硒在农业上的应用，植物生长的重要有益元素
硒在农业上的应用，植物生长的重要有益元素
硒作为一种在动植物生长发育进程中占据关键地位的元素，对于保护细胞膜结构、减轻氧化损伤意义重大，鉴于人体自身无法合成硒，植物性食品成为人体摄取硒的主要来源。
土壤中的硒分布
我国土壤硒含量最低为0.047mg/kg，最高值为0.993mg/kg，平均为0.23mg/kg。中国土壤硒分布极不均匀，呈现马鞍形分布，中间低、两边高。存在一条东北-西南的低硒带，西北部为干旱地区富硒带，东南部为湿润地区富硒带。
高硒地区：以湖北恩施、陕西紫阳为典型代表，土壤硒含量在4.0-5.0mg/kg之间，部分区域甚至达到8mg/kg。
缺硒地区：约51%的地区土壤处于缺硒状态，如四川紫色土分布区，部分地区土壤硒含量严重不足，全国约有29%的地区土壤硒含量<0.02mg/kg。
土壤中的硒主要来源于岩石风化，以及大气中的硒沉降，如火山爆发、风化、降水等自然活动和煤炭燃烧、有色金属生产、垃圾焚烧、制造业等人为活动。半干旱地区和干旱地区土壤硒含量较高，湿润地区土壤硒含量一般较低。相同的富硒母质上，分布在干旱地区的土壤硒含量较多，湿润地区因淋洗而流失较多。
土壤中硒的形态与有效性
无机硒：包括元素硒（Se）、硒酸盐（SeO₄²⁻）、亚硒酸盐（SeO₃²⁻）和硒化物（Se²⁻）。
有机硒：包括硒代胱氨酸、硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸、二甲基硒化物等。
生物有效性排序：硒酸盐>有机硒>亚硒酸盐>硒>硒化物。
在酸性土壤中，亚硒酸盐含量丰富；在碱性钙质土壤中，硒酸盐较多。随着pH值的降低，硒在土壤中的吸附增强，迁移能力降低；pH值升高则增加其迁移能力。土壤氧化还原电位变化会影响硒的形态，从而改变其有效性。在高度氧化状态下，土壤硒主要以硒酸盐形态为主，吸附难度较低，有效性较高；中性和酸性条件下对亚硒酸盐的有效性较高，碱性土壤中对硒酸盐和有机态硒的有效性较高。
不同植物对硒的吸收和利用能力不同，如十字花科植物对硒的积聚能力较强，禾本科中小麦对硒的积聚能力相对较强。植物在不同生长阶段对硒的吸收和需求也有所不同。磷元素与硒元素在一定条件下相互影响，硫元素会与硒元素竞争植物吸收位点，从而影响硒的吸收效率。
硒对植物生理功能的影响
硒是一种在植物生长发育过程中具有重要作用的有益微量元素，对植物的生理功能有着多方面的影响。
酶活性调节：硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要成分，该酶能清除活性氧和脂质过氧化物，其活性中心是硒半胱氨酸。适量的硒可以提高谷胱甘肽过氧化物酶的活性和含量，从而增强植物的抗氧化性能。
自由基清除：植物体内的活性氧会导致损伤或衰老，而硒能够参与还原体内产生的过氧化氢和有机氢过氧化物，生成水及相应的醇类物质，从而减少过氧化物对细胞的损伤作用。在植物受到环境胁迫时，适量的硒可以有效清除活性氧，保护细胞膜的完整性，维持细胞代谢平衡。
叶绿素合成：硒可以调节植物中叶绿素合成所必需的矿质元素吸收，促进叶绿素的形成。适量的硒肥能提高植物叶片的叶绿素含量，如在水稻、葡萄、番茄等多种植物中，施硒后叶绿素含量均有不同程度的增加。例如，胡萝卜在施硒浓度为0.5和1.0mg/kg时，其胡萝卜素、叶绿素含量均显著高于对照。
