周靖恒，張泉，劉波，馬天池，黃道友，朱奇宏，許超，朱捍華*

（1.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410125；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

我國(guó)耕地土壤鎘（Cd）污染問(wèn)題較突出，已嚴(yán)重威脅到食品安全、糧食安全和人體健康[1]。據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國(guó)土壤鎘點(diǎn)位超標(biāo)率為7.0%，耕地土壤鎘點(diǎn)位超標(biāo)率位居第一，且主要分布在南方稻作區(qū)。我國(guó)稻米鎘含量超過(guò)國(guó)家《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2017）的比例高達(dá)10%，稻米鎘超標(biāo)問(wèn)題已引起全社會(huì)的廣泛關(guān)注[2]?；谖覈?guó)人多地少與糧食安全壓力大的現(xiàn)實(shí)，鎘污染稻田安全利用策略是當(dāng)前的必然選擇[3]。通過(guò)優(yōu)化施肥等農(nóng)藝措施阻控水稻對(duì)鎘的吸收和積累被認(rèn)為是一項(xiàng)較為經(jīng)濟(jì)有效且易推廣的技術(shù)措施[4]。硒（Se）是人體必需且對(duì)水稻有益的微量元素，具有抗氧化與增強(qiáng)免疫力等多種功能[5]。我國(guó)超過(guò)70%的稻米硒含量低于人體的需求水平[6]，低濃度硒可緩解鎘脅迫，這使水稻“富硒降鎘”成為可能[7-8]。因此，施硒降鎘成為具有推廣前景的安全利用技術(shù)。

近年來(lái)，研究者在外源施硒降低水稻鎘積累方面已開(kāi)展了大量工作，證實(shí)外源施硒能緩解鎘對(duì)水稻植株的生物毒害，并可顯著降低水稻對(duì)鎘的吸收與積累[9-10]。如在全鎘含量為0～8 mg·kg-1的土壤上種植的水稻，其稻米鎘含量隨施硒量的增大而逐漸降低，最大降幅可達(dá)31.5%，稻米硒含量則逐漸增加，最大增幅達(dá)3 倍[11]。硒可通過(guò)減少植物體內(nèi)的自由基從而減輕鎘對(duì)植物的毒害[12]，施硒可改變鎘在水稻根系細(xì)胞中的分配，從而降低其向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)[13]。低硒施用能降低菠菜葉中鎘含量，但施硒量＞2.0 mg·kg-1時(shí)會(huì)使菠菜葉中鎘含量上升[14]。施硒降鎘效果不穩(wěn)定，同時(shí)食品中硒安全范圍非常窄，稻田硒施用還需要探尋適用范圍，但目前的相關(guān)研究主要集中在施硒的當(dāng)季效應(yīng)，少有對(duì)后茬水稻種植鎘積累的探討。因此，亟待開(kāi)展稻田施硒降鎘的適宜濃度與水稻連作的后續(xù)效果研究，以?xún)?yōu)化完善鎘污染稻田施硒降鎘技術(shù)。

為此，本研究選取中、重度鎘污染稻田土壤，對(duì)比分析不同濃度外源硒對(duì)當(dāng)季與后茬水稻鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)以及稻米硒富集的影響，探究硒的適宜施用濃度，為鎘污染稻田水稻安全生產(chǎn)提供科學(xué)技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

