硒元素对于人体极为重要，它是人体的必需元素之一，硒元素摄取不足量会对人体造成伤害^[1-2]。有研究表明人们易患克山病和大骨节病的地区环境硒含量较低，且患病者血液中的硒含量偏低^[3]。对于哺乳动物，硒的缺乏会引起比如肌肉萎缩、心血管病、骨头和免疫系统的疾病^[4]。在全世界40多个缺硒国家中，我国缺硒地区达到了70%^[5]。同时，我国也有典型的富硒区，但是有研究表明这些富硒区生产的作物并不都富硒，如陕西秦巴山区的双安乡土壤全硒量为14.419 mg·kg^-1，但甘薯硒含量仅为0.072 mg·kg^-1（甘薯富硒标准为0.1 mg·kg^-1）^[6]。因此，如何生产出富硒的农产品成了近年学者研究的一个热点。

在富硒地区，土壤的全硒含量是比较高的，但是可以为作物吸收的有效态硒（水溶态和可交换态）的含量却是有限的^[7]。因此，有效态硒的含量对作物富硒与否起着重要的作用。土壤中硒形态与土壤pH值、氧化还原电位（Eh）、有机质含量、全硒量、质地、阳离子交换量及离子竞争等有关。有研究表明，土壤中有机质含量对硒元素有双重影响^[8]，富里酸含量高时，土壤硒元素的有效性增加；胡敏酸比例较大时，硒的有效性降低^[9]。同时，也有大量研究表明，在土壤中同时施加有机肥和硒肥时，会使得作物的硒含量增加^[10-13]。但是在南方富硒红壤（>0.4 mg·kg^-1）中，通过施用腐植酸来调节土壤有效态硒含量，从而改变作物硒吸收的研究仍比较少，腐植酸施用是增加还是减少作物硒吸收量至今仍不清楚。基于此，本文研究了不同用量腐植酸对土壤有效态硒含量和硒形态变化的影响，并分析了大蒜硒吸收的规律，以期为富硒土壤生产富硒蔬菜提供理论依据。

供试富硒土壤取自福建省大田县武陵乡（东经117°42′、北纬25°37′），当地年平均气温16.83 ℃，属山地气候，土壤类型为红壤。供试腐植酸购于京津沽园艺，土壤和腐植酸理化性质见表 1。供试蔬菜为百合科大蒜（Allium sativum L.）。

表 1　供试土壤和腐植酸的基础理化性质 Table 1　Basic physical and chemical properties of soil and humic acid tested

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试验分为土培和盆栽试验，均设4个处理，分别为：（1）对照（CK，不添加腐植酸）；（2）添加干土重5%的腐植酸（5%OM）；（3）添加干土重10%的腐植酸（10%OM）；（4）添加干土重20%的腐植酸（20%OM）。土培试验在福建省农业科学院土壤肥料研究所实验室进行，盆栽试验在福建省农业科学院土壤肥料研究所网室进行，土培试验保持土壤水分为田间持水量的80%，盆栽试验的土壤水分含量按照大蒜的生长正常管理，每个处理设置4个重复。土培试验开始于2015年12月23日，分别于45、60、75、90、105、135、165 d取样，每次取样20 g，自然风干后，磨细，待测。盆栽试验所用的培养钵为聚乙烯盆（直径26 cm，高10 cm）。试验开始于2015年12月29日，施用基肥为尿素0.61 g·kg^-1土，过磷酸钙0.37 g·kg^-1土，硫酸钾0.50 g·kg^-1土，相应用量的腐植酸与土壤混匀，每盆播种大蒜9粒，播种的大小基本一致，均匀插播，去离子水灌溉，正常管理，105 d后大蒜成熟，进行取样，整株取出，收获的大蒜分根、鳞茎、叶分别用去离子水洗净，晾干，之后装入干净纸袋，105 ℃杀青0.5 h，75 ℃烘至恒重，磨细备用。

土壤有机质的测定采用重铬酸钾容量法-外加热法进行，全氮的测定采用凯氏定氮法，全磷、速效磷的测定采用钼锑抗比色法，全钾、速效钾的测定采用火焰光度法，碱解氮的测定采用碱解扩散法^[14]。硒的测定：土壤硒的测定参考农业行业标准土壤中全硒的测定（NY/T 1104-2006），植株硒的测定参考食品安全国家标准食品中硒的测定（GB 5009.93-2010），分别采用10 mL 3: 2的HNO₃-HClO₄混酸和13 mL 12:1 HNO₃-HClO₄混酸电热板加热，土壤硒消化至样品变为灰白色并冒大量白烟后加10 mL 1:1的HCl 100 ℃还原10 min，植株硒消化至清亮无色并冒大量白烟，剩余约2 mL溶液后用5 mL 1:1的HCl还原至样品呈清亮无色并冒大量白烟。土壤有效硒的提取采用0.5 mol·L^-1的NaH₂PO₄^[15]。硒形态的浸提采用连续浸提方法^[16]，提取的硒的形态分为可溶态、可交换态及碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机硫化物结合态和残渣态。植株硒含量，以及土壤全硒、有效硒、各形态硒含量统一用海光LC-AFS 9700原子荧光光谱仪测定。

