葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥籽粒硒含量、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

蔣方山,張海軍,呂連杰,安 霞,陳 軍,韓明明

(淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東淄博 255000)

黑粒小麥?zhǔn)瞧胀ㄐ←溨凶蚜Ｐ誀畋容^特殊的一類小麥，是對籽粒呈深紫、深藍(lán)或紫黑色品種的統(tǒng)稱。與白?；蚣t粒小麥相比，其籽粒蛋白質(zhì)、賴氨酸以及鈣、鐵、鋅、硒等元素含量較高[1-2]。充分發(fā)揮黑粒小麥特殊的營養(yǎng)保健功能，對改善傳統(tǒng)的膳食結(jié)構(gòu)有重要意義。

硒在維持人體諸多生理機(jī)能的運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)揮著重要作用，是谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成部分，能夠促進(jìn)清除人體代謝所產(chǎn)生的自由基[3]；攝入一定量的硒能夠顯著提高人體T細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的功能，從而提高人體免疫力[4]，拮抗和降低多種重金屬的毒性作用[5]。人體缺硒則會導(dǎo)致諸如克山病、大骨節(jié)病及呆小病等一系列疾??；缺硒還與一些病毒感染或疾病惡化有關(guān)[6]。世界衛(wèi)生組織推薦的每天人均硒攝入量為50～200 μg[7]，中國居民僅為26～32 μg[8]。對于人體而言，無機(jī)硒具有毒性較大、不易被吸收和利用等缺點(diǎn)；而通過生物轉(zhuǎn)化之后形成的有機(jī)硒對人類較為安全，且容易被利用[9]。谷物類及其制品為中國低硒地區(qū)的人口提供了硒攝入總量的70%左右[10]。常見的谷類作物中，以小麥對硒的富集能力最高，是全世界最重要的食物硒來源[11]。植物硒含量主要取決于土壤硒的濃度[12]。中國存在著一條從東北地區(qū)向西南方向經(jīng)過黃土高原、向西南延伸到西藏高原東部和南部的低硒帶[13]，低硒地區(qū)占國土面積的72%，部分地區(qū)屬于嚴(yán)重缺硒地區(qū)[14]。提高小麥籽粒的硒含量，對改善人體硒營養(yǎng)水平和保障身體健康有著重要的作用。

硒對農(nóng)作物生長發(fā)育的影響具雙重作用，適量硒可以促進(jìn)作物的生長與發(fā)育，但高硒量則會對作物產(chǎn)生毒害[15]。硒主要通過提高作物葉片中葉綠素的含量、改善作物的光合特性提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[16-17]。已有通過葉面噴硒來提高小麥籽粒含硒量的研究，但施用時期、施用濃度差別比較大[18-20]；施用硒肥對小麥籽粒產(chǎn)量影響的結(jié)果也不盡相同[19-22]。目前，關(guān)于外源硒對小麥品質(zhì)的影響研究較少，劉 慶等[19]認(rèn)為，施硒提高了籽粒中粗蛋白含量；張 睿等[22]研究表明，富硒植物營養(yǎng)素對小麥籽粒的容重、蛋白質(zhì)含量和面團(tuán)的濕面筋含量、吸水率和最大拉伸阻力沒有顯著影響，但不同程度地提高了小麥籽粒硬度、面團(tuán)沉降值、穩(wěn)定時間、拉伸面積及延展性。綜上所述，前人有關(guān)施硒對小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響研究結(jié)果不盡一致，且研究材料均為非黑粒小麥。本研究擬探索葉面噴施不同濃度的亞硒酸鈉對黑粒小麥生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)及含硒量的影響，以期為改善黑粒小麥品質(zhì)、提高缺硒地區(qū)黑粒小麥籽粒含硒量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2015-2016年小麥生長季在淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地(N36°54′3.22″，E118°0′32.27″)進(jìn)行。試驗(yàn)基地處于冬小麥種植區(qū)，年平均氣溫13 ℃，全年≥0 ℃積溫平均4 800 ℃，年平均降水量634 mm，主要分布在6-8月份。土壤為砂姜黑土，耕層土壤平均容重為1.41 g·cm-3。2015年秋季試驗(yàn)前耕層土壤(0～20 cm) 含有機(jī)質(zhì)12.03 g·kg-1、全氮1.45 g·kg-1、堿解氮90.33 mg·kg-1、速效磷45.32 mg·kg-1、速效鉀135.01 mg·kg-1、總硒0.23 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試黑粒小麥品種為山農(nóng)紫麥1號。小區(qū)面積為10.5 m2(7 m×1.5 m)，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。試驗(yàn)設(shè)置4個處理，分別為對照(CK，噴施清水375 kg·hm-2)和C1、C2、C3[分別葉面噴施15、30、45 g·hm-2分析純亞硒酸鈉(Na2SeO3)，兌水量均為375 kg·hm-2]。在小麥拔節(jié)期、開花期各噴施一次。各處理在耕地前基施純N 125 kg·hm-2、P2O5105 kg·hm-2、K2O 75 kg·hm-2。冬小麥起身后追施尿素105 kg·hm-2，其他管理同一般大田。于2015年10月16日播種，2016年6月13日收獲。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)指標(biāo)測定

