一种高硒区土壤修复及保护利用方法

本发明属于硒污染土壤修复领域，具体涉及一种高硒区土壤修复及保护利用方法。

背景技术：

1、硒（se）是动物必需的微量元素。具有有益和有害的双重生物学功能。硒摄入不足，会引起缺硒性疾病：克山病、大骨节病、免疫功能下降等。硒过量可引起脱发、皮炎、非黑素瘤皮肤癌、2型糖尿病、前列腺癌风险增加、死亡率增加等。

2、资料表明，全球范围内土壤中硒的分布极不均匀，绝大多数土壤硒含量在0.01～2.00 mg/kg之间，均值为0.40 mg/kg。我国约70%的地区土壤中硒的含量不足0.10 mg/kg。广大缺硒地区的人、畜需要补充硒，特别是生物利用度高的有机硒。但在高硒地区，土壤硒含量可高达数十ppm，容易引起人、畜硒过量，甚至硒中毒。因此，高硒区土壤硒资源更丰富且需要进行修复，但现有技术无法对其高效开发利用。缺硒地区的人、畜需要补充硒是客观存在的现实问题，需要新技术去解决。

3、现有的一般技术1：利用黄芪属等超积累植物进行高硒地区土壤修复，能够将硒半胱氨酸甲基化，植株硒含量高。但超积累植物中的硒形态特殊，主要形式是甲基化硒半胱氨酸和γ-谷氨酰甲基硒半胱氨酸，无法被整合到蛋白质中，动物无法利用，无畜牧利用价值。

4、现有的一般技术2：利用黑麦草、苜蓿、杂交狼尾草等富硒能力强的牧草进行修复，富硒草营养价值高，可畜牧利用。但依靠现有技术，牧草只能在土壤硒含量<20 mg/kg的地区种植、生产，无法在土壤硒含量更高的地区生产，难以达到正常的产量（参考文献：沼泽土施硒对黑麦草生长、品质及生理活性的影响，田应兵，2006）。

5、现有的一般技术3：牧草种植一般技术是用种子在富硒土壤区播种（如黑麦草、苜蓿），或用根茎扦插（如杂交狼尾草），牧草在富硒土壤中发新根，然后长大。然而，例如当土壤硒含量>20 mg/kg时，对于杂交狼尾草幼苗的成活率有显著抑制作用，成活率逐步下降，甚至出现叶片失绿萎缩、根系发黑等中毒症状，然后死亡（参考文献：土壤施硒量对杂交狼尾草生长和硒积累的影响，陈钟佃，2023）。

6、本发明人经过研究和实践，发现利用牧草进行高硒区土壤修复，首先牧草生物量要足够大。植物根系吸收土壤硒属于被动运输，因此根系能快速吸收土壤硒，并积累在根部。只有随着牧草的快速生长，以及硒向上转运，且牧草生物量足够大时，才能稀释根系硒浓度。相比杂交狼尾草，黑麦草、苜蓿的整个生育期的生物量都较小。因此在高硒地区种植修复土壤，牧草生物量要足够大。其次，苗期的牧草生物量小，无法及时向上转运和稀释，造成苗期的牧草根部硒浓度处于耐受值，最终抑制生长，甚至中毒死亡。因此，生物量大、富硒能力强的牧草（如杂交狼尾草）如何在土壤硒含量>20 mg/kg的高硒区安全度过苗期是一个关键技术问题。

技术实现思路

1、本发明选用生物量大、富硒能力强的狼尾草，通过本发明的技术实施（通过特殊的苗期保护措施），在高硒地区种植，对高硒土壤进行修复。土壤中的无机硒通过牧草转化成有机硒，并富集在牧草植株，作为高硒、高值化饲料添加剂原料。

2、本发明的目的是针对上述问题，提供一种高硒区土壤修复及保护利用方法。以硒含量大等于20 mg/kg的硒污染土壤为研究对象，在对种茎扦插成活的种苗移栽至硒污染土壤时，配制苗期促生长培养基（低硒），并置于可降解的根系保护袋内，从而保护狼尾草在高硒区土壤中安全度过分蘖期，待其到了能适应高硒浓度土壤的拔节期时，即可解除保护，存活的狼尾草可充分发挥其生物量大、耐受硒能力强的优势，将土壤中的硒经过植物的次生代谢转化为天然产物，即硒蛋白等有机硒，之后再利用刈割的农艺措施进一步增加狼尾草对硒的富集量，不仅达到了高硒区土壤的修复效果，而且增加了牧草中有机硒的累积量，实现其作为高硒、高值化饲料添加剂原料的市场化利用。

