施硒對(duì)不同密度春小麥產(chǎn)量和籽粒硒含量的影響

馮 魁 ，賈莉莉，賈永紅，迪里夏提·爾肯，劉 俊，石書兵

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司，山東臨沭 276700；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)麥類試驗(yàn)站，新疆奇臺(tái) 831800)

硒是植物生長(zhǎng)所需的一種有益元素，適量施硒能促進(jìn)植物的光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆能力[1-2]。同時(shí)，硒還是人和動(dòng)物維持機(jī)體健康必需的微量元素。研究表明，人體長(zhǎng)期硒攝入量不足，可導(dǎo)致一些慢性病和癌癥的發(fā)生[3-4]。植物的根系、莖稈和葉片均可吸收外源硒，因此，生產(chǎn)中常通過(guò)土壤施硒、葉面噴硒、硒浸種或莖部注射等方法施硒肥[5-6]。葉面噴施硒是一種便捷、安全、有效提高糧食作物含硒量的方法[7]。小麥對(duì)硒較敏感，對(duì)硒的富集能力明顯高于玉米、水稻等其他禾谷作物，因此小麥作為較好的富硒載體備受相關(guān)研究者重視[8]。研究發(fā)現(xiàn)，新疆小麥主要產(chǎn)區(qū)的土壤大多屬于足硒、甚至是富硒土壤，生產(chǎn)出的小麥籽粒含硒量卻不高，甚至偏低，這可能與土壤質(zhì)地以及土壤中有效硒含量有關(guān)[9]。葉面噴施硒肥可提升糧食作物中的硒含量[10]。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于富硒小麥的研究較多[11-12]，大多研究認(rèn)為，施硒可提高小麥產(chǎn)量和籽粒硒含量，但施硒過(guò)量不僅不能使作物增產(chǎn)，還會(huì)導(dǎo)致小麥硒中毒或者環(huán)境污染。張 曉等[13]研究表明，在小麥抽穗至灌漿前期噴施一定濃度的硒溶液，不但能增加穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量，還能明顯提高籽粒的硒含量，且硒含量隨著施硒量的增大而提高。孫發(fā)宇等[14]認(rèn)為，葉面噴施硒酸鈉，可明顯增加小麥籽粒中的硒含量，但增幅因品種(系)而異。穆婷婷等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在灌漿期噴施67.84 g·hm-2硒可提高谷子的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和產(chǎn)量。以上報(bào)道多集中于施硒量對(duì)作物籽粒產(chǎn)量、硒含量影響，有關(guān)種植密度和施硒量共同作用對(duì)作物籽粒產(chǎn)量和硒含量的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。北疆地區(qū)的春小麥多為密播種植，近些年隨著“精量播種”技術(shù)的推廣，探討最佳的種植密度和施硒量尤為迫切。本試驗(yàn)擬研究葉面噴施亞硒酸鈉對(duì)不同密度春小麥產(chǎn)量、籽粒硒、氮、磷、鉀含量的影響，以期探索富硒小麥的最適宜種植密度和施硒量，為新疆春小麥富硒生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試點(diǎn)概況

試驗(yàn)以中早熟春小麥品種新春31號(hào)為供試材料，于2016年4月在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)麥類試驗(yàn)站進(jìn)行，硒源為分析純亞硒酸鈉(Na2SeO3)。試驗(yàn)地前茬作物為冬小麥，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)為15.157 g·kg-1，總氮0.933 g·kg-1，速效磷7.1 mg·kg-1，速效鉀351 mg·kg-1，總硒0.096 mg·kg-1，pH值為8.6。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，密度為主區(qū)，分別為450萬(wàn)株·hm-2(D1)、600萬(wàn)株·hm-2(D2)、750萬(wàn)株·hm-2(D3)三個(gè)處理；副區(qū)為不同濃度的亞硒酸鈉，5個(gè)濃度分別為純硒0 g·hm-2(Se1)、15 g·hm-2(Se2)、30 g·hm-2(Se3)、45 g·hm-2(Se4)、60 g·hm-2(Se5)。試驗(yàn)小區(qū)行長(zhǎng)5.0 m，行距0.2 m，小區(qū)面積10 m2(2 m×5 m)，采用等行距播種，周邊設(shè)置保護(hù)行。在灌漿前期(花后5 d)按照設(shè)計(jì)配置不同濃度的硒溶液，使用手持壓縮式噴霧器進(jìn)行均勻噴霧，各小區(qū)噴霧時(shí)用1.2 m高的隔板隔離。生育期間分兩次隨水追施尿素(含N約46%)共300 kg·hm-2，其他田間管理同普通中產(chǎn)田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及構(gòu)成因素測(cè)定

