有机硒生物强化番茄的田间研究：Stanleya pinnata源硒与生物炭及灌溉的协同效应

为解决全球性硒(Se)缺乏问题，研究人员通过田间试验探究了Stanleya pinnata源有机硒(350 mg Se kg-1 DW)与生物炭及灌溉策略对番茄硒生物强化的影响。结果表明，土壤施用S. pinnata可使果实硒含量显著提升至0.39 μg g-1 DW，且硒形态以生物可利用的硒代蛋氨酸(SeMet)为主。该研究为干旱地区轻质土壤中硒强化作物生产提供了创新方案。

　　

在全球超过10亿人口面临硒缺乏的背景下，植物源性食品作为人类硒摄入的主要来源，其硒含量普遍偏低。这一问题在轻质土壤和干旱地区尤为突出，因为土壤硒有效性低且灌溉水资源受限。硒作为人体必需的微量元素，在免疫调节、甲状腺功能和抗氧化防御中发挥关键作用，而有机硒形态如硒代蛋氨酸(SeMet)比无机硒具有更高的生物利用度。美国农业部圣华金河谷农业科学中心（San Joaquin Valley Agricultural Science Center）的研究团队创新性地将硒超富集植物Stanleya pinnata作为有机硒源，结合生物炭土壤改良和亏缺灌溉(DI)策略，在加利福尼亚州轻质土壤中开展了为期两年的番茄生物强化研究。

研究采用田间试验设计，通过对比不同施用方式（直接土壤施用S. pinnata植物材料与水提取有机硒喷施）、三种硒浓度梯度（100-400 g Se ha^-1）及两种灌溉水平（50%与100% ETo），评估了软木生物炭对硒保留的增效作用。关键技术包括ICP-MS硒定量分析、SAX-HPLC-ICP-MS硒形态鉴定，以及土壤水溶性硒动态监测。

3.1 土壤性质
生物炭处理显著提升土壤总碳和碳氮比，但对pH无影响。亏缺灌溉(50% ETo)维持了更高的土壤全氮含量。

3.2 土壤可溶性硒
2019年高剂量S. pinnata施用后土壤可溶性硒达55 μg L^-1，收获后残留硒在生物炭+DI处理中最高（12 μg L^-1）。2020年提取硒喷施处理的土壤硒浓度显著低于直接施用处理。

3.3 番茄鲜重
2019年首次收获时，S. pinnata施用量对果实重量有显著剂量效应，而2020年仅灌溉水平影响产量。生物炭对产量的影响不显著。

3.4 果实硒含量
2019年高剂量处理使果实硒达0.39 μg g^-1 DW，显著高于2020年提取硒处理的0.07 μg g^-1 DW。硒积累主要受施用剂量驱动，与生物炭和灌溉无关。

3.5 硒形态分析
无论处理方式如何，SeMet始终是主要硒形态（占总量44-92%），其次为甲基硒代半胱氨酸(MeSeCys)和硒代胱氨酸(SeCys₂)，无机硒占比不足3%。

这项研究首次系统论证了S. pinnata作为有机硒源在田间条件下的生物强化效能。尽管软木生物炭未能显著提升硒积累，但其在轻质土壤中的水分保持功能为干旱地区农业提供了协同解决方案。研究发现有机硒在植物体内优先转化为SeMet的特性，为开发高生物有效性功能食品指明了方向。该成果发表于《Journal of Agriculture and Food Research》，为全球硒缺乏地区的精准农业实践提供了重要范式，尤其对灌溉受限区域具有特殊价值。未来研究需关注不同生物炭原料对硒动态的长期影响，以及有机硒在土壤-植物系统中的转化机制。