外源補硒對農產品增產提質的研究進展

王德美 范成五 劉桂華 陳曉燕 秦松

摘要 硒是人體不可缺少的微量元素之一，缺硒會對身體產生不利影響。食用富集硒元素的農產品是缺硒人群最有效的補硒途徑。土壤中硒含量因受母質影響普遍較低，土壤理化性質對其有效性影響強烈，導致作物吸收的硒較少。施用適量硒肥能增加作物硒含量、提高作物產量、改善作物品質。簡要綜述了植物體內硒形態(tài)、轉化及影響因素，不同作物對硒肥的響應，硒肥種類和硒肥施用技術等方面研究動態(tài)，以期為農產品增產提質施硒關鍵技術及應用提供參考。

關鍵詞 硒肥;農產品;增產提質;施用技術

中圖分類號 S 147? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）20-0014-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.20.004

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research Progress of Exogenous Selenium Supplement on Yield and Quality of Agricultural Products

WANG De-mei1， FAN Cheng-wu LIU Gui-hua2 et al

（1.Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025;2. Institute of Soil and Fertilizer， Guizhou Academy of Agricultural Sciences， Guiyang， Guizhou 550006）

Abstract Selenium is one of the indispensable trace elements in human body， and lack of selenium will have adverse effects on the body. Eating selenium enriched agricultural products is the most effective way to supplement selenium for selenium deficient people. The content of selenium in soil is generally low due to the influence of parent material， and the physical and chemical properties of soil have a strong influence on its availability， resulting in less selenium absorbed by crops. Applying appropriate amount of selenium fertilizer can increase selenium content， increase crop yield and improve crop quality. This paper briefly reviewed the research trends of selenium forms， transformation and influencing factors in plants， the response of different crops to selenium fertilizer， the types of selenium fertilizer and the application technology of selenium fertilizer， in order to provide the reference for the key technology and application of increasing yield and improving quality of agricultural products.

Key words Selenium fertilizer;Agriculture products;Increase production and improve quality;Application technology

基金項目 貴州省科技支撐計劃項目（黔科合支撐〔2019〕2368號，黔科合支撐〔2018〕2338號）。

作者簡介 王德美（1995—），女，貴州銅仁人，碩士研究生，研究方向：土壤學。*通信作者，研究員，博士，碩士生導師，從事土壤肥料與農業(yè)環(huán)境研究。

收稿日期 2021-03-02

大部分土壤的含硒量在0.01～2.00 mg/kg，平均硒含量是0.40 mg/kg[1]，我國土壤硒含量背景值為0.21 mg/kg[2]。食物中硒的正常含量應在0.1～5.0 mg/kg，過高或過低的硒攝入量都會引發(fā)機體功能受損[3]。土壤缺硒，一般導致作物缺硒。目前，缺硒是一個全球性的問題，數以億計的人口膳食結構中硒的來源較少，導致人體內硒含量一直處于低水平狀態(tài)[4]。適量補充硒元素，可增強人體免疫力、提高抗氧化能力阻斷病毒突變。人體自身無法合成硒，生物源有機硒是人體最重要的硒源。因此，食用富硒農產品就成為缺硒地區(qū)人群最經濟、最有效、最安全的補硒途徑[5-6]。

目前，國內對硒肥的研究主要集中在提高果蔬和糧食作物的產量、品質上，有研究表明，硒肥可以改善水果營養(yǎng)品質，果肉的VC、可溶性糖以及可溶性蛋白質含量的提高[7];硒肥能促進蔬菜的生長發(fā)育，提高蔬菜產量，大幅度提高品質，部分蔬菜葉片硒的含量均大于0.02 mg/kg[8]，食用部分的硒含量達到富硒蔬菜標準。為此，筆者簡要綜述了近年來國內學者關于植物體內硒形態(tài)、轉化及影響因素，不同作物對硒肥的響應，硒肥種類和硒肥施用技術等方面的研究動態(tài)，以期為農產品增產提質施硒關鍵技術提供參考。

