1、中国农学通报 2011,27(33):90-97 ChineseAgriculturalScienceBulletin 0 引言 硒 是 一 种 稀 有 分 散 元 素 ， 在 自 然 环 境 中 广 泛 分 布 。 低 硒 土 壤 一 般 指 含 硒 量0.4 mg/kg 时 ， 称 其 为 富 硒 土 壤 ； 3.0 mg/kg 时 则 属 于 硒 过 剩 土 壤 1-2 。 适 当 浓 度 的 硒 是 人 体 和 动 物 生 长 的 必 需 微 量 元 素 ， 当 浓 度 太 高 时 又 会 对 人 畜 产 生 毒 害 作 用 。 硒 能 提 高 动 物 机 体 的 免 疫 功 能 ；
2、硒 的 代 谢 产 物 （ 如 甲 基 化 产 物 ） 具 有 抗 癌 作 用 ， 可 抑 制 癌 的 发 生 3-4 ； 含 硒 的 抗 氧 化 酶 或 蛋 白 可 阻 断 活 性 氧 和 自 由 基 的 致 病 作 用 ； 硒 还 能 预 防 和 抑 制 镉 、 砷 、 汞 、 银 等 有 毒 元 素 对 机 体 的 伤 害 5 。 在 食 物 链 中 ， 由 于 硒 主 要 来 源 于 植 物 并 最 终 来 源 于 土 壤 ， 土 壤 中 硒 的 含 量 、 形 态 和 基金项目 ： 省部合作项目 “ 广东省珠江三角洲经济区农业地质与生态地球化学调查 ” （121201511216 ）
3、 。 第 一 作 者 简 介 ： 罗 杰 ， 男 ， 1981 年 出 生 ， 湖 北 荆 州 人 ， 工 程 师 ， 硕 士 ， 从 事 农 业 地 质 与 生 态 地 质 研 究 。 通 信 地 址 ： 510510 广 州 市 广 州 大 道 北743 号 广 东 省工程勘察院 ， Tel ： 020-87748962 ， E-mail ： 。 收稿日期 ： 2011-06-09， 修回日期 ： 2011-09-26 。 自然富硒与人工施硒肥的比较 罗 杰 1 ， 温汉辉 1 ， 吴丽霞 1 ， 游远航 2 ， 欧阳春飞 1 （ 1 广东省工程勘察院， 广州510510； 2 广东省地
4、质调查院 ， 广州510510 ） 摘 要 ： 利 用 盆 栽 试 验 ， 将 江 门 市 优 质 稻 产 地 的 非 富 硒 区 土 壤 中 的 有 效 硒 调 至 富 硒 区 土 壤 有 效 硒 含 量 水 平 。 试验表明 ， 人工施加硒肥能够短时间内 有效提高水稻中硒的含量 ， 使其接近甚至超过自然富硒 土壤 区 所 产 出 水 稻 硒 的 含 量 。 人 工 施 肥 除 提 高 水 稻 含 硒 量 外 ， 还 能 提 升 水 稻 对 营 养 元 素 的 吸 收 能 力 以 及 对 有害元素的拮抗能力 ， 但水稻成熟期的提前影响了 水稻的正常生理期 ， 使水稻的理化成份及营养物 质的
5、合成受到一定的影响 ， 如降低了水稻的出糙率 、 整精米率 ， 增加了垩白粒率 ， 对食味品质分和胶稠度等均 有 一 定 影 响 。 人 工 施 加 的 硒 肥 还 对 土 壤 酸 碱 度 、 土 壤 氧 化 还 原 条 件 、 有 机 质 的 吸 附 能 力 等 造 成 影 响 ， 从 而影响土壤中的营养元素和有毒有害元素的化学平衡 。 关键词 ： 富硒土壤 ； 水稻 ； 有毒有害元素 ； 营养有益元素 中图分类号 ： S14-33 文献标志码 ： A 论文编号 ： 2011-1724 The Comparison Between Natural and Artificial Fertili
6、zation Se-rich Soil Luo Jie 1 , Wen Hanhui 1 , Wu Lixia 1 , You Yuanhang 2 , Ouyang Chunfei 1 ( 1 Guangdong Engineering Investigation Institute , Guangzhou 510510; 2 Guangdong Geologic Survey Institute , Guangzhou 510510 ) Abstract: Researched the Se non-rich soils of high-quality rice producing are
7、a of Jiangmen by pot experiment. Increase soil available selenium in Se non-enrich soil to the level of available Se content of Se-rich soil. Experiments showed that the artificially imposed Se fertilizers can improve Se content of rice quickly; making it close to or above Se content of rice that gr
