不同硒含量也存在著很大差異，糧食作物中果實(shí)部分的含硒量大于莖稈[39]，而蔬菜則是非可食部分硒含量較高[40]。

4展望

目前，對(duì)土壤硒的研究大部分還集中于土壤硒形態(tài)的變化，或施加外源硒后土壤中硒含量變化的影響研究上，而對(duì)“土壤—植物”系統(tǒng)中硒的轉(zhuǎn)化規(guī)律研究也僅停留在硒元素含量在各個(gè)器官中的分布變化上，對(duì)其轉(zhuǎn)化機(jī)制的研究甚少，尤其是對(duì)“茶園土壤—植物”系統(tǒng)中硒元素的轉(zhuǎn)化機(jī)制研究更為罕見(jiàn)。茶樹(shù)作為一種特殊的多年生木本植物，本身對(duì)土壤中各種元素的吸收轉(zhuǎn)化就具有一定的選擇性，硒元素作為人類健康不可或缺的一種元素，掌握其在植物中的吸收轉(zhuǎn)化機(jī)制更有利于人類讓茶樹(shù)更好地吸收硒元素，為人類的健康生活提供保障。因此，對(duì)“茶園土壤—植物”系統(tǒng)中硒元素的轉(zhuǎn)化機(jī)制研究是很有必要的。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）