淹水条件下叶面喷施硒与海泡...联合降低水稻吸收砷镉的风险_李增飞.pdf

农业环境科学学报Journal of AgroEnvironment Science2023，42（6）:1208-12182023年6月李增飞，廖国健，石圣杰，等.淹水条件下叶面喷施硒与海泡石联合降低水稻吸收砷镉的风险J.农业环境科学学报,2023,42（6）：1208-1218.LI Z F,LIAO G J,SHI S J,et al.Risks of selenium and sepiolite use to reduce arsenic and cadmium uptake in rice under flooding conditionsJ.Journal ofAgro-Environment Science,2023,42（6）：1208-1218.淹水条件下叶面喷施硒与海泡石联合降低水稻吸收砷镉的风险李增飞1，廖国健2，石圣杰1，林晓军3，陆芳焘4，刘喜德5，黄驰超6，兰加永7，范稚莲2，冯人伟1*（1.福建农林大学资源与环境学院，福州 350002；2.广西大学农学院，南宁 530000；3.广西都安县高岭镇农业技术推广站，广西河池 530700；4.广西环江毛南族自治县绿色食品发展站，广西 河池 547000；5.广西罗城仫佬族自治县农产品质量安全检测站，广西 河池 547000；6.广西河池市农业生态与资源保护站，广西 河池 547000；7.广西河池市金城江区农业农村局植物保护站，广西 河池 547000）Risks of selenium and sepiolite use to reduce arsenic and cadmium uptake in rice under flooding conditionsLI Zengfei1,LIAO Guojian2,SHI Shengjie1,LIN Xiaojun3,LU Fangtao4,LIU Xide5,HUANG Chichao6,LAN Jiayong7,FAN Zhilian2,FENG Renwei1*（1.College of Resources and Environment,Fujian Agriculture&Forestry University,Fuzhou 350002,China;2.College of Agriculture,Guangxi University,Nanning 530000,China;3.Gaoling Town Agricultural Technology Popularization Station of Du an County,Hechi530700,China;4.Green Food Development Station,Huanjiang Maonan Autonomous County,Hechi 547000,China;5.AgriculturalProduct Quality and Safety Inspection Station,Luocheng Mulam Autonomous County,Hechi 547000,China;6.Hechi Agricultural Ecologyand Resource Protection Station,Hechi 547000,China;7.Plant Protection Station of Agricultural and Rural Bureau of Jinchengjiang收稿日期：2022-11-21录用日期：2023-02-27作者简介：李增飞（1995），男，硕士研究生，主要研究方向为（类）重金属污染修复研究。E-mail：*通信作者：冯人伟E-mail：基金项目：国家自然科学基金面上项目（41103075，41877497）Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41103075，41877497）摘要：硒（Se）能抑制水稻对镉（Cd）和砷（As）的吸收，但针对Se应用风险的研究还较为缺乏。为探究Se在降低重（类）金属吸收实际应用过程中尤其是南方多雨条件下的适用性，本研究采用全生育期淹水的农艺措施，利用根施海泡石30 mgkg-1（SP30）和50mgkg-1（SP50），并配合叶面喷施Se肥（Na2SeO3）1 mgL-1（Se1）和5 mgL-1（Se5），测定根际土壤pH和Eh，水稻籽粒Cd、As、Se、氨基酸的含量以及Se形态等指标，探究Se对水稻生长和重（类）金属吸收的影响。