环境化学实习报告

磷与硒的交互作用对小白菜的生长的影响PAGE13磷与硒的交互作用对小白菜的生长的影响王嘉薇沈婷田晓姗张振玲徐向春指导老师：梁东丽摘要：以小白菜为试验材料，研究了不同供磷水平下，不同硒浓度对小白菜植株生长及硒含量的影响。结果表明，在施加低磷（75.0mg/kg）、高磷（150.0mg/kg）的条件下，当Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg）均会使小白菜的生长量、根长、株高增加，不存在显著的差异，且此时，对小白菜生长没有产生毒害，叶片内的脯氨酸、MDA含量均降低空白。另外可以发现在磷（＜150.0mg/kg）、Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg）范围内小白菜地上部及地下部硒含量均随外源硒含量增加而增大，P与硒的交互作用促进了小白菜地上部及地下部对外源硒的吸收，且地下部分的硒含量远远高于地上部分。关键词：磷、硒、生理指标、生长指标TheInteractionEffectsBetweenPhosphorusandTwoSeleniumonGrowthofPakchoiAbstract：thecabbagefortestmaterials,reachonthedifferentlevelofphosphorus,fordifferentseleniumconcentrationonthecabbageplantsgrowingandtheinfluenceofselenium.Theresultsshowthat,onlowphosphorus(75.0mg/kg),highphosphorus(150.0mg/kg),undertheconditionofwhenSe(IV)(<5.0mg/kg)canmakethethegrowth,therootlength,andplantheightofcabbageincreased,thereisnosignificantdifference,andatthistime,thegrowthofChinesecabbageproducednomischief,andwithinthebladeproline,MDAcontentarereduceblank.Inadditiontobefoundinphosphorus(<150.0mg/kg),Se(IV)(<5.0mg/kg)withinthesomecabbageandseleniumcontentareundergroundpartwithseleniumexogenousincreases,Pandseleniuminteractionpromotedthesomecabbageandresearchonundergroundpartofseleniumabsorption,andundergroundpartofseleniumcontentisfarhigherthanthegroundparts.Keywords:phosphorus;selenium;growthindex;physiologicalindex1引言硒是动物和人体必需的微量元素,与人畜的健康息息相关,摄入不足会导致各种缺乏症:如人的克山病、大骨节病、心血管疾病、免疫机能减退等;而硒素摄入过量则会引起人体中毒症。虽然硒是否为植物所必需还未最终确定,但在生态系统中硒可以通过食物链进入人和动物的体内而被认为是一种具有重大生态意义的元素之一。植物对硒的吸收主要受产地的土壤、水及环境的影响,在我国有72%的县市属缺硒或低硒区。因此,调节促进植物对硒的适量吸收,以维持人体和动物对硒的正常需要量是研究硒的重要内容。硫和硒在物理和化学上有极大的相似性,因此研究硒、硫的相互作用具有重要意义。在一般酸性和中性土壤中,硒酸盐较少,亚硒酸盐是主要的硒化合物,由于亚硒酸盐比硒酸盐更容易被植物吸收,且比硒酸盐对植物的生长更为安全,为此,本实验以亚硒酸盐为硒源,以人们普遍喜爱的蔬菜小白菜为试验材料,采用土培实验，通过硒磷配施研究PO4-与SeO32-在植物体内的相互作用以及对植株生长的影响。2材料和方法2.1供试材料2.1.1供试作物：十字花科植物小白菜，小白菜品种为秦白2号2.1.2供试土壤：土样采自西北农林科技大学南校区试验田,壤（0-20cm）。自然风干后过5mm筛,储存备用。