淹水條件下葉面噴施硒與海泡石聯合降低水稻吸收砷鎘的風險

李增飛，廖國健，石圣杰，林曉軍，陸芳燾，劉喜德，黃馳超，蘭加永，范稚蓮，馮人偉*

（1.福建農林大學資源與環境學院，福州 350002；2.廣西大學農學院，南寧 530000；3.廣西都安縣高嶺鎮農業技術推廣站，廣西 河池 530700；4.廣西環江毛南族自治縣綠色食品發展站，廣西 河池 547000；5.廣西羅城仫佬族自治縣農產品質量安全檢測站，廣西 河池 547000；6.廣西河池市農業生態與資源保護站，廣西 河池 547000；7.廣西河池市金城江區農業農村局植物保護站，廣西 河池 547000）

水稻是世界一半以上人口的主要糧食作物，特別是亞洲[1]，然而這些地域的許多國家都面臨著農田鎘（Cd）和砷（As）的污染，導致它們在作物中過量積累。據報道，我國19%的農田土壤受到重（類）金屬污染，其中以Cd、鎳（Ni）、銅（Cu）、As、汞（Hg）和鉛（Pb）為主[2]。據調查，我國南方某礦區稻田土壤中Cd、As 含量分別為11.7 mg·kg-1和35.1 mg·kg-1，均高于農業土壤環境質量標準（GB 15618—2018）；而稻米中Cd 和As 含量達1.1 mg·kg-1和0.7 mg·kg-1[3]，分別是食品安全國家標準（GB 2762—2017）的5.5 倍和3.5 倍。同時，西班牙[4]、韓國[5]和越南[6]等國也有As、Cd 單獨或復合污染的問題。因此，對農田Cd 和As 污染亟需治理。土壤重（類）金屬污染修復技術主要包括：原位鈍化[7]、葉面噴施[8]和生物修復[9]等。原位鈍化主要通過沉淀[10]、競爭吸附[11]、絡合[12]和調節土壤pH[13]等機制來降低植物對重（類）金屬的吸收。硒（Se）是人體必需的營養元素，缺Se 可導致甲狀腺功能減退癥、心血管疾病、免疫系統減弱等疾病[14]。通過土壤施用Se[15]和葉面噴施Se[16]可提高作物中Se 含量，從而達到提高人體Se 攝入量的目的。同時，適量濃度的Se 可緩解各種逆境脅迫，如鹽、低溫、高溫和重（類）金屬脅迫[17]。此外，Se還能抑制植物對多種重（類）金屬的吸收，包括Cd和As[18]。

但是，在利用Se 降低農作物重（類）金屬吸收的過程中，一些外在的不利條件可能會限制這一技術的適用性，但到目前為止，上述問題還未引起重視。例如，Cd在土壤中以陽離子形態存在，而As則以中性分子（三價）或陰離子（五價）形態存在，這些特性導致單獨使用Se較難同時降低植物對Cd、As吸收。因此，必須采用聯合技術措施以同時降低植物對Cd、As的吸收富集。研究者通過根施Se結合水分管理的方式，試圖同時降低水稻對As、Cd的吸收；然而，長期淹水降低了Cd 的有效性，卻增加了土壤中As 的有效性[19-21]，使得稻米As含量仍超過其國家標準（0.2 mg·kg-1）[19]。我國水稻種植區域一般降雨較多，經常會面臨曬田不充分的情況，而不恰當的曬田時間會影響植物對As、Cd的吸收富集[8]。綜上所述，在實踐中利用Se 降低植物重（類）金屬吸收這一技術可能存在條件限制，需針對其適用范圍開展研究，但相關研究還十分缺乏。

海泡石降低植物Cd吸收的效果較好，常被用于土壤Cd 的鈍化修復[22-23]。本研究試圖在前期Se 配合水分調控的基礎上，向水稻根系施加海泡石，探究排水不暢條件下，葉面噴施Se（Na2SeO3）降低水稻As、Cd吸收的適用性及其風險。本研究的主要內容包括：①水稻生長的響應；②水稻籽粒中Cd、As和必需元素的含量；③氨基酸含量和Se在籽粒中的形態差異。