结果表明：与CK处理相比，单独叶面喷施Se和单独根施海泡石处理均在一定程度上对水稻产生了不利影响，同时还一定程度上促进了籽粒中Cd或As的富集。与SP30处理相比，额外添加Se显著增加了株高（Se5SP30处理）、200粒质量（Se5SP30处理）、结实率、籽粒中Cd的含量和部分氨基酸含量，但降低了籽粒中Mg（Se5SP30处理）、Ca、Mn（Se5SP30处理）和Fe的含量。与SP50处理相比，额外添加Se显著降低了茎鲜质量、产量（Se5SP50处理）、籽粒中Mg（Se5SP50处理）、Ca（Se5SP50处理）、Fe、Zn 和缬氨酸（VAL）（Se1SP50处理）的含量；增加了结实率（Se5SP50处理）和籽粒中精氨酸、色氨酸的含量，未显著影响籽粒中As和Cd含量。研究表明，全生育期淹水条件，施用Se和海泡石会增加As和Cd在水稻籽粒中富集的风险。因此，在利用Se和海泡石降低水稻籽粒中的As、Cd含量时，需要注意土壤水分的管理。关键词：氨基酸；硒形态；水稻；复合污染；镉砷富集中图分类号：X173文献标志码：A文章编号：1672-2043（2023）06-1208-11doi:10.11654/jaes.2022-1187李增飞，等：淹水条件下叶面喷施硒与海泡石联合降低水稻吸收砷镉的风险2023年6月水稻是世界一半以上人口的主要粮食作物，特别是亚洲1，然而这些地域的许多国家都面临着农田镉（Cd）和砷（As）的污染，导致它们在作物中过量积累。据报道，我国19%的农田土壤受到重（类）金属污染，其中以 Cd、镍（Ni）、铜（Cu）、As、汞（Hg）和铅（Pb）为主2。据调查，我国南方某矿区稻田土壤中Cd、As含量分别为11.7 mgkg-1和35.1 mgkg-1，均高于农业土壤环境质量标准（GB 156182018）；而稻米中Cd和As含量达1.1 mgkg-1和0.7 mgkg-13，分别是食品安全国家标准（GB 27622017）的 5.5 倍和 3.5 倍。同时，西班牙4、韩国5和越南6等国也有 As、Cd单独或复合污染的问题。因此，对农田Cd和As污染亟需治理。土壤重（类）金属污染修复技术主要包括：原位钝化7、叶面喷施8和生物修复9等。原位钝化主要通过沉淀10、竞争吸附11、络合12和调节土壤 pH13等机制来降低植物对重（类）金属的吸收。硒（Se）是人体必需的营养元素，缺Se可导致甲状腺功能减退症、心血管疾病、免疫系统减弱等疾病14。通过土壤施用Se15和叶面喷施Se16可提高作物中Se含量，从而达到提高人体Se摄入量的目的。同时，适量浓度的Se可缓解各种逆境胁迫，如盐、低温、高温和重（类）金属胁迫17。此外，Se还能抑制植物对多种重（类）金属的吸收，包括Cd和As18。但是，在利用Se降低农作物重（类）金属吸收的过程中，一些外在的不利条件可能会限制这一技术的适用性，但到目前为止，上述问题还未引起重视。例如，Cd在土壤中以阳离子形态存在，而As则以中性分子（三价）或阴离子（五价）形态存在，这些特性导致单独使用Se较难同时降低植物对Cd、As吸收。因此，必须采用联合技术措施以同时降低植物对Cd、As的吸收富集。研究者通过根施Se结合水分管理的方式，试图同时降低水稻对As、Cd的吸收；然而，长期淹水降低了Cd的有效性，却增加了土壤中As的有效性19-21，使得稻米As含量仍超过其国家标准（0.2 mgkg-1）19。我国水稻种植区域一般降雨较多，经常会面临晒田不充分的情况，而不恰当的晒田时间会影响植物对As、Cd的吸收富集8。综上所述，在实践中利用Se降低植物重（类）金属吸收这一技术可能存在条件限制，需针对其适用范围开展研究，但相关研究还十分缺乏。海泡石降低植物Cd吸收的效果较好，常被用于土壤Cd的钝化修复22-23。本研究试图在前期Se配合水分调控的基础上，向水稻根系施加海泡石，探究排水不畅条件下，叶面喷施Se（Na2SeO3）降低水稻As、Cd吸收的适用性及其风险。本研究的主要内容包括：水稻生长的响应；水稻籽粒中Cd、As和必需元素的含量；氨基酸含量和Se在籽粒中的形态差异。