況琴， 吳山， 黃庭， 吳代赦*， 向京

(1.南昌大學(xué)資源環(huán)境與化工學(xué)院， 鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江西 南昌 330031；2.武漢中地格林環(huán)?？萍加邢薰?， 湖北 武漢 430074)

硒是人體必需的微量元素之一，影響著人體各項(xiàng)生理系統(tǒng)[1]，硒的豐缺與人體健康程度密切相關(guān)。硒含量過高將引起人出現(xiàn)脫發(fā)等不良反應(yīng)[2]，而缺硒則易引發(fā)克山病、大骨節(jié)病等10余種疾病[3]。研究發(fā)現(xiàn)我國三分之一的地區(qū)為嚴(yán)重缺硒區(qū)，導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼐用袷澄镏形臄z入量偏低[4]。農(nóng)產(chǎn)品是居民食物的主要來源，通過攝入富硒作物是解決人體缺硒最有效的途徑之一[5]。添加外源硒是目前常用的人工富硒方式，郭文慧等[6]對紫甘薯的研究表明，施硒能增加作物產(chǎn)量，同時(shí)能提高作物中硒的含量。適當(dāng)噴施亞硒酸鈉可提高稻谷產(chǎn)量及其硒含量[7]。但不同作物對硒的富集能力具有差異性，且不同類型土壤對外源硒的儲(chǔ)存、釋放能力也不同，因而通過添加外源硒來生產(chǎn)富硒農(nóng)產(chǎn)品有一定弊端。

土壤中硒的生物有效性是影響作物富硒的關(guān)鍵因素之一，富硒土壤中能被作物吸收利用的有效硒不到總硒的5%。曹容浩[3]發(fā)現(xiàn)土壤有效硒主要受總硒、pH、有機(jī)質(zhì)等因素影響，且土壤酸堿度是影響硒生物有效性的主要因素。我國南方地區(qū)土壤多以紅壤為主，土壤中的硒大多以亞硒酸鹽的形態(tài)存在，極易被鐵鋁氧化物吸附，導(dǎo)致土壤中生物有效態(tài)硒含量偏低[8]，嚴(yán)重影響了富硒土壤資源的開發(fā)利用?；诖?，有不少學(xué)者通過施加改良劑來提高土壤中硒的有效性，如施加秸稈生物質(zhì)炭、鈣鎂磷肥等[9]，謝邦廷等[8]在土壤中添加生石灰和燃煤爐渣后，提高了pH和有效硒含量。但長時(shí)間添加生石灰易引起土壤板結(jié)，不利于作物生長，燃煤爐渣中可能含有放射性元素[10]，會(huì)對人體健康帶來威脅；磷肥等肥料施入土壤后易引起水體富營養(yǎng)化，也會(huì)在一定程度上提高土壤中鎘元素的含量[11]。因此，尋找安全有效的改良劑對提高富硒土壤中硒的有效性至關(guān)重要。

生物質(zhì)炭是一種運(yùn)用廣泛的新興土壤改良劑，含大量碳酸鹽等堿性物質(zhì)，能明顯改善土壤酸堿度[12]。鋼渣中含有CaO、MgO、SiO2等多種氧化物同時(shí)存在少量植物生長必須的微量元素，鋼渣對農(nóng)田土壤具有良好的改良效果，是一種潛在的多金屬復(fù)合污染土壤改良劑。施加鋼渣可有效提高土壤pH值和有效硅含量，并增加農(nóng)作物產(chǎn)量[13]。如鄧騰灝博等[14]研究表明土壤中施加鋼渣后pH可從3.5提升到7.0，顯著提高了酸性土壤的堿性，同時(shí)降低了土壤有效態(tài)重金屬的含量及稻米中重金屬的濃度。

豐城市境內(nèi)存在大面積富硒土壤，平均硒含量為0.49mg/kg[15]，屬富硒地帶(0.400～3.00mg/kg)[16]。但該地區(qū)土壤主要以紅壤為主，鐵、鋁氧化物含量較高，土質(zhì)透氣透水性能差、土質(zhì)黏重，極大限制了土壤中硒的有效性。目前，諸旭東等[17]通過添加鈣鎂磷肥、葉面噴硒等調(diào)控措施提高了該地區(qū)大米中的硒含量，但添加外源硒成本較高，不易大面積使用。本文以江西豐城富硒區(qū)土壤為研究對象，通過施加生物質(zhì)炭、鋼渣調(diào)控土壤理化性質(zhì)，研究不同改良劑對土壤中硒生物有效性的影響，并探究不同類型生物質(zhì)炭對土壤有效硒的調(diào)控是否具有相同效果，以期為富硒農(nóng)產(chǎn)品的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 研究區(qū)域與樣品采集

