紫云英、田菁及光叶苕子富集硒、锶能力研究

曾宪录 ,韩 飞,钟艳梅,骆均平, 廖富林*

(1.嘉应学院生命科学学院 514015； 2.广东省汕头市质量计量监督检验所)

紫云英、田菁及光叶苕子富集硒、锶能力研究

曾宪录1,韩 飞2,钟艳梅1,骆均平1, 廖富林1*

(1.嘉应学院生命科学学院 514015； 2.广东省汕头市质量计量监督检验所)

采用盆栽方式研究紫云英、田菁及光叶苕子富集硒、锶能力，结果表明：紫云英富硒、锶能力最强，施硒量5.0 mg/kg地上部硒含量达到31.13 mg/kg，施锶量500 mg/kg地上部锶含量达到11 431.15 mg/kg；光叶苕子也有较强富硒、锶能力，施硒量2.0 mg/kg地上部硒含量达到最大(11.80 mg/kg)，施锶量500 mg/kg地上部锶含量达到5278.50 mg/kg；田菁富硒能力较差，富锶能力强，因其生物量是紫云英的9倍多，也是一种优良的富硒、锶绿肥植物。

紫云英；光叶苕子；田菁；硒；锶；富集能力

硒是人体必需的微量元素，具有抗氧化，以及预防、辅助治疗癌症的作用[1]。硒是生物体谷胱甘肽过氧化物酶的关键组成部分，此酶催化还原型谷胱甘肽还原各种过氧化物，清除自由基[2]。由于全国有很多地方土壤硒含量低，导致农作物中硒含量低，人群普遍存在体内硒含量低于最佳水平的现象，有必要适当补充硒[3]。有机硒比无机硒更安全，吸收率和利用率更高[4]。因此，对于非富硒土壤地区通过施硒肥生产富硒作物可以提升农产品价值。同样，对于植物而言，有机硒肥更容易被吸收利用，并且不容易随水流失和污染环境[5]，尤其对于有机农产品如有机茶叶等的生产具有重要价值，可减少无机硒盐在茶叶中的残留。锶是一种有益于人体骨骼形成的元素，有助于预防和治疗骨质疏松、预防龋齿，但其重要性未受到广泛重视，仅见于临床上采用有副作用的人工合成雷尼酸锶治疗骨质疏松[6]。绿肥植物不仅能作套种绿肥，也可以利用农闲田或荒地生产富硒有机肥。在我国，由于各种废旧物品、生活垃圾没严格的分类、回收，被填埋或者随水淋失，使得土壤中的重金属含量升高[7]。紫云英、田菁和光叶苕子是普遍栽培的绿肥植物，前人[8-10]研究表明，紫云英具有较强的富硒能力，但对光叶苕子和田菁的富硒能力，以及这3种植物的富锶能力未见报道。本研究采用盆栽方式施用不同量的亚硒酸钠和氯化锶，考察紫云英、光叶苕子和田菁富集硒和锶的能力，同时分析施用硒、锶对重金属铅、镉等吸收的影响，为生产安全高效的富硒、富锶有机肥提供新思路和理论依据。

1 材料与方法

采用高度40 cm、口径40 cm的大花盆栽培3种绿肥植物，土壤取自梅州市丰顺县龙岗镇马山茶场，含有机质42.35 g/kg、速效氮28.84 mg/kg、速效磷8.17 mg/kg、速效钾26.02 mg/kg，总硒含量0.74 mg/kg。试验采用4因素3水平正交试验设计，因素与水平设计见表1。亚硒酸钠与氯化锶根据设计用量溶于2 L水，然后均匀洒入平摊开的土壤并充分混匀，再装入盆内，不施任何其他肥料。每盆播种10～20粒发芽种子，共9盆。紫云英与光叶苕子于2015年11月17日播种，2016年4月11日收获；田菁于2016年3月31日播种，2016年6月26日收获。期间不定期浇水使土壤不过于干燥，于开花盛期收获，地上部直接称鲜重，地下部(根系)在用水充分冲洗并控去水后称鲜重，均在70℃烘3 d后称干重。干重生物量根据盆口面积折算成每667 m2产量。植物中硒、锶、铅、镉等各种元素的含量按照国家标准SN/T2208—2008采用微波消解-ICP-MS方法测定[11]。烘干植物样品粉碎过100目，称取0.500 g(精确至0.001 g)用于微波炉消化。