1材料与方法1.1 植物培育及土壤处理将取自广西河池地区都安县的复合污染土壤，放District,Hechi City,Hechi 547000,China）Abstract：Selenium（Se）can inhibit the absorption of cadmium（Cd）and arsenic（As）in rice,and combined Se and passivatortechnologies have been applied in rice soil remediation.However,the risks of Se application with passivators have not been investigated.Using a full flooding condition,this study explored the applicability and risks of Se combined with passivators under rainy weather in thesouth of China.Either 30 mgkg-1or 50 mgkg-1sepiolite（SP30 and SP50,respectively）was used as a base fertilizer and 1 mgL-1or 5mgL-1Se（Na2SeO3;Se1 and Se5,respectively）as a foliar fertilizer.Indexes were measured for soil rhizosphere（pH and Eh）and rice grain（mainly concentrations of Se speciation,amino acids,cadmium,arsenic,and selenium）.The results showed that compared to the CKtreatment,adding Se or sepiolite alone had adverse effects on rice and promoted the enrichment of Cd or As in grains.Compared totreatment with SP30,Se1SP30 and Se5SP30 significantly increased seed setting rate and Cd concentration.Se5SP30 also significantlyincreased plant height and 200 grain weight.While the rice grain concentration of some amino acids increased with both treatments,adecrease in Ca and Fe was observed with both treatments,and Mg and Mn decreased in Se5SP30.Compared to treatment with SP50,Se1SP50 and Se5SP50 significantly reduced the shoot fresh weight,while treatment with Se5SP50 also reduced shoot yield and increasedseed setting rate.Decreased grain concentrations of Fe and Zn were observed for both treatments,Mg and Ca with Se5SP50,and valine withSe1SP50.Increased grain concentrations of arginine and tryptophan were observed with both treatments.The concentrations of As and Cdin grains were not significantly affected with either treatment.The results of this study indicate that the use of Se or sepiolite increase therisk of As and Cd enrichment in rice grains under flooding conditions