土壤植物系統(tǒng)中硒

1、關于土壤植物系統(tǒng)中的硒第1頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四1817年瑞典化學家Berzelius發(fā)現了元素硒。由于硒具有一定的毒性，早在幾百年前就引起了人們的關注。但直到二十世紀三十年代，人們對高硒土壤植物的分析后發(fā)現，生長于其上的谷物和牧草含有大量的硒，從而可引起動物的硒中毒，硒被視為劇毒原素。第2頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四今年來越來越多的研究表明，除了與谷胱甘肽過氧化酶密切相關歪，硒很可能還與其他一些硒蛋白的功能有關，這些硒蛋白與人體荷爾蒙三碘鉀酰胺的合成有密切關系。因此，硒的缺乏可能會加重碘缺乏所導致的甲狀腺腫。環(huán)境中硒的不足或過量都

2、會通過食物鏈影響人類的健康，由于土壤與植物、植物與動物、動植物與人體之間有著密切的關系，因此有關土壤中硒的行為及其環(huán)境效應受到了普遍關注。第3頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四人們在研究毒性的過程中，卻發(fā)現了硒的一些有益的生物學功能，并于20世紀70年代證實了硒是谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-px）的活性成分，提出了硒是有機體的一種保護性因子，同時中國專家提出了用硒預防和治療克山病的建議。在1975年左右，硒被確認為是一種生物必須的微量元素，對人很動物的抗氧化系統(tǒng)起著關鍵作用。第4頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四一、土壤中的硒（一）土壤中硒的含量硒（

3、Se）位于元素周期表第四周期A族，原子量78.96. 硒是分散的稀有元素，自然界中沒有單獨的硒礦，通常以硒化物的形式作為雜質存在于金屬硫化礦中。主要的氧化值有-2、0、+2、+4、+6。地殼中硒的平均含量在0.050.09mg/kg之間，世界土壤含 硒量為0.0112mg/kg，中值為0.4mg/kg。我國土壤（A）硒范圍在0.0069.13mg/kg，95%范圍在0.0470.993mg/kg之間，算術平均值為（0.2900.225）mg/kg。第5頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四中國土壤（A層）硒的背景值（mg/kg）第6頁，共29頁，2022年，5月20日，5點2

4、9分，星期四第7頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四根據土壤硒含量的狀況可以將全球土壤分為低硒土壤和高硒土壤，這是一個相對概念，目前尚無量化關系。高硒土壤主要分布在美國的中西部、加拿大、委內瑞拉、印度及中國的陜西紫陽和湖北恩施等部分地區(qū)。我國湖北恩施硒中毒區(qū)土壤含硒量平均為9.68mg/kg，而非中毒區(qū)土壤含硒量僅為0.050.8mg/kg。然而，與富硒土壤相反，世界上還存有大面積的低硒土壤地區(qū)。大量研究表明在我國存在著一條從東北到西南分布的低硒帶。第8頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四（二）影響土壤中硒含量的因素1.成土母質 土壤中硒的含量雖然受多種

5、因素的影響，但在很大程度上取決于成土母質的組成和性質，發(fā)育程度較低的土壤尤為如此。土壤的硒含量與其母質、母巖密切相關，當不考慮其他因素時，這種相關性更為顯著。大巴山地區(qū)自然土壤和母質中硒的含量的相關分析表明，自然土壤中硒的含量（y,mg/kg）和母質中硒的含量（x,mg/kg）可用下式表示： y = 1.2662 x - 0.5468 r = 0.995 （p0.01）第9頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四由于在白堊紀及其之前有廣泛的火山活動貫穿于大陸架，釋放出大量的硒，因此白堊紀年代的巖石和侏羅紀砂巖、板巖、石灰?guī)r和頁巖等發(fā)育的土壤硒的含量較高；其他火成巖中硒的含量較低

6、，由其發(fā)育形成的土壤常常缺硒，而沉積巖形成的土壤，絕大部分硒的含量較高。歸納起來，低硒母質有近代風沙沉積巖、黃土、花崗巖、石英砂巖、砂巖和流紋巖等。第10頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四2.成土過程成土過程往往改變成土母質中硒的含量、結合形態(tài)及其在土壤剖面中的分析。隨著成土過程的加深，母質對土壤的影響漸趨減弱。硒在土壤剖面中的分異，受到生物富集、淋溶與黏化作用的強烈影響。土壤酸堿性影響硒存在的形態(tài)。第11頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四3.土壤質地在母質類型與土壤全硒的關系中，土壤顆粒組成有重要影響。第12頁，共29頁，2022年，5月20日，5