8、own in the natural Se-rich soil area. Artificial fertilization not only can improve Se content of rice, but also can increase the absorption capacity of nutrients and the antagonistic capacity of harmful elements. But made the maturity of rice advance and thus affect the normal physiology of rice, t
9、o some extent affecting the rice of physical and chemical composition and synthesis of nutrients. Such as reducing the unpolished rice yield of paddy and head rice rate, increased the chalky rice rate, having some impact on eating quality points and gel consistency. Artificial Se fertilizer was also
10、 affect soil pH value, soil redox conditions, adsorption capacity of organic matter, thus affecting the chemical equilibrium between the soil nutrient elements and toxic elements. Key words: Se-rich soil; rice; poisonous and harmful elements; nutrient elements罗 杰 等 ： 自 然 富 硒 与 人 工 施 硒 肥 的 比 较 作物对硒的吸
11、收转化等都直接影响着食物链中硒的水 平 6-7 ， 因 此 土 壤 中 的 硒 一 直 是 研 究 热 点 。 水稻是中国主要粮食作物 ， 通过提高稻米硒含量 ， 以饮食方式增加人体摄硒量是一种比较理想的补硒途 径 。 研 究 表 明 ， 在 缺 硒 或 低 硒 区 稻 米 硒 含 量 很 低 8 ， 根 据 推 荐 的 成 人 摄 硒 量 9-10 ， 这 类 稻 米 中 的 硒 难 以 满 足 人 的生理需要 。目前人们主要借助叶面喷施亚硒酸盐的 方 式 来 提 高 稻 米 中 硒 含 量 ， 但 是 该 方 法 增 加 了 生 产 成 本， 而且长期喷硒还可能存在潜在的环境风险问题 ，
12、如 改变土壤理化性质 、 对有益元素的吸附能力 、 置换土壤 中有毒有害离子使其活化等 。 南 京 农 业 大 学 针 对 元 素Se 对 水 稻 、 小 麦 、 蔬 菜 、 茶 叶等农产品的效用进行了大量研究 ， 并以大鼠 、 羔羊为 对 象 研 究 了Se 的 抗 癌 作 用 ， 取 得 了 大 量 研 究 成 果 。 张 联 合 等 11 利 用 水 培 试 验 研 究 了 富Se 和 非 富Se 水 稻 品 种 苗 期Se 吸 收 和 转 运 差 异 ， 结 果 表 明 ， 富Se 水 稻 品 种 根 系Se 吸 收 速 率 和 茎 叶Se 含 量 明 显 高 于 非 富Se 品 种
13、。 周 鑫 斌 等 12 对 比 了 叶 面 喷 施 和 未 喷 施 亚 硒 酸 钠 对 水 稻 籽 粒 硒 含 量 、 硒 的 形 态 及 对 蛋 白 质 结 合 态 硒 的 影 响 ， 表 明 适 量 喷 施 硒 酸 盐 能 使 水 稻 籽 粒Se 含 量 显 著 提 升 。 杜 前 进 等 13 研 究 了 不 同 品 种 水 稻 在 海 南 富 硒 土 壤 中 硒 的 吸 收 和 分 配 机 理 ， 并 论 述 了 元 素Se 对 水 稻 营 养 指标和品质的影响 。 前人研究多以人工施加硒肥对农作物的正面影响 为 主 ， 尚 未 有 学 者 研 究 自 然 富 硒 土 壤 和 人 工
14、 施 肥 富 硒 土壤所产农作物的差异 。 盆栽试验针对此空白进行设 计 ， 以 期 证 明 前 人 有 关Se 对 营 养 有 益 元 素 有 系 统 作 用 的论述 。 1 研究区概况 1.1 研究区自然地理条件 江 门 市 位 于 广 东 省 珠 江 三 角 洲 经 济 区 ， 属 于 华 南 双 季 稻 稻 作 区 闽 粤 桂 台 平 原 丘 陵 双 季 稻 亚 区 ， 主 要 特 征 为 无 明 显 的 冬 季 特 征 。 水 稻 生 长 期 日 照 时 数 12001500 h ， 降 水 量10002000 mm ， 十 分 适 合 水 稻 生 长 14-15 。 籼 稻 安 全
