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硒是人类的必需营养元素,我国大部分土壤缺硒、可食用植物及农作物硒含量较低,导致人们食物硒摄入量不足。大米是我国主粮之一,提高大米硒含量能安全有效提高我国居民硒膳食营养水平。安徽省江淮流域(1∶25万)多目标调查研究发现安徽庐江县矾山、龙桥一带土壤全硒含量大于0.5 mg/kg,初步具备富硒土壤基本特征和富硒大米的开发潜力。因此在潜在富硒土壤地区开展土壤硒的大米生物有效性研究,对科学划分富硒土壤及进一步开发富硒大米具有重要意义。 本研究选择安徽庐江县矶山、龙桥潜在富硒地区,采集68组水稻及对应根系土壤样品,分析土壤理化性质、土壤养分、硒全量、不同形态硒及大米硒含量,研究硒在土壤-水稻系统中迁移转化规律;采用相关性分析、线性回归、通径分析等方法探究土壤硒生物有效性的影响因素,并基于生物有效性探究了富硒土壤的划分标准。本研究取得主要研究成果如下: (1)调查区内水稻根系土壤为酸性土壤,保肥能力中等,全氮、碱解氮、有效铁、有效锰和全硫含量丰富水平,全磷、有效磷、速效钾含量为中等水平。土壤硒全量范围为0.260~1.177 mg/kg,56.2%的土壤样品为富硒土壤(>0.4 mg/kg);大米硒含量为0.037~0.242 mg/kg,98.5%的大米硒含量满足GB/T22499-2008《富硒稻谷》的富硒大米标准限值要求(0.04-0.3 mg/kg)。富硒土壤及富硒大米比例的显著差异表明富硒土壤标准的制定需在土壤硒全量基础上结合土壤硒生物有效性及土壤其它因素才具有科学性。 (2)水稻根系土壤全硒含量与土壤全硫、全磷、全氮含量显著正相关。土壤中硒主要以腐殖酸态硒(15.5%~44.7%)、强有机态硒(12.5%~53.3%)和残渣态硒(8.1%~68.5%)赋存形态存在,少量硒以水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态存在;土壤pH、CEC、有机质、全氮、全磷、全钾、全硫、全铁等影响土壤硒赋存形态,赋存比例最高的有机硒(腐殖酸态硒和强有机态)受有机质含量影响最显著。 (3)大米硒含量受土壤腐殖酸态硒、强有机态硒、浸提性硒、速效钾、CEC等因素显著影响,土壤有效硫、有效磷通过提高强有机态、腐殖酸态和浸提性硒含量并促进水稻籽实(大米)对硒的吸收,而土壤阳离子交换量、速效钾、全铁和全锰通过降低水稻生物可利用态硒含量(包括水溶态、腐殖酸态、强有机态和浸提性硒)抑制水稻籽实(大米)对硒的吸收。 (4)中稻比晚稻、粳米比籼米的富硒能力强。水稻各器官硒浓度(以质量分数计)大小依次为根>叶>茎>糙米>精米。水稻根系对土壤中硒的吸收能力较强,转运能力相对较弱。 (5)衍生变量“全硒与OM的比值”(NRE-Se/OM)和“非残渣态硒与OM的比值”(Setot/OM)分别代表了土壤中单位有机质中的硒含量及形态,其对土壤硒的生物有效性代表性强。土壤NRE-Se/OM、有效硫、有效铁、全锰构建的多元逐步线性对数回归模型可解释水稻籽实(大米)吸收硒的76.0%的方差,明显提高大米硒含量预测的准确性。基于科学性考虑,酸性土壤硒主要以有机态存在时,NRE-Se/OM≥0.080土壤生产的大米可达到富硒大米要求;基于成本考虑,以土壤Setot/OM≥0.086土壤生产的大米达到富硒大米要求。