食用木薯天然富硒品種篩選及外源硒強化技術研究

曹 升，陳會鮮，嚴華兵*，謝向譽，尚小紅，肖 亮

(1. 廣西壯族自治區(qū)農業(yè)科學院經濟作物研究所，廣西 南寧 530007；2. 廣西作物遺傳改良生物技術重點開放實驗室，廣西 南寧 530007)

【研究意義】硒具有多種生理學功能，在增強抗氧化、提高免疫力和預防癌癥等方面具有獨特的功效[1-3]。人體所需的硒不能自身合成，需要從食物中攝取，其中植物便是很好的硒載體。天然富硒品種篩選是一種綠色的硒農產品開發(fā)方法，對富硒土壤資源開發(fā)利用有著重要的現(xiàn)實意義。然而，中國有大約72 %的土地處于低硒或缺硒水平[4]，這使得天然富硒產品供不應求，因此通過外源硒強化來生產富硒農產品是一種行之有效的方法?！厩叭搜芯窟M展】目前，關于天然富硒品種篩選已在花生、水稻、甘薯[5-8]等作物上進行了大量的研究，前人的研究結果表明相同作物不同品種間的天然富集能力存在差異，這也證明了天然富硒品種篩選的必要性。此外，外源硒強化生產技術研究目前也得到了廣泛的開展，運用的強化方法主要有葉面噴施和根施[9]。黃太慶等[10]認為葉面噴施硒肥的施用方式下花生對外源硒的利用率要高于基施；劉義明等[11]認為花生葉面噴施硒肥的效果好于根部淋施硒肥；楊益花等[12]分別給水稻葉面噴施和基施硒肥，其結果表明葉面噴施的稻谷硒含量顯著高于基施；廖青等[8]則認為甘薯的富硒效果大小順序為噴施+根施>噴施>根施?！颈狙芯康那腥朦c】雖然有關木薯有機硒和無機硒[13]的研究有較多報道，但目前關于食用木薯天然富硒品種篩選及外源硒強化技術的相關研究尚鮮見報道，因此本研究可充實食用木薯在該領域的研究?！颈狙芯繑M解決的問題】通過鑒定廣西7個主栽食用木薯品種的天然富硒能力，為生產天然富硒食用木薯的品種選擇提供依據；同時對3種外源硒強化技術的強化效率進行研究，為食用木薯富硒標準化生產和富硒農產品認證提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試驗區(qū)概況

試驗期為2017-2018年。品種篩選試驗于廣西上林縣白圩鎮(zhèn)和廣西農業(yè)科學院里建基地2個地點進行，采用的7個供試品種分別為NK-10、SC9、SC6068、ST-1、SC12、NZ199和GR891。外源硒強化技術研究試驗于廣西農業(yè)科學院里建基地進行，采用的供試品種為NK-10和SC12。本研究所涉及的供試品種來源和試驗區(qū)的土壤背景值分別見表1～2。

表1 7個供試品種來源

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗處理方法 品種篩選試驗的供試材料均按照一般高產栽培技術管理準備。外源硒強化技術研究中在塊根膨大期以3種形式施入外源硒，具體處理方法見表3。所用的硒肥均由蘇州硒谷科技有限公司提供。

1.2.2 測定和計算方法 ①硒含量測定采用國家標準方法(GB 5009.93-2010)中的微波消解-氫化物原子熒光光譜法。②單株塊根硒積累量=單株塊根產量×塊根硒含量。③硒的吸收系數(RAI)=塊根中硒濃度/土壤硒濃度，RAI越大代表植物塊根富集硒的能力越強。④硒的轉運系數(TI)=莖葉硒濃度/塊根硒濃度，TI越大代表植物根系吸收的硒轉運到地上部分的能力越強。⑤塊根對外源硒的利用率(%)=[(施硒肥處理塊根硒濃度-不施硒肥處理塊根硒濃度)×產量/外源施入的硒量]×100。