during the whole growth period.In practice,attention to watermanagement is needed when using Se and sepiolite to remediate As or Cd contaminated soils.Keywords：amino acid;selenium morphology;rice;combined pollution;cadmium and arsenic enrichment1209农业环境科学学报第42卷第6期置于试验大棚内自然风干，磨细过20目筛，充分混合均匀后放置于暗处。取部分过20目筛的土壤过100目筛，用于测定土壤基本理化性质。土壤中重金属含量（mgkg-1）为 Cd 1.45、As 53.46、Cr 22.64、Ni 9.72、Cu 12.34、Zn 95.57、Pb 80.36，Se含量为0.38 mgkg-1，N、P、K2O分别为2.22、1.02、10.04 gkg-1、速效氮、速效磷、速效钾含量分别为118.25、63.80、151.88 mgkg-1、有机质含量为33.55 gkg-1、pH为6.16。根据 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB156182018），本研究中土壤Cd和As均超过各自的标准（在 5.5pH6.5 条件下，稻田中的 As：30 mgkg-1，Cd：0.4 mgkg-1）。土培试验采用塑料桶，每桶装风干土5 kg。每桶土中施用基肥NCO（NH）2 0.20 g、P（KH2PO4）0.12 g、K（K2SO4）0.26 g，并按照试验设计施加海泡石。根据前人的研究19，Se肥设2个处理浓度1 mgL-1（Se1）和5 mgL-1（Se5）（叶面肥喷施）；海泡石设2个处理浓度30 mgkg-1（SP30）和50 mgkg-1（SP50），因此，本试验有 CK、Se1、Se5、SP30、SP50、Se1SP30、Se1SP50、Se5SP30、Se5SP50 共 9 个处理，每个处理3个重复。选取大小均匀、颗粒饱满的水稻种子，放入 2%的NaClO溶液中消毒20 min，先后用自来水及去离子水各清洗2遍，然后播种于培养基质（蛭石与珍珠岩为体积比1 1），加入去离子水湿润后置于玻璃温室内培养 3周，培养期间视幼苗长势情况用 50%Hoagland营养液滴浇。移苗前一周对塑料桶中的风干土进行淹水，保持3 cm的淹水层。3周后，选择大小均匀的水稻幼苗，用去离子水清洗幼苗根系并移栽到塑料桶中，每桶2株。在水稻的整个生育期间，保持淹水层34 cm。Se肥作为叶面肥另外喷施，在水稻抽穗期和灌浆期喷施，每次每桶喷施已配制的Se肥100mL。水稻后续整个生长栽培过程均在玻璃温室内进行，采用自然光源，温度1538。1.2 样品采集、处理及测定水稻成熟收获前测其株高并原位测定水稻根际土Eh和pH，待盆中土壤水分减少至土壤稀松后，收获水稻并置于尼龙网袋，同时采集相应的根际土壤带回实验室。采集的水稻植株分为根、茎叶和稻穗三部分，称量其茎叶鲜质量。用去离子水对根、茎叶仔细清洗，放入 70 烘箱烘干至质量恒定，称茎叶干质量。对稻穗进行脱粒，称200粒质量。统计每桶水稻产量，收集糙米和稻壳。将根系、茎叶、稻壳和稻米用小型粉碎机进行粉碎后用塑料密封袋保存待测。采回的根际土壤样品自然风干，磨碎，过100目筛，用塑料密封袋保存待测。1.3 样品中元素含量测定土壤及植物样品消解均采用莱伯泰科DigiBlockED54电热消解仪消解。土壤样品：称取0.250 0 g土样至消煮管中，加入10 mL浓 HNO3和 4 mL HF，静置一夜后，先以 120 加热2 h，再升温至150，揭盖并将温度调至170，使管内液体剩余约1 mL，冷却，定容、过滤到50 mL容量瓶中24。每批样品加入空白样品及土壤标准样品（GBW07456，地球物理地球化学勘查研究院 IGGE）从而进行质量控制。各样品的相对标准偏差（RSD）均小于10%，回收率在85%120%之间。植物样品：称取0.200 0 g植物样品至消煮管中，加入 15 mL 浓 HNO3，静置一夜。先以 80 加热 1.5h，再升温至120 加热1.5 h，最后以150 加热3 h，揭盖并将温度调至180，蒸发至管内液体剩余约1mL，冷却，过滤后定容到50 mL容量瓶中25。