试验数据采用Excel 2007、Spss 17.0等软件作单因素方差分析（LSD法）以及相关性分析，灰色关联分析用DPS数据处理系统（v12.5）进行分析。

由图 1可以看出，随腐植酸用量的增加土壤有效硒的含量也随之提高，在整个培养过程中，20%OM的处理有效硒含量（43.3~50.6 μg·kg^-1）>10%OM（37.6~48.8 μg·kg^-1）>5%OM（36.0~44.1 μg·kg^-1）>CK（33.0~41.5 μg·kg^-1）。由表 2看出，添加20%OM处理的有效硒含量，在整个培养阶段均显著高于CK处理（P < 0.05），在60、75、90、105 d，显著高于添加5%OM处理，在90 d时，显著高于10%OM处理，可见20%OM处理对提高土壤有效硒含量的效果最好。10%OM处理的有效硒含量，在45、90、105 d显著高于CK处理，在90、105 d还显著高于5%OM处理，可见10%OM处理对提高土壤有效硒含量的效果次之。5%OM处理的有效硒含量在培养90 d时显著高于CK处理。

图 1 不同时期土壤有效硒含量 Figure 1　The contents of available selenium in different periods

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在45~135 d的培养期间内，每个处理的有效硒含量都随着时间的增加而提高，在135~165 d的培养时间内，土壤有效硒含量有所下降，是否添加腐植酸对土壤有效硒的活化有一定限度，还是土壤有效硒含量会随着培养时间再延长而下降，有待进一步研究。在培养165 d时，CK、5%OM、10%OM、20%OM处理的土壤有机质含量分别为24.81、36.90、76.66 g·kg^-1和119.98 g·kg^-1，而有效硒含量分别为38.4、39.5、41.5 μg·kg^-1和45.1 μg·kg^-1。相关分析表明，在165 d取样时，测得土壤有效硒含量与土壤有机质含量呈极显著正相关，相关系数为0.994（P < 0.01）。可见，添加腐植酸能使土壤有效硒含量提高，可能与腐植酸增加了土壤有机质含量有关。

由图 2可以看出，在各处理中可溶态硒所占的比例最低，在0.642%~2.364%之间；可交换态及碳酸盐结合态硒和铁锰氧化物结合态硒含量居中，其占有的比例分别为6.922%~9.355%和3.135%~8.453%；有机硫化物结合态硒和残渣态硒的相对含量最高，所占比例分别为33.844%~51.123%和34.023%~53.254%。随腐植酸用量的增加，可溶态硒、可交换态及碳酸盐结合态硒、有机硫化物结合态硒含量也随之增加，呈显著正相关（P < 0.05），相关系数分别为0.963、0.962和0.906，其中20%OM、10%OM、5%OM与CK相比，可溶态硒含量分别为CK的3.69、2.95倍和1.98倍，有机硫化物结合态硒含量分别为CK的1.379、1.334倍和0.913倍。铁锰氧化物结合态硒和残渣态硒的含量与腐植酸用量的相关性不显著，但表现出随着腐植酸用量的增加有所减少的趋势，20%OM处理的铁锰氧化物结合态硒含量、残渣态硒含量比CK处理分别下降了62.9%和27.5%，而可交换态及碳酸盐结合态硒的含量随着腐植酸用量的增加变化不大，维持在0.110~0.148 mg·kg^-1左右。

图 2 培养165 d各形态硒所占的比例 Figure 2　The pecentage of selenium forms in soil at 165 d

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将培养至165 d时的4个处理的5种土壤形态硒含量作为子序列，将不同处理的有机质含量作为母序列（数据见表 2），通过均值化变化方法，将原始数据转化为可比较的数据系列，并取Δmin=0，分辨系数p=0.5，用DPS数据处理系统进行灰色关联分析。结果表明（表 3），可溶态硒与有机质的关联度r0i最大，为0.821，其次为有机硫化物结合态硒，关联度达0.693，再次分别是可交换态及碳酸盐结合态硒、残渣态硒和铁锰氧化物结合态硒，关联度分别为0.658、0.500和0.482，说明土壤有机质的增加，对土壤可溶态硒和有机硫化物结合态硒的影响最大，即通过添加腐植酸，可提高土壤有机质含量，从而达到提高土壤有效态硒含量的作用。

表 2　不同处理的土壤有效硒在不同时间点的含量（μg·kg^-1） Table 2　The contents of available selenium with different amounts of humic acid in different periods (μg·kg^-1)

