施硒對不同基因型花生硒分配及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

余 瓊 張 翔* 索炎炎 司賢宗 李 亮 邱嶺軍 程培軍余 輝

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 450002;2.正陽縣花生研究所,河南 正陽 463600)

硒是人體和動(dòng)物體必須的微量元素之一,機(jī)體適量攝入硒可預(yù)防大骨節(jié)病和克山病等,然而全世界有40多個(gè)國家屬于低硒或缺硒地區(qū),我國土壤含硒量為0.006～9.130 mg·kg-1,約72%的國土面積屬低硒或缺硒地區(qū),通過適當(dāng)途徑適量補(bǔ)硒尤顯必要[1-3]。硒在生命體中主要以硒代半胱氨酸的形式存在,可有效增加谷胱甘肽過氧化物酶、脫碘酶等含硒酶的活性,協(xié)同其他物質(zhì)清除體內(nèi)過氧化物和自由基,具有防止細(xì)胞膜受損,延緩衰老,強(qiáng)化免疫系統(tǒng),解毒等重要生物功能[4-5]。人體補(bǔ)硒主要通過動(dòng)物、植物和微生物食品進(jìn)行,膳食補(bǔ)硒是較直接便捷的一種補(bǔ)硒方式,植物性食品富硒最廣泛,植物富集硒主要通過根和葉進(jìn)行吸收富集,將無機(jī)態(tài)硒轉(zhuǎn)化為生物有機(jī)態(tài)硒[6-8]。因此,通過作物施硒及膳食補(bǔ)硒可改善人體硒缺乏狀況。

花生是我國主要的油料作物之一,由于其豐富的營養(yǎng)成分深受人們喜愛,其品質(zhì)與人體健康關(guān)系密切?；ㄉ鷮ξ哂懈患饔?可吸收利用外源無機(jī)硒,并將其轉(zhuǎn)化為易被人體吸收利用的生物有機(jī)硒,研究富硒花生及其制品具有重要意義。目前花生施硒方面的研究主要集中于施硒效果、富硒能力及硒在花生中的賦存形態(tài)等[9-11];諸多文獻(xiàn)報(bào)道硒主要在小麥[12]、水稻[13]、玉米[14]等糧食作物、茶葉[15]及瓜果蔬菜[16-18]等上研究較多,施硒可明顯提高作物硒含量,但對作物產(chǎn)量的影響結(jié)論不一。河南既是我國花生主要產(chǎn)區(qū),又是土壤嚴(yán)重缺硒地區(qū),然而目前關(guān)于此區(qū)域條件下硒在不同基因型花生中的吸收、轉(zhuǎn)移和分配差異卻鮮有報(bào)道。

因此,本文采用大田試驗(yàn),研究兩種基因型的花生對硒的吸收富集特征及硒對花生產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,旨在明確硒在花生植株體內(nèi)的遷移變化規(guī)律,為花生生產(chǎn)中科學(xué)施硒及選擇合適富硒花生品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)安排在河南省正陽縣蘭青鄉(xiāng)大余村,地勢平坦,地力均勻,排灌條件良好。土壤基礎(chǔ)肥力:有機(jī)質(zhì)17.7 g·kg-1,全氮0.12%,有效磷18.23 mg·kg-1,速效鉀95 mg·kg-1,土壤總硒含量0.15 mg·kg-1,pH 4.95。供試品種為遠(yuǎn)雜9102(YZ9102)和高油酸品種豫花37(YH37),二者均在豫南地區(qū)普遍種植。硒源為亞硒酸鈉(Na2SeO3(Se IV),98%),山東西亞化工有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置3個(gè)處理,施硒量分別為(CK 對照)0、(S1) 400 g·hm-2Na2SeO3、(S2) 800 g·hm-2Na2SeO3,小區(qū)面積15 m2(寬3 m×長5 m),重復(fù)3次,隨機(jī)排列,小區(qū)間設(shè)寬1 m 的保護(hù)行。各處理施肥量均為N 120 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 120 kg·hm-2。肥料品種為尿素、過磷酸鈣、氯化鉀,肥料全部作基肥均勻撒施,Na2SeO3施用方法為:選擇晴朗無風(fēng)的下午,將稱量好的Na2SeO3(S19 g、S218 g)溶解于550 mL 自來水中,用小型噴霧器均勻噴施于每個(gè)小區(qū)地表。