消解后的植物及土壤样品用电感耦合等离子体质谱仪（iCAP Qc ICP-MS，Thermo Fisher，美国）测定其中的Cd、As、Se和必需营养元素含量。每批样品加入空白样品及大米粉标准样品（GBW100350，钢铁研究总院分析测试研究所）从而进行质量控制。各样品的相对标准偏差（RSD）均小于10%，回收率在85%120%之间。1.4 稻米中氨基酸含量的测定称取水稻籽粒粉末0.20 g于20 mL安瓿瓶中，加6 molL-1HCl水溶液，置液氮中冷冻，然后抽真空至7 Pa后封口。将水解管放在110 恒温干燥箱中水解24 h。冷却，混匀，开管，过滤，用移液枪吸取适量滤液，在 60 下用旋转蒸发仪减压蒸发至干，加入pH=2.2的柠檬酸钠缓冲液，摇匀，过滤，取上清液上机测定（GB/T 182462000）。测定的氨基酸分别为天冬氨酸（ASP）、苏氨酸（THR）、丝氨酸（SER）、谷氨酸（GLY）、脯 氨 酸（PRO）、组 氨 酸（HIS）、精 氨 酸（ARG）、丙氨酸（ALA）、缬氨酸（VAL）、甲硫氨酸（MET）、异 亮 氨 酸（ILE）、亮 氨 酸（LEU）、色 氨 酸（TRY）、苯丙氨酸（PHE）和赖氨酸（LYS）。仪器条件：835-50氨基酸分析仪（Hitachi Limited，日本），缓冲液流速0.225 mL min-1，茚三酮流速0.30 mL min-1，柱温为53，反应池温度97。1.5 稻米中不同形态Se的测定所用仪器联用系统由三部分组成：高效液相色谱1210李增飞，等：淹水条件下叶面喷施硒与海泡石联合降低水稻吸收砷镉的风险2023年6月（HPLC）、氢化物发生（HG）、原子荧光检测（AFS）。其中，HPLC部分包括高压泵（SHIMADZU，Tokyo，日本），配有200 L定量环的六通进样阀（7725i，Rheodyne，Cotati，美国）和 PRP-X100阴离子交换柱（Hamilton，Reno，NV，美 国）。HPLC 流 动 相 为 60 mmol L-1（NH4）2HPO4（pH 6.0，1.0 mLmin-1）；对于 HG 部分，还原剂和载体溶液分别为 2.0%KBH4（m/V）+0.35%KOH（m/V）和10%HCl（V/V）。检测部分是AFS-820原子荧光光度计，在仪器里使用的激发光源是高性能Se空心阴极灯（General research institute for nonferrousmetals，北京），80 mA；光电倍增管负高压为 300 V；载气流速和屏蔽气流速分别为 400 mLmin-1和 600mLmin-1。称取稻米粉末样品0.20 g于15 mL离心管中，向样品中加入10 mL 1 2甲醇水，涡旋混匀，超声波超声15 min（室温），离心30 min（5 000 rmin-1），离心后将上清液转移至深紫色锥形瓶中，在40 下用旋转蒸发仪减压浓缩，蒸去甲醇，余下溶液全部过 0.45 m水相滤膜，上机测定26。不同形态Se的标准物质如下：硒酸根溶液标准物质Se（），GBW10033，四价硒标准溶液Se（），GSB04-1751-2004，购自中国标准物质网；硒代蛋氨酸（SeMet，S3875），硒代半胱氨酸（SeCys，S1650），购自Sigma-Aldrich公司。1.6 数据分析采用单因素并结合多重比较法（Tukey检验）比较各处理间的差异显著性。本试验中如不另外说明，所有的数据均是 3 个重复的平均值。数据统计用SPSS25.0软件分析，用Origin2018软件作图。2结果与分析2.1 根际土壤pH和Eh如表1所示，与对照（CK）相比，喷施Se肥不显著增加根际土壤pH，但显著降低土壤Eh。根施海泡石对pH和Eh影响均不显著。与SP30处理相比，添加Se不显著降低根际土壤 Eh值，Se1SP30处理显著增加土壤根际 pH，Se5SP30 处理未显著影响土壤根际pH。与SP50处理相比，额外喷施Se增加了根际土壤pH 值（0.050.97），其中在 Se5SP50 处理下显著增加17%，降低了根际土壤Eh值，但影响不显著。2.2 水稻生物学指标如表2所示，与CK相比，Se1处理显著降低了茎鲜质量、产量和结实率；Se5处理仅显著降低了茎鲜质量，SP30处理显著降低了茎鲜质量、穗质量、200粒质量、产量和结实率；而SP50处理显著降低了茎鲜质量和结实率。与SP30处理相比，额外添加Se显著增加了株高（Se5SP30 处理）、200 粒质量（Se5SP30 处理）、结实率。