1 材料與方法

1.1 植物培育及土壤處理

將取自廣西河池地區都安縣的復合污染土壤，放置于試驗大棚內自然風干，磨細過20 目篩，充分混合均勻后放置于暗處。取部分過20 目篩的土壤過100目篩，用于測定土壤基本理化性質。土壤中重金屬含量（mg·kg-1）為Cd 1.45、As 53.46、Cr 22.64、Ni 9.72、Cu 12.34、Zn 95.57、Pb 80.36，Se 含量為0.38 mg·kg-1，N、P、K2O分別為2.22、1.02、10.04 g·kg-1、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為118.25、63.80、151.88 mg·kg-1、有機質含量為33.55 g·kg-1、pH 為6.16。根據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），本研究中土壤Cd 和As 均超過各自的標準（在5.5

選取大小均勻、顆粒飽滿的水稻種子，放入2%的NaClO 溶液中消毒20 min，先后用自來水及去離子水各清洗2 遍，然后播種于培養基質（蛭石與珍珠巖為體積比1∶1），加入去離子水濕潤后置于玻璃溫室內培養3 周，培養期間視幼苗長勢情況用50% Hoa-gland 營養液滴澆。移苗前一周對塑料桶中的風干土進行淹水，保持3 cm 的淹水層。3 周后，選擇大小均勻的水稻幼苗，用去離子水清洗幼苗根系并移栽到塑料桶中，每桶2 株。在水稻的整個生育期間，保持淹水層3~4 cm。Se 肥作為葉面肥另外噴施，在水稻抽穗期和灌漿期噴施，每次每桶噴施已配制的Se肥100 mL。水稻后續整個生長栽培過程均在玻璃溫室內進行，采用自然光源，溫度15~38 ℃。

1.2 樣品采集、處理及測定

水稻成熟收獲前測其株高并原位測定水稻根際土Eh 和pH，待盆中土壤水分減少至土壤稀松后，收獲水稻并置于尼龍網袋，同時采集相應的根際土壤帶回實驗室。采集的水稻植株分為根、莖葉和稻穗三部分，稱量其莖葉鮮質量。用去離子水對根、莖葉仔細清洗，放入70 ℃烘箱烘干至質量恒定，稱莖葉干質量。對稻穗進行脫粒，稱200 粒質量。統計每桶水稻產量，收集糙米和稻殼。將根系、莖葉、稻殼和稻米用小型粉碎機進行粉碎后用塑料密封袋保存待測。采回的根際土壤樣品自然風干，磨碎，過100 目篩，用塑料密封袋保存待測。

1.3 樣品中元素含量測定

土壤及植物樣品消解均采用萊伯泰科DigiBlock ED54電熱消解儀消解。

土壤樣品：稱取0.250 0 g 土樣至消煮管中，加入10 mL 濃HNO3和4 mL HF，靜置一夜后，先以120 ℃加熱2 h，再升溫至150 ℃，揭蓋并將溫度調至170 ℃，使管內液體剩余約1 mL，冷卻，定容、過濾到50 mL容量瓶中[24]。每批樣品加入空白樣品及土壤標準樣品（GBW07456，地球物理地球化學勘查研究院IGGE）從而進行質量控制。各樣品的相對標準偏差（RSD）均小于10%，回收率在85%~120%之間。

植物樣品：稱取0.200 0 g 植物樣品至消煮管中，加入15 mL 濃HNO3，靜置一夜。先以80 ℃加熱1.5 h，再升溫至120 ℃加熱1.5 h，最后以150 ℃加熱3 h，揭蓋并將溫度調至180 ℃，蒸發至管內液體剩余約1 mL，冷卻，過濾后定容到50 mL 容量瓶中[25]。消解后的植物及土壤樣品用電感耦合等離子體質譜儀（iCAP Qc ICP-MS，Thermo Fisher，美國）測定其中的Cd、As、Se 和必需營養元素含量。每批樣品加入空白樣品及大米粉標準樣品（GBW100350，鋼鐵研究總院分析測試研究所）從而進行質量控制。各樣品的相對標準偏差（RSD）均小于10%，回收率在85%~120%之間。

