生物有機(jī)硒對(duì)水稻農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀及硒吸收分配的影響

鄭威 萬(wàn)晟杰 龍小玲 蔡端午 劉金龍

[摘要]在施硒量和施用時(shí)期相同條件下，設(shè)置不同施用濃度處理進(jìn)行田間小區(qū)試驗(yàn)。結(jié)果表明，不同處理對(duì)水稻植株生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有影響;不同處理對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)形狀有影響，施硒處理提高每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重，從而提高產(chǎn)量，產(chǎn)量順序?yàn)镾e4>Se3>Se2>Se1>Se0;不同處理對(duì)稻米的整精米率有較大影響，施硒處理提高稻米的整精米率，Se3、 Se4處理的整精米率分別為65%和64%，顯著高于對(duì)照;水稻吸收硒的總體規(guī)律是葉片>莖稈>稻米，不同處理葉片、莖稈、稻米中硒含量均以Se3處理最高，施硒處理稻米硒含量（總硒和有機(jī)硒）、有機(jī)硒占總硒的比例均穩(wěn)定達(dá)到湖北省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)《富有機(jī)硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）;施硒處理水稻植株對(duì)硒的利用率較高，為51.26%～64.12%，均超過(guò)50%。

[關(guān)鍵詞]生物有機(jī)硒;水稻;農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀;吸收分配

[中圖分類(lèi)號(hào)]S511 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

水稻是世界第二大糧食作物，播種面積和總產(chǎn)量?jī)H次于小麥。我國(guó)水稻播種面積占糧食作物播種面積的30%左右，而稻谷總產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的40%以上，播種面積和總產(chǎn)量均居糧食作物之首。我國(guó)約有65%的人口以稻米為主食。稻米的營(yíng)養(yǎng)成分80%左右是淀粉，但淀粉顆粒極小，易于被人體吸收利用，7%左右的蛋白質(zhì)，2%左右的脂肪，其他營(yíng)養(yǎng)成分如纖維素、礦物質(zhì)及維生素B群等均含量豐富，且粗纖維少，不含膽固醇。稻米中營(yíng)養(yǎng)成分可消化率和吸收率均較高，特別是蛋白質(zhì)含量雖少，但易于被人體吸收利用的蛋白質(zhì)較多，且含有豐富的賴(lài)氨酸和蘇氨酸。隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們已經(jīng)從吃飽轉(zhuǎn)向吃好，現(xiàn)在正向吃安全、吃健康轉(zhuǎn)變。發(fā)展富硒產(chǎn)業(yè)正是順應(yīng)這一歷史潮流，可以滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的美好生活的需要。稻米是人們?nèi)粘Ｑa(bǔ)硒的理想載體，富硒稻米是人們最便捷、最大眾化的補(bǔ)硒產(chǎn)品，發(fā)展優(yōu)質(zhì)綠色安全的富硒稻米產(chǎn)業(yè)對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，改善人們的日常膳食結(jié)構(gòu)，促進(jìn)全民健康具有重要作用和積極意義。

硒是人體必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素。硒是動(dòng)物和人體谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px） 的組成成分及酶家族活性部位的輔基， 具有防癌抗癌、保護(hù)心腦血管、保肝護(hù)肝、保護(hù)眼睛、解毒排毒抗重金屬、抗氧化、提高免疫力、延緩衰老和增強(qiáng)生殖功能等多種作用，可預(yù)防克山病、大骨節(jié)病、心血管病、癌癥、糖尿病等40多種疾病。我國(guó)72% 地區(qū)處于缺硒、低硒帶，在低硒土壤中生產(chǎn)出的食物往往硒含量較低，而膳食中硒攝入量的不足嚴(yán)重影響著人們的身體健康。因此僅靠天然食物中的硒難以滿(mǎn)足人體的正常需要，人體處于低硒、缺硒狀態(tài)已嚴(yán)重威脅著人們的身體健康并造成潛在的危害。中國(guó)近2/3的人缺硒或處于缺硒邊緣。中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦硒的日攝入量不能低于60 μg，正常成人日攝入硒的安全和合適范圍為60～250 μg，2017年國(guó)家衛(wèi)計(jì)委制定標(biāo)準(zhǔn)，推薦硒日最高安全攝入量為400 μg。