与SP50处理相比，额外添加Se显著降低了茎鲜质量和产量（Se5SP50处理），增加了结实率（Se5SP50处理），同时降低了穗质量、200粒质量和分蘖率，但不显著。2.3 水稻籽粒中Se、Cd、As的含量与CK相比，随着Se喷施剂量的增加，籽粒中Se的含量均显著增加；单独喷施5 mgL-1Se或与海泡石配施均显著增加了籽粒中Cd的含量；Se5处理显著增加了籽粒中As的含量，而单独根施海泡石未显著影响籽粒中As的含量。与SP30或SP50处理相比，额外喷施Se均未显著影响籽粒中As的含量。与Se1处理相比，根施海泡石未显著影响籽粒中As的含量，却显著 增 加 了 籽 粒 中 Cd 的 含 量；与 Se5 处 理 相 比，Se5SP50处理显著降低了籽粒中As和Cd的含量。与SP30处理相比，额外喷施Se显著增加了籽粒中Cd的含量。与SP50处理相比，额外喷施Se未显著影响籽粒中Cd的含量。当喷施Se剂量1 mgL-1时，根施海泡石未显著影响籽粒中Se含量，当喷施5 mgL-1Se时，根施海泡石显著降低了籽粒中Se含量（图1）。2.4 水稻籽粒中必需营养元素的含量由表 3 可知，与 CK 相比，Se 或者海泡石单一施用，趋向于降低籽粒中的K和Fe含量，而增加Mn、Cu和Zn的含量。Se1处理显著降低了水稻籽粒中K和Fe含量，其中Fe含量降低60.30%；Se5处理显著降低注：平均值标准差（n=3），同列不同小写字母表示不同处理间差异显著（P0.05）。下同。Note：Values are meansSD（n=3）.Different lowercases letters in thesame column indicate significant differences among different treatments（P2 gkg-1、全P含量1 gkg-1时，土壤N和P养分分级为一级；而有机质含量（带有大量负电荷）3040 gkg-1时，土壤有机质含量属于二级标准（较丰富）。因此，本研究中较低的阳离子含量以及较丰富、带有负电荷的阴离子基团可能过剩，其对阳离子的束缚导致阳离子释放能力较弱。（2）Mg及其他阳离子被植物吸收，同时释放出质子所导致。本研究的土壤中K2O、Cu（我国土壤平均含量为22 mgkg-1）28、Ni（我国土壤平均含量为24.9mgkg-1）29等阳离子含量分别为 10.04 gkg-1、12.34mgkg-1和9.72 mgkg-1，其含量较一般土壤低，特别是K根据全国第二次土壤普查养分分级标准，土壤全钾（K2O）含量510 gkg-1的土壤属于K较缺乏土壤。（3）长期淹水导致还原性物质的富集。淹水条件不利于有机质的分解，厌氧细菌分解有机质不完全，产生大量还原性物质，导致土壤Eh降低，使Cd（或其他阳离子）与土壤中的硫形成溶解度较低的硫化物，降低Cd以及其他阳离子的生物有效性30。上述原因最终导致土壤能供应的阳离子不足，而植物应激分泌更多的酸性物质；本研究所用土壤有机质含量较高，长期淹水导致其分解不完全，易产生酸性物质，其有利于土壤pH值的降低31。上述综合作用可增加土壤阳离子溶解度，最终导致：不同处理下 Cd 含量超标（甚至是促进 Cd 吸收的现象）；水稻根际土壤 pH 显著低于土壤本底值6.16（本底值）vs 5.75（CK 处理下）。上述离子吸收平衡理论也可用于解释叶面喷施Se导致根系pH增加的现象（虽然统计学上不显著，但是相对于CK处理，Se5处理增加根际土壤pH达0.17个单位）。这可能是由于四价 Se以阴离子形态存在，当叶片喷施 Se时，植物应激导致其根系排出氢氧根离子，以减少根系阴离子Se（或其他相对过量阴离子）的吸收，从而有增加土壤pH的趋势。长期淹水条件使土壤处于还原条件，而Se施加后一般会在土壤微生物的作用下被还原成更低价态的Se32。因此，叶面喷施Se导致植物根际土壤Eh值Se含量Se content/（mgkg-1）8.06.44.83.21.60Cd含量Cd content/（mgkg-1）0.100.080.060.040.020As含量As content/（mgkg-1）1.00.80.60.40.20图1 水稻籽粒中Se、Cd和As的含量Figure 1 Content of Se，Cd and As in grains不同小写字母表示处理间差异显著（P0.05）。下同。