不同高粱品種對(duì)硒的響應(yīng)

高 鵬，史麗娟，2，曹昌林，2

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西晉中030600；2.高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600）

硒是人和動(dòng)物生命活動(dòng)必需的微量元素[1]，它參與人體的新陳代謝，促進(jìn)人體的生長(zhǎng)和發(fā)育?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證明，人類冠心病、高血壓、癌癥等的發(fā)生均與人體硒的攝入不足有關(guān)。在我國(guó)，硒的分布極不均勻，全國(guó)72%的地區(qū)處于缺硒、低硒帶，土壤缺硒必然會(huì)導(dǎo)致植物缺硒，進(jìn)而影響人體硒的攝入。植物硒是人體硒營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源，利用植物進(jìn)行硒生物強(qiáng)化，從而增加人膳食中硒的攝入量，是缺硒地區(qū)人群補(bǔ)硒的重要途徑之一[2-3]。其中，葉面噴施硒肥提高作物硒含量是一種快速有效的補(bǔ)硒方式[4]。

在改善硒營(yíng)養(yǎng)上，人們通過(guò)施硒等措施提高作物硒含量。但因硒具有雙面性，在考慮硒的生物有效性同時(shí)，還需考慮硒的毒性及易污染等缺點(diǎn)。大量研究已證實(shí)，作物積累硒的基因型差異非常明顯[5-6]。因此，在低硒地區(qū)利用品種對(duì)硒富集能力的基因型差異篩選出富硒能力強(qiáng)的品種，是經(jīng)濟(jì)有效的補(bǔ)硒途徑之一。同一作物不同品種對(duì)外源硒響應(yīng)的研究已有報(bào)道[7-8]。孫發(fā)宇等[9]研究認(rèn)為，葉面噴施硒肥可以提高小麥籽粒的硒含量，增大幅度因品種而異。張鵬飛等[10]研究表明，葉面噴施硒肥可顯著提高谷子籽粒硒含量，噴施硒處理谷子籽粒硒含量是未施硒處理的15.4～23.8 倍，但對(duì)產(chǎn)量的影響差異不顯著。周勛波等[11]研究報(bào)道，同一品種大豆籽粒硒含量隨施硒濃度的提高而增加，不同大豆品種在土壤中吸硒能力越強(qiáng)施硒效果反而越差。郝玉波等[12]研究表明，低濃度的硒促進(jìn)了玉米生長(zhǎng)，玉米植株生物量和籽粒產(chǎn)量均顯著增加；高濃度的硒抑制了玉米生長(zhǎng)，植株干物質(zhì)積累量減少，籽粒產(chǎn)量下降。前人研究結(jié)果證明，硒對(duì)糧食作物的產(chǎn)量、籽粒硒含量均有不同程度的促進(jìn)作用，且同一作物不同品種富硒能力不同。而目前關(guān)于硒對(duì)高粱產(chǎn)量及籽粒硒含量影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)以亞硒酸鈉為硒源，采用葉面噴施的方法，研究硒對(duì)高粱產(chǎn)量及籽粒硒含量的影響，以期為富硒高粱的生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)，為提高居民硒營(yíng)養(yǎng)水平和生活質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為山西省主栽的高粱品種：晉雜12 號(hào)、晉雜18 號(hào)、晉雜22 號(hào)、晉雜34 號(hào)、晉糯3 號(hào)、晉粱204 號(hào)、晉粱206 號(hào)。

供試試劑為亞硒酸鈉（分析純），由天津市福晨化學(xué)試劑廠生產(chǎn)，純度為98%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016 年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所東白試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)田位于山西省中部地區(qū)，海拔1 000 m，全年無(wú)霜期176 d，年平均氣溫9.8 ℃，年平均降雨量462.9 mm。試驗(yàn)土壤為棕壤土，有機(jī)質(zhì)含量1.26 g/kg，全氮0.105%，速效磷13.42 mg/kg，速效鉀127 mg/kg，pH 值6.9，土壤基礎(chǔ)含硒量為0.17 mg/kg。