自然界中存在的硒元素分為化學(xué)硒和生物硒兩種?；瘜W(xué)硒一般指無(wú)機(jī)硒（亞硒酸鈉和硒酸鈉）和人工合成的有機(jī)硒化物以及化學(xué)納米硒;生物硒是通過(guò)生物轉(zhuǎn)化使硒與生物體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)結(jié)合而成，一般以硒蛋白、硒多肽、硒氨基酸、硒多糖、硒核酸等形式存在或者通過(guò)富硒微生物轉(zhuǎn)化而來(lái)的生物納米硒。化學(xué)硒的毒性很強(qiáng)且吸收率低，與化學(xué)硒相比，生物硒具有使用安全、無(wú)毒副作用、吸收利用率高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)，是補(bǔ)硒的首選。微生物富硒發(fā)酵是利用生物資源對(duì)硒開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)重要課題，具有廣闊的前景。硒蛋白、硒多肽、硒氨基酸、硒多糖、硒核酸都是易于動(dòng)植物吸收的優(yōu)良補(bǔ)硒劑，具有良好的藥理及保健作用。

目前有機(jī)硒的獲得包括微生物轉(zhuǎn)化法、植物轉(zhuǎn)化法和動(dòng)物轉(zhuǎn)化法等。微生物轉(zhuǎn)化法中較多的是利用酵母和乳酸菌，但這種微生物將無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化成生物硒的轉(zhuǎn)化效率不高，最高只有30%，至少殘存70%的無(wú)機(jī)硒，而利用其他富硒微生物進(jìn)行生物硒高效轉(zhuǎn)化已有成功研究。在缺硒和低硒地區(qū)通過(guò)提高作物中硒的含量是改善人體硒營(yíng)養(yǎng)的有效途徑，而在富硒區(qū)，僅僅依靠土壤中的硒則農(nóng)產(chǎn)品的硒含量很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，必須依靠生物富硒強(qiáng)化，即通過(guò)生物轉(zhuǎn)化來(lái)獲得有機(jī)硒含量較高的農(nóng)產(chǎn)品，但目前生產(chǎn)上多用亞硒酸鈉根外噴施來(lái)獲得富硒農(nóng)產(chǎn)品，不僅硒的利用率不高，而且對(duì)作物和人體有害，對(duì)土壤和水體形成二次污染。因此，本研究通過(guò)在水稻上施用微生物轉(zhuǎn)化而來(lái)的生物有機(jī)硒，進(jìn)而在優(yōu)質(zhì)綠色安全的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出精準(zhǔn)達(dá)到湖北省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)《富有機(jī)硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）且有機(jī)硒含量高的稻米提供依據(jù)。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗(yàn)基本情況

試驗(yàn)于2016年在湖北省英山縣紅山鎮(zhèn)葉坊村九組葉柏華責(zé)任田進(jìn)行，土壤不含硒。供試品種為鄂中5號(hào)，大田用種量2kg。4月21日播種，播種后20d在秧田每667m2施尿素10kg提苗;5月23日移栽，株行距為16.5cm×26.4cm（5寸×8寸），雙本插，東西行向，大田底施16-10-10復(fù)合肥50kg /667m2，移栽后7d再施16-10-10復(fù)合肥5kg/667m2。其他管理同一般大田。

1.2? ? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)用生物有機(jī)硒制劑為湖北省農(nóng)科院富硒研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的專(zhuān)利產(chǎn)品（專(zhuān)利號(hào) 201610338121.6），試驗(yàn)設(shè)0（Se0，對(duì)照）、10 mg/L（Se1）、20 mg/L（Se2）、30 mg/L（Se3）、40 mg/L（Se4）5個(gè)施硒濃度（以Se計(jì)），3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積20m2（4m×5m）。每小區(qū)施用生物有機(jī)硒制劑9mL（生物有機(jī)硒制劑硒含量5000 mg/L， 以Se計(jì)），即每小區(qū)施硒（以Se計(jì)）45mg，折合每667m2施用生物有機(jī)硒制劑300mL，施硒（以Se計(jì)）1.5g，于8月18日灌漿初期葉面噴施1次。

