土壤施硒對不同基因型水稻硒的影響

趙 敏 涂書新 閆加力

1 硒概述

硒是一種重要的生命元素，對人和動物的健康有著重大的影響[1]，缺硒會誘發(fā)心臟病、肝炎等多種疾病，但人體并不能自身合成硒，所以只能通過膳食補充。自然界硒主要存在于土壤表層，而我國72%的土壤屬于低硒或缺硒土壤，這就表明：土壤中所種植的作物植被等硒的含量較低，人體不能通過它們滿足身體對于硒的需要。因此，需要對這些作物額外施加含有硒的肥料以達到增加其硒含量的目的。作為世界主要糧食作物的水稻，也是我國人民主要的糧食之一，水稻中硒的含量在很大程度上影響人們的身體狀況[2]。因此，培育累積硒能力較強的水稻品種成為當下十分重要的研究方向，其也具有明顯的現實意義。羅杰等人認為：為了有效地改善和補充人畜硒含量，可以在農業(yè)生產土地中給予施用硒肥[3]。但是，對農業(yè)土壤直接施用硒肥的成本較高，因此，選用和培育富集、吸收硒能力較強的水稻品種是提高人畜體內硒含量的最佳途徑[4]。周鑫斌等人經過研究，得出富硒水稻品種籽粒的硒含量是非富硒水稻品種籽粒的硒含量的3倍的結論[5]，因此，應選擇富硒的水稻品種以滿足人們對于硒的需求[6]。

此次研究方式主要為：采用土壤盆栽為試驗目標，對種植21個不同基因型品種的水稻土壤盆栽施以相同含量的硒，觀察21個不同基因型品種的水稻品種對于土壤中硒的吸收情況。依據稻米硒含量這個關鍵因素篩選出稻米富集硒能力強的水稻品種，用于補充和改善人體硒營養(yǎng)水平。

2 材料與方法

2.1 供試材料 供試材料為湖北省和江西省廣泛種植的21個水稻品種。試驗土壤為華中農業(yè)大學試驗基地水稻土。經檢測，試驗土壤的pH為6．12，有機質16．30 g/kg，堿解氮94．53 mg/kg，速效磷20．66 mg/kg，速效鉀168．46 mg/kg，總硒0．288 mg/kg。選取試驗以后，去除土壤中的石頭、植物碎屑等雜物，并過3 mm篩后以備用。

2.2 試驗設計 本試驗在華中農業(yè)大學盆栽場進行。試驗材料和方法：本實驗使用63個相同規(guī)格（30 cm×35 cm）的手提塑料桶，統(tǒng)一使用黑色塑料袋進行套用，同時裝入相同重量（5 kg）和土質的土壤。按照（N∶P2O5∶K2O=4∶2∶5）的比例對試驗土壤添加和施用亞硒酸鈉（Na2SeO3）3 mg，尿素、過磷酸鈣和氯化鉀，以補充基礎營養(yǎng)。土壤和肥料混勻后淹水，過20 d無浮水后播種。21個不同基因水稻試驗品種重復選用3次，即進行試驗的土壤盆栽共計63盆，每盆播種20粒，對其進行催芽直播，此后7～14 d水稻扎根，21～28 d定苗為長勢均勻的6株。生育期土壤保持水分充足，當處于溫度較高之時，采用對地面灑水方式，確保盆栽處于低溫度環(huán)境。根據水稻長勢適時追肥，成熟期前調查株高和分蘗數，成熟期調查實粒重、有效穗數、干物重等相關性狀。在水稻的分蘗期、孕穗期和成熟期，分別對21個不同基因水稻進行采樣，成熟期需要采集水稻的莖葉、谷殼和稻米，并對莖葉進行殺青烘干后記錄干物重。成熟期穗部樣品要自然曬干，脫粒，脫殼，然后分別磨細過80目篩，混勻待測。

2.3 分析方法 土壤背景值測定方法為常規(guī)方法，使用氫化物發(fā)生-原子熒光光度法（AFS-8220，北京吉天儀器有限公司）對水稻樣品中的硒含量進行測定，硒標準物質(GSV-1，GSV-2)進行分析質量控制。

