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硒作为人体和动物所必须的微量元素，具有重要的生理功能。中国膳食标准推荐成年人对硒的摄入量应保持在50μg·d-1。我国65%以上的农业用地均属于低硒土壤，天然作物中硒含量普遍较低难以满足日常需求。因此，人工施硒培养富含有机硒作物成为了人体补硒的主要来源。但在培育过程中施用于土壤的外源无机硒仅有少部分被植物利用，过量的硒长期累积污染土壤和地下水，并随雨水流失污染地表水源、毒害水生动物。此外，高毒性的无机硒在农作物上残留，易通过食物链对人体产生毒害作用。因此，探究如何降低无机硒肥施用带来的生物毒性和环境风险是十分必要的。
本研究选择富硒小球藻生物质为原料制备富硒氨基酸有机肥代替无机硒肥施用于韭菜，旨在高效生产富含有机硒产品的同时降低环境风险。前期主要探究外源无机硒对小球藻细胞生长、富集转化硒的影响及作用机理，确定小球藻作为生物载体富集有机硒的可行性和最佳培养条件；而后通过绿色高效的复合絮凝剂采收富硒小球藻生物质，将其制备为富硒氨基酸有机肥。后期主要探究该硒肥施用对韭菜植株生长、生理、富硒、拮抗重金属及土壤环境的影响，并揭示其作用机理。研究所得结论如下：
（1）亚硒酸钠对处于不同生长阶段（对数生长期、对数生长后期和稳定期前期）的蛋白核小球藻（C.pyrenoidosa）生长均具有双重作用，其中处于对数生长期的藻细胞对硒的耐受浓度最高，因此宜选择该时期的藻细胞作为富集有机硒的生物载体。研究发现亚硒酸钠对小球藻生长的72h EbC50和96h EbC50分别为15.37mg·L-1和12.01mg·L-1。但当硒浓度≤5mg·L-1时能够通过诱导细胞抗氧化酶活性增加、抑制脂质过氧化作用，促进藻生物质的累积。而当硒浓度>5mg·L-1时，藻细胞可能通过非特异性吸附在胞内累积过量的硒，损伤细胞叶绿体结构并产生氧化应激，从而抑制藻细胞的生长，同时胞内有机硒的转化率显著减小。因此，确定小球藻富硒的最佳培养条件：添加亚硒酸钠浓度为2mg·L-1，培养时间为5d，其胞内总硒含量可达92.72±6.43μg·g-1DW，有机硒转化率可高达78%。
（2）为了提高黏土矿物的絮凝性能对其进行改性，与未改性的黏土矿物（膨润土、硅藻土和沸石）相比，采用酸性壳聚糖改性黏土矿物所得的复合絮凝剂（CMB、CMD和CMZ）对富硒小球藻的絮凝率提高了45-50%。发现改性前絮凝剂表面带负电，而改性后絮凝剂带正电，减小了絮凝剂与带负电荷的藻细胞之间排斥力，使得藻细胞更易脱稳。同时改性后絮凝剂表面凹凸不平更利于小球藻的附着。此外，发现3种复合絮凝剂中壳聚糖改性硅藻土（CMD）絮凝藻细胞的效果最佳，研究确定其最佳絮凝条件：壳聚糖与硅藻土质量比为1∶6，投加浓度为0.2g·L-1，调节藻液pH值为8.2，静置120min后，其生物质的回收率高达96%。
（3）富硒小球藻生物质为原料制备富硒氨基酸有机肥（SAF）的最佳水解条件：固液比为1∶5、酸浓度为5mol·L-1、反应时间为12h，此时蛋白质的水解率最高可达63%。同时研究确定制备另一种常见有机硒肥-氨基酸硒螯合肥的最佳条件：螯合反应温度为60℃、调节pH值为6.1、反应时间为30min。总硒含量相同时，比较两种类型的有机硒肥，发现SAF中氨基酸含量（4.76g·100mL-1）和有机硒含量（占总硒的64.73%）显著增加，具有更好的利用价值及应用前景。