于黑粒小麥開花期和成熟期取樣，其中，開花期按照葉片、莖稈+葉鞘及穗取樣，成熟期按葉片、莖稈+葉鞘、穎殼+穗軸、籽粒取樣；105 ℃殺青，75 ℃烘干至恒重。各指標(biāo)計(jì)算公式參照駱蘭平[23]的方法：

花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量=開花期營養(yǎng)器官干重-成熟期營養(yǎng)器官干重；

花后干物質(zhì)同化量=成熟期籽粒干重-花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量；

花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒的貢獻(xiàn)率=花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒干重×100%。

花后干物質(zhì)同化量對籽粒的貢獻(xiàn)率=花后干物質(zhì)同化量/成熟期籽粒干重×100%。

1.3.2 葉面積指數(shù)測定

葉面積指數(shù)(LAI)測定采用人工直尺直接測量法，于小麥開花期后每間隔7 d測定一次，每次用直尺測量50個單莖所有綠色葉片的長和寬，計(jì)算小麥群體葉面積。

葉面積=葉長×最大葉寬×0.78；

葉面積指數(shù)(LAI)=葉片總面積/土地面積。

1.3.3 籽粒含硒量及品質(zhì)的測定

黑粒小麥籽粒硒含量(方法：GB5009.93-2010)由農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(哈爾濱)檢測；蛋白質(zhì)含量(方法：NY/T3-1982)、濕面筋含量(方法：GB/T5506.2-2008)、面筋指數(shù)(方法：LS/T6102-1995)、沉降值(方法：GB/T21119-2007)、面團(tuán)穩(wěn)定時間(方法：GB/T14614-2006)、面粉粉質(zhì)參數(shù)(方法：GB/T22427.6-2008)等品質(zhì)指標(biāo)由農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(泰安)檢測。

1.3.4 產(chǎn)量及構(gòu)成要素測定

成熟期在每小區(qū)生長比較均勻一致的地段選取1 m2調(diào)查穗數(shù)；每小區(qū)隨機(jī)選取50穗混合脫粒，測穗粒數(shù)；每小區(qū)人工收割3 m2脫粒后自然風(fēng)干并測量籽粒含水量，折算籽粒含水量為13%時的產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和作圖，用DPS 7.05進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥花后葉面積指數(shù)(LAI)的影響

由表1可以看出，黑粒小麥花后LAI隨生育期推移呈下降趨勢，LAI在花后7 ～21 d緩慢下降，花后21 d以后迅速降低。C1、C2處理花后各時期LAI均顯著高于CK(C1的花后28 d除外)，C3處理花后14 d及21 d的LAI顯著高于CK，花后7 d、28 d和35 d的LAI 與CK差異不顯著。這說明葉面噴施一定濃度的亞硒酸鈉有利于延緩黑粒小麥花后葉片衰老，增大后期葉面積指數(shù)，為合成更多的干物質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