1 植物體內硒形態(tài)、轉化及影響因素

1.1 植物體內硒的形態(tài)及轉化

植物體內的硒元素通常以有機、無機形式并存，還有少部分揮發(fā)態(tài)硒。3種形態(tài)硒主要以有機硒為主，其以可溶性蛋白形式存在[9];無機態(tài)硒次之，硒酸鹽占大部分，亞硒酸鹽和元素硒只有少許;揮發(fā)態(tài)硒最少。小麥籽粒對于有機態(tài)硒的吸收占總硒含量的80.0%～92.3%[10]。植物體主要通過根系及葉片吸收累積硒素，根系與土壤接觸汲取無機態(tài)的硒，還有少部分的有機硒，葉片主要吸收大氣中的硒源[11]。硒的形態(tài)是影響植物中硒的運輸形式以及植物的吸收狀況的重要原因[12]。硒酸鹽被作物根部吸收之后，在木質部通過導管這一媒介往上運輸，基本不會改變組分，但當硒酸鹽被運輸至葉片時，硒酸鹽則轉化為亞硒酸鹽。亞硒酸鹽被作物吸收后會發(fā)生一些形態(tài)上的轉變，不能運輸到地上部，只能夠累積于根部，主要以硒甲基半胱氨酸、硒氧化物等形態(tài)存在[13]。

1.2 影響作物吸收硒的因素

作物通過根系和葉片向土壤及空氣中吸收硒，同時通過葉片向空氣中排放硒。植物吸收的硒與排出硒的結構狀態(tài)和數量是不同的。另外，多種外部因素影響作物對硒的吸收，包括土壤中的硒總量和有效硒含量、作物種植模式、土壤的黏性和有機質含量、土壤陽離子交換量（CEC）和Eh值、共存元素的相互關系等。在pH偏高的土壤中，有利于硒溶解，增加可溶性硒含量，植物可吸收利用的可溶性硒增多;而在pH偏低的土壤中，可溶態(tài)硒含量少，能被植物吸收利用的有效態(tài)硒減少[14]。有研究表明，當土壤pH在4.5～7.0時，pH越高，水溶態(tài)的硒含量越多[15]。在土壤有機質含量高的地區(qū)，硒含量相對于有機質貧瘠的地區(qū)要高很多，說明土壤有機質富集硒的效果顯著[16]，黃春雷等[17]進一步證實了這一觀點，富硒土壤區(qū)的土壤含硒量與土壤有機質呈顯著正相關。另有研究表明，水稻吸收硒素與土壤Eh值有關，干濕交替和好氧條件下可提高土壤Eh值進而顯著影響土壤中的有效態(tài)硒含量增加，結果表明干濕交替灌溉的水稻籽粒硒含量高出淹水灌溉，每1 kg水稻籽粒硒含量較淹水灌溉高出0.16 mg[18]。

2 不同作物對硒肥的響應

2.1 糧食作物

研究表明，葉面噴施亞硒酸鈉可顯著提高小麥籽粒的總硒含量，最高可達2.515 5 mg/kg，為空白組的35.8倍[19]。硒肥的施用對水稻籽粒中的硒含量也有促進作用，籽粒蛋白質含量及秸稈含硒量隨著外源硒量的增加得到改善，含量分別增加10.45%和0.443 mg/kg[20]。低濃度的亞硒酸鈉可以促進谷子的健康生長，谷子籽粒的可溶性糖、可溶性蛋白質含量分別為6.72%和8.41 mg/g，分別增加了42.68%和109.73%;籽粒的含硒量可達0.331 mg/kg，是對照的7.2倍;但高濃度的外源硒會阻礙谷子籽粒的生長進而產生毒害[21]。給硒含量貧瘠的地區(qū)添加外源硒，可以有效提高土壤環(huán)境的含硒量，從而加大谷子對硒元素的吸收積累[22-23]。穆婷婷等[24-25]研究發(fā)現，低濃度的硒處理谷子籽粒粗蛋白、賴氨酸、葉酸含量分別升高了13.9%、17.9%和7.5%，谷子品質改善;依次在水稻的苗期、抽穗期、灌漿期噴施硒肥，能夠有效提高籽粒的硒含量，籽粒中的有機硒轉化率分別較對照提高4～6百分點，其中在稻谷灌漿期噴施硒肥后，其籽粒含硒量的累積程度最好，達0.28 mg/kg，其次為抽穗期。