（4）为确定施用SAF对韭菜生长生理特性的影响及作用机理，分别根施/叶施SAF、无机硒肥（SF）和氨基酸肥（AF）于韭菜，对比发现根施低浓度的SAF（Se≤1mg·kg-1,氨基酸≤5.54g·kg-1）更利于持续调控韭菜的生长，增加叶片叶绿素、可溶性糖和维生素C的含量，改善韭菜品质，增强植物的抗氧化酶活性。但是3种肥高浓度根施处理均导致韭菜根系细胞结构异常，组织细胞萎缩，从而抑制营养和水分向上的运输；同时过量的硒在叶片中累积影响光合电子的传递，导致碳水化合物代谢紊乱，对韭菜生长和生理品质均产生不利的影响。
（5）施用两种硒肥（SAF和SF）均显著强化了韭菜植株对硒的累积。叶施处理利于韭菜地上部分的硒累积，而根施处理能够通过强化韭菜植株地下部分的硒累积以持续调控韭菜植株地上部分中硒的累积和分布，同时与叶施处理相比其韭菜地上部分具有更高的有机硒转化率。对比两种硒肥，发现SAF的施用更利于植株地上部分中硒的有机化，有机硒占总硒比例可达62.46-96.07%。同时根施SAF后土壤有机结合态硒含量显著增加，占土壤总硒含量的14.37-54.09%，更利于减小高毒性可溶态硒流失带来的环境风险。因此培养富硒韭菜时根部施用SAF是代替SF的良好选择。
（6）在重金属Cd、Cr和Pb复合污染的土壤中，发现韭菜生物量和叶绿素含量显著小于空白处理，但叶面施用SAF和SF（≤1mg·kg-1）能够通过拮抗植物吸收重金属以减轻重金属胁迫对植株生长和叶绿素合成的影响，同时施硒后韭菜地上部分Cr、Cd和Pb的含量分别降低了22.40-72.70%，28.93-84.78%和20.17-91.82%。对比两种硒肥，发现1mg·kg-1SAF处理对韭菜吸收重金属表现出更好的拮抗作用，其SAF处理后韭菜植株中更高的硒累积量可能通过改变植物的抗氧化性影响重金属离子在植株体内的转运，同时SAF为叶片提供氮源会影响根部对养分及重金属的吸收过程。此外，在重金属污染土壤中，硒的处理可能通过影响土壤非根际-根际重金属的迁移过程改变根际土壤环境微生物的群落特征，尤其是SAF处理。SAF处理后，拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）的富集更利于吸附、络合土壤中的重金属，促进土壤有机质分解，从而减小重金属胁迫对韭菜生长生理的影响。
本研究选择富硒小球藻生物质为原料制备富硒氨基酸有机肥代替无机硒肥施用于韭菜，旨在高效生产富含有机硒产品的同时降低环境风险。前期主要探究外源无机硒对小球藻细胞生长、富集转化硒的影响及作用机理，确定小球藻作为生物载体富集有机硒的可行性和最佳培养条件；而后通过绿色高效的复合絮凝剂采收富硒小球藻生物质，将其制备为富硒氨基酸有机肥。后期主要探究该硒肥施用对韭菜植株生长、生理、富硒、拮抗重金属及土壤环境的影响，并揭示其作用机理。研究所得结论如下：
（1）亚硒酸钠对处于不同生长阶段（对数生长期、对数生长后期和稳定期前期）的蛋白核小球藻（C.pyrenoidosa）生长均具有双重作用，其中处于对数生长期的藻细胞对硒的耐受浓度最高，因此宜选择该时期的藻细胞作为富集有机硒的生物载体。研究发现亚硒酸钠对小球藻生长的72h EbC50和96h EbC50分别为15.37mg·L-1和12.01mg·L-1。但当硒浓度≤5mg·L-1时能够通过诱导细胞抗氧化酶活性增加、抑制脂质过氧化作用，促进藻生物质的累积。而当硒浓度>5mg·L-1时，藻细胞可能通过非特异性吸附在胞内累积过量的硒，损伤细胞叶绿体结构并产生氧化应激，从而抑制藻细胞的生长，同时胞内有机硒的转化率显著减小。因此，确定小球藻富硒的最佳培养条件：添加亚硒酸钠浓度为2mg·L-1，培养时间为5d，其胞内总硒含量可达92.72±6.43μg·g-1DW，有机硒转化率可高达78%。