1.4 稻米中氨基酸含量的測定

稱取水稻籽粒粉末0.20 g 于20 mL 安瓿瓶中，加6 mol·L-1HCl 水溶液，置液氮中冷凍，然后抽真空至7 Pa 后封口。將水解管放在110 ℃恒溫干燥箱中水解24 h。冷卻，混勻，開管，過濾，用移液槍吸取適量濾液，在60 ℃下用旋轉蒸發儀減壓蒸發至干，加入pH=2.2 的檸檬酸鈉緩沖液，搖勻，過濾，取上清液上機測定（GB/T 18246—2000）。測定的氨基酸分別為天冬氨酸（ASP）、蘇氨酸（THR）、絲氨酸（SER）、谷氨酸（GLY）、脯氨酸（PRO）、組氨酸（HIS）、精氨酸（ARG）、丙氨酸（ALA）、纈氨酸（VAL）、甲硫氨酸（MET）、異亮氨酸（ILE）、亮氨酸（LEU）、色氨酸（TRY）、苯丙氨酸（PHE）和賴氨酸（LYS）。

儀器條件：835-50 氨基酸分析儀（Hitachi Limit-ed，日本），緩沖液流速0.225 mL· min-1，茚三酮流速0.30 mL·min-1，柱溫為53 ℃，反應池溫度97 ℃。

1.5 稻米中不同形態Se的測定

所用儀器聯用系統由三部分組成：高效液相色譜（HPLC）、氫化物發生（HG）、原子熒光檢測（AFS）。其中，HPLC部分包括高壓泵（SHIMADZU，Tokyo，日本），配有200 μL 定量環的六通進樣閥（7725i，Rheodyne，Cotati，美國）和PRP-X100 陰離子交換柱（Hamilton，Reno，NV，美國）。HPLC 流 動相為60 mmol·L-1（NH4）2HPO4（pH 6.0，1.0 mL·min-1）；對于HG 部分，還原劑和載體溶液分別為2.0% KBH4（m/V）+0.35%KOH（m/V）和10%HCl（V/V）。檢測部分是AFS-820原子熒光光度計，在儀器里使用的激發光源是高性能Se空心陰極燈（General research institute for nonferrous metals，北京），80 mA；光電倍增管負高壓為300 V；載氣流速和屏蔽氣流速分別為400 mL·min-1和600 mL·min-1。

稱取稻米粉末樣品0.20 g 于15 mL 離心管中，向樣品中加入10 mL 1∶2甲醇水，渦旋混勻，超聲波超聲15 min（室溫），離心30 min（5 000 r·min-1），離心后將上清液轉移至深紫色錐形瓶中，在40 ℃下用旋轉蒸發儀減壓濃縮，蒸去甲醇，余下溶液全部過0.45 μm水相濾膜，上機測定[26]。

不同形態Se 的標準物質如下：硒酸根溶液標準物質[Se（Ⅵ），GBW10033]，四價硒標準溶液[Se（Ⅳ），GSB04-1751-2004]，購自中國標準物質網；硒代蛋氨酸（SeMet，S3875），硒代半胱氨酸（SeCys，S1650），購自Sigma-Aldrich公司。

1.6 數據分析

采用單因素并結合多重比較法（Tukey 檢驗）比較各處理間的差異顯著性。本試驗中如不另外說明，所有的數據均是3 個重復的平均值。數據統計用SPSS25.0軟件分析，用Origin2018軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 根際土壤pH和Eh

如表1 所示，與對照（CK）相比，噴施Se 肥不顯著增加根際土壤pH，但顯著降低土壤Eh。根施海泡石對pH 和Eh 影響均不顯著。與SP30 處理相比，添加Se 不顯著降低根際土壤Eh 值，Se1SP30 處理顯著增加土壤根際pH，Se5SP30 處理未顯著影響土壤根際pH。與SP50 處理相比，額外噴施Se 增加了根際土壤pH 值（0.05~0.97），其中在Se5SP50 處理下顯著增加17%，降低了根際土壤Eh值，但影響不顯著。

表1 水稻根際土壤pH和EhTable 1 pH and Eh in rhizosphere soil

2.2 水稻生物學指標

如表2 所示，與CK 相比，Se1 處理顯著降低了莖鮮質量、產量和結實率；Se5 處理僅顯著降低了莖鮮質量，SP30處理顯著降低了莖鮮質量、穗質量、200粒質量、產量和結實率；而SP50處理顯著降低了莖鮮質量和結實率。與SP30 處理相比，額外添加Se 顯著增加了株高（Se5SP30 處理）、200 粒質量（Se5SP30 處理）、結實率。與SP50 處理相比，額外添加Se 顯著降低了莖鮮質量和產量（Se5SP50 處理），增加了結實率（Se5SP50 處理），同時降低了穗質量、200 粒質量和分蘗率，但不顯著。

