土壤—植物系统中硒的迁移转化及低硒地区食物链中硒的调节

阐述了土壤中硒的存在形态及其与植物吸收的关系，论述了植物对硒的吸收和代谢机制、硒在植株体内的存在形态及其生物学效应，讨论了低硒地区食物链中硒水平调节的方法和效果，提出了土壤-植物-食物链系统中硒素研究的前沿问题。     

土壤硒与硒中毒的防治

在已知的生命所必需的微量元素中,硒是较引人注目的一种,人体缺硒或富硒都会引起疾病。在硒含量特别高时,可导致硒中毒,硒中毒分地方性中毒和职业性中毒两类。前者系由于某些地区的土壤、食物中硒含量过高而引起的,其症状为毛发脱落,指甲、皮肤和神经系统受损害,最后发展为四肢瘫痪。     

土壤性质对土壤–水稻系统中硒迁移的影响

采集浙江省北部水稻种植区成熟期水稻和对应的土壤样品,分析土壤中硒(Se)总量和7种形态Se的含量以及水稻根、茎、叶、谷各部位的Se含量。结果表明:研究区土壤Se平均含量0.344 mg/kg,达到中Se土壤水平,并且与土壤有机质含量呈显著正相关。7种Se形态中,强有机结合态和腐植酸结合态是主要的两种形态,占Se全量的75.92%;离子交换态、水溶态的含量在1.7%左右;碳酸盐结合态为3.2%。水稻根部富集了大部分的Se(73%),其各部位中Se含量随根、叶、茎、谷的顺序依次减少。将土壤按有机质和p H的大小进行分区分析后发现,当有机质含量小于25 g/kg时,土壤铁锰氧化物结合态Se与水稻根部Se呈显著正相关;当有机质含量大于35 g/kg时,土壤铁锰氧化物结合态Se与谷Se呈显著正相关;当p H7时,碳酸盐态Se与谷Se呈显著负相关。水溶态Se和离子交换态Se与水稻各部位Se含量之间并未呈现明显的相关性。水稻各器官Se含量受土壤p H、有机质含量、各形态Se含量等土壤性质的交互作用影响。     

土壤硒的形态及有效硒的提取

本文研究了陕西省几种主要土壤中硒的形态,并提出了一种土壤有效硒的浸提方法。土壤无机态硒的易溶部分依照杰克逊对无机磷分级方法被分为NH₄Cl-Se、Al-Se和Fe-Se三类。三部分硒总量占全硒含量的37—65%,平均为48%。三者的比例大致为Fe-Se>Al-Se>NH₄Cl-Se,它们与全硒和NaHCO₃-Se均呈显著相关,与水溶态硒相关不显著;由盆栽试验证明,土壤有效硒的NaHCO₃浸提法可以用作判断土壤对作物供硒能力的指标,而水溶态硒在本试验范围内与作物吸收性不一致。     

土壤耐硒菌株筛选及其硒活化能力评价研究

  目的  从湖北省恩施市双河镇新塘乡渔塘坝硒矿床采集矿渣、淤泥、农田土壤,从中筛选分离出耐硒菌株,并对筛选出菌株的活化土壤硒的能力进行评价。  方法  采用稀释涂布平板法和平板划线法分离、筛选出耐受亚硒酸钠浓度较高的菌株,根据菌株形态学特征和用分子生物学方法对其进行分类鉴定,再将分离得到的耐硒菌株分别接种于酸性富硒赤红壤中进行培养,通过测定培养后土壤中的硒含量评价两菌株活化土壤硒的能力。  结果  筛选出了细菌B-1和真菌B-2两耐硒菌株;细菌B-1被鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）,其可耐亚硒酸钠浓度为17000 μg mL?1,在温度20 ~ 35 ℃、pH 5 ~ 9、盐浓度0 ~ 3%条件下可正常生长;真菌B-2被鉴定为聚多曲霉（Aspergillus sydowii）,该菌株可耐亚硒酸钠浓度为6000 μg mL?1,在温度25 ~ 30 ℃、pH 4 ~ 7、盐浓度2% ~ 5%条件下可正常生长。添加两耐硒菌株培养后土壤的可溶态硒和可交换态硒含量均显著提高。  结论  筛选出具有较高的硒耐受性和较强的活化酸性富硒土壤中硒的能力的菌株,可为富硒土壤资源开发利用提供生物种质资源和技术手段,对富硒微生物肥料研发、富硒农产品生产和硒污染土壤环境修复也有重要意义。     

