清江源品牌烟叶富硒特色彰显技术研究硒肥的开发与利用

1、“清江源”品牌烟叶富硒特色彰显技术研究一一硒肥的开发与利用樊俊王昌军王瑞向德恩摘要：通过探讨硒矿粉的活化、富硒生物有机肥开发、烟叶及土壤补硒和硒肥 施用对烟叶安全性影响等技术，进行了“清江源”品牌烟叶富硒特色彰显研究。结 果表明：(1)减小粒径和增加溶液pH值能有效提高硒矿粉的有效硒含量；(2) 苗期施用硒矿粉，对烟苗和烟叶硒含量提高有显著效果；(3)本研究筛选出的解 硒耐硒菌株，耐硒能力达30000 u gml；(4)田间施用硒矿粉和富硒生物有机肥对 提高烟叶和土壤硒含量有明显效果，烟叶硒含量最高达O489mgkg；(5)施用硒 矿粉富硒肥，对烟叶重金属安全均无影响。关键词：硒矿粉硒肥烟叶菌

2、株烟苗硒含量硒是人和动物必需的微量营养元素，是植物生长所需的一种有益元素。在植物 体内硒的主要作用是增强植物的免疫能力和抗逆性，促进植物生长【·】。有研究认为， 在烤烟上施用硒肥能有效改善烟叶的生物、经济性状，提高烟株的硒含量和抗病抗 逆性，具有明显的增产、增质效果【2-3】。提高烟叶硒含量不仅能降低卷烟焦油的毒性 和自由基的含量，提高吸烟者的血硒水平【4】，还具有微量的补硒功能，起到一定的 保健作用51。Pascale等【6】发现补硒能够显著降低香烟中有害物质对机体的伤害。富 硒烟是一种低毒安全烟草，生产富硒烟具有重要的经济价值和社会效益。恩施，号称“世界硒都”。全州蕴藏着丰富的硒

3、矿资源，拥有迄今为止全球发现 的唯一“独立硒矿床”，纯硒含量均值达到3637。5 mgkg。富硒区土壤硒含量均值达到07mgkg，远远高于全国的平均水平(00801mgkg)。从2007年开始，恩施烟 草就走上了打造“清江源”烟叶品牌，推动全州特色优质烟叶开发之路。经研究论证，土壤较高的硒含量形成了“清江源”烟叶的富硒特色，富硒烟叶具有降焦减害功能。 然而，在开发“清江源”富硒烟叶的过程中面临着亟待解决的两个主要问题：一是恩 施州土壤硒含量存在区域性差异，部分贫硒区域烟叶不能充分体现出富硒特色；二 是多年植物吸收与元素迁出导致恩施州土壤硒含量表现出下降趋势，如何保持土壤 硒含量处于一个适宜的水

4、平是富硒特色形成的关键。围绕恩施硒矿床蕴藏着上亿吨2n5硒含量在200500mgkg的含硒煤矸石，它不仅含有大量的硒元素，还含有钼、钒、 铁、镁等对植物生长有益的微量营养元素【，】。较其它无机硒而言，利用这种恩施独 有的硒资源进行植物补硒具有安全性高、微量元素含量丰富、成本低、持久性强、 无污染等优点。近年来，我们利用这种含硒煤矸石加工成活化硒矿粉，并以此开展 了相关烟叶补硒技术研究，为进一步彰显“清江源”烟叶富硒特色提供了必要的技术 支撑。1硒矿粉的活化技术研究 含硒煤矸石中硒的形态较多，在一定的外界条件下，各形态之间可以一定程度的转化。其中水溶性硒是最易迁移和被生物利用的，采用物理、化学、

5、微生物等措 施提高水溶性硒比例是硒矿活化技术的关键。 11不同粒径硒矿粉对水溶性硒含量的影响将含硒煤矸石进行物理粉碎，加工成不同粒径的硒矿粉。通过对不同粒径的硒 矿粉溶液中水溶性硒含量测定(表1)，发现粒径越细，水溶性硒含量越高，两者 达到显著负相关(F080*)；当硒矿粉粒径小于005mm时水溶性硒含量为 196mgkg，较大于20mm的硒矿粉其水溶性硒比例提高了2161。表明通过物理粉 碎方法可以有效提高硒矿粉的水溶性。表1：粒径对硒矿粉溶液中水溶性硒含量的影响12pH值对硒矿粉水溶性硒含量的影响 通过对不同酸碱条件下硒矿粉溶液中水溶性硒含量的测定可以看出(表2)，pH在795的范围内，随