表2 水稻生物學指標Table 2 Biological indexes of paddy rice

2.3 水稻籽粒中Se、Cd、As的含量

與CK 相比，隨著Se 噴施劑量的增加，籽粒中Se的含量均顯著增加；單獨噴施5 mg·L-1Se或與海泡石配施均顯著增加了籽粒中Cd的含量；Se5處理顯著增加了籽粒中As 的含量，而單獨根施海泡石未顯著影響籽粒中As的含量。與SP30或SP50處理相比，額外噴施Se 均未顯著影響籽粒中As 的含量。與Se1 處理相比，根施海泡石未顯著影響籽粒中As的含量，卻顯著增加了籽粒中Cd 的含量；與Se5 處理相比，Se5SP50 處理顯著降低了籽粒中As 和Cd 的含量。與SP30 處理相比，額外噴施Se 顯著增加了籽粒中Cd 的含量。與SP50 處理相比，額外噴施Se 未顯著影響籽粒中Cd 的含量。當噴施Se 劑量≤1 mg·L-1時，根施海泡石未顯著影響籽粒中Se 含量，當噴施5 mg·L-1Se時，根施海泡石顯著降低了籽粒中Se含量（圖1）。

圖1 水稻籽粒中Se、Cd和As的含量Figure 1 Content of Se，Cd and As in grains

2.4 水稻籽粒中必需營養元素的含量

由表3 可知，與CK 相比，Se 或者海泡石單一施用，趨向于降低籽粒中的K 和Fe 含量，而增加Mn、Cu和Zn 的含量。Se1 處理顯著降低了水稻籽粒中K 和Fe 含量，其中Fe 含量降低60.30%；Se5 處理顯著降低了籽粒中K 的含量，而Mn、Cu 和Zn 含量分別顯著增加12.22%、43.03%和35.17%；SP30 和SP50 處理均顯著降低籽粒中的K和Fe含量，而顯著增加了Zn含量。與SP30 處理相比，額外噴施Se 降低了籽粒中Mg（Se5SP30）、Ca、Mn（Se5SP30）和Fe 的含量。與SP50處理相比，額外噴施Se 降低了籽粒中Mg（Se5SP50）、Ca（Se5SP50）、Fe和Zn的含量。

表3 水稻稻米中Mg、K、Ca、Mn、Fe、Cu和Zn含量（mg·kg-1）Table 3 Content of Mg，K，Ca，Mn，Fe，Cu and Zn in grains of paddy rice（mg·kg-1）

2.5 不同處理對水稻籽粒中氨基酸含量的影響

如表4 所示，與CK 相比，Se1 處理顯著增加了籽粒中ARG 和TRY 的含量，其中TRY 含量增加了57.14%。Se5、SP30和SP50處理未對籽粒中的氨基酸含量有顯著影響。與SP30處理相比，額外噴施1 mg·L-1Se 肥處理，籽粒中GLU、ARG、MET、TRY 和PHE的含量分別顯著增加了8.72%、20.00%、35.00%、55.17%和16.07%；而額外噴施5 mg·L-1Se 肥處理未對籽粒中的氨基酸含量有顯著影響。與SP50處理相比，額外噴施1 mg·L-1Se 顯著增加了籽粒中ARG 和TRY 的含量，分別增加了15.07%和44.83%，同時也顯著降低了VAL 的含量；額外噴施5 mg·L-1Se 肥處理，籽粒中的ASP、ARG、LEU、TRY 和PHE 的含量顯著增加了11.83%、9.59%、11.36%、27.59%和10.53%。

表4 水稻稻米中氨基酸比例（%）Table 4 Percentages of different amino acids in the grains of paddy rice（%）

2.6 籽粒中不同形態硒的含量及比率

四種硒形態標準溶液的色譜圖見圖2a。與CK相比，單獨添加Se 顯著增加了SeCys，Se5 處理顯著增加了SeMet 和Se（Ⅳ）含量，而Se1 處理并未檢測出SeMet。與Se1 處理相比，額外根施海泡石顯著降低了SeCys 含量，未顯著影響Se（Ⅳ）和SeMet 含量。與Se5 處理相比，額外根施海泡石顯著降低了SeCys 和Se（Ⅳ）含量；而Se5SP30處理顯著增加了SeMet含量，Se5SP50處理顯著降低了SeMet含量（圖2b）。