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表 3　灰色关联分析表 Table 3　The grey correlation analysis table

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从图 3来看，每个处理大蒜不同部位的硒含量均表现为根>茎>叶。CK处理的根部硒含量是茎和叶的1.47倍和2.98倍；5%OM处理的根部硒含量分别是茎和叶的1.30倍和3.08倍；10%OM处理的根部硒含量分别是茎和叶的1.29倍和3.36倍；20%OM处理的根部硒含量分别是茎和叶的1.96倍和7.47倍。此外，4个处理大蒜鳞茎鲜重的硒含量为0.018~0.110 mg·kg^-1，均达到了富硒食品标准（天然富硒食品硒含量分类标准HB001/T-2013）。

图 3 大蒜各部位干重的硒的吸收规律 Figure 3　Characteristics of selenium uptake in different parts of garlic dry weight

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随着腐植酸用量的增加，大蒜相同部位的硒含量会增加，均表现出硒含量20%OM>10%OM>5%OM>CK。其中，5%OM、10%OM和20%OM的处理大蒜根的硒含量分别是CK的1.04、1.50倍和3.82倍；相应处理大蒜茎的硒含量分别是CK的1.17、1.70、2.86倍；叶的硒含量分别是CK的1.02、1.33、1.53倍。其中20%OM处理的大蒜根和茎的硒含量，显著高于CK、5%OM和10%OM（P < 0.05），且该处理大蒜叶的硒含量也显著高于CK、5%OM（P < 0.05）。可见，在土壤中添加腐植酸能提高大蒜的硒含量。

有研究表明，在土壤有效硒含量的诸多影响因子中，有机质含量对土壤有效硒的影响较大，由于有机质对硒元素的吸附作用受到有机质的组成以及质和量的影响^[17]，表现出双重影响，一方面可以提高可溶性硒的含量，而另一方面又会吸附固定硒，使得土壤中有效态的硒含量减少^[8]。其中与富里酸结合的硒有效性高，易被植物所吸收；与胡敏酸结合的硒有效性低，不易被植物吸收^[9]。本试验表明增加腐植酸能提高土壤有效硒含量，可能与腐植酸中的富里酸含有多种活性官能团，如-COOH、醇-OH-NH₂、酚-OH等^[18-19]有关，这些官能团能与硒元素络合，形成生物活性高的硒化合物，从而提高土壤硒的有效性。可见，在富硒土壤中施入腐植酸，是土壤硒被活化的途径之一，这种方法较好地的利用了富硒土壤的优势，既减少了因外源添加硒带来的污染，又形成毒性低活性高的硒化合物，使得作物硒含量有所提高，值得在富硒地区推广应用而生产富硒且安全的农产品。

大量研究表明在浸提的硒的形态中，可溶态硒的含量最低，残渣态硒的含量最高^[20-21]，本试验结果与之基本一致。本试验在土壤中添加腐植酸使得土壤硒形态的分布发生一定的变化，有研究表明，有机质的含量与有机结合态硒、可交换态硒呈正相关，与铁锰氧化物结合态硒的含量呈负相关^[22]，与本试验所得结论一致。本试验中残渣态硒的含量随有机质含量呈负相关，与之前的研究^[23-24]有所不同。有可能是因为有机质对土壤结构的影响而使得土壤硒的形态分布发生了一些变化，其现象有待进一步研究。

随腐植酸用量的增加，土壤有效硒含量也随之增加，在整个培养过程中，20%OM的处理有效硒含量（43.3~50.6 μg·kg^-1）>10%OM（37.6~48.8 μg·kg^-1）>5%OM（36.0~44.1 μg·kg^-1）>CK（33.0~41.5 μg·kg^-1），在整个培养期间，各个处理有效硒含量的变化均呈现先增加后减少的趋势。

不同处理土壤中有机硫化物结合态硒和残渣态硒占总硒的比例最高，其次是铁锰氧化物结合态硒和可交换态及碳酸盐结合态硒，可溶态硒含量最低。随着腐植酸用量的增加，土壤有机质也随之增加，有机质的含量与可溶态硒、可交换态及碳酸盐结合态硒和有机硫化物结合态硒呈现显著正相关，与铁锰氧化物结合态硒和残渣态硒呈现负相关。以土壤有机质含量作为母序列进行的灰色关联分析也表明可溶态硒与有机质的关联度最大，其次为有机硫化物结合态硒，再次分别是可交换态及碳酸盐结合态硒、残渣态硒和铁锰氧化物结合态硒。

大蒜各部位的硒含量均为根>茎>叶，且随腐植酸用量增加，大蒜根、茎、叶硒含量也随之增加，表现为根含硒量增加的倍数最大，其次是茎，最小的是叶。