湖北渔塘坝高硒环境中硒的分布、迁移和生物可利用性

渔塘坝是中国恩施地区较为典型的高硒地区之一,对整个渔塘坝土壤硒、植物硒和水硒及其变化趋势的研究表明,含硒较高的土壤和植物主要分布于西北部富硒碳质岩石出露地段、上坝和下坝地段。在对应的土壤和植物间,硒含量无明显的相关关系,这表明植物对硒的利用并不完全受土壤总硒的影响。30 多年来,坝内土壤硒含量基本无变化,而植物硒含量呈现明显的降低趋势,说明土壤中植物可利用性硒已降低。尽管在流经富硒碳质岩层或废弃的石煤堆旁能够采集到较高的水硒样品,但水硒含量基本无变化的现象说明,在无人为活动的干预下,富硒地段硒的释放已进入了稳定的平衡阶段。渔塘坝硒的分布除与富硒碳质岩石的出露特征、地形特征有关外,还与硒的迁移途径有关。渔塘坝西北部地区出露的富硒碳质岩石仅为高硒区的形成提供了必要条件,而导致坝内高硒土壤形成的主要原因是当地村民的土地耕种方式,如石煤熏土作肥或石煤与石灰的混合来改良土壤等,并进而引起硒在食物链中的富集,且这种影响是长远的。因此,如果当地政府在硒资源的利用和开发上不能够保持合理的规划和使用,渔塘坝仍然是硒中毒可能发生的高风险区,且恩施所有的高硒区也应当是硒中毒的风险区。     

影响土壤中硒有效性的若干因子

本文以砖红壤、红壤和黄棕壤为供试土样,研究了它们的氧化还原状况、酸度以及氧化铁的含量对亚硒酸盐有效性的影响。结果表明:(1)土壤对亚硒酸盐的吸附量以还原态高于氧化态,但速效态Se是氧化态高于还原态,而潜在有效态Se则是还原态高于氧化态;(2)随土壤pH升高,土壤对亚硒酸盐吸附量降低,水溶性Se增加,交换态Se降低,而潜在有效态Se变化则不明显;(3)土壤中氧化铁对亚硒酸盐的吸附及其有效性右着重要的影响。     

土壤中硒的形态及其区分

用６个土样进行土壤中硒形态分组的研究，并应用ＸＡＤ－７树脂消除富里酸中有机物质的干扰后，测定其中的无机态硒，采用凝胶色谱技术研究富里酸组分中的有机态硒，本方法成功地定量区分了土壤中各种形态的硒。     

土壤含硒量对玉米农艺性状、产量及籽粒硒含量的影响

在2个硒含量的土壤背景下,种植8个不同遗传背景的玉米品种,研究土壤硒含量对玉米品种的农艺性状、产量及硒含量的差异,结果表明:(1)土壤硒含量对玉米的株高、穗位、可见叶片数有增加效应,富硒区玉米的3个指标高于非富硒区,但富硒区的单产未能表现高于非富硒区。(2)供试品种的产量依次为康农玉108(7 822.6 kg/hm2)华玉11号(7 302.11 kg/hm2)双玉919(6940.47 kg/hm2)禾盛玉718(6860.41 kg/hm2)正大999(6 374.98kg/hm2)万玉168(5964.29kg/hm2)恩单804(5889.69kg/hm2)兴农单3号(5692.68kg/hm2)。(3)土壤硒含量对玉米籽粒的硒含量有促进作用,供试品种籽粒硒含量依次为:兴农单3号双玉919万玉168恩单804康农玉108正大999华玉11号禾盛玉718。     

Selenium Content and Uptake in Crops as Affected by Soil Selenium Content and Implications on Human Health

The selenium contents of soil and its uptake by a wide variety of crops are analyzed along a transect, with the sampling stations located at Mawkyrwat, Upper Shillong, Pynthormukrah, and Nongpoh. Each site is successively farther away from uranium deposits, with the closest being Mawkyrwat (50 km). Leafy vegetables had greater selenium content than tubers and fruits. The concentrations of selenium in soil ranged from 70 μg g^?1 to 296 μg g^?1 and in vegetables varied from 26 μg g^?1 to 225 μg g^?1. Selenium is known to be a decay product of uranium, and the results indicate that the selenium content of soil and vegetables of Mawkrywat is greater than the other three sampling sites. This can be attributed to the proximity of this site to uranium deposits of Domiasat. The possible implications of selenium on human health are discussed.     