研究表明，添加適當濃度的硒酸鈉、亞硒酸鈉可促進小麥生長，增強其抗氧化酶活性[26]。葉面噴施116 g/hm2的亞硒酸鈉可使小麥籽粒中的硒含量平均提高至647.8 μg/kg，而葉面噴施100 g/hm2的硒酸鈉甚至可以將籽粒硒含量增加至2 619.0 μg/kg[27-28]。在甜玉米的灌漿前期適量噴施富硒營養(yǎng)素可提高甜玉米的產量及硒含量，改善甜玉米的外觀品質，硒含量達0.17 mg/kg，硒玉米純收益高達29 910元/hm 較對照組提高53.5%[29]。噴施一定含量的硒肥于大豆葉表面上，可以提高大豆的產量與含硒量，其蛋白質、蛋脂總含量均比對照組增加，其中蛋白質、蛋脂含量較高，分別可達42.11%、63.84%[30]。噴施硒肥能改善紅小豆的部分品質，施硒量為45 g/hm2處理的籽粒蛋白質含量增加11.91%，但籽粒的脂肪含量增加效果不顯著[31]。

2.2 蔬菜作物

富硒蔬菜營養(yǎng)價值豐富，口感良好。一定濃度的外源硒可以增加部分蔬菜的葉綠素含量，提高其光合作用。添加4 mg/L濃度的硒肥對提高生菜葉綠素含量有顯著效果，并適當緩解逆境脅迫對植物葉綠素的損傷[32-33]，葉綠素含量達0.72 mg/g，較對照增加了13.8%。外源補充適量硒肥（0.5 mg/L農用硒肥）可增加生菜干物質積累量，產量提高40%，硒含量增加43.02倍并降低生菜20.87%的硝酸鹽含量[34]。大蒜施用外源硒肥，與空白相比，葉片顏色更綠，隨著硒肥濃度的增加，大蒜的硒含量相應增加，硒含量為6.90 mg/kg[35]。施用硒肥可顯著提高辣椒果實中的硒含量，當辣椒果實的硒含量達最高值（128.81 μg/kg）時，與空白相比，硒含量增加127.09 μg/kg，其土壤的施硒量是20 kg/hm2[36]。施用0.3 mg/kg的硒肥能提高油麥菜的品質，葉綠素及可溶性糖均有一定程度的提高，蛋白質的含量隨著施硒濃度的提高而增加，表現為正拋物線趨勢，蛋白質的最高含量達90 μg/mL[37]。相關研究表明，施用硒肥可加強番茄對硒的富集及轉運，適宜的硒濃度能夠增加番茄產量、促進礦質元素的吸收和改善果實品質，當外源硒濃度為5.00 μmol/L時，番茄產量達103 651.8 kg/hm 可最大程度使番茄增產增效[38]。在胡蘿卜等塊根類作物上，適量濃度外源硒均能促進增產、提質及增加硒含量等方面的作用，葉面噴硒1.0 mg/L的處理產量最高，達77.167 kg/hm2[39];添加緩釋硒肥等新型硒肥，較常規(guī)外源硒更能夠增加菠菜的生物量，單株干重增加5.7%，菠菜硒含量為（0.22±0.09）mg/kg，比不添加硒素的緩效肥的硒含量增加21.14倍[40]。

