葉面硒肥對(duì)春小麥的富硒效應(yīng)及硒素吸收分配的影響

晉永芬，高炳德

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.鄂爾多斯市土壤肥料工作站，內(nèi)蒙古 康巴什 017000)

硒是世界衛(wèi)生組織公認(rèn)的人體及動(dòng)物必需的微量元素，被譽(yù)為“生命火種”[1]。研究表明硒有很強(qiáng)的抗氧化和協(xié)調(diào)維生素E作用，能保護(hù)自由基對(duì)線粒體的損壞，能防癌抗癌、解除重金屬中毒，防治克山病、大骨節(jié)病以及心腦血管疾病等作用[2-4]。最新研究證明缺硒是艾滋病患者的普遍特征[5]。而世界上有40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)土壤處于缺硒的水平[6]。中國(guó)是缺硒大國(guó)，有72%的土壤缺硒，北方各省區(qū)普遍較低，尤以內(nèi)蒙古最為突出，全硒含量平均值為0.103 mg/kg[7]。植物性食品中的硒是人體硒營(yíng)養(yǎng)的重要來(lái)源,通過(guò)外源硒補(bǔ)給提高作物可食部位含硒量是解決缺硒地區(qū)人群補(bǔ)硒的重要途徑[8]。對(duì)作物施硒的方式有土壤施硒、拌種、浸種和葉面噴硒等[9],通過(guò)葉面噴施硒溶液提高作物含硒量是一種快速而有效的方法[10]。

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要農(nóng)作物之一，是中國(guó)人主要的食物攝入源。同時(shí)小麥也是谷類作物中富硒能力最強(qiáng)的作物[9]，以小麥為原料開(kāi)發(fā)富硒產(chǎn)品是切實(shí)可行的。內(nèi)蒙古處于嚴(yán)重缺硒地區(qū)，小麥硒含量很低，如內(nèi)蒙古馳名的河套春小麥籽粒硒含量平均為0.014 mg/kg[11]，與國(guó)內(nèi)相關(guān)富硒標(biāo)準(zhǔn)(≥0.1 mg/kg，≤0.3 mg/kg)[12]相差甚遠(yuǎn)。因此研究?jī)?nèi)蒙古土默川平原春小麥的硒肥施用量、施肥時(shí)期以及吸收分配規(guī)律具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在內(nèi)蒙古土默川平原進(jìn)行，供試春小麥品種為永良4號(hào)，硒肥為亞硒酸鈉。供試土壤為脫潛育草甸土，耕層(0～20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)13.4 g/kg，全氮1.089 g/kg，堿解氮105.4 mg/kg，有效磷50.7 mg/kg，速效鉀140.5 mg/kg，全量硒0.114 mg/kg。本研究設(shè)置了3類試驗(yàn)。

試驗(yàn)一：硒肥濃度篩選。(1)葉面噴施硒肥2次(第一次在拔節(jié)期，第二次在孕穗期)，共4個(gè)處理：0 mg/kg(CK)、10 mg/kg(Se10)、20 mg/kg(Se20)、30 mg/kg(Se30)。(2)葉面噴施硒肥1次(孕穗期)，共5個(gè)處理：0 mg/kg(CK)、20 mg/kg(Se20)、30 mg/kg(Se30)、40 mg/kg(Se40)、50 mg/kg(Se50)。

試驗(yàn)二：硒肥噴施時(shí)期篩選。葉面噴施硒肥1次，設(shè)對(duì)照、拔節(jié)期、孕穗期、乳熟期4個(gè)處理。采用硒肥濃度為40 mg/kg溶液。

試驗(yàn)三：硒肥吸收分配規(guī)律研究。試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理：對(duì)照、硒肥區(qū)(在孕穗期噴施40 mg/kg硒肥一次)。

所有處理的小區(qū)面積均為18 m2，重復(fù)3次，硒肥濃度為Na2SeO3的濃度。硒肥用當(dāng)?shù)刈詠?lái)水溶解，對(duì)照區(qū)噴施等量自來(lái)水。所有處理每次噴液量都為525 kg/hm2。各處理均施用7 500 kg/hm2廄肥和225 kg/hm2磷酸二銨。