Belowground Tritrophic Food Chain Modulates Soil Respiration in Grasslands

Edaphic biota significantly affects several essential ecological functions such as C-storage, nutrient turnover, and productivity. However, it is not completely understood how belowground animal contribution to these functions changes in grasslands subject to different land use types. A microcosm experiment was carried out to test the effect of a tritrophic food chain on CO₂ release from grassland soils. Soil was collected from three differently managed grassland systems (meadow, pasture, and mown pasture) located in three distinct German regions that cover a north-south gradient of approximately 500 km. The tritrophic food chain comprised natural edaphic microflora, nematodes, and predatory gamasid mites. The experimental design involved a full factorial combination of the presence and absence of nematodes and gamasid mites. Nematodes significantly increased the CO₂ emissions in most treatments, but the extent of this effect varied with land use type. The fact that grazing by nematodes stimulated the metabolic activity of the edaphic microflora over a wide range of grassland soils highlighted the critical impact of the microfauna on ecosystem services associated with soil organic matter dynamics. Gamasids slightly amplified the effect of nematodes on microbial metabolic activity, but only in the pastures. This effect was most probably due to the control of nematode abundance. The fact that gamasid addition also augmented the impact of environmental conditions on nematode-induced modulation of soil respiration highlighted the need for including land use differences while evaluating soil fauna contribution to soil processes. To conclude, the differential response of the investigated tritrophic food chain to different grassland management systems suggests that adverse effects of land use intensification on important soil processes such as atmospheric C-release could potentially be reduced by using management methods that preserve essential features of the belowground food web.     

富硒土壤生物转硒技术的研究进展

本文论述了生物转硒技术的应用价值和意义,总结了有机硒生成的专利和生物转硒的技术特点,并对生物转硒技术的发展进行了展望。     

Bioaccumulation of Butyltins via an Estuarine Food Chain

An estuarine food chain of threetrophic levels–algae (Platymonas sp.), rotifers (Brachionus plicatilis) and mysids (Neomysis awatschensis Brandt) was setup in laboratory in order to investigate contributionsof water and food to the accumulation of butyltins inupper trophic organisms, as well as to evaluate thelikelihood of biomagnification of butyltins throughthe aquatic food chain. Kinetics of bioaccumulationand depuration of butyltins through the food chainwere studied. Bioconcentration factors of butyltins inthe three organisms were high (10³–10⁴).Butyltin burdens in the upper trophic organisms atsteady-state of bioaccumulation by the ingestion oftainted food exceeded those observed by exposure towater only. For total butyltins, food chain transfernumber was 1.44 for algae to rotifers and 0.59 forrotifers to mysids, respectively. Biomagnification wasnot confirmed. It is concluded that whether or notbiomagnification occurs depends not only on theproperty of compounds but also on the organisms involved.     

内源调控与外源补硒对红壤中硒有效性及水稻产量的影响

通田间试验,比较了富硒红壤增施钙镁磷肥或喷施作物生长促进剂的内源调控处理与施用硒肥或喷施硒素的外源补硒处理对土壤中硒的化学有效性、水稻生长的影响以及水稻吸收硒的效果。结果表明,内源调控处理与外源补硒处理均提高了土壤中硒的化学有效性,促进了水稻生长,且都使得水稻籽粒的硒含量达到江西省富硒大米地方标准(70~300μg kg~(-1)),其中,增施钙镁磷肥并配施氨基酸叶面肥的内源调控处理使稻米中硒含量达到了0.081±0.004 mg kg~(-1),增幅达到极显著水平(P0.01),与外源补硒的效果接近。因此,在富硒地区通过土壤内源调控措施能充分利用土壤硒素资源,生产富硒农产品,具有较好的应用前景。     