1.3? ? 取樣分析

9月15日田間取樣，每小區(qū)5點(diǎn)取樣，每點(diǎn)取3兜，共計(jì)15兜。統(tǒng)計(jì)每667m2有效穗數(shù)，每小區(qū)從15兜中隨機(jī)選取10穗進(jìn)行考種。9月16日收獲，每小區(qū)單收單脫，統(tǒng)計(jì)小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量，計(jì)算每667m2產(chǎn)量。不同處理3個(gè)重復(fù)小區(qū)每小區(qū)隨機(jī)選取1/2樣品混合，將籽粒、葉片和莖稈分開(kāi)，送國(guó)家硒產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)水稻植株不同部位硒含量，另1/2樣品將籽粒脫下，利用小型加工機(jī)加工成精米，統(tǒng)計(jì)整精米率。利用SAS v9.4分析不同處理差異顯著性。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 不同處理對(duì)水稻農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1? ? 不同處理對(duì)水稻株高和單位面積有效穗數(shù)的影響。不同處理株高和每667m2有效穗數(shù)見(jiàn)表1。表1結(jié)果表明，不同處理株高和每667m2有效穗數(shù)沒(méi)有差異，這是因?yàn)槭┪鴷r(shí)水稻生長(zhǎng)發(fā)育已經(jīng)完成，株高和單位面積有效穗數(shù)已經(jīng)形成，因此施硒不構(gòu)成對(duì)株高和單位面積有效穗數(shù)的影響。

2.1.2? ? 不同處理對(duì)水稻結(jié)實(shí)性狀的影響。不同處理對(duì)水稻每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率等結(jié)實(shí)性狀的影響見(jiàn)表2。表2結(jié)果表明，4個(gè)施硒處理在每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)上均比對(duì)照高，以噴施

濃度為30mg/L最高，與對(duì)照以及噴施濃度為10、20mg/L的處理差異顯著，與噴施濃度為40mg/L的處理差異不顯著，結(jié)實(shí)率也以噴施濃度為30mg/L最高，但處理之間差異不顯著。

2.1.3? ? 不同處理對(duì)水稻千粒重的影響。不同處理對(duì)水稻千粒重的影響見(jiàn)表3。表3結(jié)果表明，以噴施濃度為40mg/L的處理千粒重最高，與對(duì)照及噴施濃度為10mg/L的處理間差異顯著，與其他處理之間差異不顯著。

2.2? ? 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量性狀的影響

不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量性狀的影響見(jiàn)表4。表4結(jié)果表明，施硒處理小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量均比對(duì)照高，以噴施濃度為40mg/L的處理最高，小區(qū)產(chǎn)量為18.67kg，比對(duì)照的16.83kg增產(chǎn)10.9%，差異達(dá)顯著水平，其次為噴施濃度為30mg/L的處理，小區(qū)產(chǎn)量為17.83kg，比對(duì)照的16.83kg增產(chǎn)5.9%，達(dá)顯著差異。

2.3? ? 不同處理對(duì)水稻整精米率的影響

不同產(chǎn)量對(duì)水稻整精米率的影響見(jiàn)表5。從表5可以看出，施硒處理提高水稻整精米率1～5個(gè)百分點(diǎn)，以噴施濃度為30mg/L的處理最高，整精米率達(dá)到65%，與對(duì)照處理差異顯著。

2.4? ? 不同處理對(duì)水稻吸收和分配硒的影響

試驗(yàn)結(jié)果（表6）表明，水稻吸收硒的總體規(guī)律是葉片>莖稈>稻米，不同處理葉片、莖稈、稻米中硒含量均以噴施濃度為30mg/L的處理最高。葉片硒含量噴施濃度為20、30、40mg/L的處理顯著高于噴施濃度為10mg/L的處理和對(duì)照處理，噴施濃度為20、30、40mg/L的處理之間差異不顯著;莖稈硒含量施硒處理顯著高于對(duì)照，但施硒處理之間差異不顯著;稻米硒含量（總硒和有機(jī)硒）施硒處理均顯著高于對(duì)照，穩(wěn)定達(dá)到湖北省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)《富有機(jī)硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）（稻米總硒0.2～0.5mg/kg，有機(jī)硒占比≥ 80%），噴施濃度為30、40mg/L的處理總硒含量接近標(biāo)準(zhǔn)上限而不超標(biāo)準(zhǔn)上限，有機(jī)硒占比分別為83.6%和84.9%，且顯著高于噴施濃度為10、20mg/L的處理，噴施濃度為30、40mg/L的處理之間、噴施濃度為10、20mg/L的處理之間差異不顯著，有機(jī)硒占總硒的比例施硒處理均超過(guò)80%，但差異不顯著，說(shuō)明有機(jī)硒占比非常穩(wěn)定;施硒處理水稻植株硒利用率為51.26%～64.12%，說(shuō)明水稻植株對(duì)硒的利用率在50%以上，利用率非常高。