成熟期于每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取3個(gè)1 m2樣點(diǎn)，調(diào)查成穗數(shù)，每個(gè)樣點(diǎn)選取10株小麥考種，統(tǒng)計(jì)穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒重等指標(biāo)。各小區(qū)選取4 m2(2 m×2 m)樣點(diǎn)進(jìn)行人工收割、脫粒并計(jì)產(chǎn)。

1.3.2 籽粒硒含量測(cè)定

烘干并粉碎籽粒，稱取過(guò)1 mm篩的粉末1.000 g并置于125 mL的三角瓶中，加入10 mL混酸(HNO3∶HClO4=10∶1)消解至無(wú)色透明，加入2 mL濃HCl，于電熱板上加熱5～6 min，待溶液冷卻后用蒸餾水轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，加入2 mL 10%的K3[Fe(CN)6]并定容，使用AFS-810原子熒光光譜儀測(cè)定籽粒中的總硒含量[16]，參考Sun等[17]的方法測(cè)定無(wú)機(jī)硒的含量。

1.3.3 籽粒氮、磷、鉀含量測(cè)定

籽粒粉碎后，選用濃H2SO4-H2O2消解，并采用凱氏定氮法測(cè)定籽粒中全氮含量，釩鉬黃比色法測(cè)定籽粒磷素含量，火焰光度法測(cè)定鉀素含量。

1.3.4 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式[18-19]

籽粒硒累積量=單位面積籽粒產(chǎn)量×籽粒硒含量。

硒利用率=(施硒籽粒硒累積量-不施硒籽粒硒累計(jì)量)÷單位面積施硒量×100%

有機(jī)硒含量=籽?？偽?無(wú)機(jī)硒含量

籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)=(施硒籽粒硒含量-不施硒籽粒硒含量)÷施硒量

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并制作圖表，采用DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度和施硒量對(duì)春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

種植密度對(duì)穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、成穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量的影響均達(dá)到極顯著水平，影響程度依次為成穗數(shù)>穗粒數(shù)>穗長(zhǎng)>千粒重>產(chǎn)量(表1)。種植密度對(duì)成穗數(shù)的影響表現(xiàn)為D2>D3>D1，D3和D1處理分別比D2處理降低了8.41%和24.09%，處理間差異顯著；D2處理下穗粒數(shù)分別比D1和D3處理上升了3.46%和18.51%，處理間差異顯著；D2處理穗長(zhǎng)最高，比最低的D3處理穗長(zhǎng)高6.89%；千粒重在D1和D2處理間差異不顯著，但二者較D3處理增加顯著，比D3處理增加了4.38%和5.09%；D2處理的產(chǎn)量顯著高于其他處理， D1和D3處理間差異不顯著(表2)。

葉面噴施硒對(duì)春小麥穗長(zhǎng)和成穗數(shù)影響不顯著，對(duì)千粒重、穗粒數(shù)和產(chǎn)量影響達(dá)極顯著水平(表1)。隨著施硒量的增加，穗粒數(shù)逐漸增加，至Se4時(shí)達(dá)到最大。千粒重在Se3、Se4、Se5處理間差異不顯著，但三者均顯著高于Se1處理，比Se1處理依次增加了5.51%、7.78%和5.51%。Se2、Se3、Se4、Se5處理較Se1處理的產(chǎn)量分別提高了4.59%、10.05%、16.21%和10.66%，差異顯著(表2)。說(shuō)明葉面噴硒可有效增加小麥產(chǎn)量。密度和施硒互作對(duì)上述指標(biāo)影響均不顯著(表1)。

