叶面喷施硒肥对紫花苜蓿富硒降镉效果的影响

doi:10.11686/cyxb2023070

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (1): 50-60.DOI: 10.11686/cyxb2023070

叶面喷施硒肥对紫花苜蓿富硒降镉效果的影响

白旭琴²(), 贾春云¹(), 李文栓³^,⁴, 李亚敏⁵, 刘长风², 韩秀云¹, 褚美函⁶, 巩宗强¹, 李晓军¹

^1.中国科学院污染生态与环境工程重点实验室，中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳 110016
^2.沈阳化工大学环境与安全工程学院，辽宁沈阳 110142
^3.河套学院农学系，内蒙古巴彦淖尔 015000
^4.内蒙古朵日纳硒科生物技术有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017000
^5.中共杞县县委组织部，河南开封 475200
^6.沈阳大学环境学院，辽宁沈阳 110044

收稿日期:2023-03-06 修回日期:2023-04-24 出版日期:2024-01-20 发布日期:2023-11-23
通讯作者: 贾春云
作者简介:E-mail： jiachunyun@iae.ac.cn
白旭琴（2000-），女，山西吕梁人，在读硕士。E-mail： baixu1taene@163.com
基金资助:
内蒙古自治区科技创新项目，中国科学院沈阳应用生态研究所自主部署重大项目(IAEMP202201);辽宁省自然基金面上项目(2021-MS-027);辽宁省教育厅基础研究项目(LJ202026)

An investigation of foliar spraying of selenium fertilizer for selenium enrichment and cadmium reduction in alfalfa

Xu-qin BAI²(), Chun-yun JIA¹(), Wen-shuan LI³^,⁴, Ya-min LI⁵, Chang-feng LIU², Xiu-yun HAN¹, Mei-han CHU⁶, Zong-qiang GONG¹, Xiao-jun LI¹

^1.Key Laboratory of Pollution Ecology and Environmental Engineering，Shenyang Institute of Applied Ecology，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China
^2.College of Environmental and Safety Engineering，Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang 110142，China
^3.Department of Agronomy，Hetao College，Bayannur 015000，China
^4.Inner Mongolia Dorina Selenium Science Biotechniques Company Limited，Ordos 017000，China
^5.Organization Department of Qixian County Committee of the Communist Party of China，Kaifeng 475200，China
^6.College of Environment，Shenyang University，Shenyang 110044，China

Received:2023-03-06 Revised:2023-04-24 Online:2024-01-20 Published:2023-11-23
Contact: Chun-yun JIA

摘要/Abstract

摘要：

为了缓解紫花苜蓿的镉累积并实现富硒目的，探究了不同浓度镉胁迫下叶面喷施硒肥对紫花苜蓿生长特征及富硒降镉特性的影响。以草原三号和中苜一号紫花苜蓿为材料，采用叶面喷施硒肥的方式，在初花期测量紫花苜蓿的株高、生物量并检测根茎叶部位的总硒、硒代蛋氨酸（SeMet）、镉等含量，分析叶面喷施硒肥对紫花苜蓿富硒降镉效果的影响。结果表明，施加外源硒对紫花苜蓿的生长和富硒量均有促进作用，表现为两个品种紫花苜蓿的株高、生物量、总硒和SeMet含量均显著提高，镉含量、镉富集系数、镉转运系数均显著下降。相同喷施硒肥浓度下，低浓度镉污染促进紫花苜蓿的生长，高浓度镉污染则抑制紫花苜蓿的生长。镉浓度为1 mg·kg^-1、施硒量为100 mg·kg^-1时，紫花苜蓿中硒含量最高、镉含量最低，各组织中总硒、SeMet含量：叶>茎>根，镉含量：茎<叶<根。相同条件下，中苜一号的生物量、总硒、SeMet含量均高于草原三号，镉含量低于草原三号，且在镉浓度为1 mg·kg^-1、施硒量为50 mg·kg^-1的条件下富硒降镉效果最佳。