7、點29分，星期四4.土壤有機質土壤硒的含量與有機質含量具有顯著的正相關性（表4-3），下表所示土壤中的硒含量（y,mg/kg）和土壤中的有機碳含量（x,g/kg）有下列直線關系： y = 0.4179x 5.3366 r = 0.929 (p 細質土粗質土。第13頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四（三）土壤中硒的形態(tài)1.按價態(tài)劃分的硒的形態(tài)1)元素態(tài)硒（Se0）：土壤中含量極低，很不活潑，不溶于水，植物難以吸收。2)硒化物（Se2-）：大多難溶于水。3)硒酸鹽（SeO42-）：可溶于水，能被植物吸收。4)亞硒酸鹽（SeO32-）：易溶于水，易為植物吸收利用。5)有機態(tài)硒化

8、物：占相當大比例，是土壤有效硒的主要來源。6)揮發(fā)態(tài)硒：土壤微生物的作用，轉化為氣態(tài)烷基化合物。第14頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四2.按與土壤組分的結合方式劃分1)吸附型硒 常用1mol/L氯化銨 溶液提取。這是一種斷鍵的、結合松弛的硒，一般占土壤全硒的616。2)鋁型硒 用0.5mol/L氟化銨溶液提取。是可提取的與鋁化合物結合的硒酸鹽和亞硒酸鹽，含量為859mg/kg，一般占土壤全硒的1016。3)鐵型硒 可用0.10mol/L NaOH溶液提取。指可提取的與鐵結合的硒酸鹽和亞硒酸鹽，含量一般占土壤全硒的1742。4)鈣型硒 用0.25mol/L 硫酸溶液提取。

9、是與鈣結合的硒酸鹽和亞硒酸鹽。第15頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四第16頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四二、植物中硒的含量在土壤-植物系統(tǒng)中硒和硫有很大的相似性。通常認為，植物對硒酸根的吸收式通過硫酸根載體來完成的，從植物特別是富硒植物中揮發(fā)的含硒化合物（即二甲基二硒化物），是導致植物（例如黃芪屬植物）硒逸出和釋放出難聞氣味的原因。第17頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四從植物硒濃度的變化趨勢來看，干旱地帶的植物硒水平高于濕潤地帶，這是因為在亞熱帶、亞熱帶濕熱的環(huán)境中，一方面淋溶作用強烈，另一方面風化殼多為富含鐵、鋁的黏粒

10、礦物所組成，它們對硒有較強的吸附能力。近岸植物中的硒的含量較高，這與海洋浪花飛濺到地表帶來硒有關。第18頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四不同的植物種類一般說來，植物各種類之間硒的含量有一定的規(guī)律性。從大到小的排列順序為喬木灌木草木；針葉樹闊葉樹草本植物；裸子植物蕨類植物雙子葉植物單子葉植物。第19頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四作物中硒的水平一般為100g/kg左右（干重），這對動物來說是足夠的和安全的。當飼料植物中硒的濃度低于10g/kg（干重）時，家畜可能出現異常。也有一些研究認為硒的最小需要量應為100g/kg，而硒濃度在3 000g/kg

11、時屬硒的低毒水平（Kitagishi et al. 1981）。在我國土壤中的低硒含量常與克山病聯系在一起，病區(qū)草本植物和大豆中硒含量范圍為21-32g/kg，而非病區(qū)的含量為31-83g/kg。含硒量最低的作物是水稻，含量最高的作物是大豆。第20頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四（二）其它來源的硒大氣沉降帶來一定的硒，降水中的硒含量范圍為0.03-0.59g/kg，一般為0.1-0.2g/kg。降水中的硒主要取決于當地下墊面的情況，海洋輸送的硒是微量的。人類活動增加大氣中硒的含量，在工業(yè)區(qū)甚至出現硒污染的現象。對于低硒地區(qū)可以土壤或葉面噴施亞硒酸鈉來補充硒。第21頁，共