2.2 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥成熟期各器官干重的影響

成熟期不同器官的干重及其占比均表現(xiàn)為籽粒>莖稈+葉鞘>穗軸+穎殼>葉片(表2)。葉面噴施亞硒酸鈉可顯著降低葉片干重及其占比，但對籽粒干重占比無顯著影響。C1、C2、C3處理植株總干重及其籽粒、莖稈+葉鞘和穗軸+穎殼的干重均顯著高于CK。C1處理穗軸+穎殼及C2處理莖稈+葉鞘干重占比顯著高于CK，C3處理與之差異不顯著。C2處理植株總干重及其籽粒和莖稈+葉鞘的干重顯著高于C1、C3處理。這說明在本試驗(yàn)條件下，雖然葉面噴施亞硒酸鈉未改變黑粒小麥成熟期籽粒干重占比，但因植株總干重顯著提高，從而獲得較高的籽粒產(chǎn)量。

表1 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥花后葉面積指數(shù)的影響Table 1 Effect of foliar application of Na2Se3 on LAI after anthesis of black kernel wheat

同列數(shù)字后不同字母表示處理間顯著差異(P<0.05)。下同。

Data within same column followed by different letters are significantly different(P<0.05). The same in tables 2-5.

表2 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥成熟期各器官干重及其占比的影響Table 2 Effect of foliar application of Na2SeO3 on dry weight in different organs at maturity

2.3 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥開花后營養(yǎng)器官干物質(zhì)再分配的影響

由表3可以看出，開花前營養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對籽粒的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為C1處理顯著高于C2、C3、CK處理， C2、C3、CK處理間無顯著差異。各處理花后干物質(zhì)同化量表現(xiàn)為C2、C3處理顯著大于CK，C1處理與CK差異不顯著；花后干物質(zhì)同化量對籽粒貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為C2>C3、CK>C1，C3、CK處理間差異不顯著。由此說明在本試驗(yàn)條件下，C2、C3處理可以增加黑粒小麥花后干物質(zhì)積累量及其在籽粒中的占比，從而獲得較高的產(chǎn)量。

表3 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥開花后營養(yǎng)器官干物質(zhì)再分配的影響Table 3 Effects of foliar application of Na2SeO3 on wheat dry matter translocation and accumulation amount before and after anthesis of black kernel wheat

2.4 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

由表4可以看出，葉面噴施亞硒酸鈉顯著提高了黑粒小麥的產(chǎn)量。C1、C2、C3處理產(chǎn)量依次較CK增加了7.89%、9.96%、9.19%，C2、C3處理間產(chǎn)量差異不顯著。C1、C2、C3處理?xiàng)l件下，黑粒小麥穗數(shù)均顯著高于CK，C3處理千粒重顯著高于其他處理，不同處理穗粒數(shù)差異不顯著。上述結(jié)果表明，葉面噴施亞硒酸鈉在不影響千粒重和穗粒數(shù)的情況下，可以顯著提高黑粒小麥的穗數(shù)，從而顯著提高黑粒小麥產(chǎn)量。在本試驗(yàn)條件下，以在拔節(jié)期、開花期對黑粒小麥葉面各噴施30 g·hm-2亞硒酸鈉為最佳處理。

2.5 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥籽粒硒含量的影響

由圖1可以看出，CK、C1、C2、C3處理的籽粒硒含量分別為0.056、0.238、 1.295、1.207 mg·kg-1。C1、C2、C3處理籽粒硒含量分別是CK的4.28 倍、23.32 倍和21.74倍，差異顯著。C2、C3處理顯著高于C1，C2、C3處理間無顯著差異。由此可見，通過對黑粒小麥葉面噴施適量亞硒酸鈉可以實(shí)現(xiàn)硒的轉(zhuǎn)化和富集。

表4 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥產(chǎn)量及構(gòu)成要素的影響Table 4 Effects of foliar application of Na2SeO3 on yield and its components of black kernel wheat

誤差線上不同字母表處理間差異顯著(P<0.05)。

Different letters above error bars indicate significant difference among treatments(P<0.05).