3? ? 結(jié)論與討論

3.1? ? 結(jié)論

在施硒量和施用時(shí)期相同條件下，設(shè)置不同施用濃度處理進(jìn)行田間小區(qū)試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：

（1）不同處理對(duì)水稻植株生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有影響，這是因?yàn)槭┪鴷r(shí)期在灌漿初期，此時(shí)水稻生長(zhǎng)發(fā)育已經(jīng)完成，施硒對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有構(gòu)成影響，并不代表硒對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有影響。

（2）不同處理對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)形狀有影響，施硒處理提高每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重，從而提高產(chǎn)量，產(chǎn)量順序?yàn)镾e4>Se3>Se2>Se1>Se0。

（3）不同處理對(duì)稻米的整精米率有較大影響，施硒處理提高稻米的整精米率，Se3、 Se4處理的整精米率分別為65%和64%，顯著高于對(duì)照。

（4）水稻吸收硒的總體規(guī)律是葉片>莖稈>稻米，與前人的研究結(jié)果相同。不同處理葉片、莖稈、稻米中硒含量均以Se3處理最高。施硒處理稻米硒含量（總硒和有機(jī)硒）、有機(jī)硒占總硒的比例均穩(wěn)定達(dá)到湖北省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)《富有機(jī)硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）。

（5）施硒處理水稻植株對(duì)硒的利用率較高，為51.26%～64.12%，均超過(guò)50%。

3.2? ? 討論

（1）目前生產(chǎn)上大多施用無(wú)機(jī)硒、化學(xué)合成的硒化物以及硒礦粉進(jìn)行生物外源強(qiáng)化，這類(lèi)硒本質(zhì)上是一種有毒有害的化學(xué)投入品，存在很大風(fēng)險(xiǎn)，例如，安全性低，形成二次污染，作物利用率低，使用量大，產(chǎn)品硒含量不達(dá)標(biāo)，特別是有機(jī)硒含量低。在國(guó)家日益加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品安全和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境治理的大背景下，應(yīng)大力提倡安全、高效、無(wú)污染的生物有機(jī)硒的使用。

（2）要在優(yōu)質(zhì)綠色的基礎(chǔ)上開(kāi)展富硒農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在水稻上應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種，在產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量上執(zhí)行綠色食品標(biāo)準(zhǔn)，在硒的使用上要形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，選擇生物有機(jī)硒作為硒源，掌握最佳用量、最佳濃度、最佳方式、最佳時(shí)期，能夠精準(zhǔn)達(dá)標(biāo)。

（3）研究表明，生物有機(jī)硒的施用對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀有一定作用，與黃太慶等研究結(jié)果不盡相同，與黃太慶等選用的硒源為無(wú)機(jī)類(lèi)的亞硒酸鈉有關(guān)。

（4）富硒農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)首要考察的性狀為可食部分的硒含量，特別是有機(jī)硒含量，因?yàn)橹挥凶魑镏鲗?dǎo)吸收硒并轉(zhuǎn)化為自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才有較高含量的有機(jī)硒，Zhang L H， et al的研究表明，只有根部存在一定量的硒代蛋氨酸，才能通過(guò)硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白NRT1.1B向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，葉片也是一樣，因此外源生物有機(jī)硒對(duì)提高稻米等農(nóng)產(chǎn)品的硒含量，特別是有機(jī)硒的含量至關(guān)重要。不能夸大硒對(duì)作物農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀及品質(zhì)性狀的作用從而掩蓋硒含量，特別是有機(jī)硒含量不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。根據(jù)本研究結(jié)果綜合分析，利用生物有機(jī)硒進(jìn)行水稻外源生物強(qiáng)化，推薦每667m2使用量為300mL（以Se計(jì)的使用量為1.5g），施用濃度為30～50mg/L，在水稻灌漿初期葉面噴施1次。

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