硒硅联合施肥策略提升边际土壤作物产量与品质的机制研究

针对边际土壤肥力低下导致的作物产量和品质受限问题，研究人员通过三年田间试验探究了矿质-有机肥配施及硒(Se)、硅(Si)叶面补充对三种谷物（大麦、燕麦、冬黑麦）的协同效应。结果表明矿质肥显著提升产量，而整合施肥(矿质+堆肥)可实现同等产量并改善土壤健康，冬黑麦氮利用效率(REN)高达70%，硒生物强化使谷物硒含量提升70%以上，为边际土地可持续利用提供新策略。

　　

在面临全球人口增长与耕地资源短缺的双重压力下，如何通过可持续农业策略提升边际土壤（marginal soils）的生产力成为关键科学问题。这类土壤占欧洲土地的46%，具有贫瘠、保水保肥能力差等特性，传统耕作方式难以维持稳定产出。与此同时，欧盟绿色新政要求减少化肥使用，但又要保障粮食安全，这迫使科学家寻找创新解决方案。立陶宛农业与林业研究中心的R. ?ydelis团队在《Journal of Agriculture and Food Research》发表的研究，首次系统评估了硒(Se)和硅(Si)在边际沙质土壤上的协同增效作用，为破解这一难题提供了重要数据支撑。

研究团队选择立陶宛东南部典型的沙质壤土（Endocalcaric Eutric Brunic Arenosol）开展三年田间试验，采用随机区组设计，对比了矿质肥（铵硝酸盐）、有机肥（颗粒堆肥PC）及其组合对三种谷物——春大麦（Hordeum vulgare）、春燕麦（Avena sativa）和冬黑麦（Secale cereale）的影响。核心创新点在于引入叶面喷施的硒（JOSEK?制剂）和硅（OPTYSIL制剂），通过监测土壤水分（SoilNet无线传感网络）、养分吸收（凯氏定氮法）及利用效率（RE计算公式），揭示了不同施肥策略的生物学效应。

产量与品质表现

冬黑麦展现出最强的逆境适应性，其氮利用效率(RE_N)达70%，显著高于燕麦（33%）和大麦（55%）。矿质肥N₁₀₀P₈₀K₁₄₀处理使大麦产量提升127%，但整合施肥（PC+AN）同样能达到相近产量，且具有长期土壤改良潜力。值得注意的是，硒处理使谷物硒含量飙升至538 μg/kg（大麦）和358 μg/kg（冬黑麦），完全满足人体每日膳食需求。

营养利用特征

磷钾利用效率呈现显著种间差异：冬黑麦RE_P达22%，远高于燕麦（7%），这与深根系特性相关。硅肥虽未显著提升产量，但在冬黑麦中表现出增强抗逆性的趋势。硒的生物强化效率(RE_Se)呈现剂量依赖性，高氮水平（AN100+Se）下可达28%，且硒在谷物与秸秆中的均匀分布（1:1）为循环农业提供可能。

土壤健康启示

研究首次证实沙质土壤中整合施肥的可行性——尽管有机肥单独使用RE_N仅5%，但其与矿质肥组合能维持70%的产量水平。作者特别指出，堆肥的钙（Ca含量8.45%）和镁（Mg含量0.54%）可能逐步改善土壤结构，这需要长期监测验证。

这项研究为欧盟"从农场到餐桌"战略提供了关键技术支撑：通过精准配伍矿质与有机肥源，结合硒/硅微量调控，可在减少化肥用量20%的前提下，实现边际土壤的产量与品质双提升。未来研究需重点关注硒强化谷物在食品链中的传递效率，以及硅在气候变化加剧条件下的抗逆机制。立陶宛团队建立的这套边际土壤改良范式，对全球类似生态区（如非洲萨赫勒地带、中国西北沙地）具有重要借鉴价值。