1.2 樣品采集、制備與測(cè)定

對(duì)試驗(yàn)三的6個(gè)小區(qū)，分別在出苗后19、39、60、71、88、98 d隨機(jī)取樣30株，測(cè)定各器官鮮重，用去離子水洗凈，在烘箱中105℃殺青30 min，65℃恒溫烘干測(cè)干重，并粉碎過(guò)0.25 mm篩備用。所有小區(qū)在成熟期采集籽粒樣品，烘干粉碎后過(guò)0.25 mm篩備用。采用2，3-二氨基萘熒光光度法測(cè)定Se素含量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SAS 9.2統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理。對(duì)吸收動(dòng)態(tài)模型求一階導(dǎo)數(shù)獲得各自的吸收速率方程，令其等于零，可求得最大吸收量出現(xiàn)的時(shí)間；將時(shí)間代入吸收動(dòng)態(tài)模型，求出各自的最大吸收量。對(duì)吸收速率方程求一階導(dǎo)數(shù)并令其等于零，可求得最大吸收速率出現(xiàn)的時(shí)間，將時(shí)間代入吸收速率方程，求出最大吸收速率。

2 結(jié)果與分析

2.1 富硒春小麥硒肥噴施適宜濃度篩選

2.1.1 富硒春小麥硒肥噴施2次的適宜濃度篩選

由表1可見(jiàn)，在拔節(jié)期和孕穗期2次噴施硒肥，隨著硒肥濃度的增加，籽粒中Se素含量逐漸增加。不同處理籽粒中Se素含量差異達(dá)到0.01顯著水平。其中噴施10和20 mg/kg兩個(gè)處理其籽粒Se素含量分別為0.166和0.290 mg/kg，均達(dá)到富硒(0.1～0.3 mg/kg)標(biāo)準(zhǔn)。噴施30 mg/kg硒肥時(shí)，籽粒中Se素含量為0.404 mg/kg，超過(guò)富硒標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，噴施2次硒肥時(shí)，適宜濃度應(yīng)在10～20 mg/kg之間，折合每公頃噴施Se素6.9～13.7 g。

表1 在拔節(jié)期和孕穗期2次噴施不同濃度硒肥對(duì)籽粒Se素含量的影響 (mg/kg)

注：不同大寫(xiě)字母表示顯著性P<0.01水平。下同。

2.1.2 富硒春小麥硒肥噴施1次的適宜濃度篩選

由表2可見(jiàn)，孕穗期噴施不同濃度硒肥，其籽粒Se素含量的差異均達(dá)到0.01顯著水平。其中噴施20和30 mg/kg兩個(gè)處理的籽粒Se素含量分別為0.087和0.093 mg/kg，達(dá)不到富硒標(biāo)準(zhǔn)；噴施40和50 mg/kg的兩個(gè)處理的籽粒Se素含量分別為0.148和0.243 mg/kg，均達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，孕穗期噴施40～50 mg/kg硒肥溶液是春小麥達(dá)到富硒水平的適宜濃度，折合每公頃噴施Se素9.6～12.2 g。

表2 在孕穗期噴施不同濃度硒肥對(duì)春小麥籽粒Se素含量的影響 (mg/kg)

2.2 富硒春小麥硒肥噴施適宜時(shí)期篩選

圖1顯示，不同時(shí)期噴施濃度為40 mg/kg的Na2SeO3溶液，都能顯著提高籽粒中Se素含量。其中，在孕穗期和乳熟期，籽粒Se含量分別為0.198和0.197 mg/kg，都達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)。拔節(jié)期Se素含量為0.110 mg/kg，雖也達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，但明顯低于孕穗期和乳熟期。所以噴施硒肥溶液的適宜時(shí)期是孕穗期至乳熟期。