3、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、一种高硒区土壤修复及保护利用方法，包括如下步骤：

5、（1）狼尾草种苗培育：选用营养期生长不低于90 d、健壮无病害、具有2～3个粗壮的带芽茎节进行扦插，取种茎与地面呈45°角植入普通土壤（非硒污染土壤）中，入土1～2节、压实，浇水3 d～5 d；狼尾草种苗育种60 d左右、长至6～8片叶时移栽。

6、（2）种苗移栽到添加有1 mg/kg亚硒酸钠的育苗促生长培养基中，育苗促生长培养基置于分蘖期保护袋内，之后连同保护袋一起种植于硒含量大等于20 mg/kg的硒污染土壤中。所述保护袋为聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（pbat）材料制成的可生物降解塑料袋，在袋上以1.5～2 cm间距交错打直径为1.5～2 mm的微型孔，以利于透气渗水。保护袋装满培养基后为圆柱形，袋高20～22 cm，袋口直径16～18 cm，保护袋的生物降解时间为60～90d。

7、（3）通过（2）所述的特殊苗期根系保护措施，使狼尾草种苗安全度过分蘖期（种苗移栽后第0～90 d）。

8、（4）保护袋开始降解后，狼尾草继续生长30～45 d，硒被植株不断吸收运送到茎、叶等组织器官中，形成“稀释效应”，从而降低根的硒累积量，使狼尾草快速适应高硒土壤，实现狼尾草对土壤中硒的富集和有机硒高效转化。

9、（5）之后利用狼尾草拔节期（种苗移栽后第90～180 d）刈割的农艺措施进一步增加狼尾草对硒的富集量，刈割间隔时间45 d，刈割时地上部留茬10～15 cm。

10、优选的，育苗促生长培养基配制方法：在育苗地块土壤中加入1 mg/kg的亚硒酸钠，拌匀备用。

11、优选的，在狼尾草拔节期刈割2茬，间隔时间45 d，刈割时地上部留茬10～15 cm。

12、狼尾草不同生育期：分蘖期（种苗移栽后第0～90 d）、拔节期（种苗移栽后第90～180 d）和成熟期（种苗移栽后第180 d以上）。

13、本发明的优点在于：

14、（1）高硒土壤的硒通过富硒牧草积累、移除，高硒土壤可以得到修复。

15、（2）高硒土壤的硒通过富硒牧草积累、转化，给缺硒地区的人、畜补硒。

16、（3）黄芪属等超积累植物虽然对高硒土壤有修复作用，但畜牧利用价值低。牧草有机硒率高，硒形态优，主要为硒代半胱氨酸，生物利用度高。且牧草的蛋白质、碳水化合物等其他营养价值丰富，经济价值高。

17、（4）低硒浓度的育苗促生长培养基可以促进狼尾草的生长。

技术特征：

1.一种高硒区土壤修复及保护利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中的普通土壤为未经过硒污染的土壤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，育苗促生长培养基配制方法：在育苗地块土壤中加入1 mg/kg的亚硒酸钠，拌匀备用。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护袋为聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯pbat材料制成的可生物降解塑料袋，在袋上以1.5～2 cm间距交错打直径为1.5～2 mm的微型孔，以利于透气渗水；保护袋装满培养基后为圆柱形，袋高20～22 cm，袋口直径16～18cm，保护袋的生物降解时间为60～90 d。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中在狼尾草拔节期刈割2茬。

技术总结本发明提供了一种高硒区土壤修复及保护利用方法。以硒含量大等于20 mg/kg的硒污染土壤为研究对象，在对狼尾草种茎扦插成活的种苗移栽至硒污染土壤时，配制苗期促生长培养基（低硒），并置于可降解根系保护袋内，从而保护狼尾草在高硒区土壤中安全度过分蘖期，待其到了能适应高硒浓度土壤的拔节期时，即可解除保护，存活的狼尾草可充分发挥其生物量大、耐受硒能力强的优势，将土壤中的硒经过植物的次生代谢转化为天然产物，即硒蛋白等有机硒，之后再利用刈割的农艺措施进一步增加狼尾草对硒的富集量，不仅达到了高硒区土壤的修复效果，而且增加了牧草中有机硒的累积量，实现其作为高硒、高值化饲料添加剂材料的市场化利用。技术研发人员：黄小云,冯德庆,黄秀声,周柳婷,陈钟佃受保护的技术使用者：福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/21