硒對玉米產量及籽粒營養(yǎng)品質、重金屬含量的影響

黃麗美 徐寧彤 曲琪環(huán)

摘要：采用德美亞3號為試驗材料進行田間試驗，研究在抽雄期葉面噴施不同濃度的亞硒酸鈉對玉米籽粒硒含量、產量、營養(yǎng)品質和安全品質的影響。結果表明：玉米籽粒中硒含量隨著外源硒濃度的增加而增加（P<0.05）。與不施硒肥相比，葉面噴施30 g/hm2的硒肥時，產量可提高4.14%，噴施30 g/hm2硒肥和45 g/hm2硒肥處理的玉米籽粒中蛋白質含量顯著高于對照，施硒利于作物對錳元素的吸收，提高了玉米籽粒的營養(yǎng)品質。隨著硒肥濃度的增加，玉米籽粒中鉛、鎘和汞含量顯著下降（P<0.05）。

關鍵詞：玉米；產量；硒含量；營養(yǎng)品質；重金屬含量

中圖分類號： S513.06文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）10-0059-03

硒是植物體谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的主要成分，是人體和動物必需的有益元素。據調查，中國有72%的縣（市）不同程度地缺硒[1]，其中1/3為嚴重缺硒區(qū)，全世界范圍內有2/3的地區(qū)缺硒[2]。硒在保護生物膜、提高機體免疫力、清除活性氧自由基等方面具有重要的生理功能。補硒對預防腫瘤病、大骨節(jié)病、心血管疾病、排毒解毒、關節(jié)炎等方面也有重要作用[3]。許多學者認為，通過食物攝入補硒是最簡單可行的辦法，然而糧食作物等天然食品中的硒含量普遍較低，不能滿足人體的正常需要[4]，目前主要是通過施用硒肥增加農作物中的含硒量，從而達到補硒的目的[5-6]。

隨著人們生活水平的提高，農產品的營養(yǎng)價值越來越受到人們的關注。而如何提高農產品的營養(yǎng)價值、降低農產品中的重金屬含量，已成為目前的首要任務。目前關于富硒玉米的栽培技術、玉米籽粒中硒的分布規(guī)律、不同噴施方法對玉米硒富集影響[7-9]的報道較多，而關于硒對玉米籽粒營養(yǎng)元素的吸收及安全品質的影響方面卻從未報道。玉米是我國第二大糧食作物和飼料來源，其品質與人體健康和肉蛋奶質量密切相關。抽雄期是玉米生長的關鍵時期，此時葉面噴施硒肥，硒可以通過葉面吸收并轉移至其他器官。本試驗以玉米德美亞3號作為試驗材料，在抽雄期葉面噴施不同濃度的硒肥，系統(tǒng)地研究了硒對玉米籽粒硒含量、產量、品質及重金屬含量的影響，為外源硒在玉米籽粒中的富集、玉米籽粒品質的改善、降低重金屬含量方面的研究提供理論依據。

1材料與方法

1.1研究區(qū)基本概況

試驗于2015年5—10月在東北農業(yè)大學試驗基地（哈爾濱市向陽鄉(xiāng)）進行。其地理位置為：125°42′～130°10′E、44°04′～46°40′N，屬中溫帶大陸性季風氣候，海拔1 45.1 m，全年日照時數達2 641～2 732 h。冬長夏短，全年平均降水量為569.1 mm，降水主要集中在6—9月，夏季占全年降水量的60%。試驗前采集0～20 cm深的土壤（屬缺硒地區(qū)）。試驗地土壤基本理化性狀為：黑土，有機質含量33 g/kg，堿解氮含量93 mg/kg，速效鉀含量158 mg/kg，有機磷含量49 mg/kg，pH值6.11，水溶性硒含量0.015 mg/kg。