圖1 不同時(shí)期噴施硒肥對(duì)春小麥籽粒Se素含量的影響

2.3 噴施硒肥對(duì)春小麥不同生育期全株及各器官Se素含量的影響

2.3.1 對(duì)春小麥全株Se素含量的影響

由圖2可知，對(duì)照春小麥全株Se素含量在0.062～0.187 mg/kg之間，平均0.086 mg/kg，峰值出現(xiàn)在分蘗期，為0.187 mg/kg，拔節(jié)期最低，為0.064 mg/kg。噴施硒肥后，全株Se素含量大幅度上升，全生育期在0.058～0.724 mg/kg之間，平均0.424 mg/kg，比對(duì)照增加了3.9倍，達(dá)0.01顯著水平。乳熟期達(dá)到峰值0.724 mg/kg，比對(duì)照增加了949.2%，成熟期下降到0.392 mg/kg，比對(duì)照增加了476.5%。孕穗到成熟期差異均達(dá)到0.01的顯著水平。

圖2 噴施硒肥對(duì)不同生育期全株Se素含量的影響

2.3.2 對(duì)春小麥不同器官Se素含量的影響

從表3可知，不同時(shí)期、不同器官Se素含量各異。葉含量最高，對(duì)照變化在0.095～0.168 mg/kg，平均0.125 mg/kg；穎殼第二，變化在0.072～0.094 mg/kg，平均0.082 mg/kg；莖第三，變化在0.046～0.050 mg/kg，平均0.048 mg/kg；籽粒最低，變化在0.041～0.051 mg/kg，平均0.046 mg/kg，與富硒水平相差甚遠(yuǎn)。噴施硒肥顯著提高了各器官Se素含量。其中，葉含量最高，平均1.385 mg/kg，比對(duì)照提高10.1倍；穎殼第二，平均0.398 mg/kg，比對(duì)照提高3.8倍；籽粒第三，平均0.225 mg/kg，達(dá)到富硒水平，比對(duì)照提高3.9倍；莖最低，平均0.222 mg/kg，比對(duì)照提高3.6倍。

表3 噴施硒肥對(duì)春小麥不同器官Se素含量的影響 (mg/kg)

注：不同大寫(xiě)字母表示顯著性P<0.01水平；不同小寫(xiě)字母表示P<0.05水平。下同。

2.3.3 對(duì)春小麥全株Se素吸收量變化及其動(dòng)態(tài)模型的影響

由表4看出，全株Se素吸收量變化呈S型曲線。乳熟期達(dá)到峰值，對(duì)照為0.123 μg/株。噴施硒肥后，Se素吸收量大幅度增加，乳熟期達(dá)到峰值0.931 μg/株。孕穗、乳熟、蠟熟、成熟期分別比對(duì)照增長(zhǎng)了10.7、6.6、6.0、3.8倍，均達(dá)到0.05以上顯著水平。

表4 噴施硒肥對(duì)春小麥全株Se素吸收量動(dòng)態(tài)變化的影響 (μg/株)

對(duì)表4中全株Se素吸收量(Y)和出苗后天數(shù)(X)進(jìn)行回歸分析，兩者可用一元三次方程較好地?cái)M合(表5)。根據(jù)各自的回歸方程，可推出相應(yīng)的最大吸收量和出現(xiàn)時(shí)間。對(duì)照的最大吸收量為0.123 μg/株，出現(xiàn)在出苗后85 d。硒肥區(qū)的最大吸收量為0.973 μg/株，是對(duì)照的7.9倍，出現(xiàn)在出苗后的79 d，出現(xiàn)時(shí)間提前6 d。

表5 噴施硒肥春小麥硒素吸收量的動(dòng)態(tài)變化模型

注：**表示P<0.01水平;*表示P<0.05水平。下同。

2.3.4 對(duì)春小麥全株Se素吸收速率及其動(dòng)態(tài)變化模型的影響

對(duì)表5中Se素吸收量動(dòng)態(tài)模型求導(dǎo)，即可得到相應(yīng)的Se素吸收速率方程，見(jiàn)表6。結(jié)果表明，對(duì)照峰值為0.003 2 μg/(d·株)，在出苗后57 d；葉面硒肥的峰值為0.030 5 μg/(d·株)，是對(duì)照的9.5倍，在出苗后53 d，比對(duì)照提前4 d。可見(jiàn)，孕穗期是噴施硒肥的最大效率期。