土壤的基本理化性状为pH=7.75、阳离子交换量(CEC)23.34cmol·kg-1、黏粒39.5%、碳酸钙55.00g·kg-1、有机质16.33g·kg-1、全氮1.1126g·kg-1、全硒0.131mg·kg-1.2.1.3外源P、Se(=4\*ROMANIV)污染物:选择Na2SeO32-·5H2O作为外源硒材料，NaH2PO4作为P的材料，两者均为分析纯试剂。在使用中扣除结晶水的量，分别以纯P、Se(=4\*ROMANIV)的量计算。2.1.4营养配方：150mg/kg(土壤)的N（尿素，CO(NH2)2，60．06）和100mg/kg(土壤)的K（KCl，74.552.1.5中号塑料盆：18(内径)×2.2试验设计2.2.1P、Se(=4\*ROMANIV)单一污染试验试验以蒸馏水为对照（ＣＫ），磷设75.0,150.0mg/kg2个梯度，Se(=4\*ROMANIV)设1.0,2.5,5.0mg/kg3个梯度，共设6处理，每处理重复4次。方法为：称取2.5Kg将需添加的物质以溶液的形式加入（为保证均匀，采用喷壶喷入），并调节土壤含水量为田间持水量的70％（田间持水量按23％计算，风干土的含水量按3％计算），充分混匀后放在黑色塑料袋中，封口平衡两周后播种。选取颗粒饱满的小白菜种子，每盆播种15粒。待小白菜长至3叶期后间苗，每盆留5株。土培实验为5周，5周后收获小白菜。2.2.2P、Se(=4\*ROMANIV)复合污染试验磷设75.0,150.0mg/kg2个梯度，Se(=4\*ROMANIV)设1.0,2.5,5.0mg/kg3个梯度，共设6处理，每处理重复4次，研究磷、Se(=4\*ROMANIV)复合污染对小白菜生长的影响，具体的操作同单一污染试验。2.3测定项目和方法2.3.12.3.1.1小白菜收获时用自来水冲洗表面灰尘后,用去离子水冲洗干净,吸水纸擦干表面水分,分别记录其鲜重；于90℃烘箱杀青半小时后在再用65℃烘干,分别记录其干重2.3.12.3.22.3.2.1丙二醛(MDA)：2.3.2.2脯氨酸：茚三酮比色法2.3.3Se元素含量的测定:确称取0.5g粉碎过筛的小白菜干样,浓HNO3——HClO4消煮,定容至100mL,取清液加入浓盐酸，在沸水浴中将六价硒还原为四价硒，用原子荧光光度法测定。3结果分析3.1磷、硫对小白菜生长指标的影响3.1由表1可见，对于单一污染试验：与未加磷相比，加磷的处理使小白菜的生长量（地上部分的鲜、干重和地下部分的干重）增加，经方差分析达显著水平；与未加硒的相比，加硒对小白菜得生长量（地上部分的鲜、干重和地下部分的干重）影响不大，各处理之间不存在显著差异。对于复合污染试验：磷（75.0,150.0mg/kg）、Se(=4\*ROMANIV)（1.0,2.5,5.0）的6个交互处理经方差分析不存在显著差异。综上所述可以认为P是决定小白菜生长量的主要因素，硒对小白菜的生长量无显著影响。当不施加磷元素时，是否添加硒（Ⅳ）元素不会增加小白菜的生长量；且添加的量对小白菜的生长量无影响。而在施加低磷（75.0mg/kg）、高磷（150.0mg/kg）的条件下，无论是否添加硒（Ⅳ）元素均会使小白菜的生长量增加，且不存在显著的差异。表1磷和硒（Ⅳ）对小白菜生长量的影响处理地上部根磷/mg.kg-1硒（Ⅳ）/mg.kg-1鲜重干重干重0.00.066.16±4.68a（b）3.74±0.86a（b）0.11±0.04a（b）1.062.38±1.91a3.73±0.39a0.13±0.04a2.569.41±12.84a3.88±0.65a0.15±0.08a5.063.61±1.55a3.71±0.17a0.15±0.02a75.00.0135.63±13.49（a）8.33±2.52（a）0.32±0.05（a）1.0142.91±17.71（A）9.15±1.18（A）0.32±0.04（A）2.5125.03±8.70（A）8.44±1.57（A）0.31±0.06（A）5.0134.59±25.76（A）8.42±1.04（A）0.35±0.12（A）150.00.0140.56±15.33（a）7.84±0.80（a）0.36±0.09（a）1.0134.68±21.72（A）9.72±1.28（A）0.34±0.05（A）2.5147.66±15.25（A）9.02±2.27（A）0.31±0.06（A）5.0135.52±9.99（A）7.97±1.22（A）0.30±0.04（A）标注：x±q表示平均值±标准差,其中a表示硒（Ⅳ）单一污染的差异性比较，（a）、（b）表示P单一污染的差异性比较，（A）(B)表示P、Se(=4\*ROMANIV)复合污染差异性比较。以上三种表示方法中，相同的字母均表示95%LSD差异不显著,下表同。3.