15、 生 育 期212253 天 ； 粳 稻 为235 273 天 ， 适 合 双 季 稻 生 长 16 。 常 年 双 季 稻 占 水 稻 面 积 的 94% 左 右 。 根 据 广 东 省 珠 江 三 角 洲 经 济 区 农 业 地 质 与 生 态 地 球 化 学 调 查 成 果 ， 江 门 市 以 一 、 二 类 土 壤 为 主 ， 占 全 区 土 壤 面 积90% 以 上 ， 土 壤 环 境 质 量 较 好 。 选 择 作为 “ 广东第一田 ” 的都斛镇万亩优质稻产地为详细的 研究区 。 1.2 研究区地质 、 环境特征 都 斛 镇 位 于 海 冲 积 平 原 ， 南 北 均 为 侏 罗
16、纪 细 粒 斑 状黑云母二长花岗岩和白垩纪二长花岗岩 。都斛镇土 壤 环 境 较 好 ， 土 壤 环 境 质 量 为 二 类 。 研 究 区 水 耕 时 间 长， 土壤熟化程度高亢 ， 不存在干旱 、 涝渍 、 咸、 酸 、 毒等 土壤障碍因素 ， 耕作层下面有完整的犁底层 ， 犁底层下 面 有 发 育 良 好 的 潴 育 层 ， 潴 育 层 下 是 潜 育 层 或 母 质 层。 区域内均存在较大面积的富硒水稻 。 土 壤 全 氮 平 均 含 量 为1765.47mg/kg ， 变 异 系 数 为 0.26 ； 全 磷 平 均 含 量 为612.62mg/kg ， 变 异 系 数 为0.33；
17、 全 钾 平 均 含 量 为3.05% ， 变 异 系 数 为0.24 ； 有 机 质 平 均 含 量 为 2.11% ， 变 异 系 数 为 0.24；CEC 平 均 为 11.01 cmol/kg ， 变 异 系 数 为0.38， 土 壤 偏 酸 性 ， pH 平 均 为4.8 ， 变 异 系 数 为0.12。 研 究 区 土 壤 主 要 营 养 元 素 和 阳离子交换量变异系数较小 ， 表明土壤养分分布均匀 ， 平均值可以较好的代表整个研究区的情况 。 2 材料与方法 2.1 试验条件 试 验 采 用 盆 栽 方 法 ， 在 广 州 进 行 户 外 盆 栽 试 验 。 因 为 广 州 市
18、 和 江 门 市 同 属 于 珠 三 角 城 市 ， 气 候 条 件 差 异 较 小 ， 每 日 平 均 光 照 时 间 为13 h， 平 均 光 照 强 度 为 427 mol/(m 2 s) ， 白 天 平 均 温 度29 ， 夜 晚21 ， 相 对 湿度为87% 。 2.2 试验对象 土 壤 取 自 都 斛 镇 水 稻 产 地 的 非 自 然 富 硒 土 壤 ， 通 过 人 工 加 入 亚 硒 酸 钠 （Na2SeO3 ） 调 节 试 验 土 壤 中 的 有 效硒至自然富硒土所含有效硒水平 。 水稻样品与土壤 样品同时采集 。 2.3 试验方法 2.3.1 试 验 设 计 在1:1000
19、0 土 地 质 量 地 球 化 学 评 估 的 过 程 中 ， 按4 点/km 2 于 工 作 区 采 取 了20 件 表 层 土 壤 样 品 （ 图1 ） ， 其 中12 件 达 到 富 硒 标 准 ， 8 件 未 达 到 富 硒 标 准 。 试 验 处 理 共8 个 ， 即 研 究 区 中 的8 个 非 自 然 富 硒 点 ， 采 用 亚 硒 酸 钠 将 非 自 然 富 硒 土 壤 的 有 效 硒 调 节 至 富 硒 土 壤 有 效 硒 含 量 水 平 ， 以 对 比 人 工 富 硒 土 壤 和 自 然 富 硒 土 壤 对 立 地 农 产 品 的 影 响 。 采 用30cm30cm 的 木
20、 桶 装 土 ， 每 桶 装 土5kg ， 与 种 植 区 等 比 例 施 用 相 同 的 肥 料 ， 包 括 尿 素 及 复 合 肥 料 。 考 虑 到 自 然 富 硒 区 土 壤 能 够 为 处 于 不 同 生 长 期 的 水 稻 提 供 充 足 的 硒 源 ， 在 试验过程中分苗期 、 分蘖期 、 拔节期 、 灌浆期 、 成熟期分 别 进 行 硒 的 补 充 。 于 成 熟 期 采 样 ， 测 定 稻 米 的N 、 P 、 K 、 As 、 Cd 、 Cr 含 量 及 出 糙 率 、 整 精 米 率 、 垩 白 粒 率 、 垩 白 度 、 直 链 淀 粉 （ 干 基 ） 、 食 味 品
21、质 、 胶 稠 度 、 不 完 善 粒 、 异 品 种 粒 、 黄 粒 米 、 杂 质 、 水 分 和 色 泽 气 味 各 项 指 标 。 试验与江门晚稻的种植时间同步 。 2.3.2 样 品 检 测 硒 元 素 分 析 采 用 原 子 荧 光 光 谱 法 ， 由 国土资源部合肥矿产资源监督检测中心检测 。 测试过 91中国农学通报 http:/ 程 加 入 土 壤 国 家 标 准 样 品GBW07401 进 行 分 析 质 量 控制 。 除全量外还检测土壤中的有效硒含量 。 所有样 品 的 报 出 率 为100% ， 准 确 度 和 精 密 度 监 控 样 合 格 率 达 97%100%。