圖1葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥籽粒硒含量的影響

Fig.1SeleniumconcentrationingrainsofblackkernelwheatunderdifferentNa2SeO3treatments

2.6 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥籽粒品質(zhì)的影響

由表5可以看出，C1、C2處理籽粒粗蛋白含量較CK分別提高了9.49%和4.29%，差異均顯著。C1、C2、C3處理面筋指數(shù)分別較CK提高了4.67%、13.06%和3.77%，但只有C2處理與CK差異顯著。C1處理面團(tuán)形成時間及穩(wěn)定時間均顯著高于CK，C2、C3處理與CK差異不顯著。不同處理間黑粒小麥籽粒濕面筋含量、沉淀指數(shù)和吸水量差異不顯著。說明葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥籽粒粗蛋白含量、面筋指數(shù)、形成時間和穩(wěn)定時間有不同程度的影響，不同濃度的效應(yīng)有一定的差異。

3 討 論

小麥花后旗葉光合特性及旗葉衰老進(jìn)程會影響光合產(chǎn)物的積累和籽粒產(chǎn)量[24]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，C1、C2處理花后各時期LAI均顯著高于對照，C3處理花后14～21 d LAI顯著高于對照。宋家永等[25]研究表明，葉面噴硒后谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性及旗葉游離脯氨酸含量顯著提高，并且可以顯著提高小麥旗葉中SOD活性，降低MDA含量[26]。推測葉面噴施亞硒酸鈉可延緩黑粒小麥生育后期葉片衰老，提高花后葉面積指數(shù)。

表5 葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥籽粒品質(zhì)的影響 Table 5 Effect of foliar application of Na2SeO3 on quality of black kernel wheat

作物產(chǎn)量的形成與干物質(zhì)積累過程密切相關(guān)[27]，各種農(nóng)藝措施大多通過干物質(zhì)積累來影響作物產(chǎn)量[28]。小麥籽粒產(chǎn)量主要來自于開花后同化的干物質(zhì)及開花前營養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)[29-30]。前人研究發(fā)現(xiàn)，低含量(≤10 mg·kg-1) 硒有利于植株生物量的增加；高含量( ≥25 mg·kg-1) 硒則抑制了玉米植株干物質(zhì)積累[31]。王兆雙等[32]研究表明，施用硒肥加快了水稻分蘗期至孕穗期植株的干物質(zhì)積累速度。黃麗美[33]研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的富硒葉面肥能顯著提高大豆花后干物質(zhì)積累量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，葉面噴施亞硒酸鈉未改變黑粒小麥成熟期籽粒干物質(zhì)占比，但可以增加黑粒小麥開花后干物質(zhì)同化的量，并提高了其對籽粒的貢獻(xiàn)率，從而獲得較高的產(chǎn)量。

眾多研究表明，適量的硒肥對作物具有明顯的增產(chǎn)、增質(zhì)效果。郝玉波等[31]研究發(fā)現(xiàn)，低含量(≤10 mg·kg-1)硒促進(jìn)了玉米生長，顯著提高了植株生物量和籽粒產(chǎn)量。郭美俊等[17]研究結(jié)果表明，在灌漿期葉面噴施7.5 g·667 m-2亞硒酸鈉溶液顯著提高谷子千粒重、穗粒重及產(chǎn)量。但外源硒對小麥產(chǎn)量的影響，研究結(jié)果不盡一致。李鳴鳳等[21]研究發(fā)現(xiàn)，基施硒粉、亞硒酸鹽、硒酸鹽以及硒礦對小麥產(chǎn)量無顯著影響；唐玉霞等[18]在小麥抽穗期至灌漿期進(jìn)行葉面噴硒( 0～100 mg ·L-1)，結(jié)果表明對小麥產(chǎn)量影響不大。劉慧等[20]研究表明，小麥拔節(jié)中、末期各噴施1次0.017%亞硒酸鈉對小麥籽粒產(chǎn)量沒有顯著影響。不同硒源、不同施用方式對小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響結(jié)論也不盡相同。唐玉霞等[34]研究發(fā)現(xiàn)，用0.1～0.5 mg Se·L-1浸種，可使小麥顯著增產(chǎn)3.21%～3.62%。0.1 mg Se·L-1浸種可增加小麥穗數(shù)，0.5 mg Se·L-1浸種可增加小麥穗粒數(shù)。張 妮等[35]分別在小麥孕穗期和灌漿期各噴施20 mg·L-1亞硒酸鈉顯著提高了小麥穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，葉面噴施亞硒酸鈉顯著提高了黑粒小麥的產(chǎn)量。C1、C2、C3處理產(chǎn)量依次較CK增加了7.89%、9.96%、9.19%。葉面噴施亞硒酸鈉可以顯著提高黑粒小麥的穗數(shù)，從而顯著提高黑粒小麥產(chǎn)量。這與唐玉霞的研究結(jié)果一致，但與張 妮等[35]的研究結(jié)果不一致。究其原因，可能是后者在孕穗期和灌漿期噴施亞硒酸鈉時，小麥成穗數(shù)已經(jīng)基本確定。