盆栽試驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)沙農(nóng)業(yè)環(huán)境觀(guān)測(cè)研究站盆栽試驗(yàn)場(chǎng)（長(zhǎng)沙縣北山鎮(zhèn)）開(kāi)展，實(shí)施時(shí)間為2017 年7 月至2018 年7 月。該試驗(yàn)站位于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均降雨量1 358.6 mm，年均氣溫17.1 ℃，最冷月（1 月）平均氣溫5.0 ℃，最熱月（7 月）平均氣溫29.4 ℃。供試土壤采集于湖南省長(zhǎng)沙縣北山鎮(zhèn)（28°22′～28°27′N(xiāo)，112°58′～113°05′E）長(zhǎng)期耕種的稻田，該稻田的鎘污染主要來(lái)自附近20 世紀(jì)90 年代末關(guān)停的化工廠(chǎng)。2 種供試土壤均為發(fā)育于花崗巖風(fēng)化物的麻沙泥，酸性強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)與養(yǎng)分水平較高（表1），根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018），2 種土壤分別屬于中度與重度鎘污染土壤。供試水稻品種：早稻為株兩優(yōu)189，由湖南希望種業(yè)科技有限公司選育；晚稻為H 優(yōu)518，由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)和湖南省衡陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育。試驗(yàn)選用的硒為亞硒酸鈉，純度為99%，生產(chǎn)廠(chǎng)家為山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司。

表1 供試土壤基本性質(zhì)Table 1 Basic properties of the tested soils

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)設(shè)置5 個(gè)處理，分別施硒0、0.5、1.0、2.0、4.0 mg·kg-1（風(fēng)干土基），每個(gè)處理4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

試驗(yàn)用塑料盆直徑為25 cm、高為20 cm，每盆裝風(fēng)干土5 kg，可滿(mǎn)足多季試驗(yàn)需要。供試土壤裝盆前，將土壤鋪于塑料布上，將不同濃度亞硒酸鈉溶液均勻地噴灑在土壤中；同時(shí)按照N 150 mg·kg-1、P2O5100 mg·kg-1、K2O 100 mg·kg-1的用量施入基肥；混合均勻后裝入盆中，其后不再施用硒肥。淹水平衡3 d后，按照每盆3 株移栽第一季水稻秧苗。在第二季水稻種植前，參照第一季水稻肥料用量添加氮、磷、鉀肥，同樣攪拌均勻、淹水平衡3 d 后，移栽秧苗。兩季水分管理均為淹水5 cm，待盆中表土無(wú)明水時(shí)補(bǔ)充水分至淹水5 cm；病蟲(chóng)草害防治等參照當(dāng)?shù)靥镩g水稻管理方式。

1.3 樣品采集與分析

在當(dāng)季（2017 年11 月初）和后茬（2018 年7 月初）水稻成熟期，分別單獨(dú)采集全部水稻植株樣品（殘留部分根茬），植株樣品用去離子水清洗干凈后分為根、莖、葉和籽粒，使用DCB（Dithionite-Citrate-Bicarbonate）提取液提取根表吸附的元素，將脫殼籽粒、根、莖、葉烘干用破碎機(jī)打成粉末后待測(cè)。同時(shí)，利用小型土鉆（直徑2 cm）采用梅花五點(diǎn)法采集0～20 cm 土壤樣品200 g。土壤樣品充分混勻，自然風(fēng)干，研磨過(guò)20 目篩，用于測(cè)定土壤pH 和提取態(tài)鎘含量；采用棋盤(pán)多點(diǎn)法選取約50 g 過(guò)20 目篩的土壤樣品，將其研磨至全部通過(guò)100 目篩，用于測(cè)定土壤全鎘、全硒、全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)。

土壤pH 值采用pH 計(jì)（上海雷茲pHs-3C pH 計(jì)）測(cè)定，土水比為1∶2.5。土壤氮、磷、鉀與有機(jī)質(zhì)等按照《土壤農(nóng)化分析》[15]測(cè)定。土壤有效態(tài)鎘采用0.01 mol·L-1CaCl2提取法測(cè)定：土液比為1∶5，溶液于25 ℃、160 r·min-1下振蕩2 h后經(jīng)定量濾紙過(guò)濾，利用電感耦合等離子體光譜發(fā)生儀（ICP-OES 5110，美國(guó)安捷倫）測(cè)定濾液中的鎘含量。