22、2.3.3 数 据 处 理 所 有 分 析 结 果 用Excel 、 SPSS 16.0 和 Statistica6.0 统计分析软件进行统计分析 。 3 结果与分析 3.1 人工施加硒肥的效果 自 然 状 态 下 ， 土 壤 全 硒 含 量 与 土 壤 有 效 硒 相 关 性 极 高 ， 相 关 系 数 为0.79 。 土 壤 有 效 硒 与 作 物 硒 相 关 性 较 高 ， 相 关 系 系 数 为0.58 ， 大 于 土 壤 全 硒 与 作 物 硒 的 相 关 系 数 。 在 自 然 状 态 下 ， 决 定 农 作 物 富 硒 与 否 的 关 键 在 于 有 效 硒 。 基 于 此 ，
23、笔 者 以 研 究 土 壤 有 效 硒 为 主 。 通过盆栽试验将非自然富硒土壤的有效硒调节至 富 硒 土 壤 有 效 硒 含 量 水 平 后 ， 相 关 性 规 律 与 自 然 富 硒 土 壤 一 致 ， 土 壤 有 效 硒 和 土 壤 全 硒 相 关 性 极 高 ， 高 达 0.84 ； 水 稻 硒 与 土 壤 有 效 硒 相 关 性 较 高 ， 相 关 系 数 为 0.69 ， 高于土壤全硒与水稻硒的相关系数 。 向非自然富硒土壤施加硒肥后 ， 土壤有效硒提高 ， 土壤全硒含量也相应提高 ， 均达到富硒土壤水平 ， 所种 植 水 稻 也 均 到 达 富 硒 农 产 品 标 准 ， 部 分
24、 人 工 施 肥 富 硒 水稻中硒含量超过了自然富硒水稻 （ 表1 ） 。 图 1 采样点点位图 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 0.008 0.008 0.006 0.006 0.008 0.102 0.098 0.024 0.045 0.031 0.562 0.521 0.415 0.460 0.446 自然状态 有效Se 作物Se 土壤Se 盆栽试验 有效Se 作物Se 土壤Se 表 1 人工施肥的效果 mg/kg 92罗 杰 等 ： 自 然 富 硒 与 人 工 施 硒 肥 的 比 较 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自
25、然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 非富硒土 1.44 1.59 1.31 1.31 1.33 1.33 1.45 1.48 1.46 1.32 1.37 1.29 1.35 829.69 745.10 994.37 815.81 722.61 818.67 857.87 862.25 927.14 923.54 875.75 912.58 754.65 508.31 459.49 644.62 477.89 451.52 507.87 533.81 622.67 554.86 489.56 538.12 498.12 473.84 1.52 842.94 4
26、99.82 自然状态 水稻氮/% 水稻磷/(mg/kg) 水稻钾/(mg/kg) 盆栽试验 水稻氮/% 水稻磷/(mg/kg) 水稻钾/(mg/kg) 表 2 硒对水稻吸收营养元素的影响 续表 1 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 0.007 0.006 0.008 0.007 0.007 0.006 0.007 0.003 0.004 0.005 0.005 0.003 0.003 0.005 0.004 0.027 0.036 0.049 0.044 0.029
27、 0.058 0.171 0.016 0.011 0.023 0.009 0.001 0.004 0.017 0.016 0.417 0.430 0.609 0.428 0.425 0.401 0.425 0.130 0.316 0.387 0.396 0.238 0.399 0.350 0.371 0.007 0.009 0.007 0.008 0.008 0.006 0.008 0.007 0.051 0.058 0.057 0.058 0.063 0.051 0.056 0.054 0.478 0.647 0.512 0.598 0.499 0.461 0.522 0.477 自然状态