葉面噴施具有便于操作、高效快捷及硒的利用效率高等優(yōu)點(diǎn)。并且分次噴施方法是較為經(jīng)濟(jì)有效的手段[36]。本研究發(fā)現(xiàn)，葉面分次噴施亞硒酸鈉使籽粒硒含量分別是對照的4.28 倍、23.32 倍和21.74倍，差異顯著。

前人關(guān)于施硒對作物籽粒營養(yǎng)品質(zhì)的影響做了一些研究。郝玉波等[31]研究結(jié)果表明，硒對玉米籽粒粗脂肪、淀粉和蛋白質(zhì)含量影響顯著，隨濃度的升高而降低。王永會等[37]研究發(fā)現(xiàn)，適量外源硒可顯著提高谷子可溶性糖及粗蛋白含量。劉 慶等[19]通過對小麥葉面噴施亞硒酸鈉發(fā)現(xiàn)，施硒可以提高籽粒粗蛋白含量，但與不施硒相比差異不顯著。張 睿等[22]發(fā)現(xiàn)，開花期葉面噴富硒植物營養(yǎng)素后，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量、容重以及面團(tuán)的濕面筋含量、吸水率和最大拉伸阻力沒有顯著變化，但小麥籽粒的硬度和面團(tuán)沉降值、穩(wěn)定時間、拉伸面積和延展性有不同程度的影響，不同品種間效應(yīng)不同。本試驗(yàn)結(jié)果表明，噴硒處理的黑粒小麥籽粒濕面筋含量、沉淀指數(shù)和吸水量與對照相比差異不顯著。但葉面噴施亞硒酸鈉對黑粒小麥籽粒粗蛋白含量、面筋指數(shù)、形成時間和穩(wěn)定時間有不同程度的影響，不同濃度的效應(yīng)有一定的差異。這與前人的結(jié)果不盡一致，可能與作物種類、基因型、硒源及濃度、施用時期不同有關(guān)。

在拔節(jié)期及開花期葉面噴施30 g·hm-2亞硒酸鈉可以顯著提高黑粒小麥籽粒硒含量及產(chǎn)量，不同程度的改善黑粒小麥籽粒粗蛋白含量、面筋指數(shù)、形成時間和穩(wěn)定時間。說明通過葉面噴施亞硒酸鈉，利用黑粒小麥的生物富集和轉(zhuǎn)化作用，把毒性較高、不利于人體吸收利用的無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為活性高、安全、利于吸收的有機(jī)硒是提高食物硒水平的有效方法。2012年修訂的《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》(GB2762-2012)也取消了硒限量規(guī)定，不再將硒作為污染物或有毒有害物質(zhì)進(jìn)行限定。但富硒農(nóng)產(chǎn)品還沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，全國只有少數(shù)省份有富硒食品相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)，并且標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，是制約富硒黑粒小麥開發(fā)工作快速發(fā)展的瓶頸之一。因此建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的生產(chǎn)技術(shù)體系及統(tǒng)一的富硒黑粒小麥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是加強(qiáng)富硒產(chǎn)品市場優(yōu)勢，推動產(chǎn)業(yè)化再發(fā)展的重要手段。