水稻植株樣品各部位鎘含量測(cè)定：稱(chēng)取0.200 0 g水稻樣品于消解管中，加入硝酸-過(guò)氧化氫（8∶1）混合酸微波消解[16]，消解液移入25 mL 比色管定容，定量濾紙過(guò)濾，采用電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜儀（ICP-MS，Varian，美國(guó)）測(cè)定濾液中鎘含量。水稻樣品硒含量測(cè)定：稱(chēng)取0.500 0 g 水稻樣品于50 mL 三角瓶中，加入硝酸-高氯酸（4∶1）的混合酸10 mL 進(jìn)行消解，消解液移入25 mL 比色管定容，定量濾紙過(guò)濾，使用原子熒光光度計(jì)（AFS-830）測(cè)定濾液中硒含量。在土壤與植株樣品檢測(cè)分析過(guò)程中，采用空白對(duì)照、樣品2次重復(fù)、標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)校正等進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。

水稻各部位間的鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（Transport coefficient，TF）是評(píng)價(jià)鎘從植物地下部向地上部運(yùn)輸能力的指標(biāo)，由水稻植株相鄰部位平均鎘含量（mg·kg-1）的比值表征。稻米鎘富集系數(shù)（Bioaccumulation factor，BCF）是評(píng)價(jià)植物對(duì)鎘富集程度高低或富集能力強(qiáng)弱的指標(biāo)，由稻米鎘含量（mg·kg-1）與土壤鎘含量（mg·kg-1）的比值表征。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與制圖，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。不同處理間各指標(biāo)的差異分析利用SPSS 22.0 軟件采用多重比較和最小極差法（LSD）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Pearson 相關(guān)和非線(xiàn)性回歸等方法進(jìn)行指標(biāo)間的關(guān)系評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施硒對(duì)植株各部位鎘含量的影響

中度鎘污染土壤各處理水稻植株不同部位鎘含量均表現(xiàn)為根＞莖＞葉＞米（圖1a），表明水稻主要通過(guò)根系吸收鎘，并向上運(yùn)輸。在第一季水稻中，除2.0 mg·kg-1硒處理外，其余硒處理均顯著增加了根與莖中的鎘含量；僅2.0 mg·kg-1硒處理使米鎘含量顯著降低28.6%（P＜0.05），盡管0.5 mg·kg-1和1.0 mg·kg-1硒處理使米鎘含量增加了25.6%和35.2%（P＜0.05），但其含量仍然低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值（≤0.2 mg·kg-1，GB 2762—2017）。在第二季水稻中，施硒處理對(duì)水稻多部位鎘含量有顯著降低效果。其中，0.5、1.0、4.0 mg·kg-1硒處理與對(duì)照相比使根鎘含量顯著降低27.9%～30.8%（P＜0.05）；莖鎘在≥1.0 mg·kg-1硒處理下顯著降低31.9%～34.3%（P＜0.05）；各處理間葉鎘含量無(wú)顯著差異（P＞0.05）；各施硒處理均顯著降低了米鎘含量，降幅為41.2%～50.7%（P＜0.05），且米鎘含量由對(duì)照組的0.26 mg·kg-1均降低到食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值以下。

圖1 水稻各部位鎘含量Figure 1 Cd contents in different tissues of rice

重度鎘污染土壤上的水稻各部位鎘含量同樣呈現(xiàn)出根＞莖＞葉＞米的規(guī)律（圖1b）。在第一季水稻中，與對(duì)照相比，各施硒處理對(duì)根鎘含量無(wú)顯著影響；0.5 mg·kg-1和1.0 mg·kg-1硒處理莖鎘含量降低35.8%和39.5%（P＜0.05），葉鎘含量降低39.5%和32.2%（P＜0.05）；米鎘含量在各硒處理下均呈下降趨勢(shì)，但僅1.0 mg·kg-1硒處理米鎘含量顯著降低，降幅為36.1%（P＜0.05）。在第二季水稻中，與對(duì)照相比，2.0 mg·kg-1和4.0 mg·kg-1硒處理使根鎘含量降低23.2%和27.9%（P＜0.05），0.5 mg·kg-1硒處理使莖鎘含量降低37.9%（P＜0.05）；各施硒處理葉鎘含量均呈降低趨勢(shì)，但差異不顯著；各施硒處理米鎘含量均顯著降低，降幅為30.9%～38.7%，其中1.0 mg·kg-1硒處理降鎘效果最好。