6、着pH值的升高，水溶性硒含量增加，两者达到极显著正相 关(r=O95幸，一c)。表明对硒矿粉进行碱化处理，可提高硒矿粉的有效性。表2-pH值对硒矿粉溶液中水溶性硒含量的影响13活化硒矿粉加工工艺 活化硒矿粉加工工艺流程图如下(图1)：硒矿石开采后，经过初步粉碎，然后进行高温球磨粉碎活化，制成粒径小于015mm的硒矿粉；然后进行碱化处理进206一步活化，提高硒矿粉中水溶性硒含量；最后经过干燥过程，包装成袋。l硒矿石开采上H高温、粉碎处理活化球磨上碱化处理+卜一进一步活化上干燥处理图1：活化硒矿粉加工工艺流程图 2大田施用活化硒矿粉的补硒效果研究21烟叶补硒从表3可以看出，随着活化硒矿粉施用量的增

7、加，上部烟叶硒含量呈一直增加 的趋势，以15kg亩处理硒含量最高，较不施活化硒矿粉增加了669；而中部和下 部烟叶硒含量呈先增加后减少的趋势，均以lOkg亩施用量最高，较不施活化硒矿 粉增加了894，9692。表明施用活化硒矿粉对提高各部位烟叶硒含量效果明显， 以lOkg亩施用量为宜。表3：施用活化硒矿粉对不同部位烟叶硒含量的影响(mgkg)22土壤补硒从图2可以看出，随着活化硒矿粉用量的增加，土壤残留硒含量呈一直增加的 趋势，达极显著正相关(r=O97幸木)。表明旋用活化硒矿粉对提高土壤硒含量有显著 效果，由此可以推测硒矿粉持久性较强，对下一季作物的补硒仍有效果。0 7O 6abbo0 5丘

8、beb0O 4皇皿皿如O 3匿O 20 1O0 kg亩5 kg亩10 kg亩15 kg亩图2：施用活化硒矿粉对土壤硒含量的影响 3苗期施用活化硒矿粉的补硒效果研究31对烟苗硒含量的影响 从表4可见，随着苗期施用活化硒矿粉量的增加，地上部和根系硒含量呈一直增加的趋势，其中328株施用量最高，地上部和根系硒含量分别较不施用活化硒 矿粉增加了232倍和893倍。表明苗期施用活化硒矿粉对烟苗硒含量的提高效果显 著。表4：施用活化硒矿粉对烟苗硒含量的影响(mgkg)32对大田烟叶硒含量的影响 将经活化硒矿粉处理的烟苗移栽至大田，对各生育期中部叶硒含量进行测定，结果表明随着活化硒矿粉用量的增加，各生育期烟

9、叶硒含量均呈先增加后减少的趋 势。在团棵期和旺长期，以1649株施用量最高；在成熟期，以O829株和164 株处理最高。由表5可以说明苗期施用硒肥对提高烟叶硒含量的效果明显。因为苗 期旅用硒矿粉用量少，且易于调控，是烟叶补硒的一个新途径。表5：苗期施用活化硒矿粉对各生育期中部叶硒含量的的影响(mgkg)4富硒生物有机肥的研究41耐硒、解硒菌株的筛选 在恩施高硒矿区取土样、植物样等，分别进行增菌培养，然后选择性分离(图3)，获得8大类微生物共43株菌株，分别是光合菌、固氮菌、酵母菌、醋酸菌、 乳酸菌、纤维素分解菌、霉菌、放线菌，共同建立了一个具有发酵和活化硒矿粉两 种功能的“EM菌群”。其中分离

10、出2株耐60。C以上高温的菌株(送华农国家微生物 重点实验室鉴定为屎肠球菌DQ41 1813和地衣芽孢杆菌HQ223107)。筛选菌群经 革兰氏染色镜检，证实茵群中存在大杆菌、小杆菌、链杆菌、球菌、双球菌、大球 菌及4种不同形态的芽胞杆菌。对提取的混合菌在培养基中进行耐硒试验，发现天然耐硒还原硒的EM菌群中，有1株在硒浓度为25000“gml能正常生长(鉴定为鲍 氏不动杆菌ACQB01000091)，另l株在硒浓度为30000牡gml能正常生长(鉴定为 枯草芽孢杆菌沙漠亚种EUl 38467)。图3：耐硒、解硒菌株的筛选流程图筛选的地衣芽孢杆菌，可促使机体产生抗菌活性物质、杀灭致病菌，并具有独