关键词: 叶面喷施硒肥, 紫花苜蓿, 镉污染, 富硒降镉

Abstract:

This research investigated foliar spraying of selenium fertilizer as a means to alleviate cadmium stress and enhance selenium content in alfalfa （Medicago sativa） plants exposed to different concentrations of cadmium （0， 1 and 10 mg·kg^-1 Cd； Cd₀， Cd₁ and Cd₁₀， respectively）. Two M. sativa cultivars， Caoyuan No.3 and Zhongmu No.1 were selected for study. In the experiment， effects of foliar selenium fertilizer spray （0， 50 and 100 mg·kg^-1 Se； Se₀， Se₅₀ and Se₁₀₀， respectively） on plant selenium enrichment and cadmium reduction were evaluated by measurement of plant height and biomass， and of the levels of total selenium， selenomethionine （SeMet） and cadmium in the roots， stems and leaves of the alfalfa plants when they were at the first flowering stage. It was found that the application of exogenous selenium promoted the growth and increased selenium levels of alfalfa. This was evidenced by significantly greater plant height， biomass， total selenium and SeMet content of the two alfalfa cultivars， while cadmium levels and the coefficients of cadmium enrichment and cadmium transport were significantly decreased. Both plant height and biomass always ranked Cd₀>Cd₁>Cd₁₀ at any given concentration of foliar Se spray， and usually ranked Se₁₀₀>Se₅₀>Se₀ at any given soil Cd concentration. Plant tissue Cd contents were generally greater than 10 mg·kg^-1 Cd dry weight at Cd₁₀， in the range 0.2-0.6 mg·kg^-1 Cd dry weight at Cd₁， and less than 0.02 mg·kg^-1 Cd dry weight at Cd₀ and always decreased by approximately 20% from Se₀ to Se₁₀₀. The total amount of selenium and SeMet in each organ ranked leaf>stem>root， and cadmium content ranked stem<leaf<root. Under the same conditions， plant height， biomass， total amount of selenium and SeMet of Zhongmu No.1 were higher than those of Caoyuan No.3， while the cadmium content was lower than that of Caoyuan No.3. We consider that the best result of selenium enrichment and cadmium reduction was achieved under growing conditions of 1 mg·kg^-1 Cd in soil and selenium fertilizer 50 mg·kg^-1.

Key words: foliar spraying of selenium fertilizer, Medicago sativa, cadmium pollution, selenium enrichment and cadmium reduction

白旭琴, 贾春云, 李文栓, 李亚敏, 刘长风, 韩秀云, 褚美函, 巩宗强, 李晓军. 叶面喷施硒肥对紫花苜蓿富硒降镉效果的影响[J]. 草业学报, 2024, 33(1): 50-60.

Xu-qin BAI, Chun-yun JIA, Wen-shuan LI, Ya-min LI, Chang-feng LIU, Xiu-yun HAN, Mei-han CHU, Zong-qiang GONG, Xiao-jun LI. An investigation of foliar spraying of selenium fertilizer for selenium enrichment and cadmium reduction in alfalfa[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(1): 50-60.

图/表 7

表 1 土壤基本化学性质

Table 1 Chemical properties of soil

化学性状

Chemical

property

有机质

Organic matter

碱解氮

Alkaline hydrolysis nitrogen

速效磷

Available P

速效钾

Available K

总硒

Selenium （Se）

锌

铁

镁

锰

镉

图1 镉胁迫下叶面施硒对紫花苜蓿株高和生物量的影响CY：草原三号M. sativa cv. Caoyuan No.3； ZM：中苜一号M. sativa cv. Zhongmu No.1. CK：对照组Control group； Cd=1：镉含量为1 mg·kg-1处理Cadmium content of 1 mg·kg-1 treatment； Cd=10：镉含量为10 mg·kg-1处理Cadmium content of 10 mg·kg-1 treatment. 不同大写字母表示同一个品种同一施硒量不同镉处理下差异显著，不同小写字母表示同一个品种同一镉处理不同施硒量下差异显著（P<0.05），下同。Different uppercase letters indicate significant differences among different cadmium treatments of the same variety and selenium application amount， and different lowercase letters indicate significant differences among different selenium application amount of the same variety alfalfa and cadmium treatment （P<0.05）， the same below.