由表2可见，对于单一污染试验：与未加磷相比，加磷的处理使小白菜的根长、株高增加，经方差分析达显著水平；与未加硒的相比，加硒对小白菜的根长、株高影响不大，各处理之间不存在显著差异。对于复合污染试验：磷（75.0,150.0mg/kg）、Se(=4\*ROMANIV)（1.0,2.5,5.0）的6个交互处理经方差分析不存在显著差异。综上所述可以认为P是决定小白菜根长、株高主要因素，硒对小白菜的生长量无显著影响。当不施加磷元素时，是否添加硒（Ⅳ）元素不会增加小白菜的根长、株高；且添加不同量的硒对小白菜的根长、株高也无影响。而当在施加低磷（75.0mg/kg）、高磷（150.0mg/kg）的条件下，无论是否添加硒（Ⅳ）元素均会增加小白菜的根长、株高，且不存在显著的差异。这一结论与对小白菜的生长量的影响结论一致。表2磷和硒（Ⅳ）对小白菜根长、株高的影响处理地下部地上部磷/mg.kg-1硒（Ⅳ）/mg.kg-1根长（cm)株高(cm)0.00.08.49±2.60a(b)18.98±1.51a(a)1.09.71±2.35a18.95±1.56a2.510.32±1.73a20.30±1.46a5.011.08±1.09a18.88±1.28a75.00.012.15±1.43(a)19.78±1.63(a)1.013.51±1.22(A)20.78±2.46(A)2.511.76±3.16(A)19.27±0.90(A)5.014.44±3.24(A)19.96±3.22(A)150.00.013.45±1.93(a)20.62±2.07(a)1.012.90±3.66(A)18.87±1.99(A)2.511.68±1.87(A)21.28±1.48(A)5.012.64±0.80(A)19.53±1.73(A)3.2磷、硫对小白菜生理指标的影响植物体丙二醛(MDA)是植物器官衰老时或逆境条件下,发生膜脂过氧化作用的产物之一,其含量高低表示细胞膜过氧化程度和植物对逆境条件耐受的强弱。MDA可与蛋白质、核酸、氨基酸等活性物质交联,形成不溶性的化合物(脂褐素)沉积,干扰细胞的正常生命活动。小白菜体内MDA含量(以鲜重计)，对于单一污染试验：与未加磷相比，加磷的处理使小白菜体内MDA含量(以鲜重计)减少，低于对照，经方差分析差异达显著水平；与未加硒的相比，加硒对小白菜体内MDA含量(以鲜重计)影响不大，各处理之间不存在显著差异。对于复合污染试验：磷（75.0,150.0mg/kg）、Se(=4\*ROMANIV)（1.0,2.5,5.0mg/kg）的6个交互处理经方差分析存在显著差异，其中当磷75.0mg/kg、Se(=4\*ROMANIV)1.0mg/kg的处理对小白菜体内MDA含量(以鲜重计)最大，但仍低于对照处理。综上所述可以认为在只施加磷（75.0,150.0mg/kg）的情况下，由于P是植物生长所需的营养元素，有利于小白菜的生长，因此叶片内的MDA的含量降低，小白菜的抗逆能力增强；而在只施加Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg）的情况下，由于Se能起到对叶片起到保护作用，因此叶片内的MDA的含量变化不明显。当两者同时存在时，P有利于小白菜的生长且Se能起到对叶片起到保护作用，因此MDA的含量也低于空白，即小白菜的抗逆能力增强。表3磷和硒（Ⅳ）对小白菜生理指标的影响磷/mg.kg-1硒（Ⅳ）/mg.kg-1MDA(mmol·g-1)脯氨酸(μg.g-1)0.00.02.10±0.16a(a)24.61±24.56a(a)1.02.23±0.42a-7.56±4.2.52.07±0.44a-9.76±1.82a5.02.15±0.29a-4.61±9.54a75.00.00.35±0.27(b)-9.90±2.41(b)1.01.60±0.59(A)-4.25±12.38(A)2.50.79±0.32(B)0.37±7.89(A)5.01.08±0.22(AB)-5.92±3.08(A)150.00.00.89±0.28(b)-11.55±3.40(b)1.01.01±0.27(B)-6.01±9.77(A)2.50.81±0.54(B)-9.59±1.26(A)5.00.60±0.43(B)-5.31±1.69(A)植物体内脯氨酸含量反映了抗逆性的高低,在逆境条件下,脯氨酸量高,抗逆性强。对于单一污染试验：与未加磷相比，加磷的处理使小白菜体内脯氨酸含量减少，低于对照，经方差分析差异达显著水平；与未加硒的相比，加硒对小白菜体内脯氨酸含量影响不大，各处理之间不存在显著差异。