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為10 m2，小區(qū)行長(zhǎng)4.0 m，寬2.5 m，行距50 cm，每小區(qū)種植6 行，3 次重復(fù)。硒濃度設(shè)5 個(gè)水平，即T0（清水，CK），T1（40 mg/kg），T2（80 mg/kg），T3（120 mg/kg），T4（160 mg/kg），每小區(qū)對(duì)水750 mL。試驗(yàn)在高粱開(kāi)花期進(jìn)行葉面噴施硒肥，選擇在無(wú)風(fēng)的晴天7：00—8：00 或17：00—18：00 噴灑，用小型噴霧器均勻地噴灑在高粱的葉部正反面和穗部。于5 月1 日播種，10 月5 日收獲。拔節(jié)期除草1 次，齊穗期中耕1 次，播種前和拔節(jié)期大水漫灌各1 次。室內(nèi)分析化驗(yàn)在高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀和小區(qū)產(chǎn)量的測(cè)定 高粱成熟后，按小區(qū)分別選取3 株，進(jìn)行株高、穗長(zhǎng)的測(cè)定，取3 穗具代表性的穗子，風(fēng)干脫粒，測(cè)定千粒質(zhì)量，取其平均值作為小區(qū)農(nóng)藝性狀值。收獲計(jì)產(chǎn)去掉小區(qū)邊行，每小區(qū)收獲面積5 m2。

1.3.2 籽粒硒含量的測(cè)定 高粱成熟后，按小區(qū)分別收獲高粱籽粒3 穗，脫粒、烘干、磨細(xì)、過(guò)篩，封存。用原子熒光法[13]對(duì)高粱籽?？偽窟M(jìn)行測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 19.0 軟件[14]進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，采用Microsoft Excel 2003 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱株高的影響

表1 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱株高的影響 cm

由表1 可知，無(wú)論施硒與否，各品種間籽粒株高存在較大的差異。同一品種株高隨施硒濃度的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在T2 處理達(dá)到峰值，但與對(duì)照（T0）相比，各處理間差異均不顯著?？梢?jiàn)，開(kāi)花期通過(guò)葉面噴施一定劑量的亞硒酸鈉,對(duì)高粱株高影響甚微。

2.2 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱穗長(zhǎng)的影響

由表2 可知，無(wú)論施硒與否，各品種間籽粒穗長(zhǎng)存在較大的差異。同一品種穗長(zhǎng)隨施硒濃度的增大呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后減小的趨勢(shì)，在T2 處理達(dá)到峰值，但與對(duì)照（T0）相比，各處理間差異均不顯著?？梢?jiàn)，開(kāi)花期通過(guò)葉面噴施一定劑量的亞硒酸鈉，對(duì)高粱穗長(zhǎng)影響不大。

表2 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱穗長(zhǎng)的影響 cm

2.3 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱千粒質(zhì)量的影響

由表3 可知，無(wú)論施硒與否，各品種間籽粒千粒質(zhì)量存在較大的差異。同一品種千粒質(zhì)量隨施硒濃度的增大呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，在T2 處理達(dá)到峰值，但與對(duì)照（T0）相比，各處理間差異均不顯著。說(shuō)明開(kāi)花期葉面噴施適量的亞硒酸鈉，對(duì)高粱千粒質(zhì)量影響很小。

表3 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱千粒質(zhì)量的影響 g

2.4 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱產(chǎn)量的影響

由表4 可知，無(wú)論施硒與否，各品種間籽粒產(chǎn)量存在較大差異。同一品種產(chǎn)量隨施硒劑量的增大呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)噴硒劑量為T3 處理時(shí)，除晉雜18 號(hào)外，其余所有試驗(yàn)品種產(chǎn)量均略有下降，但各品種處理間產(chǎn)量無(wú)顯著差異。說(shuō)明在高粱開(kāi)花期葉面噴施亞硒酸鈉對(duì)高粱產(chǎn)量影響不大。

表4 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱產(chǎn)量的影響 kg/hm2

2.5 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱籽粒硒含量的影響

由表5 可知，不噴硒和噴不同劑量的硒處理，高粱籽粒中的硒含量差異顯著；在同一施硒量下，高粱品種間硒含量也存在顯著差異。在不噴硒條件下，各高粱品種籽粒的硒含量差異顯著，其中，以晉糯3 號(hào)最高，為0.160 mg/kg；其次為晉雜22 號(hào)，為0.142 mg/kg；晉雜12 號(hào)最低，為0.059 mg/kg。葉面噴硒后，與對(duì)照相比，各高粱品種籽粒硒含量隨著噴硒劑量的增大逐漸增大，噴硒劑量與籽粒硒含量呈正相關(guān)。在攝入硒的安全范圍內(nèi)，噴硒劑量以T2 處理最適宜，各品種籽粒硒含量從高到低依次為晉糯3 號(hào)＞晉雜22 號(hào)＞晉粱204 號(hào)＞晉粱206 號(hào)＞晉雜18 號(hào)＞晉雜12 號(hào)＞晉雜34 號(hào)，其中，晉糯3 號(hào)最高，為0.296 mg/kg，晉雜22 號(hào)次之，為0.277 mg/kg；噴硒量為T3，T4 條件下，籽粒硒含量以晉雜22 號(hào)、晉糯3 號(hào)處理較高，其籽粒硒含量分別高于0.4，0.6 mg/kg，各品種籽粒硒含量均偏高，超出谷物富硒含量標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[15]規(guī)定糧食中硒含量在0.1～0.3 mg/kg 為正常，高于5.0 mg/kg 會(huì)產(chǎn)生硒中毒），由此可見(jiàn)，開(kāi)花期葉面噴硒劑量以80 mg/kg 為宜，富硒效果晉糯3 號(hào)最好，晉雜22 號(hào)次之。因此，在山西省適宜種植的富硒高粱品種為晉糯3 號(hào)和晉雜22 號(hào)。