Fig.1 Effect of foliar spraying of selenium fertilizer on plant height and biomass of alfalfa under cadmium stress

图2 镉胁迫下叶面施硒对紫花苜蓿不同组织中硒含量的影响

Fig.2 Effect of foliar spraying of selenium fertilizer on selenium content in different organs of alfalfa under cadmium stress

表2 有机硒转化率

Table 2 Conversion rate of organic selenium

组织 Organs	施硒量 Selenium application amount （mg·kg^-1）	有机硒转化率Conversion rate of organic selenium
		草原三号M. sativa cv. Caoyuan No.3			中苜一号M. sativa cv. Zhongmu No.1
		CK	Cd=1	Cd=10	CK	Cd=1	Cd=10
根 Root	0	0.48	0.49	0.42	0.52	0.41	0.36
	50	0.63	0.79	0.60	0.71	0.76	0.65
	100	0.70	0.76	0.60	0.71	0.79	0.68
茎 Stem	0	0.51	0.47	0.33	0.47	0.43	0.34
	50	0.75	0.79	0.63	0.81	0.81	0.74
	100	0.69	0.77	0.63	0.79	0.84	0.74
叶 Leaf	0	0.49	0.47	0.39	0.39	0.48	0.50
	50	0.80	0.79	0.64	0.71	0.81	0.78
	100	0.79	0.85	0.63	0.69	0.83	0.84

图3 镉胁迫下叶面施硒对紫花苜蓿不同部位镉含量的影响

Fig.3 Effect of foliar spraying of selenium fertilizer on cadmium content in different organs of alfalfa under cadmium stress

图4 镉胁迫下叶面施硒对紫花苜蓿镉吸收与转运的影响

Fig.4 Effect of foliar spraying of selenium fertilizer on cadmium uptake and transport in alfalfa under cadmium stress

图5 紫花苜蓿总硒、SeMet、镉含量之间的相关性图中数字代表两个相交叉指标的相关性P值；其中正值代表显著正相关，负值代表显著负相关；圆形面积越大，颜色越深，代表相关系数越高。 The number in the figure represents the correlation P value of the two intersecting indicators； a positive value represents a significant positive correlation and a negative value represents a significant negative correlation； the larger the circle area， the darker the color， the higher the correlation coefficient. CK 总硒：对照组中的总硒 Total selenium in control group； CK SeMet：对照组中的SeMet SeMet in control group； CK Cd：对照组中的Cd Cd in control group； Cd=1 总硒：镉含量为1 mg·kg-1处理下的总硒 Cadmium content is 1 mg·kg-1 treatment of total selenium； Cd=1 SeMet：镉含量为1 mg·kg-1处理下的SeMet Cadmium content is 1 mg·kg-1 treatment of SeMet； Cd=1 Cd：镉含量为1 mg·kg-1处理下的Cd Cadmium content is 1 mg·kg-1 treatment of Cd； Cd=10 总硒：镉含量为10 mg·kg-1处理下的总硒 Cadmium content is 10 mg·kg-1 treatment of total selenium； Cd=10 SeMet：镉含量为10 mg·kg-1处理下的SeMet Cadmium content is 10 mg·kg-1 treatment of SeMet； Cd=10 Cd：镉含量为10 mg·kg-1处理下的Cd Cadmium content is 10 mg·kg-1 treatment of Cd.

Fig.5 Correlation of total selenium， SeMet and cadmium content in alfalfa

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叶面喷施硒肥对紫花苜蓿富硒降镉效果的影响

An investigation of foliar spraying of selenium fertilizer for selenium enrichment and cadmium reduction in alfalfa

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