圖2 硒形態標準物質的色譜圖（a）和稻米中不同形態Se含量（b）及比例（c）Figure 2 Chromatograms of Se-species in standard substances（a）and content（b），percentages of different Se speciation（c）in grains

對照處理中，籽粒中硒主要是SeMet，其次為Se（Ⅳ）。單獨添加1 mg·L-1Se 后，籽粒中的Se 形態主要由SeCys 和Se（Ⅳ）組成，其中以SeCys 居多。添加5 mg·L-1Se 后，SeCys 比例降低，Se（Ⅳ）和SeMet 比例增加。與Se1 處理相比，Se1SP30 處理降低了SeCys和Se（Ⅳ）比例，而增加了SeMet比例；Se1SP50處理降低了SeCys 比例，而增加了Se（Ⅳ）比例。與Se5 處理相比，Se5SP30處理降低了SeCys和Se（Ⅳ）比例，而增加了SeMet 比例；Se5SP30 處理降低了SeCys 比例，而增加了SeMet比例（圖2c）。

3 討論

3.1 土壤pH和Eh的變化

土壤pH 和Eh的變化，會影響重（類）金屬的存在形態，進而影響其生物有效性。海泡石是一種黏土礦物（含水硅酸鎂），屬于堿性肥料。海泡石具有較高的比表面積和同晶替代現象[Fe 和Mg 容易替代鋁氧八面體中的鋁（Al）]，使得其具有較大的電荷[27]。但本研究中根施海泡石卻不顯著降低根際土壤的pH，其可能的原因有：

（1）本研究中以陰離子形態存在的植物必需營養元素以及有機質含量相對豐富。根據全國第二次土壤普查養分分級標準，全N 含量>2 g·kg-1、全P 含量>1 g·kg-1時，土壤N 和P 養分分級為一級；而有機質含量（帶有大量負電荷）30~40 g·kg-1時，土壤有機質含量屬于二級標準（較豐富）。因此，本研究中較低的陽離子含量以及較豐富、帶有負電荷的陰離子基團可能過剩，其對陽離子的束縛導致陽離子釋放能力較弱。

（2）Mg及其他陽離子被植物吸收，同時釋放出質子所導致。本研究的土壤中K2O、Cu（我國土壤平均含量為22 mg·kg-1）[28]、Ni（我國土壤平均含量為24.9 mg·kg-1）[29]等陽離子含量分別為10.04 g·kg-1、12.34 mg·kg-1和9.72 mg·kg-1，其含量較一般土壤低，特別是K[根據全國第二次土壤普查養分分級標準，土壤全鉀（K2O）含量<5~10 g·kg-1的土壤屬于K較缺乏土壤]。

（3）長期淹水導致還原性物質的富集。淹水條件不利于有機質的分解，厭氧細菌分解有機質不完全，產生大量還原性物質，導致土壤Eh 降低，使Cd（或其他陽離子）與土壤中的硫形成溶解度較低的硫化物，降低Cd以及其他陽離子的生物有效性[30]。

上述原因最終導致土壤能供應的陽離子不足，而植物應激分泌更多的酸性物質；本研究所用土壤有機質含量較高，長期淹水導致其分解不完全，易產生酸性物質，其有利于土壤pH 值的降低[31]。上述綜合作用可增加土壤陽離子溶解度，最終導致：①不同處理下Cd 含量超標（甚至是促進Cd 吸收的現象）；②水稻根際土壤pH 顯著低于土壤本底值[6.16（本底值）vs 5.75（CK 處理下）]。上述離子吸收平衡理論也可用于解釋葉面噴施Se 導致根系pH 增加的現象（雖然統計學上不顯著，但是相對于CK 處理，Se5 處理增加根際土壤pH 達0.17 個單位）。這可能是由于四價Se 以陰離子形態存在，當葉片噴施Se 時，植物應激導致其根系排出氫氧根離子，以減少根系陰離子Se（或其他相對過量陰離子）的吸收，從而有增加土壤pH 的趨勢。

長期淹水條件使土壤處于還原條件，而Se 施加后一般會在土壤微生物的作用下被還原成更低價態的Se[32]。因此，葉面噴施Se 導致植物根際土壤Eh 值的降低可能是水稻根系的一種應激反應，促進植物根系還原條件進一步發展，有利于Se 化合物的還原。與上述結果一致的是：在單獨加入海泡石基礎上葉面噴施Se 對根際土壤Eh 均有不顯著的降低。但上述推測需要進一步試驗證實，特別是Se 加入后土壤中負責Se還原的微生物種群數量的變化。