1.2試驗設計

共設置4個處理，即亞硒酸鈉濃度為0、15、30、45 g/hm2（以純硒計算），分別以CK、C1、C2、C3表示。稀釋至等量水中進行葉面噴施。采用隨機區(qū)組的設計，每個處理設置3次重復，小區(qū)面積為19.5 m2，每小區(qū)3 壟（壟寬為 0.65 m，壟長10 m）。供試植物為德美亞3號玉米，于2015年5月3日播種，10月7日收獲。硒肥于玉米抽雄期在晴朗無風的下午均勻噴施在葉片表面（如6 h內遇雨及時補噴），為防止噴霧擴散，噴施時各小區(qū)采用塑料薄膜高墻圍隔。其他肥料依據當地常規(guī)施用量統(tǒng)一施用，田間管理同一般生產田。硒肥和底肥均由哈爾濱綠食嘉農業(yè)有限公司提供。

1.3試驗測定方法

收獲后每小區(qū)取10 m2進行實收測產；每小區(qū)再另取20個具有代表性的果穗，測定產量構成因素。籽粒硒含量采用原子熒光光度法進行檢測；籽粒蛋白質含量測定采用凱式定氮法；籽粒粗脂肪含量測定采用索氏提取法；籽粒淀粉含量測定采用旋光法；籽粒賴氨酸含量測定采用茚三酮顯色法；籽粒磷含量采用鉬銻抗-比色法進行檢測；籽粒鉀含量采用火焰光度法測定；籽粒營養(yǎng)元素（Fe、Cu、Mn、Zn）采用原子吸收光譜法測定；采用氫化物原子熒光光譜法測定汞元素的含量；石墨爐原子吸收光譜法測定鉛和鎘元素的含量。

1.4數據分析

采用SPSS 17.0軟件對試驗數據進行統(tǒng)計分析。

2結果與分析

[HTK]2.1葉面施硒對玉米籽粒硒含量的影響[HT]

從表1可以看出，隨著葉面噴施亞硒酸鈉濃度的增加，玉米籽粒中硒的富集量也顯著增加。玉米籽粒硒含量從對照組的0.031 mg/kg提高到了0.050～0.185 mg/kg，硒含量提高了約1～5倍，各施硒處理均與清水處理達顯著水平（P<005），施硒處理間差異也較為顯著（P<0.05）。表明在玉米生產的關鍵時期通過向玉米葉面噴施硒肥來提高玉米籽粒硒含量的方法是行之有效的，可以提高其營養(yǎng)價值。

2.2葉面施硒對玉米產量及產量構成因素的影響

施硒對玉米產量及產量構成因素的影響如表2所示，抽雄期葉面噴施不同濃度的亞硒酸鈉可以不同程度地提高玉米產量，C1～C3條件下，可分別增產0.41%、4.14%和346%。經方差分2.3葉面施硒對玉米籽粒品質的影響

如表3所示，在抽穗期施用硒肥后，玉米籽粒的營養(yǎng)品質發(fā)生變化。玉米籽粒的蛋白質含量和淀粉含量顯著提高（P<0.05）。玉米籽粒中蛋白質含量隨施硒量的增加而增加。在硒肥施用量為45 g/hm2（C3處理）時，玉米籽粒蛋白質含量最高，為9.13%，比對照組提高了8.95%，與對照差異顯著（P<0.05）；在硒肥施用量為30 g/hm2（C2處理）時，玉米籽粒的淀粉含量為69.00%，比對照組提高了2.97%，與對照差異顯著（P<0.05），但與其他施硒處理間差異不顯著。葉面施硒對玉米籽粒的粗脂肪含量和賴氨酸含量沒有顯著的影響?？傮w來說，施硒提高了玉米籽粒的營養(yǎng)品質。[FL）]