28、有效Se 作物Se 土壤Se 盆栽试验 有效Se 作物Se 土壤Se 3.2 人工施肥对水稻营养元素吸收的影响 在 自 然 状 态 下 ， 富 硒 土 壤 区 产 出 的 水 稻 平 均 所 含 N 、 P 、 K 均 高 于 非 富 硒 水 稻 区 ， 但 不 明 显 ， N 、 P 、 K 分 别 高2.61% 、 4.38% 和2.44% ， 如果仅对比自然富硒土壤和 非 富 硒 土 壤 ， 很 难 说 明 硒 是 否 能 够 促 进 水 稻 对 营 养 元 素 的 吸 收 （ 表2 ） 。 人 工 施 加 硒 肥 调 节 土 壤 有 效 硒 使 得 水 稻 富 硒 的 同 时 ， 能
29、较 明 显 的 促 使 水 稻 吸 收 土 壤 中 的 营 养 元 素 ， 水 稻 中 的N 、 P 、 K 比 自 然 状 态 下 分 别 提 高 9.90%、 10.72%和7.62% 。 自然富硒土壤有效硒含量虽然与人工施肥土壤有 效硒含量相当 ， 但是土壤中的硒被水稻吸收利用后 ， 由 非 稳 定 的 碳 酸 盐 态 硒 、 弱 有 机 结 合 态 硒 向 可 吸 收 的 水 溶 态 硒 和 离 子 交 换 态 硒 转 化 ， 或 有 机 质 团 块 吸 附 的 硒 在化学平衡被打破后解吸出来补充有效硒需要一个过 程 17-18 。 人 工 施 用 的 是 可 被 植 物 直 接 吸
30、收 利 用 的 Se 4+ 。 所 以 硒 确 实 可 以 促 进 水 稻 吸 收 营 养 元 素 ， 促 进 93中国农学通报 http:/ 的程度主要取决于硒的有效性 。 3.3 人工施肥对水稻安全品质的影响 研 究 区 产 出 水 稻 安 全 品 质 较 高 ， 仅 分 别 有 一 件 水 稻样品Cd 与Cr 超标。 自然富硒土壤区和非富硒土壤区所产出水稻的砷 含量 差异 不大 ， 分别 为0.081mg/kg 和0.079mg/kg 。 硒 对砷的拮抗作用不明显 ， 可能是因为土壤砷含量低 ， 水 稻 对 砷 的 吸 收 能 力 有 限 ， 体 现 不 出 硒 对 砷 的 拮 抗 能
31、力 。 在 自 然 状 态 下 ， 富 硒 土 壤 区 和 非 富 硒 土 壤 区 产 出 水 稻 的Cd 、 Cr 含 量 差 异 较 大 ， 非 富 硒 土 壤 区 水 稻Cd 与 Cr 含 量 分 别 为0.112 mg/kg 和0.417 mg/kg ， 而 富 硒 土 壤 区 水 稻 Cd 与 Cr 含 量 分 别 为 0.084 mg/kg 和 0.175 mg/kg ， 比 非 富 硒 土 壤 所 产 水 稻 含 量 分 别 低 24.74% 和57.99% ， 充 分 体 现 了 硒 对 有 毒 有 害 元 素 的 拮 抗作用 。 在 盆 栽 试 验 中 ， 人 工 富 硒 土
32、 产 出 水 稻 比 非 自 然 富 硒 土 所 产 出 水 稻 的As 、 Cd 和Cr 的 含 量 分 别 降 低 了 6.04% 、 36.77% 和58.40% ， 比 自 然 富 硒 土 拮 抗 有 毒 有 害 元 素 的 能 力 略 有 增 强 。 当 水 稻 有 毒 有 害 元 素 含 量 越 高， 硒的拮抗效果越明显 （ 表3 ） 。 续表 2 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 1.27 1.32 1.29 1.38 1.42 1.36 1.45 885.56 941.14 878.96 798.83 851.45 731.74 726.68
33、 561.22 452.97 480.92 469.83 509.38 590.16 553.10 1.44 1.38 1.39 1.57 1.52 1.48 1.61 969.16 985.83 972.54 892.29 951.07 847.78 811.71 589.37 488.33 516.27 496.46 649.11 536.19 627.73 自然状态 水稻氮/% 水稻磷/(mg/kg) 水稻钾/(mg/kg) 盆栽试验 水稻氮/% 水稻磷/(mg/kg) 水稻钾/(mg/kg) 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土
34、 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 自然状态 As 0.083 0.072 0.072 0.085 0.080 0.079 0.099 0.096 0.052 0.092 0.083 0.073 0.077 0.074 0.085 0.072 0.064 0.091 0.092 0.073 Cd 0.102 0.109 0.101 0.048 0.078 0.068 0.035 0.024 0.079 0.081 0.165 0.121 0.068 0.080 0.120 0.121 0.089 0.