董家鎮(zhèn)位于豐城市西北邊陲，處豐城、高安兩市交界處，氣候類型為亞熱帶濕潤氣候，雨量充沛、四季分明，氣候溫和，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)良好，素有“綠水青山”的美稱。全鎮(zhèn)有49平方多公里的富硒土壤資源，是“中國生態(tài)硒谷”核心區(qū)。

在前期調(diào)查的基礎(chǔ)上，2018年7月，于董家鎮(zhèn)泉南村富硒園地內(nèi)，按梅花布點(diǎn)法采集園地表層土壤(0～20cm)各1kg左右，混合均勻后用四分法取2～3kg土壤為供試樣品帶回實(shí)驗(yàn)室。剔除植物根系、石塊等雜物，置于陰涼處，自然風(fēng)干過程中用木棒將土壤敲碎后，過10、20、60目篩、混勻、備用。供試土壤pH 4.24，總硒量為0.72mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為3.28%，陽離子交換量(CEC)為4.2cmol/kg。

1.2 供試改良劑

1.2.1生物質(zhì)炭

從市場購買約3kg生物質(zhì)炭粉末(江蘇華豐農(nóng)業(yè)生物工程有限公司)，去除大塊雜質(zhì)，過60目篩備用，pH=10.5。生物質(zhì)炭的施加量會(huì)影響其對土壤理化性質(zhì)的改良效果，當(dāng)施加量為10g/kg時(shí)，其對土壤理化性質(zhì)的影響不太明顯，基于此，本次試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)不同梯度，即2g/kg、10g/kg、30g/kg(記為處理1～3)。試驗(yàn)時(shí)每個(gè)塑料燒杯中加入100g過10目篩的供試土壤，并分別添加0.2g、1.0g、3.0g生物質(zhì)炭于燒杯后，用玻璃棒攪拌均勻。

1.2.2鋼渣

鋼渣采自南昌市鋼鐵廠，采回的鋼渣經(jīng)研磨后過60目篩，混勻，備用，測得pH為9.2，總硒含量為0.42mg/kg。同時(shí)測定了鋼渣中部分重金屬含量Cr(131.2mg/kg)、As(22.7mg/kg)、Cd(0.18mg/kg)、Hg(1.20 mg/kg)和Pb(33.2mg/kg)幾種重金屬含量值均在《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標(biāo)》(GB/T 23349—2009)的限定值內(nèi)(Cr：500mg/kg、As：50mg/kg、Cd：10mg/kg、Hg：5mg/kg和Pb：200mg/kg)，因此，本實(shí)驗(yàn)所選鋼渣可適用于土壤中。土壤改良時(shí)鋼渣用量一般低于10g/kg[14]。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)不同梯度的鋼渣添加量，即1、5、15 g/kg(記為處理6～8)。實(shí)驗(yàn)時(shí)每個(gè)塑料燒杯中加入100 g過10目篩的供試土壤，同時(shí)分別加入0.1、0.5、1.5g鋼渣至燒杯后，用玻璃棒充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

本實(shí)驗(yàn)以0.1g鋼渣+2g生物質(zhì)炭記為處理4，設(shè)一組空白對照，記為處理BK/5，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3 土培試驗(yàn)

稱取100g供試土壤于塑料燒杯中，添加改良劑并攪拌均勻后，用量筒量取約34mL純水緩慢加入燒杯中，邊加邊攪拌，使供試土壤被均勻潤濕，蓋上塑料薄膜保濕。實(shí)驗(yàn)過程中觀察土壤濕度，若發(fā)現(xiàn)土壤有變干的趨勢及時(shí)加入適量純水，每隔三天用稱量法補(bǔ)充蒸發(fā)損失的水分，保證土壤潤濕度，同時(shí)每隔7d攪拌一次土壤，并及時(shí)去除長出的雜草。土培實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為60d，于15、45和60d各取樣一次。取出的土壤置于干燥通風(fēng)處自然風(fēng)干后研磨過20目和60目，裝袋備用。