表6 噴施硒肥春小麥硒素吸收速率動(dòng)態(tài)變化模型

3 結(jié)論與討論

3.1 富硒春小麥硒肥噴施適宜濃度的篩選

通過(guò)葉面噴施硒溶液來(lái)提高作物含硒量是一種快速而有效的方法[10]。許多研究表明，對(duì)小麥噴施硒肥，籽粒中的硒素含量隨著噴施硒肥濃度的增加而增加[13-14]，但是，硒對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響具有兩面性，低施硒量可促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，高施硒量則會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生毒害[15-17]。硒會(huì)對(duì)植物吸收其他元素造成影響，過(guò)量硒和適量硒用量之間的幅度很小，稍有不慎有可能引發(fā)硒中毒現(xiàn)象。故根據(jù)不同作物制定合理的硒肥施用量是至關(guān)重要的。本研究確定內(nèi)蒙古土默川平原春小麥永良4號(hào)的硒肥噴施適宜濃度為：在拔節(jié)期和孕穗期噴施2次硒肥時(shí)，達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)的Na2SeO3適宜濃度為10～20 mg/kg之間，折合Se素6.9～13.7 g/hm2；在孕穗期至灌漿前期之間噴施1次時(shí)，Na2SeO3的適宜濃度為40～50 mg/kg之間，折合Se素9.6～12.2 g/hm2。兩種施肥方法的硒素用量與劉慶等[13]建議噴施硒用量(7～24 g/hm2)相一致，但與唐玉霞等[9]建議的河北冬小麥葉面噴硒的適宜量為每公頃30 g有一定差距，這可能與土壤含硒量、種植制度、作物品種等因素有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

3.2 富硒春小麥硒肥噴施適宜時(shí)期篩選

已有研究表明[18-19]，在不同時(shí)期噴施硒肥對(duì)作物籽粒含硒量的影響有明顯差異。關(guān)于冬小麥的最佳噴施時(shí)期唐玉霞等[9]認(rèn)為是在抽穗至灌漿期噴施效果最好。史芹等[20]對(duì)小麥籽粒研究得出在灌漿前期噴施效果最佳。本研究表明：在一定噴施濃度條件下，富硒春小麥噴施硒肥的適宜時(shí)期是孕穗至乳熟期，與唐玉霞等[9]的結(jié)論基本一致，與史芹等[20]結(jié)論稍有區(qū)別。這可能與土壤中硒含量、小麥品種、氣候等條件有關(guān)。

3.3 噴施硒肥對(duì)春小麥全株及各器官硒素含量的影響

處于同一自然環(huán)境條件下，不同作物、同一作物不同品種及各器官含硒量有所不同，但噴施硒肥能顯著提高它們的含硒量[21]。本研究表明：春小麥(永良4號(hào))全株Se素含量變化在0.062～0.187 mg/kg之間，平均0.086 mg/kg。在孕穗前期噴施硒肥后，全株Se素含量平均為0.424 mg/kg，比對(duì)照提高3.9倍。不同器官Se素含量順序?yàn)槿~>穎殼>莖>籽粒，但各器官的富硒效應(yīng)順序是葉>籽粒>穎殼>莖，可見(jiàn)不同器官富集硒程度不同。

3.4 春小麥硒素吸收轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究

關(guān)于硒在小麥中的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和分配規(guī)律的研究，以Se素在籽粒中不同存在形態(tài)研究較多[22-24]，而對(duì)Se素在全株及各器官中的吸收、分布和運(yùn)轉(zhuǎn)研究較少。陸欣等[25]認(rèn)為小麥籽粒含硒量與施硒量的關(guān)系可用一元二次函數(shù)擬合；劉慶等[13]認(rèn)為小麥籽粒中硒累積量符合一元二次方程。本研究得出：春小麥全株Se素的吸收量呈S型曲線。吸收動(dòng)態(tài)過(guò)程可用一元三次方程擬合。噴施硒肥后，不僅能顯著提高吸收量和吸收速率的峰值，還能提前二者的出現(xiàn)時(shí)間。

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