35、113 0.053 0.251 Cr 0.106 0.781 0.149 0.070 0.090 0.125 0.143 0.190 0.073 0.188 0.096 0.093 0.201 0.102 0.252 2.324 0.100 0.135 0.099 0.124 盆栽试验 As 0.081 0.072 0.069 0.083 0.092 0.075 0.058 0.061 Cd 0.052 0.048 0.107 0.074 0.062 0.085 0.041 0.097 Cr 0.083 0.092 0.104 0.887 0.039 0.068 0.053 0.062 表 3
36、 硒对有毒有害元素的拮抗能力 mg/kg 94罗 杰 等 ： 自 然 富 硒 与 人 工 施 硒 肥 的 比 较 3.4 人工施肥对水稻生理及品质影响 人 工 施 用 硒 肥 后 ， 水 稻 千 粒 重 平 均 增 加0.55g ， 因 为 硒 使 抽 穗 后 水 稻 根 系 和 叶 片 保 持 较 高 的 活 性 ， 协 调 了 水 稻 体 内 的 碳 氮 代 谢 ， 并 使 较 多 的 光 合 产 物 向 穗 部 转 运 ， 因 此 千 粒 重 较 高 。 通 过 千 粒 重 估 算 每 公 顷 增 产 约409.5kg ， 增产大约5.97% 。 施 用 硒 肥 的 土 壤 除 提 高
37、水 稻 产 量 外 ， 还 使 成 熟 期 提 前 。 盆 栽 试 验 与 研 究 区 水 稻 种 植 同 时 开 始 ， 但 是 提 前14 天 达 到 了 可 收 割 的 程 度 ， 其 中 灌 浆 期 和 成 熟 期 缩 短最多 。可能是因为人为施加的有效硒增强了水稻的 生理活性 ， 加速其新陈代谢 ， 使其加快成熟 。 研 究 区 水 稻 并 非 经 过 基 因 改 良 、 数 代 选 种 育 种 的 适合早熟的水稻类型 ， 通过人工施肥使其成熟期提前 ， 扰 乱 了 正 常 的 生 长 规 律 ， 使 水 稻 感 官 物 质 的 合 成 受 到 了一定的影响 。 感 官 品 质 受
38、到 较 大 影 响 的 包 括 垩 白 粒 率 、 整 精 米 率、 胶稠度 、 食味品质分和出糙率 。其中垩白粒率受影 响 最 大 ， 提 高 了32.28% ； 整 精 米 率 受 到 的 影 响 次 之 ， 降 低 了6.84% ； 胶 稠 度 、 食 味 品 质 分 和 出 糙 率 分 别 降 低 了 3.92%、 2.11%和1.33% （ 表4 ） 。 除 了 自 然 气 候 原 因 外 ， 施 加 硒 肥 后 土 壤pH 增 加 ， 氧 化 还 原 电 位 升 高 ， 这 与 硒 的 化 学 性 质 有 关 19 。 土 壤 中 有 毒 有 害 元 素 的 有 效 形 态 （ 水
39、 溶 态+ 离 子 交 换 态 ） 含 量 增 加 （ 表5 ） ， 造 成 这 类 现 象 的 原 因 较 多 ， 包 括 土 壤 化 学 性 质 改 变 后 提 高 有 毒 有 害 元 素 的 活 性 20 、 Se 4+ 置 换 了 有 机 质 团 块 吸 附 的 金 属 离 子 使 其 由 吸 附 态 变 为 游 离 态 。 然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 自然富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 非富硒土 自然状态 出糙率/% 79.4 79 77