1.4 盆栽實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)于2018年9月15號(hào)在南昌大學(xué)環(huán)境樓樓頂進(jìn)行。共設(shè)置7個(gè)處理和一個(gè)空白，試驗(yàn)用盆為聚乙烯材質(zhì)(直徑18cm，高19.5cm)，每盆裝土1kg。將小白菜種子在35℃催芽處理，小白菜種子發(fā)芽后的第二天將其移至土壤中種植，每盆定植5株，定期澆純水，直至成熟。為防止試驗(yàn)過程中蔬菜營養(yǎng)匱乏，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)每盆施加定量的有機(jī)肥作為底肥，每天定期澆水，保持土壤濕度，蔬菜生長中期追加底肥，蔬菜整個(gè)生長成熟期為45d，成熟后采摘蔬菜可食用部分，同時(shí)將收獲小白菜后的土壤風(fēng)干磨碎過篩待測其中的有效態(tài)硒。

表1土壤中各形態(tài)硒含量

Table 1 Content of different Se species in soil

1.5 土壤各項(xiàng)指標(biāo)測試方法

土壤pH的測定參照標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1377—2007《土壤的測定》：稱取過20目篩的土壤樣品10.0g于離心管中，按土液比1∶2.5浸提，劇烈振蕩5min后靜置1～3h，測定土壤上清液pH，測定精度為0.01。

土壤有機(jī)質(zhì)的測定參照標(biāo)準(zhǔn)HJ 615—2011《土壤 有機(jī)碳的測定 重鉻酸鉀氧化-分光光度法》：稱取一定試樣于100mL具塞消解管中，分別加入0.1g硫酸汞和5.0mL重鉻酸鉀溶液，再加入7.5mL硫酸，搖勻后置于135℃恒溫加熱器中開塞加熱半小時(shí)，冷卻定容。

陽離子交換量(CEC)的測定由江西索立德環(huán)保服務(wù)有限公司完成，分析方法參照LY/T 1243—1999《森林土壤 陽離子交換量的測定》。

有效態(tài)硒的提取和測定：稱取過20目篩土壤3.000g，用0.7mol/L磷酸二氫鉀溶液浸提土壤有效態(tài)硒[18]，提取的上清液經(jīng)消化處理后用AFS-8230雙通道原子熒光光度計(jì)測定硒含量[18-19]。

1.6 分析質(zhì)量控制

樣品分析時(shí),插入土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07408)進(jìn)行質(zhì)控分析。經(jīng)檢查，樣品重復(fù)率為100%，合格率為100%，分析精密度、報(bào)出率、檢出限及相關(guān)參數(shù)均達(dá)到了《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范(1∶250000)》(DZ/T 0258—2014)的要求。分析結(jié)果滿足本次研究所需。

2 兩種改良劑對硒有效性的影響及作用機(jī)理

2.1 不同處理對土壤硒有效性的影響

土壤中硒的生物有效性與其不同的賦存形態(tài)有關(guān)。由硒在土壤中不同形態(tài)的分布結(jié)果(表1)可知，土壤中的硒主要以有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，水溶態(tài)和可交換態(tài)硒含量較少。添加改良劑后供試土壤中硒的形態(tài)分布比例有所不同，其中以水溶態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)硒的變化最顯著。土壤中施加生物質(zhì)炭后，水溶態(tài)硒的含量隨時(shí)間推移逐漸減少，有機(jī)結(jié)合態(tài)硒含量則有所上升；添加鋼渣后，水溶態(tài)和可交換態(tài)硒含量有所增加，有機(jī)結(jié)合態(tài)硒含量呈下降的趨勢。鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)在此次實(shí)驗(yàn)中基本沒什么變化。由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤環(huán)境變化時(shí)，有機(jī)結(jié)合態(tài)硒易轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)硒。

