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硒是人体必需的微量元素,镉是人体一级致癌物质。中国属于缺硒国家,膳食补硒是公认最安全、经济的补硒方式。中国耕地质量调查结果显示,新疆、湖北、陕西、福建、广西等地存在大面积天然富硒土壤,是开发天然富硒农产品的基础。然而,天然富硒土壤中的硒镉伴生现象（或人为活动造成的镉污染）已导致多处富硒区土壤镉超标,并引发显著的富硒农产品安全风险。水稻作为中国第一大主食,可显著影响中国居民身体健康。自镉大米事件报道以来,如何在高硒高镉环境下种植安全的富硒稻米已成为社会焦点问题。由于水稻根系的氧化作用（释放氧气）,亚硒酸盐(SeIV)和硒酸盐(SeVI)是水稻根际最主要的生物可利用硒。胡敏酸（土壤重要成分、常见有机肥）可通过络合等作用降低土壤中亚硒酸盐和镉的生物有效性;然而因无法与硒酸盐形成稳定络合物或螯合物,胡敏酸对硒酸盐的生物有效性影响较小。因此,基于胡敏酸的这种特性,我们推测可通过施用胡敏酸达到在高硒高镉土壤中种植高硒低镉大米的目标。然而,硒镉共存条件下,胡敏酸对水稻吸收硒和镉的影响尚不清楚,需开展相关研究。此外,就镉污染而言,目前的植物镉修复手段较为单一,存在处理后作物中镉含量依然不达标的现象。与单一手段相比,多手段叠加的降镉效果可能更优,但缺少相关研究。结合上述科学问题,本文（1）通过分析陕西省紫阳县闹热村富硒核心区岩石和土壤样品中元素含量,研究岩石中硒来源及土壤中硒和镉的相关性;（2）通过测定富硒程度存在明显差异的3个地区（陕西省紫阳县、江西省于都县、黑龙江省富裕县）的大米和水稻土的不同指标,研究土壤中有机质和胡敏酸含量对大米中硒和镉浓度的影响;（3）根据前两部分研究结果,设计水培（处理时间短、无形态/价态转化）和土培（处理时间长、存在形态/价态转化）试验,研究单独硒（亚硒酸盐或硒酸盐）处理、单独镉处理以及硒镉共存条件下,胡敏酸对水稻幼苗吸收硒和镉的影响以及多处理手段叠加（胡敏酸、铁、硒）的降镉效果。全文主要结论归纳如下:（1）闹热村富硒核心区硒来源于深海还原条件下的热液沉积,并受黄铁矿化影响。土壤受母岩继承影响,硒和镉存在伴生现象。闹热村富硒核心区地层中氧化还原敏感元素以及沉积环境的各类指标（U/Th、Ni/Co、V/Ni等）表明,岩石中硒主要来源于深海还原条件下的热液沉积,并受黄铁矿化影响。岩石中硒和镉的平均含量为12.36 mg kg-1和4.60 mg kg-1。土壤中硒和镉的平均含量为15.87 mg kg-1和4.51 mg kg-1。土壤中硒（相关系数r=0.569*）和镉（r=0.494*）含量主要受成土母岩影响,且硒和镉两者呈显著正相关(r=0.639**)。（2）胡敏酸对大米吸收镉的抑制能力强于对硒的抑制能力。紫阳县、于都县、富裕县（不同富硒程度）的水稻土和大米样品的分析结果表明,土壤硒和镉平均含量排序依次为:紫阳(2.14 mg kg-1、1.24 mg kg-1)>于都(0.42 mg kg-1、0.20 mg kg-1)>富裕(0.25 mg kg-1、0.18 mg kg-1)。土壤中有机质倾向于影响土壤中硒和镉的含量（正相关）,而土壤中胡敏酸倾向于影响大米中硒和镉的含量（负相关）。胡敏酸对大米吸收镉的抑制能力大于对硒的抑制能力。（3）水稻幼苗吸收硒的水培试验结果表明,根表铁膜可促进根对硒的吸收;胡敏酸可显著降低水稻幼苗对亚硒酸盐的吸收,但对硒酸盐吸收的影响不显著。铁处理可提高根表铁膜含量。增加根表铁膜含量可提高根对亚硒酸盐和硒酸盐的吸收（增幅分别为45%和64%）,但对茎中硒浓度无显著影响。亚硒酸盐更易富集在根表铁膜和根,硒酸盐更易向地上部转运。无铁处理时,胡敏酸的施入可抑制水稻幼苗根和茎吸收亚硒酸盐（降幅分别为52%和25%）;有铁处理时,则分别降低31%（根）和31%（茎）。不论有无铁处理,胡敏酸的施入对水稻幼苗吸收硒酸盐无显著影响。（4）水稻幼苗吸收硒和镉的水培试验表明,硒镉共存条件下,胡敏酸可降低水稻幼苗对亚硒酸盐和镉的吸收,但对硒酸盐吸收的影响较小;胡敏酸、铁、硒处理的叠加可进一步抑制水稻幼苗对镉的吸收。硒镉共存条件下,胡敏酸可显著抑制水稻幼苗对亚硒酸盐和镉的吸收,但对硒酸盐吸收的影响较小。此外,单一处理（胡敏酸、亚硒酸盐、硒酸盐或铁）可使茎中镉浓度平均降低约四分之一,但对根镉浓度无明显影响。胡敏酸、亚硒酸盐、铁叠加处理可分别使水稻幼苗根和茎中镉浓度下降61%和89%。胡敏酸、硒酸盐、铁叠加可分别使水稻幼苗根和茎中镉浓度下降57%和61%。就降低茎中镉浓度效果而言,多处理叠加的降镉效率约是单一处理的2-3倍。多处理叠加是一种有前景且环保的降镉手段,可弥补单一处理的不足。（5）高硒高镉条件下的土培试验研究发现,胡敏酸对水稻幼苗具有保硒降镉的作用。亚硒酸盐与镉共同处理下,胡敏酸的施入显著降低水稻幼苗茎中镉浓度的41%,但不影响茎中硒浓度（仅降低12%）。硒酸盐与镉共同处理下,胡敏酸的施入显著降低水稻幼苗茎中镉浓度的41%,但不影响茎中硒浓度（仅降低16%）。镉污染条件下,与单独胡敏酸（或单独硒）处理相比,硒（亚硒酸盐或硒酸盐）和胡敏酸混施可不同程度进一步降低茎中镉浓度。本研究结果将有助于在高硒高镉地区种植高硒低镉大米,或抑制镉污染地区水稻对镉的吸收。论文成果有利于提高国家粮食安全和居民身体素质,对农业地球化学、医学地质等领域具有科学意义和实用价值。此外,研究结果还将助力发展高附加值、高品质农产品,构建竞争力强的现代农业产业体系的国家战略。