Different letters meant significant differences between different treatmentsat 0.05 level.The same below.（a）（b）（c）1213农业环境科学学报第42卷第6期的降低可能是水稻根系的一种应激反应，促进植物根系还原条件进一步发展，有利于 Se 化合物的还原。与上述结果一致的是：在单独加入海泡石基础上叶面喷施Se对根际土壤Eh均有不显著的降低。但上述推测需要进一步试验证实，特别是Se加入后土壤中负责Se还原的微生物种群数量的变化。3.2 水稻生长和产量适量的Se可以提高作物的产量和品质，浓度过高则会对植物产生毒害作用8。Teixeira等33研究发现，外源 Se 可促进水稻生长发育，提高其产量和品质。但当Se浓度超过0.8 mgkg-1时，水稻幼苗生长受到抑制34。袁伟玲等35研究发现，当喷施Se浓度大于2.0 mgL-1时，抑制生菜的生长使产量降低。本试验中，单独叶面喷施1 mgL-1Se显著降低了茎鲜质量、产量和结实率；单独叶面喷施5 mgL-1Se仅显著降低了地上部分鲜质量。其结果与Teixeira等33的研究结果不一致，这可能与不同水稻品种、长期淹水条件、Se的添加剂量、土壤自身阳离子供肥潜力、以及Se可能对As、Cd吸收促进有关。本试验还发现SP30处理显著降低了茎鲜质量、穗质量、200粒质量、产量和结实率；而SP50处理仅显著降低了茎鲜质量和结实率，这表明在本研究条件下，海泡石处理会对水稻生长产生不利影响。与SP30单独处理相比，5 mgL-1Se 增加了水稻株高（Se5SP30 处理）、200 粒质量（Se5SP30处理）和结实率，表明低剂量（SP30）海泡石处理下，叶面喷施Se对水稻生长有一定的促进作用。3.3 籽粒中Cd和As含量笔者前期研究发现，叶面喷施8 mgL-1Se可以显著降低稻米中Cd、As含量19；且Shanker等36对菜豆研究发现，根施外源Se也显著降低了菜豆Cd的吸收。在本试验中，单独喷施高剂量Se（5 mgL-1Se）和加入高剂量（SP50）海泡石均显著增加了籽粒中 Cd 含量（图1b）；对As而言，单独喷施高剂量Se增加了水稻籽粒As的含量（图1c）。SP30处理下，喷施Se反而促进了籽粒中Cd的含量（图1b）；在喷施高剂量Se基础上施加高剂量海泡石显著降低籽粒中As和Cd的含量（图1b、图1c）。本试验中，影响水稻籽粒As、Cd吸收富集的因素存在以下几点：（1）Se的添加剂量。有报道表明，Se对水稻Cd吸收的影响取决于Se和Cd的暴露浓度，当营养液中Cd含量较高时，添加高浓度 Se 会提高水稻对 Cd 的吸收19。廖宝凉等37对水稻研究发现，低浓度的Se对As表现出拮抗作用，而较高浓度的Se对As毒性具有协同作用。本研究也发现相似的剂量效应，即不合适的表4 水稻稻米中氨基酸比例（%）Table 4 Percentages of different amino acids in the grains of paddy rice（%）处理TreatmentCKSe1Se5SP30SP50Se1SP30Se1SP50Se5SP30Se5SP50处理TreatmentCKSe1Se5SP30SP50Se1SP30Se1SP50Se5SP30Se5SP50ASP0.890.03b0.960.02ab0.950.01ab0.940.04ab0.930.06b1.040.07a0.950.03ab0.940.01ab1.040.03aALA0.560.02b0.620.02ab0.590.01ab0.590.01ab0.590.03ab0.600.13ab0.630.02ab0.600.01ab0.660.05aTHR0.340.01b0.350.01ab0.350.01ab0.360.02ab0.350.01ab0.380.02a0.360.01ab0.360.01ab0.370.02abVAL0.570.01a0.520.01ab0.520.01ab0.590.01a0.580.02a0.550.04ab0.480.06b0.540.02ab0.580.05aSER0.440.02b0.490.01ab0.480.01ab0.450.02ab0.450.02ab0.510.03a0.480.04ab0.460.02ab0.500.01aMET0.200.01cd0.240.01bc0.200.02cd0.200.02