2.2 施硒對(duì)水稻鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響

對(duì)于中度鎘污染土壤第一季水稻，≤2.0 mg·kg-1各施硒處理鎘TF莖/根呈現(xiàn)出隨硒施用量增加而降低的趨勢(shì)，其中1.0 mg·kg-1和2.0 mg·kg-1硒處理使TF莖/根顯著降低21.5%與28.3%（P＜0.05，圖2a）。與對(duì)照相比，僅4.0 mg·kg-1硒處理下TF米/莖和TF葉/莖顯著降低了30.8%和40.1%（P＜0.05）。對(duì)于第二季水稻，雖然各施硒處理對(duì)水稻多部位鎘含量有顯著降低效果，但是波動(dòng)較大，致使各處理間的水稻不同部位轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)差異不顯著（圖1a和圖2a）。

對(duì)于重度鎘污染土壤第一季水稻，施硒對(duì)TF莖/根的影響與中度鎘污染土壤相似，1.0 mg·kg-1和2.0 mg·kg-1硒處理TF莖/根降低達(dá)34.0%和41.5%（P＜0.05），說(shuō)明適量施硒可有效降低鎘從水稻根部向莖部的轉(zhuǎn)運(yùn)（圖2b），但硒施用對(duì)TF米/莖與TF葉/莖沒(méi)有顯著影響。對(duì)于第二季水稻，施硒對(duì)水稻不同部位鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響與中度鎘污染土壤相似，施硒處理與對(duì)照相比各部位鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均無(wú)顯著差異。

圖2 施硒對(duì)水稻鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響Figure 2 Effects of Se fertilization on the Cd transport coefficient of rice

2.3 施硒對(duì)植株各部位硒含量的影響

施硒1.0～4.0 mg·kg-1可顯著增加水稻各部位的硒含量，且硒含量隨施硒量的增大而增加（圖3）。對(duì)于中度鎘污染土壤第一季水稻，與對(duì)照相比，0.5 mg·kg-1硒處理使根硒含量增加到4 倍（P＜0.05，圖3a），而莖、葉和米的硒含量無(wú)顯著增加；1.0～4.0 mg·kg-1硒處理使根、莖、葉和米的硒含量顯著增加到7～26、7～29、5～28、25～93 倍（P＜0.05）。對(duì)于第二季水稻，各施硒處理使，根、莖、葉和米的硒含量顯著增加到2～13、5～54、9～72、4～40倍（P＜0.05）。

圖3 施硒對(duì)植株各部位硒含量的影響Figure 3 Effects of Se fertilization on Se content in different parts of rice

對(duì)于重度鎘污染土壤第一季水稻，與對(duì)照相比，1.0～4.0 mg·kg-1硒處理使根和葉的硒含量增加到6～26 倍和4～19 倍（P＜0.05，圖3b）；2.0～4.0 mg·kg-1硒處理使莖和米的硒含量增加到7～19 倍和20～38 倍（P＜0.05）。對(duì)于第二季水稻，0.5～4.0 mg·kg-1硒處理使根硒含量增加到3～12 倍（P＜0.05）；1.0～4.0 mg·kg-1硒處理使莖、葉、米的硒含量分別增加到7～23、4～7、6～21倍（P＜0.05）。