肥料施用后整地起壟播種,每壟播種兩行花生,株距15 cm,行距20 cm,壟間距75 cm,種植密度18萬穴·hm-2,每穴播2粒,于2018-06-04施肥播種。其他田間管理按一般豐產(chǎn)大田進(jìn)行管理。

1.3 樣品采集與分析

在花生收獲時(shí)(2018-09-24),每處理選取有代表性的10株花生,分別按照花生莖、葉、根、果殼和花生仁等部位分開,于65 ℃恒溫烘干并稱質(zhì)量計(jì)數(shù),而后將樣品粉碎測定不同部位硒含量。硒含量采用HNO3-HClO4(體積比4∶1)消解,原子熒光光譜法測定[19];土壤硒測定按照標(biāo)準(zhǔn)NY/T1104-2006 《土壤中全硒的測定》。

花生品質(zhì)分析:按照GB/T 14772-2008測定粗脂肪含量,按照GB/T 14377-2008測定脂肪酸組分相對百分含量。

硒富集系數(shù)=植株體內(nèi)硒元素含量/土壤中硒元素含量[20]

硒轉(zhuǎn)移系數(shù)=植株非根部位硒元素含量/植株根部硒元素含量[21]

1.4 收獲與計(jì)產(chǎn)

花生收獲時(shí),每個(gè)處理分別取4 m2花生進(jìn)行收獲、晾曬、稱質(zhì)量計(jì)產(chǎn);每個(gè)處理取有代表性的10株花生進(jìn)行考種,測定其株高、側(cè)枝長、分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、百果質(zhì)量等。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行方差分析和線性回歸分析,采用Duncan's新復(fù)極差法對平均值進(jìn)行多重比較(顯著性差異p＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 成熟期花生植株農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀

由表1可知,不同施硒量對花生植株分枝數(shù)及產(chǎn)量構(gòu)成的影響無顯著差異,但YZ9102花生呈現(xiàn)出施硒量越高,植株的主莖高及分枝數(shù)就越低的規(guī)律,說明高濃度硒對花生植株生長有抑制作用,低濃度硒促進(jìn)植株生長。與CK 相比,YZ9102品種的S1、S2處理主莖高、第一側(cè)枝長分別增加22.4%和7.5%、32.5%和24.1%;YH37品種的S1較S2處理的第一側(cè)枝長增加7.7%。YZ9102花生品種S2處理的分枝數(shù)、出仁率及產(chǎn)量均低于S1處理,而主莖高、第一側(cè)枝長和百果質(zhì)量則表現(xiàn)出相反趨勢;YH37花生品種S2處理的第一側(cè)枝長、分枝數(shù)、百果質(zhì)量、出仁率及產(chǎn)量均低于S1處理。

2.2 硒對不同品種花生植株成熟期各器官硒含量的影響

表2可看出,植株各器官中硒含量隨著施硒量的增加呈現(xiàn)顯著增加趨勢,與CK 相比,各施硒處理對植株各器官硒含量均表現(xiàn)出顯著差異,即土壤施硒可顯著提高植株各器官硒的含量,但兩基因型花生硒的分布特點(diǎn)不同。就施硒處理而言,YZ9102各器官中硒含量以莖、葉部位最低,根系中硒含量最高;YH37的是果殼中硒含量最低,其次是莖,根中硒含量最高。植物根部硒含量最高,說明植物根系對硒的富集能力強(qiáng)。YH37 S1、S2處理花生仁硒含量較YZ9102分別增加36.8%、48.5%。YH37和YZ9102的S2處理花生仁中硒含量比S1分別增加159.0%、138.6%。

表1 花生植株的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成Table 1 Agronomic characters and yield components of peanut plant

表2 成熟期花生植株各器官的硒含量/(mg·kg-1)Table 2 Se content in different organs of two genotypes of peanuts

2.3 花生植株各器官硒的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)