11、 特的生物夺氧功能，可抑制致病菌的生长繁殖。筛选的枯草芽孢杆菌，可产生枯草 菌素、多粘菌素、制霉菌素等活性物质，这些活性物质对致病菌有明显的抑制作用。 枯草芽孢杆菌还能迅速消耗环境中的游离氧，造成低氧，促进有益厌氧菌生长，并 产生乳酸等有机酸类，降低pH值，抑制其它致病菌生长。研究发现具有耐硒、解硒功能的枯草芽孢杆菌在pH59范围内均可生长，培养基pH值为中性条件下，细 菌生长良好，最适宜生长温度为37。42富硒生物有机肥生产 本研究的富硒生物有机肥是以烟杆为原料，加入活化硒矿粉、黄腐酸、尿素等原料，再混合筛选的发酵菌液，混合均匀，盖上塑料薄膜，不间断进行翻堆处理。 堆肥发酵腐熟后，得到富硒生

12、物有机肥半成品，经过干燥、添加功能菌等处理，检 测达到合格标准后，包装成袋(图4)。图4：富硒生物有机肥生产流程简图 进行添加不同量硒矿粉的烟秆堆肥发酵试验，发酵30天后，检测发现水溶性硒(活性硒)占总硒含量的比例分别达到2699和2945，较硒矿粉的1979分 别提高了72，966，说明利用微生物发酵堆肥活化硒矿粉中的硒是可行的。 43大田施用富硒生物有机肥的增硒效果431烟叶补硒 从表6可以看出，随着施用的生物有机肥中硒含量的增加，烟叶硒含量呈明显增加趋势，其中团棵期和旺长期以施用硒含量为1030mgkg的富硒生物有机肥中部 叶硒含量最高，较施用烟杆生物有机肥增加了4倍和25倍。施用富硒生

13、物有机肥 对烘烤后成熟烟叶硒含量最高较对照分别提高了38O和28O，表明施用富硒生 物有机肥对提高烟叶硒含量效果显著。210表6：施用硒含量不同的生物有机肥对不同生育期烟叶硒含量的影响(mgkg)432土壤补硒从图5可以看出，随着有机肥中硒含量的增加，土壤残留硒含量060·5一b堂04bo商03。缸筐0201÷0烟秆生物有机肥富硒烟秆生物有机肥l图5：施用富硒生物有机肥对土壤硒含量的影响呈一直增加趋势，达到极显著正相关(r=099木宰)，土壤硒含量最高达到048mgkg。 表明施用富硒生物有机肥对提高土壤硒含量效果显著，有明显的补硒后效。 5安全性研究施用硒肥后的烟叶送至湖

14、北省地质矿产局恩施实验室进行重金属含量分析(表 7)，参考上海烟厂等制定的烟叶重金属限量标准，结果表明施用活化硒矿粉等方 法进行补硒，对烟叶重金属含量没有显著影响。表7：施用硒肥对中部烟叶重金属含量的影响(mgkg)21l以上是我们采用物理、化学等技术活化硒矿粉，通过直接施用、拌入生物有机 肥和苗期施用等措施开展的烟叶相应富硒特色彰显技术研究，取得了显著的烟叶补 硒效果。今后的工作，将重点对微生物提高硒矿粉的有效性及烟叶硒含量的微量调 控等技术进行研究探讨，为恩施“清江源”富硒优质烟叶的生产进一步提供理论与 产品支持。参考文献1吴军，刘秀芳，徐汉生硒在植物生命活动中的作用J植物生理学通讯，19

15、99，35(5)：4174222罗定棋，张永辉，夏建华，等硒在烤烟栽培上的应用效果研究J西南农业学报，2009，22(2)：3723763迟风琴土壤环境中的硒和植物对硒的吸收转化J黑龙江农业科学，2001(6)：33344李前进，杨春龙硒对烟叶化学成分和烟气中有害成分的影响研究进展J中国烟草科学，2007，28(2)：1013，445 Abdurrahim K，Ozcan E，Selahattin GEffect of tobacco smoking on plasma selenium， zinc， copper and iron concentrations and related antioxidative enzyme activitiesJ Cl inical Biochemistry，2001，34：629