表1 正交试验设计

2 结果与分析

2.1 3种绿肥植物生物量

由于3种绿肥植物的含水量不同，地上部分别是紫云英87.66%、光叶苕子86.62%、田菁79.21%，所以只分析比较生物量干重(表2)。每盆(下同)田菁的地上部生物量达45.43 g(折每667 m2干重2399.90 kg)，明显高于紫云英的5.10 g(每667 m2干重269.41 kg)和光叶苕子的11.77 g(每667 m2干重621.77 kg)。因此就生物量而言，春夏可种植田菁，冬季优选光叶苕子。施硒肥和锶肥对3种绿肥的地上部和地下部生物量均影响不明显。

表2 3种绿肥植物每盆地上部与地下部生物量 (单位： g)

2.2 3种绿肥植物地上部及地下部硒、锶含量

从表3可以看出， 3种绿肥植物地下部硒含量比地上部高，绿肥种类与施硒量对硒含量影响较大，3种绿肥植物的富硒能力为紫云英>光叶苕子>田菁，且植物体中的硒含量随着施硒量的增加而增加，未施硒肥的3种绿肥植物地上部平均硒含量为1.31 mg/kg；施硒量2.0 mg/kg地上部平均硒含量8.61 mg/kg；施硒量5.0 mg/kg地上部平均硒含量15.05 mg/kg。施用氯化锶对硒吸收有一定的促进作用，但不如绿肥种类和施硒量影响显著。就硒含量而言，最优组合是A1B3C3，即紫云英+5.0 mg/kg Se+500.0 mg/kg Sr处理；当施硒量为2.0 mg/kg时，光叶苕子硒含量达到最高，硒含量不再增加，可见光叶苕子对硒的吸收同化力不如紫云英，但由于其生物量是紫云英的2倍，可作为富硒植物利用，其较优富硒组合为A3B2C3。

施锶量对绿肥植物锶含量影响最大，绿肥种类和施硒量对锶含量影响相差不大。不施锶的3种绿肥植物平均锶含量地上部444.63 mg/kg、地下部296.83 mg/kg；当锶施用量为200 mg/kg时，平均锶含量地上部3735.52 mg/kg、地下部锶含量1468.74 mg/kg；锶施用量为500 mg/kg时，地上部和地下部锶含量分别为7085.76 mg/kg和3200.84 mg/kg。表明3种绿肥植物都是富锶作物，且紫云英中的富集能力更强，当施锶量500 mg/kg、施硒量5.0 mg/kg时，地上部锶含量高达11 431.15 mg/kg。另外，当施硒量5.0 mg/kg时，3种绿肥植物对锶的吸收有显著促进作用。因此，锶富集最优组合为A1B3C3，即紫云英+5.0 mg/kg Se+500.0 mg/kg Sr。

表3 3种绿肥植物地上部与地下部硒、锶含量 (单位：mg/kg)

2.3 3种绿肥植物地上部及地下部铅、镉含量

表4结果显示，紫云英和光叶苕子中铅含量明显高于田菁，尤其是根部含量更高，平均值超过20 mg/kg，地上部均小于6 mg/kg；3种绿肥镉的含量较低，除了光叶苕子根部镉含量(1.47 mg/kg)显著高于紫云英(0.89 mg/kg)和田菁(0.15 mg/kg)外，地上部都低于0.20 mg/kg。本研究测定3种绿肥植物中其他重金属含量都很低，不另详述。

表4 4种绿肥植物地上部与地下部铅、镉含量 (单位：mg/kg)

3 结果与讨论

本研究中紫云英每667 m2干重 269.41 kg，鲜重2183.26 kg，是张祥明等[8]在水稻土栽培紫云英鲜重(4335.50 kg)的一半左右，这显然与盆栽的茶园土壤及盆栽条件不如大田有关；光叶苕子干重621.77 kg、鲜重4646.98 kg；田菁的生物量较高，干重2399.90 kg、鲜重11543.55 kg，是紫云英的9倍多，可作为春夏季高产绿肥种植。本研究中施用硒肥和锶肥对3种绿肥的生物量没有明显影响，与张祥明等[8]结论不一致，这可能与所用茶场土壤的基础硒含量较高(0.74 mg/kg)有关。

紫云英和光叶苕子都对硒、锶具有较强的富集能力，但紫云英对硒的富集能力更强，当亚硒酸钠施用量为5.0 mg/kg时，其地上部硒含量最高，达到31.13 mg/kg；而光叶苕子亚硒酸钠施用量超过2.0 mg/kg后植株内硒含量不再增加。