花生仁硒含量的高低直接影響其加工和食用品質(zhì)。轉(zhuǎn)移系數(shù)即植株從根部轉(zhuǎn)移到地上部的能力,花生品種及各器官間轉(zhuǎn)移系數(shù)變化情況均存在顯著差異。由表3、表4可知,花生各器官對土壤中硒的富集能力表現(xiàn)出顯著差異,兩基因型花生同一部位對硒的富集能力表現(xiàn)出顯著差異;多數(shù)情況下,花生各器官硒富集指數(shù)表現(xiàn)為S2處理大于S1處理,而硒轉(zhuǎn)移系數(shù)則表現(xiàn)出相反趨勢。YH37 S1、S2處理花生仁中硒轉(zhuǎn)移系數(shù)均大于YZ9102,即YH37花生植株根部轉(zhuǎn)移硒至地上部的能力較強(qiáng)。

表3 花生植株各器官硒的富集系數(shù)Table 3 Accumulation coefficients of Se in the organs of peanut

表4 花生植株各器官硒的轉(zhuǎn)移系數(shù)Table 4 Transfer coefficients of Se in the organs of peanut

2.4 花生植株各器官硒積累量及其分配情況

表5可知,花生植株各器官硒的積累量均呈隨施硒量增加而增加的趨勢,施硒處理YZ9102和YH37兩種基因型花生植株各器官硒積累量的分配比率均表現(xiàn)為:花生仁＞葉＞莖＞果殼＞根,S1、S2處理花生仁的分配比率分別為17.2%、29.0%、43.0%、54.7%。與CK 相比,YZ9102 S1、S2花 生仁硒含量分別顯著增加136.6%、597.8%。YH37 S1、S2處理花生仁硒積累量較YZ9102分別顯著增加195.8%、164.6%,YH37花生仁中硒的積累量顯著高于YZ9102。

2.5 不同施硒量處理對花生仁脂肪酸組成的影響

表6可知,同一施硒水平下,YH37的油酸和花生一烯酸這兩種不飽和脂肪酸的含量均高于YZ9102,施硒肥對花生仁其他脂肪酸成分含量無顯著影響。與CK相比,YZ9102 S1處理比S2處理脂肪含量降低1.31個(gè)百分點(diǎn),YH37 S1比S2處理脂肪含量增加1.95個(gè)百分點(diǎn);隨著施硒量的增加,YH37花生仁中油酸、花生一烯酸的含量均有所下降,但未達(dá)到顯著水平;YZ9102花生仁中油酸和花生一烯酸則呈相反趨勢。YZ9102的S2處理花生仁的油酸含量最高,與CK 相比,S2處理比S1處理油酸含量增加0.77個(gè)百分點(diǎn),S2處理油酸/亞油酸比值最高為0.94;YH37的S1處理花生仁的亞油酸及花生一烯酸含量均高于其他施肥處理,油酸含量均低于CK,但差異不顯著;S1處理的油酸/亞油酸比值最高為21.94。

表5 花生植株各器官硒積累量/(μg·plant-1)Table 5 Se accumulation in different organs of peanut

表6 硒對花生仁脂肪含量及脂肪酸組成的影響/%Table 6 Effects of Se on fat and fatty acid composition of peanut kernel

圖1 植株各器官硒的分布情況Fig.1 Distribution of Se in different organs of plant

3 討論

王孟等[22]報(bào)道土壤不同含硒量(富硒區(qū)、非富硒區(qū))對玉米農(nóng)藝性狀及籽粒含硒量的影響,發(fā)現(xiàn)土壤一定含硒量利于提高玉米的株高、穗位,延緩玉米葉片衰老;富硒地區(qū)與非富硒區(qū)種植的8種玉米材料其產(chǎn)量無顯著差異;土壤硒含量對玉米籽粒的含硒量有促進(jìn)作用。熊軍等[23]探索不同土壤條件外源施硒對紫甘薯硒含量及產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)在富硒黏壤土中,不同施硒量對3個(gè)紫甘薯鮮薯產(chǎn)量的影響無顯著差異,但鮮薯硒含量隨施硒量增加而增加。龍世方等[24]研究硒與氮磷鉀配施對水稻產(chǎn)量及硒含量影響,發(fā)現(xiàn)施氮是水稻產(chǎn)量和外觀品質(zhì)變化的主控因子;在一定范圍內(nèi)水稻硒含量隨硒水平增加呈增加趨勢。趙雪梅等[25]研究發(fā)現(xiàn)不同時(shí)期噴施含硒肥料對花生產(chǎn)量的影響既有增產(chǎn)亦有減產(chǎn)作用;朱薇等[10]研究發(fā)現(xiàn)施硒量3 mg·kg-1土?xí)r,部分花生品種產(chǎn)量較不施硒降低,施硒量6 mg·kg-1土?xí)r,18個(gè)花生品種均表現(xiàn)不同程度的增產(chǎn)。本試驗(yàn)結(jié)果,與CK 相比,施硒處理YZ9102和YH37產(chǎn)量有所下降,硒屬微量營養(yǎng)元素,花生生長發(fā)育對硒的需求量范圍較窄,適量促進(jìn),過量則抑制[26]。在大田環(huán)境條件下,除了施肥影響花生產(chǎn)量外,還受出苗情況、氣候環(huán)境等外部因素的影響,施硒對花生產(chǎn)量的影響機(jī)理尚需進(jìn)一步研究。