2.4葉面施硒對玉米籽粒營養(yǎng)元素組成的影響

施硒可使玉米籽粒中的營養(yǎng)元素組成發(fā)生一定的變化。如表4所示，不同濃度的硒對于玉米籽粒中鐵和鋅的含量無顯著影響。施硒使籽粒中銅含量顯著降低，但施硒處理間差異不顯著（P>0.05）。這說明硒與銅元素之間存在拮抗作用，施硒則不利于作物對銅的吸收。隨著硒肥濃度的增加，籽粒中錳含量呈先升高后降低的趨勢，當施硒量達到30 g/hm2時，籽粒中的錳含量達到最高，為4.12 mg/kg，比CK提高了16.38%，表明一定濃度的硒肥利于作物對錳的吸收。

而且對產量也有一定的促進作用。東北地區(qū)的試驗表明，施硒處理可使玉米、小麥、大豆達到增產的效果[10]。羅連光等采用富硒植物營養(yǎng)素進行富硒玉米栽培試驗，試驗結果表明玉米硒含量顯著提高，且出籽率和百粒質量分別比清水對照增加了16.09%和28.7%[11]。鄭陽等的試驗表明，通過葉面噴施硒肥可以顯著提高糯玉米籽粒的硒含量，且隨外源硒量的增加而增加，田間產量也略有增加[12]。本試驗與他們的研究結果一致，抽穗期葉面施硒可以顯著提高玉米籽粒中硒的含量，隨著硒肥濃度的增加，玉米含硒量也隨之增加。各處理均與對照達顯著水平（P<0.05）。施硒處理可使玉米的產量有所提高，增產幅度為0.41%～4.14%。其增產機制可能是，硒是谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分，適宜的硒濃度刺激了酶的合成和活性，減少了自由基等對植株的損害，有效延緩了葉片生育后期的衰老，最終使產量提高。

增施外源硒不僅能提高植物體內的硒含量，還可以提高農產品的品質，進一步增強其營養(yǎng)功能。楊莉等研究硒對水稻生長發(fā)育的影響，其結果表明硒可參與水稻體內生理生化代謝，調節(jié)對其他元素吸收，增加籽粒中的蛋白質和氨基酸的含量，從而提高水稻營養(yǎng)品質[13]。本試驗條件下，不同濃度的硒肥使籽粒中的蛋白質含量和淀粉含量顯著增加，提高了其營養(yǎng)品質，但對于賴氨酸和粗脂肪含量并沒有顯著的影響。 在一定濃度范圍內，硒對植物吸收P、Ca、Mg、Mn和 Zn等元素有一定的促進作用[14]。趙鐳等研究硒對靈芝礦物質組成的影響時，發(fā)現(xiàn)靈芝可以有效地吸收和富集硒，同時還能影響靈芝中礦物質營養(yǎng)元素的組成，但沒有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律[15]。方勇等的試驗表明，對水稻葉面噴施硒肥，適宜的硒濃度可以提高水稻籽粒中硒含量，有利于稻米中錳和鐵元素吸收，稻米籽粒中的粗蛋白質含量顯著提高，有效地改善了其營養(yǎng)品質[16]。本試驗結果認為，施硒有利于玉米籽粒對錳和鉀元素的吸收，當施硒量達到30 g/hm2時，籽粒中的錳元素含量達到最高，與對照差異達顯著水平（P<0.05）。施硒抑制了玉米籽粒中銅的積累，但處理間差異不大，這與方勇等的研究結果[16]一致。硒對鐵、鋅元素的含量影響不大。

[JP+1]硒與金屬之間具有很強的結合力，硒還能拮抗和減弱機體內砷、汞、鉛、鉻、鎘等重金屬元素的毒性[17]。許多研究表明，施用硒肥對于作物中重金屬的積累有一定的拮抗作用[18-20]。本研究結果表明，低濃度的亞硒酸鈉對于農作物中的有毒元素的拮抗作用不明顯，隨著硒濃度的升高，玉米籽粒中的鉛、鎘和汞含量顯著下降。說明硒元素與汞、鉛和鎘之間可能存在拮抗作用，但其拮抗作用機制還需要進一步研究。[JP]

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