2.3 果類作物

含有豐富硒元素的水果產品，營養(yǎng)價值和價格高、需求大，市場空間廣闊。生產實踐中，一般通過添加外源硒補充果類作物的硒含量，增加水果產量。徐鍇等[41]研究表明在“早酥”梨樹葉面噴施硒肥，可提高果實VC含量較對照組增加32.47%以及硒元素含量可提高4.25～12.25倍。提高硒肥的噴施濃度有助于增加梨果實的硒含量，增強對礦質元素的累積，有利于果實的貯藏，較空白組各礦質元素增加幅度為13.78%～64.29%，貯藏期延長，與對照相比果實病果率明顯降低了58.78%[42]。氨基酸硒肥能顯著改善梨果實口感，華酥梨在果實發(fā)育期、盛花期噴施氨基酸硒肥，可分別減少47.6%和42.1%的果實石細胞含量;果肉中硒含量顯著增加，為不施硒肥的8.8倍和16.3倍，風味品質明顯提升[43]。蘋果噴施外源硒可達到相同效果[44]。施用硒肥能很好地改善葡萄的品質，效果較好的聚福葡萄硒含量71.59 μg/kg，總酸含量降低0.17%[45]。硒肥以噴施方式效果最佳，可顯著提高葡萄產量，單株產量達3.99 kg，較空白組增加4.45%，增加葡萄果肉中的硒含量較對照增加4.3～9.0倍，VC和可溶性糖含量分別提高43.2%、17.4%[46-48]。在其他藤本果樹獼猴桃上施用硒肥同樣表現出富硒、增產、提質等方面的積極作用[49]。噴施500倍液的氨基多糖硒肥，可增加西瓜葉片的葉綠素含量，減少胞間CO2濃度，同時提高SOD、POD的活性，降低MDA含量，增強植株對逆境環(huán)境的抗性，增強植株對硒的吸收利用，西瓜果肉中硒、可溶性糖、VC、番茄紅素含量分別增加12.19%、24.21%、14.63%、14.98%，可滴定酸含量降低20.45%，西瓜品質改善[6]。西瓜葉面噴施15～30 mg/L的外源硒肥，較對照增產14.2%～17.3%，果實可溶性固形物含量提高1.50～1.64百分點，果實總硒含量增加18～20倍[50]。相關研究結果顯示，施用硒肥可以大幅度提高李子、冬棗等核果類果實的含硒量，達富硒水果標準，營養(yǎng)品質明顯改善[51-52]。

2.4 菌類

食用菌的生長、子實體硒的含量等都可以通過添加一定濃度的外源硒肥進行改善[53]。在猴頭菇培養(yǎng)料中加入低含量的硒（100 mg/kg），菌絲體的酶活性得到改善，猴頭菇快速生長，與不加外源硒相比，猴頭菇子實體的多糖提高28.53%，同時猴頭菇其他部分營養(yǎng)元素含量得到相應的改善[54]。施用5 μg/mL的外源硒，茶樹菇菌絲的多糖含量較對照組提高6.8%，VC含量為空白組的1.7～2.1倍，脂肪含量降低37.4%，茶樹菇的營養(yǎng)品質提高[55]。有研究表明，通過添加亞硒酸鈉或亞硒酸鈉以0～100 μg/mL的濃度富硒;菌絲體干物質中硒的濃度從0.001 mg/g（在不含硒的培養(yǎng)基中培養(yǎng)的菌絲體）上升至50 mg/g（在含硒100 μg/mL的培養(yǎng)基中培養(yǎng)的菌絲體）;當培養(yǎng)基中硒濃度低于20 μg/mL時，菌絲體生長速率最高（0.46 cm/d）[56]。在體外，硒化菌絲對硒的生物利用度與硒的制備方式密切相關，干菌絲和菌絲凍干的硒生物利用度分別為60%和82%;與對照相比，施硒（40 μg/g 硒酸鹽和亞硒酸鹽）使蛹蟲草子實體硒含量分別提高130.9和128.1 μg/g，而總氨基酸含量保持穩(wěn)定[57]。通過液體培養(yǎng)秀珍菇菌絲營養(yǎng)代謝時，添加3.0 μg/mL的外源硒，有機硒含量、蛋白質及灰分含量顯著高于對照組，分別為41.24 mg/kg、9.86%、5.73%[58]。祝傳望等[59]研究發(fā)現，隨著外源硒濃度的提高，平菇子實體的硒含量改善，最高含量達77.45 μg/g，且菌蓋和菌柄的硒含量與栽培料中添加的外源硒呈正相關，相關系數（r）分別為0.998 7、0.991 9。