3种绿肥植物对锶都具有极强的富集作用，在氯化锶施用量为500 mg/kg时，紫云英、光叶苕子和田菁地上部锶含量分别高达11431.15 mg/kg、5278.50 mg/kg和4547.62 mg/kg。目前，没有证据表明锶是植物必需元素,但由于其性质与钙相似，在植物中可能部分地扮演钙的角色，比如增加细胞的完整性、与ATP水解酶协同作用等[12]。本研究也未见在高浓度锶时3种绿肥植物生长出现异常，植物对其大量吸收后以何种形式存在以及在植物体内的功能还有待研究。锶是很多海洋生物如珊瑚、甲壳类鱼骨骼(甲壳)形成的必需元素[13]；锶在人体血液中和骨骼中与钙的比例均为1∶1000～2000之间[14]，与钙、磷一起参与骨骼形成，促进骨骼中钙的沉积和延缓钙的重吸收，从而增加骨密度，预防和治疗骨质疏松、预防龋齿[4，13]。人体平均每天吸收大约2 mg锶[15]，锶对于生物和人体没有毒性，其补充摄入不像硒那样有敏感范围，但有证据表明过多的锶摄入会造成骨骼异常增大，尤其是儿童。因此，只要锶的摄入比例原则不超过钙的摄入就没有问题[4]。需要注意的是自然界中存在很多锶的同位素如Sr90等，对于人体补充剂必须是稳定态的锶[4]。

紫云英不仅是优良的绿肥，而且可以兼作青饲料和蔬菜，具有鲜嫩的口感和丰富的营养。据兰忠明[16]等研究，菜用紫云英“闽紫7 号”的蛋白质、脂肪、Vc，以及Se、Ca、Fe等矿物质含量大大高于普通叶菜类蔬菜。吴跃明等[17]的研究表明，紫云英中的硒比亚硒酸钠更容易被肉鸡吸收，可显著提高鸡血浆中硒含量以及谷胱甘肽过氧化物酶活性。光叶苕子是近年来推广的绿肥植物兼牧草[18-19]，本研究表明其具有较好的富硒、锶能力，是一种优良的富硒、锶有机肥来源。经过绿肥植物转化的有机硒，一方面更容易被茶叶等作物吸收，更重要的是可避免无机硒盐、锶盐直接施用可能造成的硒、锶流失和环境污染[5]。田菁虽然富硒能力比紫云英和光叶苕子差，但其富锶能力很强，结合其高生物量特点，也是一种优良的富硒、锶有机肥来源。除了固氮和增加有机质之外，茶园套种绿肥还可进行生物防治，比如增加害虫的天敌数量[20]。因此，可在幼年茶园套种绿肥，除了翻埋外，还可向封垄后的成年茶园就地提供富硒、锶有机肥。

根据农业部有机肥的标准[21]，有机肥中铅含量(干基)不得超过50 mg/kg、镉含量不得超过3 mg/kg，本研究测得3种绿肥的铅、镉等重金属含量都低于规定标准，尤其是茎叶含量显著低于根系。但参照国家食品中重金属限量标准[22]规定，蔬菜制品铅的含量不得超过1.0 mg/kg，镉的含量不得超过0.2 mg/kg，本试验土壤种植的紫云英不适合当作蔬菜食用。

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(责任编辑：刘新永)

Study on selenium-and strontium-concentrating capacity ofmilk vetch, Sesbania and smooth vetch

ZENG Xiang-lu1, HAN Fei2, ZHONG Yan-mei1, LUO Jun-ping1, LIAO Fu-lin1*

(1.LifeSciencesCollegeofJiayingUniversity,GuangdongProvince514015;2.ShantouQualityMetrologicalSupervisionandInspectionInstitute,Guangdone)

A pot experiment was carried out to study the selenium-and strontium-concentrating capacity of Chinese milk vetch, sesbania and smooth vetch. The results showed that the capability ofAstragalussinicuswere strongest, its Se and Si content in over ground part reached 31.13 mg/kg and 11431.15 mg/kg when applying 5.0 mg/kg Se and 500 mg/kg Si respectively. Smooth vetch also had a strong capability, the content of selenium in over ground part reached 11.80 mg/kg while applying selenium 2.0 mg/kg and the content of strontium in over ground part reached 5278.50 mg/kg while applying strontium 500 mg/kg. Sesbania had lower Se-concentrating capability and strong Si-concentrating capability, and because of its biomass is 9 times more than the Chinese milk vetch, it’s still a kind of excellent green manure plant to concentrate selenium and strontium.

Chinese milk vetch; smooth vetch; sesbania; selenium; strontium; concentration ability

2016-11-12

曾宪录，男，1963年生，博士、讲师。

*通讯作者：廖富林，男，1966年生，教授 (E-mail:lfl@jyu.edu.cn)。

广东省科技计划(2015A020220012,2016A0202 10139)。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2017.01.004