表5 葉面噴施不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱籽粒硒含量的影響 mg/kg

3 討論

3.1 施硒對(duì)高粱產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

研究表明，浸種、土壤基施和葉面噴施等不同方式補(bǔ)充外源硒均能提高農(nóng)產(chǎn)品中的含硒量；相比較而言，葉面噴施硒的方式具有快速、高效、成本低的優(yōu)點(diǎn)，而且環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小[16]。但噴硒對(duì)作物產(chǎn)量的影響，研究結(jié)論不一。朱薇等[17]研究表明，施硒對(duì)花生籽粒產(chǎn)量的影響存在品種間的差異，且有些差異達(dá)顯著水平；吳季蓉等[18]研究表明，在谷子拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期噴施適量的亞硒酸鈉能促進(jìn)谷子的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量，且隨施硒濃度的增加谷子的株高、葉面積及產(chǎn)量呈先增加后降低的變化趨勢(shì)。然而，劉慶等[19]和張新軍等[20]噴硒試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，外源硒對(duì)作物產(chǎn)量無(wú)影響。本試驗(yàn)結(jié)果與張鵬飛等[10]、張新軍等[20]的研究結(jié)果一致，開(kāi)花期葉面噴施亞硒酸鈉對(duì)高粱株高、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均無(wú)顯著影響。本試驗(yàn)僅對(duì)開(kāi)花期進(jìn)行了研究，不同時(shí)期噴硒對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因子是否有所影響有待進(jìn)一步研究。

3.2 施硒對(duì)高粱籽粒硒含量的影響

同一作物的不同品種對(duì)硒的吸收存在差異。周鑫斌等[21]研究表明，噴施同一濃度的硒，不同品種累積硒的量顯著不同，說(shuō)明不同水稻品種葉面吸收轉(zhuǎn)運(yùn)硒的能力不同。張艷玲等[22]研究表明，無(wú)論施硒與否，不同大豆品種籽粒對(duì)硒的積累均存在顯著差異，且大豆籽粒硒含量隨著施硒濃度的增大顯著提高。本試驗(yàn)的結(jié)果與之相一致，無(wú)論施硒與否，不同高粱品種籽粒硒含量之間均存在顯著性差異，且隨著噴硒劑量的增大各品種籽粒硒含量顯著提高。說(shuō)明高粱籽粒對(duì)硒的積累有深刻的基因型特征，正是由于品種間對(duì)硒的累積差異造就了高粱富硒品種篩選的可能性。

4 結(jié)論

本研究表明，高粱開(kāi)花期葉面噴施亞硒酸鈉對(duì)各高粱品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因子影響不大；葉面噴硒能夠顯著提高各高粱品種籽粒硒含量，且隨著噴施硒劑量的增大各高粱品種籽粒硒含量顯著提高。無(wú)論噴硒與否，各高粱品種籽粒硒含量均存在顯著性差異。在攝入硒的安全范圍內(nèi)，開(kāi)花期亞硒酸鈉噴施劑量以80 mg/kg 最適宜，其中以晉糯3 號(hào)富硒效果最好，籽粒硒含量達(dá)0.296 mg/kg，晉雜22 號(hào)次之，籽粒硒含量達(dá)0.277 mg/kg，晉糯3 號(hào)和晉雜22 號(hào)的籽粒硒含量約為對(duì)照的2 倍，均在谷物富硒標(biāo)準(zhǔn)安全范圍內(nèi)。在山西省的土壤和氣候條件下，可選擇晉糯3 號(hào)和晉雜22 號(hào)進(jìn)行富硒高粱的生產(chǎn)。