土壤中有效硒含量的高低可以反映植物對硒的吸收富集水平，是決定植物中硒含量的主要因素。本實(shí)驗(yàn)中，不同處理下土壤有效硒含量呈現(xiàn)不同的變化趨勢(圖1)。土壤中施加生物質(zhì)炭后，有效硒含量隨培養(yǎng)時(shí)間的推移呈逐漸下降的趨勢，且當(dāng)生物質(zhì)炭添加量增大時(shí)，有效硒含量的下降幅度也越大。土培實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，處理1～4中土壤有效硒含量降幅分別為8.4%、10.8%、15.1%和23.6%(圖1a)。而謝珊妮等[9]用秸稈生物質(zhì)炭改良強(qiáng)酸性高硒茶園土壤有效硒時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤中施加秸稈生物質(zhì)炭，60d后土壤有效硒提升的幅度大于土培至30d土壤有效硒含量提高的幅度，與本文得出的結(jié)論不一致。這可能與秸稈生物質(zhì)炭的原料、制備條件、添加量及土壤本身的性質(zhì)有關(guān)。制備生物質(zhì)炭的原料和條件不同時(shí)，其孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積、pH等理化性質(zhì)也將表現(xiàn)出顯著的差異[20]。趙世翔等[21]研究發(fā)現(xiàn)制備生物質(zhì)炭的溫度從300℃升高至600℃時(shí)，其比表面積可由2.35m2/g增大到107.76m2/g，當(dāng)制備溫度由500℃增至600℃時(shí)，生物質(zhì)炭的比表面積增幅可達(dá)到942.17%。生物質(zhì)炭表面堿性官能團(tuán)的含量隨制備溫度的升高而增大[22]。本試驗(yàn)所用生物質(zhì)炭pH為10.5，制備溫度為550℃，而謝珊妮等[9]所用秸稈生物質(zhì)炭pH為7.87。本研究土培實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，空白組與添加3g/kg生物質(zhì)炭實(shí)驗(yàn)組中土壤富里酸含量分別為4.43g/kg和7.08g/kg，胡敏酸含量分別為6.21g/kg和11.32g/kg。富里酸能提高土壤中硒的有效性，而胡敏酸則會(huì)降低土壤有效硒含量[23]。因此，本實(shí)驗(yàn)使用的生物質(zhì)炭對硒主要表現(xiàn)為固定吸附性。

土壤中添加鋼渣后，有效硒含量有不同程度的提升，且有效硒含量隨土培時(shí)間的推移有逐漸上升的趨勢。土培實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，處理7和8中有效硒含量分別為27.41μg/kg、38.98μg/kg，與對照組(19.36μg/kg)相比(圖1b)，有效硒含量是對照組的1.4倍和2.0倍。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，處理4中有效硒含量降得最多。由土壤中各形態(tài)含量結(jié)果表明，添加鋼渣后可在一定程度上提高土壤中水溶態(tài)硒的含量，但因生物質(zhì)炭具有較強(qiáng)的吸附固定作用，導(dǎo)致處理4土壤中的有效硒含量下降較快。

圖1 兩種改良劑對土壤有效硒的調(diào)控效果Fig.1 Effect of two amendents on the available selenium in soil

2.2 不同處理影響土壤中硒有效性的機(jī)理

2.2.1改良劑對土壤pH的影響

本實(shí)驗(yàn)的供試土壤為酸性土，經(jīng)生物質(zhì)炭調(diào)控處理后，pH值均有所上升，且隨生物質(zhì)炭添加量的增加而增大(圖2a)。土培實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至60d時(shí)，添加生物質(zhì)炭使土壤pH提升了0.1～0.61個(gè)單位不等。生物質(zhì)炭是目前運(yùn)用最廣的一種土壤改良劑，其表面含有大量羥基、酚羥基等含氧官能團(tuán)，這些官能團(tuán)與H+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，達(dá)到中和土壤酸度的目的[24]，另一方面生物質(zhì)炭中豐富的鉀、鈉鹽基離子通過吸持作用降低了土壤中交換性H+、Al3+的水平[25]。

添加鋼渣后，土壤pH也呈上升趨勢(圖2b)，pH上升程度與鋼渣的添加量成正比。土培實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，與對照組相比，土壤pH提升幅度為0.38～3.79個(gè)單位。相比于生物質(zhì)炭，鋼渣對土壤pH的改良效果更顯著。鋼渣中Ca、Mg、Si等多種氧化物經(jīng)水解后釋放出的OH-中和了土壤中的H+，同時(shí)含硅物質(zhì)會(huì)抑制Al3+的活性[26]。由圖2b中可以看出，當(dāng)鋼渣施用量超過0.5%時(shí)，將大幅度改善土壤pH。