提高光合速率：硒能增强植物的光合作用，通过调节光合作用相关的酶活性和物质代谢，提高光合速率。研究发现，叶面施硒能显著提高园艺植物的光合作用，如水稻、南瓜、丝瓜、西瓜等植物的净光合速率均有提高。同时，硒还能促进植物的碳同化进程，提高叶片的光合碳同化效率。
改善叶绿素荧光参数：叶绿素荧光参数可以快速灵敏地反映光合作用的变化情况。硒处理可以提高植物叶片的叶绿素荧光参数，如初始荧光、最大荧光产量等，这表明硒能够促进光能的吸收和转化，提高光合作用的效率。
生长促进：低浓度的硒对植物生长有刺激效应，能促进植物的根、茎、叶生长，增加植株的生物量。例如，在小白菜、生菜、番茄等植物中，低浓度硒处理能促进幼苗生长，增加植株的高度、茎粗和叶面积。
改善形态结构：硒可以增强植物对矿质元素的吸收，促进细胞结构蛋白的合成，维持细胞膜的稳定性，从而改善植物的形态结构。如在“红香酥”梨、设施冬枣等植物中，施硒后叶片的厚度、叶面积和叶绿素含量等均有所增加，提高了植物的光合作用能力。
影响发育进程：硒能调节植物的生长发育进程，促进植物的开花、结果和种子形成。在一些作物中，施硒后可以提高结实率和产量，如小麦、水稻、玉米等。
抵抗非生物胁迫：硒可以增加植物对环境胁迫的抵抗力，如高辐射、极端温度、干旱、高盐度等。在遭受胁迫时，植物体内会产生大量自由基，而硒能够消除这些自由基，保护细胞免受损伤。例如，在干旱胁迫下，施硒可以提高植物的脯氨酸含量和抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，从而缓解干旱胁迫对植物的伤害。
缓解重金属胁迫：硒能够与多种重金属元素产生拮抗效应，降低植物对重金属的吸收，减轻重金属对植物的毒害作用。如在水稻、油菜、大蒜等植物中，施硒后可以降低重金属在植物体内的积累，提高植物的抗重金属胁迫能力。
提高营养品质：硒可以调节植物的代谢过程，增加植物体内可溶性糖、维生素C、氨基酸等营养物质的含量，提高植物的营养品质。例如，在葡萄、柑橘、番茄等水果中，施硒后果实的可溶性固形物、维生素C含量等均有显著提高。
优化外观品质：硒能促进植物的生长和发育，改善植物的形态结构，从而提高植物的外观品质。在一些作物中，施硒后可以增加果实的单果重、横纵径，提高果实的色泽和光洁度。
硒肥在不同作物上的应用情况
玉米：叶面喷施硒肥使玉米各组织硒含量增加，6月中旬喷洒7.5L/667m²硒肥，8月初喷洒15L/667m²硒肥处理下硒含量较高且符合标准，可促进玉米生长、提高产量，增产效果佳，还能提高玉米籽粒中蛋白质与淀粉含量。
水稻：适量施硒可提高水稻抗氧化酶活力，促进生长发育，施硒处理使水稻叶片光合速率比CK高出25.0%，但过量硒会导致酶活力下降，影响生长。通过合理施硒，水稻产量和品质均得到改善，如结实率提高，籽粒硒含量增加。
葡萄：以欧美杂交种和欧亚种多个鲜食葡萄品种为试材，叶面喷施氨基酸螯合态富硒叶面肥。结果表明，有机Se浓度为120mg/L喷施3次是生产优质富硒葡萄的较适宜选择，阳光玫瑰在大幼果期硒含量最高为0.176mg/kg。施硒可增加果实硒含量，改善果实营养品质，降低重金属累积，如转色期克瑞森无核（小粒）可溶性固形物和总糖含量比CK提高，葡萄果实中葡萄糖和果糖是主要糖组分，施硒可促进其积累，且增强植株抗逆性。
柑橘：喷施外源硒肥能提高柑橘果实纵径、横径、单果重和叶片SPAD值等生长指标，喷施150mg/L亚硒酸钠处理效果好，果实纵径、横径和单果重增长明显，且能提高果实抗氧化能力，改善果实品质，提高可溶性固形物、维生素C含量，降低果皮厚度和可滴定酸含量。