对于复合污染试验：磷（75.0,150.0mg/kg）、Se(=4\*ROMANIV)（1.0,2.5,5.0mg/kg）的6个交互处理经方差分析不存在显著差异，但仍低于对照处理。综上所述可以认为在只施加磷（75.0,150.0mg/kg）的情况下，由于P是植物生长所需的营养元素，有利于小白菜的生长，没有处于逆境中，因此叶片内的脯氨酸含量降低；而在只施加Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg）的情况下，因此叶片内的脯氨酸的含量变化不明显。有相关研究指出，高含量的Se(Ⅳ)（60.0mg/kg）促进了小白菜体内渗透物质脯氨酸的产生,增强其抗逆性，但是本试验设计的浓度Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg），比较低，因此没有显现出促进脯氨酸的生成，也可说明低Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg）的对小白菜的生长没有产生毒害。当两者同时存在时，P有利于小白菜的生长且Se(=4\*ROMANIV)的浓度不高（＜5.0mg/kg），没有对小白菜的生长产生不利影响，因此叶片内的脯氨酸含量降低，低于空白。3.3磷、硒(=4\*ROMANIV)的交互作用对小白菜硒(=4\*ROMANIV)吸收量的影响不同含量Se(Ⅳ)和P作用通过对小白菜生长和生理代谢产生的影响,进而直接影响到小白菜吸收硒量的不同(图4、5)。从图中可以看出,当不施加磷元素时，小白菜地上部及地下部硒含量均随外源硒含量增加而增大，且地下部分的硒含量远远高于地上部分。当不施加硒元素时，无论是在无磷、高磷、低磷的情况下，下白菜地上部及地下部的硒含量无明显变化，与空白差异不显著。当磷、硒同时存在时，小白菜地上部及地下部硒含量也随外源硒含量增加而增大，且地下部分的硒含量远远高于地上部分；当施加P75.0mg/kg，Se(=4\*ROMANIV)2.5mg/kg时，小白菜地上部及地下部硒含量最高。另外可以发现与不施加磷的相比，磷与Se(=4\*ROMANIV)同时存在是，小白菜地上部和地下部的硒含量有明显的提升。综上所述，我们可以认为小白菜地上部及地下部硒含量均随外源硒含量增加而增大，P与硒的交互作用促进了小白菜地上部及地下部对外源硒的吸收。4.讨论大量研究表明，硒对植物的生长发育有着重要的影响，已成为硒领域研究的热点之一。在农作物方面所做的硒研究证明，硒对作物生长的作用符合一般必需微量营养元素的生物效应规律，即在低浓度时对作物生长有刺激效应。通过磷与硒的交互作用发现，在施加低磷（75.0mg/kg）、高磷（150.0mg/kg）的条件下，无论是否添加硒（Ⅳ）元素均会使小白菜的生长量、根长、株高增加，且不存在显著的差异。这说明当磷与硒同时存在时，磷成为影响小白菜生长的决定因素，其影响因子远远大于硒，因此相关生物指标均与磷的含量呈现极大的相关性，这一现象也说明了磷是作物生长的必须营养元素。有相关研究指出，高含量的Se(Ⅳ)（60.0mg/kg）促进了小白菜体内渗透物质脯氨酸的产生,增强其抗逆性，但是本试验设计的浓度Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg），没有显现出促进脯氨酸的生成。当磷与硒同时存在时，P有利于小白菜的生长且Se(=4\*ROMANIV)的浓度不高（＜5.0mg/kg），没有对小白菜的生长产生不利影响，因此叶片内的脯氨酸含量降低，低于空白。对于MDA,它是植物器官衰老时或逆境条件下,发生膜脂过氧化作用的产物之一,其含量高低表示细胞膜过氧化程度和植物对逆境条件耐受的强弱。由于P是植物生长所需的营养元素，有利于小白菜的生长，且Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg）能起到对叶片起到保护作用，因此叶片内的MDA的含量变化不明显，低于空白，即小白菜的抗逆能力增强。通过磷与硒的交互作用我们发现为小白菜地上部及地下部硒含量均随外源硒含量增加而增大，P与硒的交互作用促进了小白菜地上部及地下部对外源硒的吸收，且地下部分的硒含量远远高于地上部分。这一结果与李登超等（2003）关于硒对小白菜生长和养分吸收的影响的结果一致。5、结论（1）在施加低磷（75.0mg/kg）、高磷（150.0mg/kg）的条件下，无论是否添加硒（Ⅳ）元素均会使小白菜的生长量、根长、株高增加，且不存在显著的差异。（2）当磷与硒同时存在时，磷成为影响小白菜生长的决定因素，其影响因子远远大于硒，相关生物指标均与磷的含量呈现极大的相关性。