40、.6 79.3 79.5 76.4 79.1 79.2 79.1 79.4 77.6 79.5 78.7 77.5 79.4 78.3 77.8 78.3 78.4 75.9 整精米率/% 79.4 65.1 77.6 68.4 71.7 67.6 66.6 72.4 69.4 69.4 68.7 67.7 64.1 67.3 68.6 74.3 75.7 70.3 70.6 62.3 垩白粒率/% 16 7 2 10 13 8 16 8 3 7 9 3 2 6 8 6 10 12 14 11 食味品质分 88 86 92 90 90 92 91 92 91 92 86 91 86 93 92
41、 90 93 90 88 90 胶稠度/mm 70 80 75 72 79 80 68 72 72 80 75 69 71 71 70 74 76 72 72 67 盆栽实验 出糙率/% 77.6 77.1 78.7 77.6 77.1 77.8 78.1 75.4 整精米率/% 62.9 64.3 63.7 68.5 66.8 65.2 68.7 60.5 垩白粒率/% 7 8 12 10 14 17 16 17 食味品质分 84 91 89 91 87 84 90 90 胶稠度/mm 70 68 71 70 72 68 72 72 表 4 人工施加硒肥对水稻品质的影响 表 5 人工施加硒肥
42、对土壤理化性质的影响 1 2 3 4.4 4.8 5.1 389 427 393 0.019 0.019 0.021 0.18 0.16 0.19 4.8 5.1 5.2 400 431 427 0.056 0.061 0.077 0.35 0.38 0.52 序号 自然状态 （ 收割期 ） pH 氧化还原电位/mV 有效Cd/(mg/kg) 有效Cr/(mg/kg) 盆栽试验 （ 收割期 ） pH 氧化还原电位/mV 有效Cd/(mg/kg) 有效Cr/(mg/kg) 95中国农学通报 http:/ 4 结论 （1 ） 人工施加硒肥 ， 尤其是施加可以被水稻吸收利 用 的Se 4+ 有 助
43、于 提 高 土 壤 和 水 稻 中 硒 的 含 量 ， 有 利 于 产出富硒水稻 。 （2 ） 硒能够提高水稻吸收营养元素的能力 ， 并对有 毒 有 害 元 素 有 一 定 的 拮 抗 作 用 ， 土 壤 和 作 物 体 内 有 毒 有害元素含量越高 ， 其拮抗的效果越明显 。 （3 ） 人工施加硒肥能提高水稻产量 ， 同时也使水稻 的 成 熟 期 提 前 。 若 水 稻 没 有 经 过 选 种 育 种 ， 正 常 生 理 期的紊乱可能导致水稻感官品质的降低 。 尤其是提前 成熟使水稻光合作用时间变短 ， 导致垩白粒率提高 、 整 精米率降低 。 （4 ） 人工施加硒肥的益处较明显 ， 但也存
44、在一定的 缺陷 ， 主要表现在施用的肥料打破自然的化学平衡 、 影 响水稻生理期 ， 同时长期使用可能造成环境问题 。 5 讨论 （1 ） 硒 和 硫 的 物 理 和 化 学 性 质 有 很 大 的 相 似 性 。 在 一 些 生 物 体 内 ， 硒 可 以 部 分 取 代 疏 基 （-SH ） 中 的 硫 ， 以 几 种 硒 代 含 硫 的 氨 基 酸 的 形 式 参 与 蛋 白 质 的 合 成 ， 从而对植物的氮代谢 、 磷代谢 、 硫代谢和氨基酸代谢产 生影响 21-22 。 在一定硒用量范围内 ， 增施不同量的外源 硒 能 降 低 水 稻 空 秕 率 、 增 加 实 粒 数 、 提 高