马铃薯：以马铃薯威芋5号为试验材料，当硒肥施用量为0.45kg/hm²时，马铃薯单株产量最高，且品质较好，粗蛋白、淀粉等含量合理，同时提高了土壤硒含量和植株硒含量，对土壤养分也有一定影响。以'尤金'和'东农310’为材料，喷施2次纳米硒时产量最高，'尤金’产量最大，且能改善块茎营养品质，提高抗氧化酶活性，缓解疮痂病和晚疫病发生。
白菜：每株喷施2mgSe的硒酸钠溶液对促进白菜生长效果最佳，相比对照，产量和干物质量分别提高了728.5g和41.4g，但超过2mgSe的硒肥浓度处理效果变差。
菜心：采用温室大棚盆栽试验，当硒肥浓度为10.125μg/盆时，播后43d菜心的茎粗、株高、叶面积和地上部鲜重均达最大，且在6.75-10.125μg/盆时，能有效促进菜心生长发育，提高产量和品质，如提高维生素C和可溶性蛋白质含量，降低硝酸盐含量。
番茄：番茄喷施亚硒酸钠的最佳浓度为100mg/L，施硒可提高番茄果实的可溶性固形物、Vc、可溶性糖、糖酸比及可溶性蛋白含量，改善果实品质，且能增强植株抗氧化能力和抗逆性。
大豆：增施硒肥可显著增加黑大豆产量，施硒后产量明显提高，但农艺性状变化规律不明显。成熟籽粒中含硒量最高，叶子与英皮含硒量最低，大豆能有效吸收和富集硒元素，且主要积聚在蛋白质中，大豆分离蛋白中的硒生物有效利用比例极高，可达86%-96%，在适宜浓度范围内，施硒浓度增加与转化率成正相关。
红小豆：通过盆栽和田间试验，当红小豆叶面喷施不同浓度硒酸钠和亚硒酸钠时，籽粒硒含量随硒肥浓度升高而升高，且超过0.3mg/kg（高于豆类富硒标准≥0.1mg/kg），叶面喷施硒质量浓度13.8g/hm²亚硒酸钠时籽粒硒利用率最高，且产量在施用亚硒酸钠且硒质量浓度为13.8g/hm²时最高，较CK提高了24.17%，同时还能提高籽粒可溶性糖含量，改善土壤酶活性和微生物状况。
草莓：对草莓进行叶面喷施硒肥，在展叶期和盛花期喷施两次5mg/L亚硒酸钠溶液，果实中的有机硒含量可达到44.01μg/kg，显著提高了草莓的硒含量，并且在一定程度上改善了果实的品质，使其口感更加鲜美，储存期也有所延长。
苹果：以“金红”苹果为例，采用叶面喷硒、土壤施硒和叶面+土壤相结合的三种方式进行试验。结果表明，在果实膨大期叶面喷施160mg/L的硒处理对叶片的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率等指标的提升效果最为显著，同时在改善果实品质方面，该处理使果实的单果重、可溶性固形物含量、可溶性糖含量和维生素C含量等均有明显提高。
梨树：向梨树注射含硒营养液，可显著降低梨树腐烂病、轮纹病、根腐病等病害的发病率。例如，使用1.0mg/L的亚硒酸钠预处理梨树的叶片，3天后接种轮纹病菌，其发病率约为未经硒预处理组发病率的30%，有效保障了梨树的健康生长和果实产量。
核桃：以薄壳山核桃为例，160mg/kg的硒处理后的薄壳山核桃鲜果重、干果单果重、仁重分别较CK提高了13.91%、6.73%、11.22%，极大地促进了果实的生长发育，同时促进了种仁中Se、Zn、Mn、Mg元素的积累，抑制Cu、Fe、K、Ca元素的积累，种仁内硒含量较CK相比极显著增加了49倍，Zn含量较CK相比显著提高了11.16%，提升了薄壳山核桃的营养价值。
在实际农业生产中，合理利用硒元素对于提高作物产量、改善品质以及保障人体健康都具有重要意义。但在施硒过程中，必须严格控制硒的用量和施用方法，依据不同作物的特性和需求进行精准施硒，避免因过量施硒导致环境污染和作物生长不良等问题。