3.2 水稻生長和產量

適量的Se 可以提高作物的產量和品質，濃度過高則會對植物產生毒害作用[8]。Teixeira 等[33]研究發現，外源Se 可促進水稻生長發育，提高其產量和品質。但當Se 濃度超過0.8 mg·kg-1時，水稻幼苗生長受到抑制[34]。袁偉玲等[35]研究發現，當噴施Se濃度大于2.0 mg·L-1時，抑制生菜的生長使產量降低。本試驗中，單獨葉面噴施1 mg·L-1Se 顯著降低了莖鮮質量、產量和結實率；單獨葉面噴施5 mg·L-1Se 僅顯著降低了地上部分鮮質量。其結果與Teixeira 等[33]的研究結果不一致，這可能與不同水稻品種、長期淹水條件、Se 的添加劑量、土壤自身陽離子供肥潛力、以及Se 可能對As、Cd 吸收促進有關。本試驗還發現SP30處理顯著降低了莖鮮質量、穗質量、200 粒質量、產量和結實率；而SP50 處理僅顯著降低了莖鮮質量和結實率，這表明在本研究條件下，海泡石處理會對水稻生長產生不利影響。與SP30單獨處理相比，5 mg·L-1Se 增加了水稻株高（Se5SP30 處理）、200 粒質量（Se5SP30 處理）和結實率，表明低劑量（SP30）海泡石處理下，葉面噴施Se對水稻生長有一定的促進作用。

3.3 籽粒中Cd和As含量

筆者前期研究發現，葉面噴施8 mg·L-1Se可以顯著降低稻米中Cd、As含量[19]；且Shanker等[36]對菜豆研究發現，根施外源Se 也顯著降低了菜豆Cd 的吸收。在本試驗中，單獨噴施高劑量Se（5 mg·L-1Se）和加入高劑量（SP50）海泡石均顯著增加了籽粒中Cd 含量（圖1b）；對As 而言，單獨噴施高劑量Se 增加了水稻籽粒As 的含量（圖1c）。SP30 處理下，噴施Se 反而促進了籽粒中Cd 的含量（圖1b）；在噴施高劑量Se 基礎上施加高劑量海泡石顯著降低籽粒中As 和Cd 的含量（圖1b、圖1c）。本試驗中，影響水稻籽粒As、Cd 吸收富集的因素存在以下幾點：

（1）Se的添加劑量。有報道表明，Se對水稻Cd吸收的影響取決于Se和Cd 的暴露濃度，當營養液中Cd含量較高時，添加高濃度Se 會提高水稻對Cd 的吸收[19]。廖寶涼等[37]對水稻研究發現，低濃度的Se對As表現出拮抗作用，而較高濃度的Se 對As 毒性具有協同作用。本研究也發現相似的劑量效應，即不合適的Se 劑量或生長條件促進水稻籽粒中Cd 和As 的富集。例如，與單獨海泡石處理相比，葉面噴施Se 處理雖然顯著促進了根際土壤pH 值，但卻顯著增加了水稻籽粒中Cd 的含量（圖1b，僅在30 mg·kg-1海泡石處理下）。上述結果表明，SP30 處理下，Se 可能促進了水稻Cd 向籽粒中的轉運。Se 促進Cd 的轉運也被其他研究者發現，其可能與Se 促進了參與Cd 向地上部分轉運基因的表達有關（HMA2和HMA4）[38-39]。

（2）土壤淹水條件。據報道，淹水可以顯著降低水稻糙米中Cd 含量、增加As 的富集；而旱作可增加水稻籽粒中的Cd 含量、降低As 的富集[19，40]。因此，本研究中淹水條件促進了土壤As 有效態含量的增加，其導致葉面噴施Se 不僅沒有抑制籽粒中As 含量，反而增加了其富集。長期淹水在理論上應該對土壤Cd的有效性不利，但本研究中由于上文提及的原因導致植物過量吸收Cd，且噴施Se 和加入海泡石并未降低籽粒Cd的含量。

（3）根際土壤pH 變化。淹水不僅可以影響土壤pH值，還可以改變土壤的氧化還原條件。土壤高pH有利于Cd吸附、沉淀[41]。本試驗中施加海泡石降低了根際土壤pH，其有利于水稻籽粒中Cd富集。與單獨Se5處理相比，Se5SP50處理卻顯著降低了籽粒中Cd的含量（圖1b），其可能與顯著增加的根際土壤pH值有關。