表1 不同處理對(duì)春小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的F值Table 1 F value of the yield and its components of spring wheat under different treatments

**:P<0.01.

2.2 種植密度和施硒量對(duì)小麥籽粒硒含量的影響

國(guó)家規(guī)定的富硒小麥中硒含量上限為0.3 mg·kg-1，一般情況下，籽粒中的硒含量在0.1～1.0 mg·kg-1間被認(rèn)為是安全的，150～300 μg·kg-1即可視為富硒小麥[19]。

表2 不同處理春小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 2 Yield and its components of spring wheat under different treatments

同行數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示硒處理間差異顯著；相同指標(biāo)同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示不同密度間差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters following data at same line mean significant difference among Se levels;Different capital letters following data of same index at same column mean significant difference among different densities(P<0.05).

方差分析表明，種植密度對(duì)籽粒總硒含量、有機(jī)硒含量、無(wú)機(jī)硒含量均無(wú)顯著影響。葉面噴施硒能顯著提高小麥籽粒中有機(jī)硒含量，施硒后籽粒中有機(jī)硒含量達(dá)140.90～346.32 μg·kg-1，占總硒含量的79.17%～82.47%，是不施硒的3.53～9.53倍(表3)。說(shuō)明葉面噴施硒能有利于籽粒中有機(jī)硒富集。

由表3可知，籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)受施硒水平影響顯著。隨著施硒量的增加，籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)整體呈減小趨勢(shì)。籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)在5.55～8.90 μg·kg-1·(g·hm-2)-1之間，表明每施硒1 g·hm-2，籽粒硒含量平均提高5.55～8.90 μg·kg-1。

2.3 種植密度和施硒量對(duì)籽粒硒累積量和吸收利用率的影響

經(jīng)方差分析發(fā)現(xiàn)，種植密度和施硒量對(duì)籽粒硒累積量、硒利用率的影響均達(dá)到顯著水平(P<0.05)；密度和施硒互作對(duì)籽粒硒累積量影響顯著，但對(duì)硒吸收利用率影響不顯著。密度對(duì)籽粒硒累積量影響程度表現(xiàn)為D2>D3>D1；籽粒硒累積量隨著施硒量的增大而增多，處理間差異顯著?？傮w來(lái)看，D2Se5處理硒累積量最大。密度對(duì)硒吸收利用率影響表現(xiàn)為D2>D3>D1，平均分別為5.03%、4.77%、4.56%。隨著施硒量的增加，硒吸收利用率呈逐漸降低趨勢(shì)，以Se2處理最高，利用率達(dá)5.08%～ 6.15%，與其他處理間差異顯著，Se4與Se5間差異不顯著(表4)。說(shuō)明隨著施硒量的增大，籽粒對(duì)硒的利用率逐漸降低。

2.4 種植密度和施硒量對(duì)小麥籽粒氮、磷、鉀含量的影響

經(jīng)方差分析發(fā)現(xiàn)，密度對(duì)小麥成熟期籽粒中氮、磷、鉀含量的影響均不顯著(P<0.05)，施硒量對(duì)籽粒氮、磷、鉀含量的影響達(dá)到顯著水平，種植密度和施硒量互作對(duì)籽粒氮、磷、鉀含量均無(wú)顯著性影響。隨著施硒量的增加，籽粒中氮含量先增加后降低，Se2處理比對(duì)照處理平均氮含量增加了1.25%，Se4處理時(shí)籽粒中的氮含量最高，達(dá)2.23%～2.24%，比不施硒平均增加了4.55%。籽粒中的磷含量隨施硒量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)， Se2～Se5處理分別比Se1處理平均磷含量增加了5.95%、16.58%、16.67%和3.57%。鉀含量隨施硒量增加呈降低趨勢(shì)，Se1處理鉀含量最高，為0.28%～0.29%，Se5處理中鉀含量最低，為0.22%～0.23%(表5)。說(shuō)明增施硒肥可有效促進(jìn)籽粒對(duì)氮和磷的吸收，抑制對(duì)鉀的吸收。

表3 不同處理春小麥籽粒硒含量及籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)Table 3 Organic content and grain selenium biofortification index of spring wheat under different treatments

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示硒處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Different letters following date at same column mean significant difference among Se levels at 0.05 level.The same below.