鑒于硒是人體必需且對(duì)水稻有益的微量元素、我國(guó)超過(guò)70%的稻米硒含量低于人體需求水平、《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》自2013 年取消對(duì)硒的強(qiáng)制性限量要求，本文參照我國(guó)南方最新《富硒農(nóng)產(chǎn)品硒含量要求》[T/HNFX 001—2017（V01）]，稻米硒含量應(yīng)≤1.0 mg·kg-1。中度鎘污染土壤施硒量為1.0 mg·kg-1時(shí)，稻米硒含量為0.66～1.27 mg·kg-1，部分超過(guò)限量值；施硒量＞1.0 mg·kg-1時(shí)稻米硒含量為1.21～4.75 mg·kg-1，均超過(guò)限量值；而施硒0.5 mg·kg-1時(shí)稻米硒含量為0.27～0.49 mg·kg-1，均未超標(biāo)，說(shuō)明此類(lèi)土壤施硒量不宜超過(guò)0.5 mg·kg-1（圖3a）。對(duì)于重度鎘污染土壤，施硒量≤1.0 mg·kg-1時(shí)稻米硒含量為0.17～0.65 mg·kg-1，均未超標(biāo)，說(shuō)明此類(lèi)土壤施硒量不宜超過(guò)1.0 mg·kg-1（圖3b）。

2.4 施硒對(duì)土壤pH和有效態(tài)鎘的影響

中度鎘污染土壤僅4.0 mg·kg-1施硒處理的pH 與對(duì)照相比在第一季顯著降低0.13個(gè)單位（P＜0.05），其他施硒處理土壤pH和有效態(tài)鎘含量在第一季和第二季均與對(duì)照無(wú)顯著差異（表2）。重度鎘污染土壤僅0.5 mg·kg-1與2.0 mg·kg-1施硒處理與對(duì)照相比在第一季顯著提高土壤pH 0.14～0.22 個(gè)單位（P＜0.05），0.5 mg·kg-1施硒處理土壤有效態(tài)鎘含量顯著降低21.1%（P＜0.05）；而僅2.0 mg·kg-1施硒處理在第二季使土壤有效態(tài)鎘含量顯著提高9.7%（P＜0.05）。從整體來(lái)看，施硒對(duì)土壤pH和有效態(tài)鎘含量無(wú)顯著影響，但土壤pH與有效態(tài)鎘含量在不同季別間存在顯著差異。與第一季相比，第二季中度、重度鎘污染土壤pH分別降低0.16～0.43、0.44～0.59 個(gè)單位，土壤有效態(tài)鎘含量分別增加62.2%～76.7%、48.8%～87.5%。

表2 土壤pH與有效態(tài)鎘含量Table 2 Soil pH and available Cd content

2.5 稻米鎘富集系數(shù)與硒含量的關(guān)系

為進(jìn)一步探討施硒對(duì)稻米積累鎘的影響，分季別分析了稻米鎘富集系數(shù)與其硒含量的關(guān)系（圖4）。相關(guān)性分析顯示，稻米鎘富集系數(shù)與其硒含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，第一季水稻Pearson 相關(guān)系數(shù)為-0.37（P＜0.05，n=40），第二季水稻相關(guān)系數(shù)為-0.54（P＜0.01，n=40）?；貧w分析顯示，稻米鎘富集系數(shù)隨其硒含量的增加呈自然對(duì)數(shù)降低，且第二季的降低速率明顯大于第一季。這說(shuō)明施硒可通過(guò)增加水稻硒吸收與稻米硒積累降低稻米鎘的積累，且該作用在第二季更強(qiáng)。

3 討論

本研究探討了施用不同濃度硒對(duì)中、重度鎘污染稻田土壤當(dāng)季與后茬水稻鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。兩季水稻各部位鎘含量均呈現(xiàn)根＞莖＞葉＞米的規(guī)律（圖1），這與以往的研究結(jié)果一致[17]，說(shuō)明本研究中水稻植株鎘主要來(lái)自土壤，并從根系向上部轉(zhuǎn)運(yùn)。土壤施硒可影響水稻根系鎘吸收和不同部位間的鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，進(jìn)而影響稻米鎘含量，且對(duì)當(dāng)季和后茬水稻的作用程度不同（圖1和圖2），該作用值得深入研究探討。