pH是影響土壤理化性質(zhì)最重要的參數(shù)之一。pH通過改變土壤表面電荷進(jìn)而影響土壤對硒的吸附能力[9]，pH升高時(shí)，土壤表面的OH-也有所增加，釋放出的OH-會(huì)競爭土壤表面的吸附位點(diǎn)，降低鐵鋁氧化物對硒的吸附能力[27]，從而提高有效硒含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種改良劑均能提高土壤pH。由添加生物質(zhì)炭和鋼渣后土壤pH隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化(圖2)可以看出，土壤pH隨土培時(shí)間呈下降的趨勢。培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，以空白對照組為例，pH由初始4.24降為4.07，下降了0.17個(gè)單位。這主要是因?yàn)楸韺痈赝寥乐杏幸欢康匿@態(tài)氮?dú)埩?，土培過程中因銨態(tài)氮逐漸發(fā)生硝化反應(yīng)釋放出的質(zhì)子導(dǎo)致pH下降[28]。圖3結(jié)果顯示，土培實(shí)驗(yàn)結(jié)束后空白組與添加改良劑的土壤中銨態(tài)氮含量低于硝態(tài)氮，土培過程中土壤的硝化反應(yīng)導(dǎo)致了pH下降。

圖2 兩種改良劑對土壤pH的影響Fig.2 Effect of two amendents addition on soil pH

圖3 土培結(jié)束時(shí)土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量Fig.3 Content of soil in soil at the end of incubation

2.2.2改良劑對土壤有機(jī)質(zhì)和CEC的影響

土壤有效硒受土壤總硒、pH和Eh、化學(xué)礦物組成、有機(jī)質(zhì)、陽離子交換量、土壤黏粒、土壤中離子競爭等因素的影響。本研究中，改良劑施入土壤后有機(jī)質(zhì)含量變化(表2)顯示，添加少量生物質(zhì)炭對土壤有機(jī)質(zhì)的影響并不明顯，當(dāng)添加量較大時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)含量有所上升，且有機(jī)質(zhì)含量隨生物質(zhì)炭施加量的增加明顯增大。而鋼渣對土壤有機(jī)質(zhì)的影響并不顯著。在改善土壤有機(jī)質(zhì)方面，生物質(zhì)炭中含有較高的碳，其自身緩慢的分解有利于土壤腐植質(zhì)的形成[29]，從而可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。因鋼渣自身存在的特性，鋼渣施加進(jìn)土壤后，對土壤有機(jī)質(zhì)基本無顯著影響。

有機(jī)質(zhì)對土壤中硒的吸附作用由有機(jī)質(zhì)的組分和量所決定，并對硒的影響表現(xiàn)出雙重性:一方面與有機(jī)質(zhì)結(jié)合的硒經(jīng)礦化作用可轉(zhuǎn)變?yōu)閬單岬瓤扇苄晕尫诺酵寥乐衃30]，提升土壤中可溶性硒的含量，另一方面有機(jī)質(zhì)具有較強(qiáng)的固定性，會(huì)降低土壤有效硒含量[2]。研究表明有機(jī)質(zhì)對硒的影響主要表現(xiàn)為固定作用[31]。

土壤CEC是土壤主要理化性質(zhì)之一，不同土壤中CEC含量也不同，其主要受pH、土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量的影響[3]。本實(shí)驗(yàn)中添加少量生物質(zhì)炭、鋼渣對土壤CEC的影響都較小，但隨兩種改良劑添加量的增大，土壤CEC也隨之增大，且鋼渣的影響效果明顯高于生物質(zhì)炭(表2)。王文艷等[32]發(fā)現(xiàn)pH對CEC的貢獻(xiàn)最為顯著，且土壤pH與CEC具有顯著的正相關(guān)關(guān)系。因此，鋼渣在提高土壤pH時(shí)，也將明顯增加CEC的含量。CEC含量越高時(shí)，土壤表面所含的負(fù)電荷量也越多，對硒的吸附量則會(huì)降低，有利于提高土壤有效硒的含量。

表2不同處理對土壤性質(zhì)的影響

Table 2 Effects of different treatments on soil properties

處理方法有機(jī)質(zhì)含量(%)CEC(mol/kg)15d45d60d15d45d60d生物質(zhì)炭0.2%3.21 3.11 2.63 4.03.93.7生物質(zhì)炭1.0%3.38 3.22 2.77 4.24.24.3生物質(zhì)炭3.0%5.524.814.544.84.54.3生物質(zhì)炭2%+鋼渣0.1%3.303.122.664.44.24.3空白對照組(BK)3.28 2.80 2.66 4.24.14.0鋼渣0.1%3.23 3.00 2.80 4.04.23.9鋼渣0.5%3.09 2.82 2.79 6.76.86.2鋼渣1.5%2.90 2.86 2.79 9.89.08.8

