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硒是动物和人体生理活动所必需的微量营养素,对于维持人体正常生命活动发挥着重要作用。为阐明我国硒的生态地理景观格局变化及其相关影响因素,本文采用宏观与微观相结合的方法,综合运用文献统计分析、室内试验分析、GIS空间分析和地统计分析方法,通过对全国范围内土壤、粮食和人发硒含量数据的收集整理,研究了硒在人群和土壤-粮食中的地理分布格局及其时空变化趋势,并深入讨论了膳食结构和土地利用变化对我国人体和土壤-植物硒格局的影响,最后从人体硒的最终来源土壤-植物系统出发,通过盆栽试验,利用稳定同位素示踪技术,微观解析了长时间外源添加对土壤-植物硒的影响机制。主要研究结果如下: (1)我国人群发硒水平整体呈稳步增长趋势,以东北-西南的自然低硒带上升幅度最为显著,地区间差异逐渐缩小;原大骨节病和克山病病区居民发硒水平已基本脱离硒缺乏状态,其中华北病区增幅最大,上升了155%,人群硒营养水平变化的区域间差异与克、大两病病情变化的趋势基本吻合;硒过剩地区的人群发硒相对有所降低,但仍未达到健康阈值范围。 (2)我国土壤-粮食硒的空间格局整体变化不大,自东北至西南方向的自然低硒带依旧存在,但南方高硒区域面积相对增加,相比于2000年以前,我国主要粮食作物硒含量有略微增加趋势,以大米增幅最大,平均增长了108.6%;个别地区因煤炭开采等人类活动,土壤硒水平有明显增加趋势,绝大多数地区土壤硒含量在-0.5~0.5mg/kg范围变动。 (3)我国粮食类食物消费量和摄入量均呈明显的下降趋势,蔬菜类保持相对稳定,水果和肉蛋奶禽类食物均呈不同程度的增加,总体植物性食物摄入水平下降,动物性食物摄入增加;我国居民膳食硒摄入量呈先减少后增加趋势,总体以增加为主,城乡居民膳食硒摄入水平变化不一致;植物性食物对硒摄入的贡献率增加了10.8%,动物性食物贡献率减少了10.6%,目前蔬菜和谷类食物是我国居民膳食硒摄入的主要来源。 (4)一般耕地转为城镇居民用地或林地草地等类型,土壤硒含量会略微增加,前者与人类活动有关,且多表现为人为环境浅表层土壤富集,后者主要与植被生态演替引起的土壤有机质含量增加有关;林地草地转为耕地资源的土壤硒含量会有所减少;旱地转为水田可能会提高土壤中总硒的含量,但其生物有效性相对降低。 (5)外源添加77SeO42-加入土壤培育2.5年后,大部分以有机结合态形式存在,且在不同结合态中,仍以无机77SeO42-形态存在,尚未能与土壤中的亚硒酸盐态和有机态硒达到动态平衡状态;耕作土壤中可溶态77Se占比最高,平均54.7±20.6%,同种植物对不同类型土壤中77Se的可利用性依次表现为:耕地土>林地土>草地土>泥沼土。 (6)供试植物对外源77Se的吸收随生长期延长呈极显著减少趋势,三次收获后两种植物对外源77Se的转移率平均不足20%,但仍显著高于对天然源土壤硒的吸收转移;两次收获植物中来自天然源土壤的硒含量基本一致,而外源添加77Se含量差异显著;土壤可溶态和可吸收态77Se是植物吸收的主要形态;外源添加总77Se的转移系数与土壤有机碳和铁/铝氧化物含量呈极显著负相关关系(P<0.01),有效态77SeO42-的转移系数随土壤各理化性质变化不大。