2 結果與分析

2.1 食用木薯天然富硒品種篩選

從表4可知，7個食用木薯品種在較低硒背景值土壤環(huán)境下(里建)的塊根硒含量均小于較高硒背景值土壤環(huán)境下(上林)的硒含量，且在上林有NZ199和NK-10 2個品種達到中華人民共和國供銷合作行業(yè)標準(GH/T 1135-2017)中所規(guī)定的富硒標準(干樣含硒量：0.1～1.0 mg/kg)，這說明食用木薯天然富硒能力與土壤硒背景值有著密切的聯(lián)系，土壤硒背景值越高食用木薯塊根積累天然硒的量就越多，越容易達到天然富硒。比較表4中各品種的塊根硒含量可知，各試驗點的NZ199和NK-10 2個品種的塊根硒含量均顯著高于其他5個木薯品種，這說明NZ199和NK-10 2個品種的塊根富集天然硒的能力強。

表2 試驗區(qū)土壤基本理化性質

表3 外源強化硒的處理方法

從表4中的吸收系數和轉運系數可知，在里建基地種植的NK-10和NZ199 2個品種吸收系數顯著大于SC9、ST-1、SC12、GR891，在上林顯著大于其它5個品種。在里建種植的NK-10和NZ199 2個品種，硒轉運系數顯著低于其他5個品種，在上林顯著低于SC9、SC12、SC6068、GR891。這說明NK-10和NZ199的塊根吸收硒的能力較強，但它們向上運輸硒的能力較弱。

表4 不同食用木薯品種對天然硒的積累、吸收及轉運效率的差異

注：同列數字后不同字母表示處理間顯著差異(P<0.05)，下同。

Note: Different letters after the same column of numbers indicate significantly different (P<0.05), the same as below.

2.2 外源硒強化技術研究

2.2.1 不同外源硒強化方式下食用木薯塊根積累硒的差異 從圖1～2可知，NK-10和SC12 2個品種在不同外源強化條件下的塊根硒含量均大于CK，且大部分差異達到顯著水平，這說明外源硒強化可以提高食用木薯的硒含量。比較3種強化方式下塊根的硒含量的變化趨勢發(fā)現(xiàn)，葉面噴施方式下食用木薯塊根硒含量都隨著外源硒強化量的增加而增加，而根施和“葉面噴施+根施”兩種外源強化方式下隨著外源硒強化量的不斷增大呈先增大后減小的變化趨勢。

2.2.2 不同外源硒強化方式下外源硒的利用效率差異 外源硒利用效率能直接反應出各強化方式下的強化效率，即外源硒利用率越高強化效率越高。從圖3～4可知，NK-10和SC12 2個品種，在3種強化方式下各處理的外源硒利用率大小順序均為葉面噴施>根施>“葉面噴施+根施”，因此葉面噴施富硒肥的強化效率最高，根施次之，“葉面噴施+根施”的最小。此外，葉面噴施方式下的外源硒利用率隨著外源硒強化量的增加而增加，而根施和“葉面噴施+根施”兩種方式下的外源硒利用率都隨著外源硒強化量的增加而先增大后減小。

圖1 SC12在不同外源硒強化方式下塊根硒含量的變化Fig.1 The change of selenium content in tuberous root under different exogenous selenium strengthening methods of SC12

圖2 NK-10不同外源硒強化方式下塊根硒含量的變化Fig.2 The change of selenium content in tuberous root under different exogenous selenium strengthening methods of NK-10

3 討 論

3.1 食用木薯天然富硒品種篩選

本研究發(fā)現(xiàn)，食用木薯塊根天然富硒能力會隨著品種的不同而存在很大的差異，且在甘薯、水稻、花生[5-8]等作物富硒品種篩選試驗中也會出現(xiàn)類似的情況，其中吳露露[7]就通過聚類分析把63個參試的水稻品種分為高硒類品種、中硒類品種、低硒類品種。這很可能是因為基因型對作物的富硒能力起到決定性作用[14-15]。在研究不同食用木薯的吸收轉運效率時發(fā)現(xiàn)，塊根天然富硒能力強的食用木薯品種向莖葉運輸硒的能力較弱，這就使得更多的硒能積累于根部，說明不同食用木薯品種塊根天然富硒能力的差異可能是與硒在地上、地下間的運輸和分配差異有關。周鑫斌等[16]認為引起水稻籽粒硒含量差異的直接原因是硒在品種間的運輸差異；耿建梅等[17]認為，導致不同水稻品種籽粒硒含量差異的重要原因是硒的轉化差異及在各器官中的分配差異，與本試驗的結果類似。