3 結果分析

3.1 不同基因型水稻對土壤硒的吸收利用 在施硒土壤上種植21種不同基因型水稻，經觀察分析表明，不同基因的水稻品種在不同階段，其各部位硒的含量相差較大。此次試驗主要是對成熟期樣品硒含量進行分析，輔助分蘗期和孕穗期樣品調查分析。試驗選用的21種水稻品種的分蘗期，其莖葉的硒含量較高的品種為：兩優(yōu)287、金科優(yōu)741、五優(yōu)308和金科優(yōu) 651以及黃華占，硒含量分別為 0．806、0．684、0．474、0．458 mg/kg和0．423 mg/kg。孕穗期植株硒含量范圍為0．095～2．904 mg/kg。硒含量較高的5個品種是豐兩優(yōu)香1號、新兩優(yōu)6號、金科優(yōu)651、金科優(yōu)741、華兩優(yōu)2890，硒含量分別是2．904、2．807、1．840、1．466 mg/kg 和1．311 mg/kg，珍珠糯硒含量最低。硒含量順序發(fā)生變化，分蘗期硒含量最低的豐兩優(yōu)香1號成為孕穗期最高的品種，而分蘗期硒含量最高的兩優(yōu)287在孕穗期的硒含量則有一個較為明顯的降低。說明水稻品種在不同生育階段，期富硒能力是不同的。主要是由于不同品種水稻的根系對于吸收離子的能力不盡相同，而硒主要是集中在水稻的生命較為旺盛的器官上面，相同水稻品種的不同器官，以及在不同生長階段，硒的富集程度存在較大的差異[7]。由此可見，21種基因水稻品種在各自的整個生育生長階段吸收富集硒的能力并非恒定的。成熟期不同水稻品種各部位硒含量不同。五優(yōu)308、珍珠糯、廣兩優(yōu)558呈現的是米粒＞莖葉＞谷殼的趨勢，除金科優(yōu)651和榮優(yōu)225的硒含量是谷殼＞莖葉＞米粒外，其他品種都呈現出莖葉硒含量最高的趨勢。說明同一生育期不同的水稻品種各部位硒含量差別很大，富集硒的能力也各有差異。成熟期莖葉硒含量范圍是0．207～0．833 mg/kg，最低和最高分別是珍珠糯和金科優(yōu)741；谷殼硒含量范圍是0．102～0．794 mg/kg，最低和最高分別是E福豐優(yōu)11和金科優(yōu)741?？梢钥吹皆诔墒炱?，金科優(yōu)741的谷殼和莖葉種的硒含量相比其余水稻品種，其硒含量均是最高的。經檢測，21種不同品種水稻在成熟期的稻米中硒含量的平均含量為0．240 mg/kg，是富硒稻谷（GBT22499-2008富硒稻谷）含量0．04 mg/kg的6倍，是我國當前普遍發(fā)展種植的水稻品種水稻成熟期硒的含量（平均值0．03 mg/kg）的8倍。本試驗稻米中總硒含量最高的為五優(yōu)308，其總硒含量達到0．577 mg/kg，平均硒含量為0．337 mg/kg；稻米中總硒含量最低的為E福豐優(yōu)11，總硒含量為0．123 mg/kg。21類試驗水稻的稻米所含硒的含量最高的5個品種為珍珠糯、五優(yōu)308、金科優(yōu)651、廣兩優(yōu)558、榮優(yōu)225。成熟期不同水稻品種各部位硒含量平均值趨勢為莖葉（0．378 mg/kg）＞谷殼（0．281 mg/kg）＞稻米（0．240 mg/kg）；硒含量變異系數分別是莖葉42．86%、谷殼總65．12%、稻米43．75%，谷殼中變異系數最大，表明相同水稻的品種不同部位的硒含量有較大的差別，水稻的品種不同部位富集硒的能力不同。本試驗中的富硒篩選依據確定為稻米硒含量，根據成熟期稻米硒含量及水稻的長勢發(fā)展情況，確定富硒最優(yōu)的水稻品種為五優(yōu)308。各時期篩選出的富硒基因型可以得知：水稻由于品種基因差異以及其不同的生育期階段，對于相同硒的富集能力不同。根據糧食衛(wèi)生標準GB/T 22499-2008，稻谷含硒量應在0．04～0．30 mg/kg，試驗中所選用的21個水稻品種的稻谷的硒含量均達到了這一標準。上述內容可以得知：廣兩優(yōu)558、五優(yōu)308、珍珠糯的稻米硒含量相比于其他水稻品種的稻米硒含量均較高，其稻米硒含量均高于0．30 mg/kg，表現出了高效的硒吸收累積能力，也表明添加相等質量和相同硒的情況下，這三個品種稻米富集硒的能力比較強。根據富硒基因型篩選的主要目的篩選稻米富硒能力強的品種，五優(yōu)308是稻米硒含量最高的品種，成為土壤施硒篩選出的最佳水稻富硒基因型。

3.2 施硒土壤上不同基因型水稻的生長和發(fā)育 對21種試驗水稻品種的分蘗數、植株干重等進行測定和分析，確定所選用的21種不同水稻品種的長勢，根據長勢情況確定水稻是否為良好基因型。分蘗期植株干重含量較高的5個品種分別是Q優(yōu)6號、廣兩優(yōu)558、金科優(yōu)651、珍珠糯、五優(yōu)308；分蘗數較多的試驗水稻品種為E福豐優(yōu)11、金科優(yōu)741、金科優(yōu)651、五優(yōu)308和Q優(yōu)6號，分蘗期長勢較好的品種是五優(yōu)308、金科優(yōu)651、Q優(yōu)6號。孕穗期植株干重含量較高的5個水稻品種為天優(yōu)華占、五優(yōu)308、豐兩優(yōu)香1號和Y兩優(yōu)1號以及深兩優(yōu)5814；分蘗數較多的5個水稻品種為金科優(yōu)651、金科優(yōu)741、五優(yōu)308和揚兩優(yōu)6號以及華兩優(yōu)2890，孕穗期時植株長勢較好水稻品是五優(yōu)308。成熟期有效穗數較多的水稻品種為深兩優(yōu)5814、金科優(yōu)741、五優(yōu)308和天優(yōu)華占以及揚兩優(yōu)6號；實粒重較高的水稻品種為新兩優(yōu)6號、華兩優(yōu)2890、榮優(yōu)華占、五優(yōu)308和兩優(yōu)287，成熟期長勢較好的水稻品種是五優(yōu)308。結合分蘗期和孕穗期的農藝性狀數據，得出五優(yōu)308在整個生育期內都表現了良好的生育優(yōu)勢。

4 結論

同一水稻品種的不同生育期富集硒的能力不同，不同水稻品種同一生育期富集硒的能力不同。對土壤添加外源硒時，試驗中21種水稻品種在不同時期的硒含量差異較大，不同水稻品種之間的硒含量差距也較大。此次試驗的結果表明：試驗中的21種不同基因水稻品種中，珍珠糯、五優(yōu)308和廣兩優(yōu)558 3個品種對于富集和吸收硒的能力強，結合各時期農藝性狀數據，確定五優(yōu)308為篩選出的富硒品種。