3.4 籽粒中必需營養元素、不同形態Se和氨基酸含量

報道表明：合理施用微量元素Se 可促進作物生長，提高作物對養分的吸收能力，有效改善作物營養品質；過量施Se 會造成離子毒害，影響作物正常生長發育和其他礦質營養元素的吸收利用[39]。例如：Arvy等[42]的研究發現，Se 會增加植株對Cu 和Zn 元素的吸收。方勇等[43]研究表明，對水稻葉面噴施Se 肥，適宜的Se 濃度可以提高水稻籽粒中的Se 含量，有利于稻米中Mn 元素的吸收。本試驗中，Se5 處理顯著增加了Mn、Cu 和Zn 的含量，其可能與水稻葉片光合修復有關。例如，于穎等[44]通過大豆盆栽試驗證明，低濃度Se 能使大豆葉片中必需的微量元素Mg、Fe 和Mn含量顯著提高，使葉綠體膜結構保持完好，使大豆生長較為正常。本研究中在加入海泡石基礎上，額外噴施Se 未對水稻籽粒必需營養元素的含量有提升作用，反而在一定條件下抑制了籽粒中一些元素的含量（表3）。例如，與單獨SP30 處理相比，Se5SP30 處理顯著降低了籽粒中Mg、Ca、Mn 和Fe 的含量。上述結果表明，Se 對植物必需營養元素含量的影響可能有條件限制，但其機理還需要進一步研究。

Zhang 等[45]試驗表明，葉面噴施Se 肥可顯著提高水稻籽粒中Se含量，本試驗中，隨著Se噴施劑量的增加，籽粒中Se 的含量也顯著增加，其中單獨噴施5 mg·L-1Se 肥處理，籽粒中Se 含量顯著提高2 934%。植物體內Se可取代巰基（—SH）中的S，形成硒代氨基酸，上述過程會對植物的氮代謝、硫代謝和氨基酸代謝產生影響[46]。SeMet 是大豆、水稻和小麥等農作物中硒代氨基酸的主要成分[47]。Luo 等[16]發現葉面噴施Se 肥可有效將花生植株內的無機Se 轉化為有機Se，增加SeCys 和SeMet 含量。楊玉玲[48]研究發現，隨著葉面噴施Se 肥濃度的增加，蛋氨酸含量也顯著增加。在本試驗中，Se5 處理下，籽粒中Se（Ⅳ）、SeCys 和SeMet含量均顯著增加，而Se1處理并未檢測出SeMet。同時發現，高劑量Se促進了SeMet占比的增加，而低劑量（1 mg·L-1）Se促進了SeCys占比的增加，這可能與植物體內無機Se和有機Se的轉化過程有關。

有研究表明，在小麥、水稻和小白菜上施Se 可提高水稻籽粒及小白菜氨基酸含量，改變小麥氨基酸組成[44]。本試驗中，Se1 處理使籽粒中TRY 和ARG 含量分別顯著提高57.14%和18.57%。單獨施用海泡石或噴施5 mg·L-1Se對水稻氨基酸含量無顯著提高作用，而海泡石與Se 肥配施可顯著提高ASP、APG、MET、GLU、TRY、PHE、LEU和ARG含量（表4），表明單獨噴施低劑量Se 肥或與海泡石聯用可以更好地提高籽粒中部分氨基酸的含量。

4 結論

（1）在陽離子含量不豐富而有機質、陰離子含量較高的土壤上，采用淹水處理可能導致根際土壤pH降低，從而有利于水稻籽粒Cd 的富集。此時單獨葉面噴施Se 增加水稻根際土壤pH，顯著降低根際土壤Eh；而海泡石未能顯著影響根際土壤pH。

（2）淹水條件下，單獨噴施Se 或根施海泡石或者兩者聯用大部分情況下均未對水稻生物學指標產生促進任用，但使得水稻籽粒As含量急劇增加。

（3）淹水條件下，葉面噴施高劑量Se 促進了硒代蛋氨酸占比的增加，而低劑量（1 mg·L-1）Se促進了硒代半胱氨酸占比的增加。

（4）淹水條件下，單獨噴施低劑量Se 或其與海泡石聯用可以更好地提高籽粒中部分氨基酸的含量。