表4 不同處理下春小麥籽粒硒累積量和吸收利用率Table 4 Selenium accumulation and utilization rate of spring wheat grains under different treatments

表5 不同處理春小麥籽粒的氮、磷、鉀含量Table 5 N, P and K contents of spring wheat under different treatments %

3 討 論

適宜的種植密度和施硒量能夠提高小麥群體的光合作用能力，明顯改善小麥群體各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)產(chǎn)量提高有益。楊衛(wèi)君等[20]認(rèn)為，密度對(duì)春小麥各個(gè)時(shí)期群體質(zhì)量都有顯著影響，密度過(guò)大或過(guò)小均影響其生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量；郭美俊等[2]研究表明，適量的亞硒酸鈉可明顯提高谷子的光合性能，對(duì)谷子的穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量等均有影響；郝玉波等[21]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硒含量≤10 mg·kg-1時(shí)，玉米籽粒產(chǎn)量明顯增加；張 妮等[22]發(fā)現(xiàn)，噴施20 mg·L-1亞硒酸鈉可使小麥籽粒達(dá)到國(guó)家富硒標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)產(chǎn)量提高19.5%左右；劉 慶等[18]研究認(rèn)為，噴硒對(duì)小麥產(chǎn)量和千粒重沒(méi)有顯著影響。本研究表明，種植密度對(duì)春小麥成穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒重和產(chǎn)量影響均達(dá)到極顯著水平，成穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒重和產(chǎn)量均以D2處理最佳。施硒量對(duì)穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平，以Se4處理產(chǎn)量最佳。關(guān)于施硒量對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的結(jié)論不盡相同，這可能與環(huán)境和作物本身遺傳特性有關(guān)，具體原因有待于進(jìn)一步研究。

Ducsay等[23-25]研究表明，葉面噴施5～100 g·hm-2的硒酸鈉，能顯著增加小麥各器官中的硒含量，且不會(huì)產(chǎn)生毒害效應(yīng)；李 韜等[26]指出，施硒可以明顯提高小麥籽粒中的硒含量，品種間存在一定差異；唐玉霞等[27]研究得出，小麥在抽穗期至灌漿期間葉面噴施40 μg·mL-1亞硒酸鈉，籽粒硒含量最高。本試驗(yàn)表明，種植密度對(duì)籽?？偽俊⒂袡C(jī)硒含量、無(wú)機(jī)硒含量、籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)影響不顯著，對(duì)籽粒硒累積量和硒利用率影響顯著；施硒量對(duì)上述指標(biāo)的影響均達(dá)顯著水平，密度和施硒互作對(duì)硒累積累量和利用率影響顯著；硒含量隨施硒量的增大而顯著增大，施硒后籽粒中有機(jī)硒占總硒含量的79.17～82.47%，是不施硒的3.53～9.53倍，硒累積量也隨施硒量增大而增多，以D2Se5處理時(shí)硒累積量最大。硒利用率則隨施硒量增大呈逐漸降低的趨勢(shì)，這和劉 慶等[18]研究結(jié)果一致。

已有研究表明，施硒能提高籽粒中的氮和磷含量[28]。尚慶茂等[29]研究發(fā)現(xiàn)，葉面施硒后小麥植株中氮含量明顯減少；田秀英等[30]研究得出，施硒能使苦蕎籽粒中的氮、磷、鉀含量有所上升；李登超等[31]研究發(fā)現(xiàn)，小白菜地下和地上部分器官的氮含量隨施硒量的增加呈明顯增加，但地上和地下部分器官的磷含量以及地上部分的鉀含量降低。本試驗(yàn)中，葉面噴施硒可明顯增加籽粒的氮、磷含量，降低籽粒鉀含量。研究結(jié)果的差異可能與噴施亞硒酸鈉的濃度、作物種類、地域環(huán)境等有關(guān)，更確切的結(jié)論還需更多、更深入的研究。