3.2 外源硒強化技術研究

通過比較發(fā)現(xiàn)，外源硒強化可以有效提高食用木薯塊根的硒含量，這與前人研究結果相符。如宋麗芳等[18]發(fā)現(xiàn)葉面噴施亞硒酸鹽能顯著提高苦蕎子粒硒含量；肖真真等[19]發(fā)現(xiàn)葉面噴施外源硒肥能提高西瓜果實的含硒量；姜波等[20]發(fā)現(xiàn)馬鈴薯施入硒肥后的各部位的硒含量均較不施硒肥處理高。在對比葉面噴施和根施兩種方式外源硒利用率時發(fā)現(xiàn)，葉面噴施的外源硒利用率要大于根施。黃太慶等[10]認為葉面噴施硒肥的施用方式下花生對外源硒的利用率要高于基施；劉義明等[11]認為花生葉面噴施硒肥的效果好于根部淋施；楊益花等[12]認為水稻葉面噴施硒肥的稻谷硒含量顯著高于基施；三者的研究結果與本研究類似。這可能是因為根施是以土壤為媒介為植物供硒，會存在土壤固定外源硒的情況，而葉面噴施則是直接通過葉面為植物供硒，外源硒的吸收轉運快，且能有效避免土壤對硒肥的固定[21]。在對比根施與“葉面噴施+根施”兩種方式下的外源硒利用率時發(fā)現(xiàn)，根施的外源硒利用率要高于“葉面噴施+根施”。廖青等[8]認為甘薯在土施+噴施的富硒方式下的強化效果要好于單獨土施的強化效果，這一觀點與本研究結果截然相反，可能是由于作物的根部吸肥特點不同，而具體原因還需進行下一步試驗論證。

圖3 SC12在不同外源強化方式下的外源硒利用率Fig.3 The utilization rate of exogenous selenium under different exogenous selenium strengthening methods of SC12

圖4 NK-10在不同外源強化方式下的外源硒利用率Fig.4 The utilization rate of exogenous selenium under different exogenous selenium strengthening methods of NK-10

此外，在本試驗中還發(fā)現(xiàn)，葉面噴施方式下塊根的硒含量和外源硒利用效率會隨著外源硒強化量的增加而增加，但根施和“葉面噴施+根施”兩種方式下塊根的硒含量和外源硒利用效率會隨著外源硒強化量的增加而先增大后減小。這可能是因為硒對植物具有雙重作用，適量則有利于其生長，超量則抑制其生長[22-23]，而在本試驗中葉面噴施方式下的外源硒強化量要小于根施和“葉面噴施+根施”兩種方式下的外源硒強化量，這就使得葉面噴施沒達到外源硒強化量的一個閾值，因而不出現(xiàn)下降的趨勢，而外源硒強化量較大的根施和“葉面噴施+根施”兩種方式則會出現(xiàn)一個先增后減的變化，這也說明了對食用木薯進行外源硒強化時應該把握好強化量，并不是強化量越多越好。

本研究得出3種外源硒強化方式的外源硒利用率大小順序為葉面噴施>根施>“葉面噴施+根施”。由此可見，食用木薯外源強化的最高效的方式應是葉面噴施，但在實際操作時發(fā)現(xiàn)食用木薯在塊根膨大期時的枝葉繁茂，葉面噴施的難度大，且需要耗費大量人工噴施，成本相對較高。而相比之下，在塊根膨大期把富硒肥與壯薯肥一同施入，既經濟又容易操作。因此，在塊根膨大期進行外源硒強化時，建議采用根施的強化方式。

4 結 論

不同食用木薯品種的天然富硒能力存在較大差異，其中NZ199和NK-10 2個品種的天然富硒能力最強。外源硒強化可有效地提高塊根硒含量，但存在一定的閾值，當超過這一閾值時就會反過來抑制木薯對硒的吸收。不同外源硒強化方式下的外源硒利用率存在差異，其大小順序為葉面噴施>根施>葉面噴施+根施。