在當(dāng)季水稻中，中、重度鎘污染土壤施硒1.0、2.0 mg·kg-1使鎘TF莖/根降低21.5%～28.3%，在施硒量增加到4.0 mg·kg-1時(shí)鎘TF莖/根反彈至對(duì)照水平（圖2）。這說(shuō)明鎘污染稻田土壤適量施硒可有效降低鎘由根向莖的轉(zhuǎn)運(yùn)。徐境懋等[18]的研究表明，在鎘污染土壤中施硒（2.5 mg·kg-1）能有效抑制鎘從水稻根系向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)并降低籽粒鎘積累，從而緩解鎘毒害，這與本研究結(jié)果基本一致。硒能使根系非蛋白巰基物質(zhì)（NPT）含量增加，NPT 能鈍化細(xì)胞鎘并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到液泡中儲(chǔ)存[19-20]，使硒更多地停留在根中。此外適量施硒可抑制OsIRT1、OsIRT2、OsLCT1和OsNramp5等水稻鎘轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)[21-22]，從而降低了鎘向上運(yùn)輸，這能解釋當(dāng)季水稻中TF莖/根的下降。而高硒時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)反彈可能是外源施硒過(guò)多，加強(qiáng)了植物區(qū)隔化機(jī)制，而此機(jī)制會(huì)使根系吸收的重金屬多數(shù)轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分貯存，因而帶動(dòng)鎘向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，使地上部鎘含量增加[23-24]。然而，在季別和水稻品種的綜合影響下，施硒對(duì)后茬水稻不同部位鎘轉(zhuǎn)運(yùn)無(wú)顯著影響。

在本研究中，中度鎘污染土壤施硒2.0 mg·kg-1時(shí)當(dāng)季稻米鎘含量顯著降低28.6%，而其他施用量下稻米鎘含量無(wú)顯著降低，但均低于0.2 mg·kg-1；重度鎘污染土壤在施硒下當(dāng)季稻米鎘含量呈降低趨勢(shì)，其中施硒1.0 mg·kg-1使稻米鎘含量顯著降低36.1%；而中、重度鎘污染土壤施硒0.5～4.0 mg·kg-1均降低后茬稻米鎘含量，降幅為30.9%～50.7%（圖1）。通常土壤適量施硒可顯著增加水稻各部位的硒含量。在本研究中，1.0～4.0 mg·kg-1硒處理使根、莖、葉和米硒含量顯著增加2.3～93.1 倍（P＜0.05，圖3）；且稻米鎘富集系數(shù)與其硒含量呈對(duì)數(shù)降低關(guān)系（圖4），說(shuō)明適量施硒可有效降低稻米鎘累積。但本研究中度鎘污染土壤當(dāng)季水稻降鎘效果不佳，而后茬降鎘效果良好，這與前期研究并不一致[25]。這可能與不同水稻品種對(duì)硒的響應(yīng)存在一定差異有關(guān)，如施硒0.4 mg·kg-1時(shí)，早秈788 稻米鎘含量降低23.5%[26]；而施硒0.5 mg·kg-1時(shí)，宜香99E-4 稻米鎘含量?jī)H降低17.3%[19]。萬(wàn)亞男[13]的研究表明，亞硒酸鹽的添加會(huì)增加水稻幼苗根系對(duì)鎘的吸收能力，長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)下降低了根系對(duì)鎘的吸收與向上轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。本研究中當(dāng)季水稻可能在亞硒酸鹽施用下根系鎘吸收能力增強(qiáng)較多，使根系鎘含量升高（圖1），致使當(dāng)季稻米降鎘效果較差。受季節(jié)交替與前茬植株根系分泌物等的影響，后茬土壤pH比前茬明顯降低、有效態(tài)鎘含量明顯增加（表2），施硒處理不同部位鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)無(wú)顯著變化（圖2），但后茬水稻根系鎘含量整體降低、稻米鎘含量均顯著降低（圖1），說(shuō)明鎘污染水稻土施硒主要是通過(guò)降低根系對(duì)鎘的吸收從而顯著降低后茬稻米鎘累積。這主要是由于施用的亞硒酸鹽可快速被土壤吸附，且在酸性（pH 4.5～5.0）條件下HSeO-3形態(tài)比例高[27]，有利于農(nóng)作物吸收，進(jìn)而對(duì)后茬稻米有很好的降鎘效果。另外，前茬作物油菜可顯著減少后茬水稻對(duì)鎘、鉛的吸收，進(jìn)而顯著降低后茬水稻秸稈與籽粒中鎘、鉛含量[28]，這與本研究結(jié)果一致。值得注意的是，不同施硒量下，后茬稻米鎘含量無(wú)顯著差異，因此可結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素來(lái)降低土壤施硒量。