（3）在磷（＜150.0mg/kg）、Se(=4\*ROMANIV)（＜5.0mg/kg）范围内，对小白菜生长没有产生毒害，叶片内的脯氨酸、MDA含量均降低空白。（4）小白菜地上部及地下部硒含量均随外源硒含量增加而增大，P与硒的交互作用促进了小白菜地上部及地下部对外源硒的吸收，且地下部分的硒含量远远高于地上部分。参考文献尚庆茂，高丽红，李式军.硒素营养对水培生菜品质的影响［J］.中国农业大学学报，1998,3(3):67-71施和平，张英聚，刘振声,番茄对硒的吸收、分布和转化［J］.植物学报，1993,35(7):541-546史衍玺，杜振宇，马丽，等.不同施硒方式下小白菜对硒的吸收与累积特征［J］.土壤通报，1998,29(5):299-231李登超,朱祝军,徐志豪,钱琼秋.硒对小白菜生长和养分吸收的影响［J］.植物营养与肥料学报,2003,9(3):353-358王玉凤，徐暄，孙其文.硒浸种对番茄种子萌发的影响［J］.湖北农业科学,2009,48(10):2461-2463徐辉碧.硒的化学、生物化学及其在生命科学中的运用.武汉:华中理工大学出版社,1992:190-194王昌全,李冰,李焕秀.硒硫配合喷施对大蒜营养品质的影响.园艺学报,2004,31(4):461-466吴雄平,梁东丽,鲍俊丹,等.2009.Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)对小白菜生长及生理效应的影响[J].环境科学学报,29(10):2163–2171段曼莉,付冬冬,王松山,等.2011.亚硒酸盐对四种蔬菜生长、吸收及转运硒的影响[J].环境科学学报,31(3):658-665附录原始数据：株高地上部生物量植株1植株2植株3植株4植株5鲜重干重121.720.519.618.111.659.912.62222.823.61922.318.170.343.4932119.515.916.520.665.324.38420.617.813.917.918.569.084.44520.918.82222.720.6144.728.31619.521.121.622.521.3146.9210.12721.520.416.819.517.5133.4410.12817.916.918.317.718117.434.77921.123.619.82220.7146.876.971022.22322.323.225.1157.788.91112019.220.116.917.81227.8121218.617.420.819.618.9135.67.681317.616.317.820.117.160.653.791421.817.822.520.718.664.63.461517.616.915.919.417.363.334.261620.318.520.51923.260.923.421725.523.225.124.222.5158.988.671817.915.62021.119120.477.73192117.918.919.718.1137.29.852019.52023.322.820.215510.342115.416.91716.514.7103.659.672218.621.49.821.224.11409.262321.220.421.22021.2140.78.462418.519.118.621.919.7154.3611.492516.521.418.519.121.559.683.352620.517.321.82218.972.954.312719.52116.919.819.258.933.292823.524.324.718.521.186.074.552918.6192517.518.7132.610.83022.116.717.520.422.1114.17.743123.2211818.117.8131.447.573219.817.819.715.916.4121.997.653320.118.417.521.420140.3410.1334232023.519.822.3158.611.533521.620.92221.418.6129.756.43624.724.121.621.922.8161.948.023719.122.118.417.923.865.43.613820.117.818.419.219.763.273.883917.817.218.513.618.761.693.834019.718.418.817.620.764.093.534125.724.225.823.122.5163.718.014220.522.319.721.