45、 千 粒 重 ， 从 而 提高产量 ， 前人研究表明施硒对改善水稻结实性状 、 提 高结实率与千粒重有较好的效果 23 。 通 过 试 验 发 现 ， 人 工 施 加 硒 肥 使 土 壤 有 效 硒 达 到 富 硒 水 平 后 ， 能 较 明 显 的 促 使 水 稻 吸 收 土 壤 中 的 营 养 元 素 ， 水 稻 中 的N 、 P 、 K 比 自 然 状 态 下 分 别 提 高9.90% 、 10.72% 和7.62% ， 其 效 果 强 于 同 等 水 平 的 自 然 富 硒 土 壤； 人工施加硒肥的土壤 ， 其立地水稻产量不仅高于作 为 对 比 的 非 自 然 富 硒 土 壤 ， 同
46、时 也 高 于 同 等 水 平 的 自 然富硒土壤 。 发 生 上 述 情 况 ， 可 能 是 因 为 自 然 富 硒 土 壤 中 的 有 效 硒 与 其 他 元 素 存 在 一 个 化 学 平 衡 ， 在 一 定 的 地 球 化 学 条 件 下 可 能 向 水 稻 不 能 吸 收 利 用 的 形 态 转 化 ， 而 人 工 富 硒 土 壤 是 直 接 使 用 亚 硒 酸 钠 进 行 调 节 ， 其 所 含 Se 4+ 为 最 易 被 水 稻 吸 收 利 用 的 价 态 ， 且 试 验 土 壤 的 复 杂 程 度 远 低 于 自 然 土 壤 ， 所 以 并 不 能 以 此 得 出 人 工 施
47、加硒肥的土壤优于自然富硒土壤 。 （2 ） 在农业生产中农药施用 、 农田施肥 、 污水灌溉 、 污 泥 施 用 等 如 果 管 理 不 善 ， 可 使 重 金 属 元 素 进 入 土 壤 并随之积累从而被作物吸收与残留 。 稻米中的重金属 污染 ， 不仅降低了稻米品质和安全性 ， 而且影响了消费 者 的 健 康 水 平 24-25 。 硒 的 重 要 生 理 功 能 之 一 便 是 对 重 金属的拮抗作用 26-27 。 通 过 试 验 得 出 ， 富 硒 土 壤 区 水 稻Cd 与Cr 含 量 分 别为0.084mg/kg 和0.175mg/kg ， 比非 富硒 土壤 所产 水 稻 含 量
48、 分 别 低24.74% 和57.99% ， 充 分 体 现 了 硒 对 有 毒 有害元素的拮抗作用 。 （3 ） 相比自然形成的富硒土壤 ， 人工施加硒肥的富 硒土壤会导致土壤碱性增强 ， 氧化还原电位升高 ， 土壤 中 有 毒 有 害 元 素 的 有 效 形 态 （ 水 溶 态+ 离 子 交 换 态 ） 含 量 增 加 ， 同 时 人 为 施 加 的 有 效 硒 增 强 了 水 稻 的 生 理 活 性 ， 加 速 其 新 陈 代 谢 ， 使 其 加 快 成 熟 ， 使 水 稻 的 灌 浆 期 和成熟期大大缩短 。 一 般 认 为 在 各 种 气 候 环 境 因 子 中 ， 温 度 是 影
49、响 籼 稻 垩 白 和 整 精 米 率 最 显 著 的 因 子 ， 其 敏 感 期 是 灌 浆 期 28 。 前 人 研 究 认 为 浆 结 实 期 日 均 温 度 随 着 温 度 的 降 低 ， 整 精米率呈现上升趋势 ， 但品种不同变幅不同 ， 水稻齐穗 后20 天 内 是 垩 白 和 整 精 米 率 形 成 及 其 对 环 境 因 素 影 响反应的主要和敏感时段 29 。 光照是仅次于温度对籼稻垩白粒率和整精米率影 响较大的因子 。 光照主要是通过影响水稻光合作用以 及改变温度来影响物质合成和谷粒的灌浆充实从而影 响 垩 白 和 整 精 米 率 。 缺 乏 光 照 导 致 水 稻 光 合 作 用 降 低， 根系活动能力 、 传导作用降低 ， 光合产物淀粉 、 蛋白 质 合 成 受 阻 ， 水 稻 背 白 、 心 白 增 加 ； 水 稻 生 育 后 期 如 果 光照不足 ， 光合作用减弱 ， 尤其是稻株的营养生长过快 导致田间郁闭 ， 通气透光不良 ， 碳水化合物合成受阻易 造成籽粒充实不良 ， 青米增多 ，