cd0.210.02cd0.270.01a0.250.01ab0.210.01cd0.190.00dGLU1.600.03c1.720.04bc1.690.04bc1.720.07bc1.690.07bc1.870.08a1.710.05bc1.730.06bc1.820.06abILE0.380.02b0.370.01b0.370.01b0.390.01ab0.380.02ab0.400.02ab0.370.01b0.380.01ab0.410.02aGLY0.440.01b0.460.01ab0.450.01b0.460.02ab0.450.02b0.490.02a0.460.02ab0.450.01b0.480.01abLEU0.850.02c0.900.03bc0.880.01bc0.880.02bc0.880.06bc0.960.05ab0.880.02bc0.890.01bc0.980.04aPRO0.470.03a0.450.01a0.490.05a0.470.02a0.480.03a0.470.04a0.460.02a0.480.04a0.480.07aTRY0.280.01c0.440.01a0.300.02c0.290.01c0.290.02c0.450.03a0.420.02a0.300.01c0.370.01bHIS0.210.02b0.250.01ab0.240.01ab0.230.01ab0.230.06ab0.270.01a0.260.01ab0.250.01ab0.260.01abPHE0.540.02b0.590.02b0.560.01b0.560.01b0.570.02b0.650.03a0.580.02b0.580.01b0.630.02aARG0.700.02c0.830.01b0.720.02c0.750.03c0.730.01c0.900.03a0.840.03b0.740.02c0.800.04bLYS0.320.02b0.360.01ab0.340.01b0.350.02ab0.350.04ab0.380.02a0.370.01ab0.340.01b0.380.04ab1214李增飞，等：淹水条件下叶面喷施硒与海泡石联合降低水稻吸收砷镉的风险2023年6月Se剂量或生长条件促进水稻籽粒中Cd和As的富集。例如，与单独海泡石处理相比，叶面喷施Se处理虽然显著促进了根际土壤pH值，但却显著增加了水稻籽粒中 Cd 的含量（图 1b，仅在 30 mgkg-1海泡石处理下）。上述结果表明，SP30处理下，Se可能促进了水稻Cd向籽粒中的转运。Se促进Cd的转运也被其他研究者发现，其可能与Se促进了参与Cd向地上部分转运基因的表达有关（HMA2和HMA4）38-39。（2）土壤淹水条件。据报道，淹水可以显著降低水稻糙米中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，本研究中淹水条件促进了土壤As有效态含量的增加，其导致叶面喷施Se不仅没有抑制籽粒中As含量，反而增加了其富集。长期淹水在理论上应该对土壤Cd的有效性不利，但本研究中由于上文提及的原因导致植物过量吸收Cd，且喷施Se和加入海泡石并未降低籽粒Cd的含量。（3）根际土壤pH变化。淹水不仅可以影响土壤pH值，还可以改变土壤的氧化还原条件。土壤高pH有利于Cd吸附、沉淀41。本试验中施加海泡石降低了根际土壤pH，其有利于水稻籽粒中Cd富集。与单独Se5处理相比，Se5SP50处理却显著降低了籽粒中Cd的含量（图1b），其可能与显著增加的根际土壤pH值有关。3.4 籽粒中必需营养元素、不同形态Se和氨基酸含量报道表明：合理施用微量元素Se可促进作物生长，提高作物对养分的吸收能力，有效改善作物营养品质；过量施Se会造成离子毒害，影响作物正常生长发育和其他矿质营养元素的吸收利用39。例如：Arvy等42的研究发现，Se会增加植株对Cu和Zn元素的吸收。方勇等43研究表明，对水稻叶面喷施Se肥，适宜的Se浓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。本试验中，Se5处理显著增加了Mn、Cu和Zn的含量，其可能与水稻叶片光合修复有关。例如，于颖等44通过大豆盆栽试验证明，低浓度 Se能使大豆叶片中必需的微量元素 Mg、Fe和 Mn含量显著提高，使叶绿体膜结构保持完好，使大豆生长较为正常。本研究中在加