為明確土壤理化性質(zhì)與有效硒之間的關(guān)系，本文對兩者進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果表明，有效硒含量與pH、CEC呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.787和0.780(p<0.01)，與有機(jī)質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.382(p<0.05)。

3 兩種改良劑提高土壤有效硒的效果評價(jià)

不同處理下，土壤有效硒含量在土培試驗(yàn)過程中表現(xiàn)出一定的差異性(圖4)。土培結(jié)束后，8個(gè)處理中，除處理7、8外，其他處理對土壤有效硒的影響較為相近，均呈下降的趨勢。添加生物質(zhì)炭可在一定程度上提高土壤pH，但本實(shí)驗(yàn)所用生物質(zhì)炭的孔隙度和比表面積較大，且生物質(zhì)炭施入土壤后會(huì)提高土壤中富里酸的含量。因此，隨生物質(zhì)炭添加量的增加，土壤中有效硒含量降得也越快。鋼渣能有效改善土壤酸堿度，有助于硒元素的活化，并提高土壤中硒的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)鋼渣添加量為0.5%和1.5%時(shí)，土壤pH值分別為5.82和7.88，而大部分植物生長的最適pH在5.0～7.0之間。本實(shí)驗(yàn)的兩種調(diào)控材料，生物質(zhì)炭主要表現(xiàn)為固定性，不適合用來改善研究區(qū)土壤中硒的有效性，鋼渣作為調(diào)控材料，能顯著提高研究區(qū)土壤有效硒含量，但應(yīng)根據(jù)植物生長條件來確定鋼渣的添加量。本文建議鋼渣使用量不應(yīng)超過1.5%。

圖4 不同處理對土壤有效硒的改良效果Fig.4 Effect of different treatments on the available selenium in soil

4 盆栽小白菜富硒試驗(yàn)

蔬菜是人類生存所必需的食物，不同蔬菜品種對硒的吸收性能也不同。十字花科植物對硒有較強(qiáng)的富集能力，而小白菜是常見的十字花科蔬菜，是人體補(bǔ)硒的理想硒源，且其生長周期短、適于四季栽種，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。本文盆栽實(shí)驗(yàn)以小白菜為試驗(yàn)蔬菜，研究兩種改良劑不同添加量對小白菜富硒的影響效果。

土壤有效態(tài)硒的含量是影響植物中硒含量的主要因素，且土壤中化學(xué)有效態(tài)硒含量的增加可直接影響硒的生物有效性[9]。盆栽試驗(yàn)結(jié)果(圖5)顯示，與對照組相比，處理7和8中小白菜硒含量增幅分別為30.0%和58.8%，處理1、處理2和處理6中雖均未提高小白菜硒含量，但種植出的小白菜基本仍屬于富硒蔬菜(富硒蔬菜的硒含量≥0.01mg/kg)，而處理3和處理4中的小白菜硒含量都低于0.01mg/kg。本實(shí)驗(yàn)中，堿性改良劑鋼渣通過提高土壤硒的有效性，進(jìn)而提高了小白菜中硒的含量，可使當(dāng)?shù)氐奈Y源得到充分利用，為進(jìn)一步開發(fā)富硒蔬菜提供了依據(jù)。

圖5 不同處理下小白菜可食用部分硒含量Fig.5 Se content in edible parts of Chinese cabbage under different treatments

5 結(jié)論

利用改良劑調(diào)控富硒土壤中硒生物有效性的土培模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，施加生物質(zhì)炭和鋼渣均能提高酸性土壤pH和CEC含量，并能在一定程度上提升硒的有效性，但施加生物質(zhì)炭后土壤中有機(jī)質(zhì)含量顯著增加，且有機(jī)質(zhì)對硒表現(xiàn)為固定作用，導(dǎo)致土壤有效硒含量總體偏低，而鋼渣對pH和CEC的影響效果更明顯，并能顯著活化硒的有效性。因此，鋼渣較生物質(zhì)炭更適合作為該地區(qū)土壤硒有效性的調(diào)控材料。根據(jù)蔬菜生長的pH環(huán)境，本研究建議鋼渣的使用量不要超過1.5%。

土壤自身具有吸附-解吸作用，并含有多種還原性微生物，能將土壤中有效硒含量維持在一定的水平。土壤中添加鋼渣后可將有效硒含量提升至一定程度，同時(shí)促進(jìn)作物對硒的吸收利用，有利于富硒農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。但改良劑對土壤有效硒活化的機(jī)理及其變化規(guī)律十分復(fù)雜，今后還需進(jìn)一步研究。