12、29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四三、土壤-植物系統(tǒng)中硒的遷移（一）土壤-植物系統(tǒng)中硒行為的一般特征土壤中水溶態(tài)硒是最容易被植物吸收的有效性硒；硫化物和硅酸鹽態(tài)硒最不容易被植物吸收；交換態(tài)硒分布在土壤固相最外層，雖然能被植物吸收，但受土壤條件限制；有機態(tài)硒主要賦存在土壤腐殖質、胡敏酸和富啡酸中，胡敏酸為高分子有機化合物，結構穩(wěn)定，其結合態(tài)硒難以被植物吸收利用；富啡酸結構比較簡單，與其結合的硒容易礦化分解成無機硒和低分子有機硒化合物（如硒氨基酸），因此可以被植物吸收利用。酸溶性鐵錳氧化物態(tài)硒主要為鐵、鋁、錳氧化物及其水合物結合態(tài)硒，難以被植物吸收利用。第22頁，共29頁，2022

13、年，5月20日，5點29分，星期四一般來說，土壤-植物系統(tǒng)中硒的行為特征可以概括為以下幾點：1) 酸性土壤和富含有機質的土壤中，硒化物和硒硫化物占優(yōu)勢，這些化合物遷移能力較弱，因此較難被植物吸收利用。2) 在排水良好的礦質土壤中，pH接近中性，硒主要以亞硒酸鹽形式存在，其堿性金屬化合物是可溶的，但亞硒酸鐵是不溶的；此外，亞硒酸鹽容易被鐵的氫氧化物和氧化物固定，因此僅有少量硒被植物吸收利用。3) 在堿性和氧化條件下的土壤，硒酸鹽含量高，易于溶解且不易被含鐵氧化物固定，因此易于被植物吸收利用。第23頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四（二）土壤及根際條件對硒行為的影響不同的土壤

14、中存在一定形態(tài)的硒；條件的改變導致硒的有效性降低；水稻等植物可以通過根和葉片揮發(fā)硒。植物對硒的吸收與土壤溫度和濕度有關。低硒土壤中生長的植物，當溫度高于20時比在較冷季節(jié)（溫度15）時可吸收更多的硒。降雨也可能較大程度地影響草本植物對硒的吸收，在雨水充足的地區(qū)，植物體內硒含量常常較低。第24頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四植物對硒的吸收與土壤中其他元素的存在互有影響，植物中硒含量的增加將抑制其對N、P、S等元素的吸收，降低植物體內某些氨基酸的含量；硒含量過高也抑制植物對重金屬Mn、Zn、Cu、Fe和Cd等的吸收，P、S和N的施用將有助于減少硒毒，可能是由于這幾種元素的施

15、用抑制了植物根系對硒的吸收。土壤可溶性有機酸可以改變植物對硒的響應，如富啡酸對硒的植物毒害有一定的抑制作用。第25頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四四、硒的健康效應及其調節(jié)健康效應：1 構成谷胱甘肽過氧化物酶2 增強免疫作用3 保護心血管功能4 促進生長、保護視覺器官及抗腫瘤5 解毒作用第26頁，共29頁，2022年，5月20日，5點29分，星期四人類與低硒有關的疾病包括循環(huán)系統(tǒng)的心血管疾病、克山病；骨骼形成大骨節(jié)病；消化系統(tǒng)的胃癌、肝癌、胰腺癌等；造血系統(tǒng)的溶血性貧血、白血病等。動物和人對硒的反應比較敏感，可分為高硒性反應和低硒性反應和低硒性反應，以及因硒過?；虿蛔阋鸬母鞣N地方性疾病。人和動物硒中毒有多種影響，可引起生殖力下降、高畸胎率。高硒有致突變作用，導致癌癥發(fā)生。兒童硒中毒可使中樞神經和消化系統(tǒng)功能紊亂，引起貧血等疾病。對于低硒反應，動物較人更為敏感，在動物的低硒反應中，以白肌病的分布最廣，危害最大。硒中毒的主要癥狀是脫發(fā)、脫指甲、皮膚壞死、肝腫大、腸胃不適等。缺硒的危害和硒的毒害第27頁，共2