3 硒肥的施用技術

3.1 硒肥種類

硒肥的主要類別為無機硒肥、有機硒肥，以及少量生物硒肥、納米硒肥和緩釋硒肥等新型硒肥。無機硒肥具有有效成分高、易形成水溶性肥料的特點，礦質元素較多。通常是在無機肥料中加入一定量的硒肥，例如亞硒酸鈉、硒礦粉和硒酸鈉等制成。有機硒肥以氨基酸硒肥、腐殖酸硒肥等為主，能夠明顯提高土壤的肥力，效果顯著、利用率較高。硒肥種類及其優(yōu)缺點見表1[18]。

3.2 硒肥施用技術

土壤基施、葉面噴施和淋施是現今常用的硒肥施用方式。不同施用方式效果比較見表2。土壤基施硒肥須檢測分析土壤的理化性質，投資大、硒肥用量高;拌種因作物品種不同和施用硒肥的濃度不易控制，作物富硒效果不明顯。加之2種施用硒肥方式在一定程度上會產生污染。為此，在富硒農產品的施硒方式多采用具有吸收效果好、用量小、安全少污染等特性的葉面噴施。葉面噴施作物富硒成效明顯，對于土壤含硒量低的地區(qū)，是一項操作簡便、經濟實惠的方法[60]。

4 結論與展望

為滿足人們對富硒農產品的需求，在硒素貧乏的土壤種植的富硒農產品只有通過外源補硒這一途徑，土壤施硒、噴施硒肥于作物表面、拌種等施硒方式均可使作物吸收累積硒素，提高作物產量、改善作物品質以及增加農產品硒含量，部分農產品的有效硒含量占比高，達到富硒農產品。土壤pH、有機質是影響硒的有效性的主要因素。最佳的施用方式、施用時期、施用量及硒轉化效率因作物不同而異。簡言之，施用適量硒肥對于糧食作物、蔬菜作物、果類作物和菌類作物有積極影響，不僅能提高作物產量和作物硒含量，還對作物體內的礦質元素積累、品質的提高具有良好促進效果。但硒肥的施用量不易掌控，硒含量超過限量標準，可對人和動物產生毒害作用。硒肥施用方式以噴施最佳，增產效果以蔬菜作物最好，其次為果類作物;品質指標改善以VC、作物硒含量、蛋白質較明顯。

目前，硒肥對提高作物產量、硒含量、品質等方面的研究頗多，但對硒肥與其他肥料混合施用及其交互作用研究較少，例如與氮肥的結合施用研究較少，深入探討硒與作物營養(yǎng)元素的配合施用技術及其交互效應，可進一步發(fā)揮硒與作物營養(yǎng)元素的功能。硒是一種微量元素，缺乏與過量范圍尺度較小，不同土壤特性、不同栽培措施，硒的生物有效性不同，在低硒地區(qū)通過外源補硒措施不當，易造成毒害，深入研究不同土壤特性、不同栽培措施下的安全補硒閾值，是科學合理施用硒肥應予關注的重點。作物的不同生育期對硒元素的有效吸收及轉化效率不同，探明不同作物的硒元素最佳有效吸收與轉化效率生育期，可為提高作物可食部位的有機硒含量提供理論依據，是作物富硒技術的重要基礎研究方向。

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