外源施硒可不同程度提高花生仁中硒含量,本試驗(yàn)結(jié)果中,土壤施用亞硒酸鈉可顯著提高兩種基因型花生仁硒含量。不同作物對硒的富集能力有差異,同一作物不同基因型對硒的吸收存在差異,通過不同途徑增加土壤硒含量可達(dá)到提高該土壤類型上農(nóng)作物硒含量的目的。徐聰[27]等研究不同農(nóng)產(chǎn)品硒含量與土壤硒的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)土壤硒含量高,該地區(qū)同類農(nóng)產(chǎn)品硒含量亦較高,豆科(花生、大豆)硒含量顯著高于茄科的辣椒和旋花科的甘薯。不同農(nóng)作物硒富集系數(shù)大小趨勢相似,大豆、花生和白蘿卜的富硒能力較強(qiáng),甘薯、玉米則較低。本試驗(yàn)結(jié)果表明花生植株各器官對硒的富集能力表現(xiàn)出顯著差異,YH37花生仁的轉(zhuǎn)移系數(shù)高于YZ9102,YH37富集能力較強(qiáng)。

朱薇[10]等采用盆栽試驗(yàn)選取18個(gè)花生品種研究其富硒能力的強(qiáng)弱,發(fā)現(xiàn)不同花生類型,硒的富集能力有差異,篩選出7個(gè)花生品種屬于硒高積聚類型,適宜在山東地區(qū)種植。試驗(yàn)結(jié)果顯示,施硒對兩種基因型花生產(chǎn)量構(gòu)成、脂肪含量及脂肪酸組分含量均無顯著差異。這與黃太慶[9]等的研究結(jié)果相似,通過田間試驗(yàn)研究不同花生品種的自然富硒能力,發(fā)現(xiàn)不同花生品種間硒的富集能力有差異,施用外源硒后花生有增產(chǎn)趨勢,但各處理間差異不顯著。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同施硒量對花生植株分枝數(shù)及產(chǎn)量構(gòu)成的影響無顯著差異,但呈現(xiàn)出施硒量越高,植株的主莖高、第一側(cè)枝長及分枝數(shù)就越低的規(guī)律,說明高濃度硒對花生植株生長有抑制作用,而低濃度硒可以促進(jìn)植株生長;花生植株各器官硒含量隨土壤施硒量的增加呈增加趨勢,根對土壤硒的富集能力最強(qiáng),兩種基因型花生同一部位對硒的富集能力表現(xiàn)出顯著差異,施硒花生植株各器官硒積累量的分配比率均表現(xiàn)為:花生仁＞葉＞莖＞果殼＞根,施硒肥對兩種基因型花生中脂肪含量及脂肪酸組分含量影響均無顯著差異。YH37花生仁中硒的積累量較YZ9102顯著增加195.8%、164.6%,花生仁的硒轉(zhuǎn)移系數(shù)高于YZ9102,但YH37硒富集能力較強(qiáng)。

本研究使用的施硒濃度范圍及花生品種數(shù)量的選擇均有限,仍需更豐富的試驗(yàn)進(jìn)行論證。綜合分析,土壤施硒濃度800 g·hm-2對兩品種花生仁中的硒含量提高較明顯;相較YZ9102,YH37表現(xiàn)出易富集硒的特性,在不影響產(chǎn)量前提下,YH37富含大量不飽和脂肪酸,更益于人體健康。