119.4147.517.674319.516.218.917.116.4106.768.054415.617.115.218.420.5120.389.964518.918.118.317.117.7122.259.554621.322.919.823.121.9146.437.534720.320.418.320.120.6137.66.664822.217.61720.314.6135.818.13根长地下部生物量植株1植株2植株3植株4植株5鲜重干重112.58.06.25.03.10.510.080129.15.96.24.03.90.170.0671312.213.58.713.08.60.760.149849.811.012.57.010.30.700.1471520.512.111.711.911.41.430.25267.09.016.012.212.51.700.3094713.511.513.016.012.02.170.3729811.88.59.510.512.52.040.3294915.316.514.710.614.01.630.31121011.112.512.09.513.21.670.27571110.09.311.815.014.51.870.36441216.09.517.515.021.02.560.47611312.010.816.014.510.50.980.18791412.97.48.87.06.00.200.08871512.210.29.59.99.60.370.1404167.59.56.89.63.50.570.10381712.010.414.210.912.21.200.25381818.513.317.315.17.01.270.33691914.012.012.813.014.01.730.33142016.014.513.713.016.21.700.3531217.810.58.410.610.11.650.31562214.112.013.413.09.61.490.29452311.310.612.710.912.71.360.34242419.716.221.616.316.51.850.3994258.811.44.27.312.70.450.11312614.319.414.413.62.50.540.1511279.42.810.615.710.10.750.2542812.69.99.78.88.20.200.0693299.717.213.39.47.81.450.35233016.411.912.419.6/1.370.3053317.69.27.46.37.40.970.23313215.212.415.212.49.31.740.36323325.210.212.410.49.41.940.37013410.79.212.68.911.41.830.32933513.713.211.313.613.21.300.30093611.57.611.48.1/1.080.2271379.812.012.210.28.80.650.1406389.210.311.410.09.10.650.1459397.49.214.415.09.70.650.1771409.311.612.819.59.60.620.13874113.69.911.210.710.90.660.18084210.312.723.29.48.41.480.35514328.524.213.011.116.91.900.4594413.814.513.920.412.21.620.38934517.113.512.311.910.41.500.34464610.110.18.616.312.21.130.2844712.312.712.116.312.51.230.24864811.613.78.615.814.71.910.3343脯氨酸含量(μg.g-1)MDA含量(mmol·g-1)地上部分Se含量（mg/kg）地下部分Se含量（mg/kg）16.6052.0174.780.2224.687-21.0592.720.00357.1612.3320.510.00429.9931.9540.590.005-7.3440.2321.560.086-9.652-0.6081.870.667-13.1570.7270.370.288-9.4320.1031.120.239-13.4511.0401.260.0010-13.1241.2081.200.0011-13.1570.6344.290.0012-6.4570.