圖4 稻米鎘富集系數(shù)與其硒含量的關(guān)系Figure 4 Relationship of Cd bioaccumulation factor with Se concentration in brown rice grain

整體上，施硒對(duì)土壤pH 和有效態(tài)鎘含量無(wú)顯著影響，但后茬土壤pH明顯低于當(dāng)季，土壤有效態(tài)鎘含量則明顯高于當(dāng)季（表2）。一方面，作物生長(zhǎng)期間，根系不斷吸收K+等堿基離子并向根際釋放有機(jī)酸，致使土壤酸化。如程晨等[29]進(jìn)行伴礦景天與水稻輪作時(shí)發(fā)現(xiàn)第二季土壤pH 顯著低于第一季，可能是因?yàn)榈谝患靖H分泌的有機(jī)酸降低了土壤pH。另一方面，后茬水稻移栽前的氮磷鉀肥施加也對(duì)土壤pH 有降低效果[30]。土壤有效鎘含量與土壤pH 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[31]，后茬土壤pH 明顯降低，土壤酸化加重致使其鎘活性增強(qiáng)。

目前我國(guó)70%的稻米硒含量水平低下，施硒降鎘技術(shù)仍有較大推廣應(yīng)用空間，人體適量攝入硒能提高免疫力，但過(guò)量攝入會(huì)導(dǎo)致器官損傷[32]。在推行施硒降鎘技術(shù)時(shí)，需考慮土壤本身硒含量及其有效性，謹(jǐn)防稻米硒含量超出安全閾值。本研究中，中度鎘污染土壤施硒0.5 mg·kg-1、重度鎘污染土壤施硒≤1.0 mg·kg-1時(shí)，稻米硒含量為0.17～0.65 mg·kg-1，參照《富硒農(nóng)產(chǎn)品硒含量要求》（≤1.0 mg·kg-1），以上處理硒含量均未超標(biāo)（圖3）。因此，中度鎘污染土壤施硒量不宜超過(guò)0.5 mg·kg-1，而重度鎘污染土壤施硒量不宜超過(guò)1.0 mg·kg-1。值得注意的是，增硒降鎘效果受土壤理化性狀與水稻品種等因素影響[19]，且盆栽與田間條件存在一定差異，應(yīng)針對(duì)不同土壤類(lèi)型與水稻品種進(jìn)一步開(kāi)展多點(diǎn)、長(zhǎng)期田間試驗(yàn)，驗(yàn)證并確定適宜且經(jīng)濟(jì)安全的施硒用量。

4 結(jié)論

（1）中、重度鎘污染稻田土壤適量施硒，可降低當(dāng)季水稻根鎘向莖的轉(zhuǎn)運(yùn)，中度鎘污染稻田土壤米鎘含量雖然增加但仍低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值。

（2）中、重度鎘污染稻田土壤適量施硒，可降低后茬水稻根和米的鎘含量，使中度鎘污染稻田土壤米鎘含量降至食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值以下。

（3）中度鎘污染土壤施硒0.5 mg·kg-1、重度鎘污染土壤施硒≤1.0 mg·kg-1時(shí)，當(dāng)季和后茬稻米硒含量均低于1.0 mg·kg-1，但適宜施硒量仍需田間驗(yàn)證確定。