恩施典型富硒区土壤硒与其他元素组合特征及来源分析

硒是重要的人体和动物必需微量元素之一,在功能农业发展中起着重要的作用。为了研究高硒土壤中硒与其他元素组合特征及来源,从而支撑富硒资源的安全有效利用,本研究在恩施市沙地乡系统采集并分析了200个表层土壤样和2组土壤垂向剖面样品,运用统计学工具进行了聚类分析和因子分析。结果表明:研究区表层土壤硒含量平均值为1.88 mg/kg±2.51 mg/kg,明显高于全国表层土壤硒含量平均值。研究区土壤元素组合特征可分为三类,第一类中硒与钼、钒、铬、镉和镍等元素具有较强的伴生关系,与黑色岩系分布密切相关;第二类为三氧化二铝、铅和砷等元素/氧化物,与土壤中黏土矿物有关;第三类为钙和锶等元素,表明该同族元素的地球化学性质具有相似性。因子分析结果进一步证实了土壤硒和镉伴生主要发生在黑色岩系,不同成土母质硒等元素差异较大。     

氯氰菊酯通过食物链在鲤鱼肾脏和小肠中的生物积累效应

以鲤鱼为研究对象,对常用农药氯氰菊酯通过食物链（蔬菜-黄粉虫幼虫-鲤鱼）在鲤鱼肾脏和小肠内的富集效应进行了研究。饲喂的蔬菜农药残留剂量为2．00mg·kg^-1和10．00mg·kg^-1,通过HPLC定量检测黄粉虫幼虫体内及鲤鱼肾脏和小肠内氯氰菊酯的富集浓度,同时对鲤鱼肾脏和小肠组织结构进行了观察。结果显示,氯氰菊酯在黄粉虫幼虫及鲤鱼体内的富集浓度与剂量呈正相关,在食物链中的富集呈逐级递增,且对黄粉虫幼虫及鲤鱼的摄食情况及活动能力有明显的影响,随着处理时间的延长及剂量的增大,氯氰菊酯对鲤鱼肾脏及小肠结构损伤程度也增大。因此,杀虫剂氯氰菊酯的使用会通过食物链对环境中生物乃至人类健康和生态平衡造成影响,应慎重使用。     

磷对富硒赤红壤与红壤上小白菜硒吸收及土壤硒形态的影响

采用土培盆栽试验方法,研究了广西两种主要富硒土壤施入不同水平磷对小白菜硒吸收积累的影响及土壤硒形态转化规律,旨在为提高土壤有效形态硒含量及植物硒含量提供理论依据。试验采集广西具有代表性的富硒赤红壤(贵港市桂平市)和富硒红壤(桂林市永福县),设置4个磷梯度盆栽试验。结果表明:相同的磷处理在不同土壤上对小白菜硒吸收效果不同。在富硒赤红壤上低磷处理(P50,50 mg/kg)有利于小白菜地上部和地下部对硒的吸收;在富硒红壤上中磷处理(P110,110 mg/kg)小白菜地上部硒含量最高,地下部施入磷则硒含量均显著低于对照。同时,磷的施入对硒在小白菜体内的转运在两种土壤上也存在差异。在富硒赤红壤上当磷施入量在80 mg/kg以下时,磷的施入会抑制硒从地下部向地上部的转运;在富硒红壤上磷的施入则均能促进硒的转运;但二者均在中磷处理时达到峰值。植株体内硒含量间的差异取决于土壤有效形态硒含量。研究结果显示磷的施入均显著增加了土壤中水溶态和交换态硒的含量,且小白菜硒的含量与土壤中水溶态硒规律一致。研究还发现在两种土壤上不同磷处理对土壤硒形态转化规律不同,这为进一步研究磷与土壤硒间的互作关系提供了参考。     

三峡库区“移土培肥”工程的水土流失问题浅析

三峡库区“移土培肥”工程在我国是一项全新的工程项目,对库区发展和耕地保护事业的开拓具有重要意义。介绍了三峡库区“移土培肥”工程的背景和基本概况,详细论述了工程的实施情况,并在此基础上对三峡库区“移土培肥”工程实施过程中可能产生的水土流失问题进行了分析并提出了相应的对策。本论文对于防止三峡库区“移土培肥”工程的水土流失具有重要的参考价值和指导意义。