（2）为了提高黏土矿物的絮凝性能对其进行改性，与未改性的黏土矿物（膨润土、硅藻土和沸石）相比，采用酸性壳聚糖改性黏土矿物所得的复合絮凝剂（CMB、CMD和CMZ）对富硒小球藻的絮凝率提高了45-50%。发现改性前絮凝剂表面带负电，而改性后絮凝剂带正电，减小了絮凝剂与带负电荷的藻细胞之间排斥力，使得藻细胞更易脱稳。同时改性后絮凝剂表面凹凸不平更利于小球藻的附着。此外，发现3种复合絮凝剂中壳聚糖改性硅藻土（CMD）絮凝藻细胞的效果最佳，研究确定其最佳絮凝条件：壳聚糖与硅藻土质量比为1∶6，投加浓度为0.2g·L-1，调节藻液pH值为8.2，静置120min后，其生物质的回收率高达96%。
（3）富硒小球藻生物质为原料制备富硒氨基酸有机肥（SAF）的最佳水解条件：固液比为1∶5、酸浓度为5mol·L-1、反应时间为12h，此时蛋白质的水解率最高可达63%。同时研究确定制备另一种常见有机硒肥-氨基酸硒螯合肥的最佳条件：螯合反应温度为60℃、调节pH值为6.1、反应时间为30min。总硒含量相同时，比较两种类型的有机硒肥，发现SAF中氨基酸含量（4.76g·100mL-1）和有机硒含量（占总硒的64.73%）显著增加，具有更好的利用价值及应用前景。
（4）为确定施用SAF对韭菜生长生理特性的影响及作用机理，分别根施/叶施SAF、无机硒肥（SF）和氨基酸肥（AF）于韭菜，对比发现根施低浓度的SAF（Se≤1mg·kg-1,氨基酸≤5.54g·kg-1）更利于持续调控韭菜的生长，增加叶片叶绿素、可溶性糖和维生素C的含量，改善韭菜品质，增强植物的抗氧化酶活性。但是3种肥高浓度根施处理均导致韭菜根系细胞结构异常，组织细胞萎缩，从而抑制营养和水分向上的运输；同时过量的硒在叶片中累积影响光合电子的传递，导致碳水化合物代谢紊乱，对韭菜生长和生理品质均产生不利的影响。
（5）施用两种硒肥（SAF和SF）均显著强化了韭菜植株对硒的累积。叶施处理利于韭菜地上部分的硒累积，而根施处理能够通过强化韭菜植株地下部分的硒累积以持续调控韭菜植株地上部分中硒的累积和分布，同时与叶施处理相比其韭菜地上部分具有更高的有机硒转化率。对比两种硒肥，发现SAF的施用更利于植株地上部分中硒的有机化，有机硒占总硒比例可达62.46-96.07%。同时根施SAF后土壤有机结合态硒含量显著增加，占土壤总硒含量的14.37-54.09%，更利于减小高毒性可溶态硒流失带来的环境风险。因此培养富硒韭菜时根部施用SAF是代替SF的良好选择。
（6）在重金属Cd、Cr和Pb复合污染的土壤中，发现韭菜生物量和叶绿素含量显著小于空白处理，但叶面施用SAF和SF（≤1mg·kg-1）能够通过拮抗植物吸收重金属以减轻重金属胁迫对植株生长和叶绿素合成的影响，同时施硒后韭菜地上部分Cr、Cd和Pb的含量分别降低了22.40-72.70%，28.93-84.78%和20.17-91.82%。对比两种硒肥，发现1mg·kg-1SAF处理对韭菜吸收重金属表现出更好的拮抗作用，其SAF处理后韭菜植株中更高的硒累积量可能通过改变植物的抗氧化性影响重金属离子在植株体内的转运，同时SAF为叶片提供氮源会影响根部对养分及重金属的吸收过程。此外，在重金属污染土壤中，硒的处理可能通过影响土壤非根际-根际重金属的迁移过程改变根际土壤环境微生物的群落特征，尤其是SAF处理。SAF处理后，拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）的富集更利于吸附、络合土壤中的重金属，促进土壤有机质分解，从而减小重金属胁迫对韭菜生长生理的影响。