外源硒對馬鈴薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

王素華，萬國安，秦玉芝，李 璐，段 慧，楊 丹，李樹舉，魯方華

（1.常德市農(nóng)林科學(xué)研究院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，湖南 常德 415000；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128）

0 前言

硒元素是人體必須的微量營養(yǎng)元素，豐富和發(fā)展富硒作物對全民補(bǔ)硒有著積極的作用[1]。植物硒是飲食中主要的硒源[2]，利用農(nóng)作物把無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，通過食用富硒農(nóng)作物可達(dá)到補(bǔ)硒的目的[3]。馬鈴薯作為主糧界的后起之秀，擔(dān)當(dāng)著糧、菜、飼料、工業(yè)原料的重任，全球每年消費(fèi)馬鈴薯約為3.0億t～3.3億t，年人均消費(fèi)32 kg左右，其中食用是馬鈴薯消費(fèi)利用的主要形式，占消費(fèi)總量的65%左右[4]，因此開發(fā)富硒馬鈴薯具有重要意義。大量研究表明，適量施硒能有效提高馬鈴薯的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆能力和塊莖聚硒能力[5-17]，但前人對硒肥用量的選擇差異較大。殷金巖[7]的研究表明土壤施硒以3.0 mg/kg為宜，當(dāng)施硒量達(dá)到10.0 mg/kg時，馬鈴薯便表現(xiàn)出受傷癥狀。刑穎等[8]認(rèn)為有機(jī)硒肥基施的最佳用量是270 mg/kg。如果是葉面噴施亞硒酸鈉，高青青[9]認(rèn)為最佳用量是80 mg/kg，姜波等[10]認(rèn)為是50 mg/kg。前人研究結(jié)果的巨大差異可能是試驗品種、施硒方式、硒肥類型、土壤硒背景等原因造成的。高青青[9]的研究表明:馬鈴薯的富硒能力有品種差異；楊德平[11]認(rèn)為，無論施硒與否，不同品種馬鈴薯硒含量相差20倍以上；證明不同品種馬鈴薯的硒累積能力有所不同。張洋[12]的研究表明:無論施硒與否，青薯2號、青薯168、青薯9號塊莖硒含量均在0.1 mg/kg以上，達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)；不施硒時青薯9號塊莖硒含量高于青薯168，但施硒后結(jié)果相反，證明不同品種馬鈴薯的硒耐受能力不同。施硒方式和硒肥類型均對富硒效果有較大影響，但一般認(rèn)為葉面施硒效率高于土壤施硒[13]，復(fù)合硒肥的吸收效果優(yōu)于純硒[14]。雖然前人的研究結(jié)果對硒在馬鈴薯上的應(yīng)用有一定指導(dǎo)作用，但地域、品種、施硒方式、硒肥類型等的差異讓人們很難對硒肥用量作出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。而且馬鈴薯是對硒敏感的植物，在富硒土壤中也未必能種植出富硒馬鈴薯。本試驗以研究較多的亞硒酸鈉為單一硒源，在湘北富硒地區(qū)對3個馬鈴薯廣適性品種的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆能力和塊莖聚硒能力進(jìn)行研究。通過綜合比較，選擇合適的聚硒、耐硒品種，并配套相應(yīng)的富硒技術(shù)，因地制宜發(fā)展馬鈴薯富硒產(chǎn)業(yè)，開發(fā)馬鈴薯富硒產(chǎn)品，既配合全民合理補(bǔ)硒，又避免對環(huán)境造成污染和資源浪費(fèi)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試種薯費(fèi)烏瑞它由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)提供；黑金剛、紅云由長沙地泰農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供。硒源:98%亞硒酸鈉分析純，由長沙隆和化玻實驗用品有限公司提供。

1.2 試驗方法

試驗設(shè)在常德市農(nóng)林科學(xué)研究院一季稻繁育基地，海拔35 m，N29°2′13″，E111°37′40″。前茬水稻，耕作層深度30～40 cm，土壤有機(jī)質(zhì)含量2.22%，堿解氮119.9 mg/kg，有效磷19.3 mg/kg，速效鉀100 mg/kg，全氮1.33 g/kg，全磷0.6 g/kg，全鉀16 g/kg，pH=5.3，全硒0.45 mg/kg。2016年12月17日切塊播種，2017年4月29日統(tǒng)一收獲。

試驗按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，3個參試品種，4個施硒質(zhì)量濃度（0（CK），2，6，10 mg/L），小區(qū)面積10 m2，株距0.28 m，行距0.6 m。硒在苗期（費(fèi)烏瑞它:2月25日，黑金剛、紅云:3月1日）和現(xiàn)蕾期（費(fèi)烏瑞它:3月7日，黑金剛、紅云:3月9日）分2次噴施。

1.3 測定指標(biāo)及方法

施肥與田間管理參考劉明月的《南方冬閑田馬鈴薯地膜覆蓋栽培技術(shù)規(guī)程》。調(diào)查品種的9個主要農(nóng)藝性狀（生育期、出苗率、株高、主莖數(shù)、單株塊莖數(shù)、單株產(chǎn)量、商品率、晚疫病病情指數(shù)、產(chǎn)量），調(diào)查方法參考《馬鈴薯品種試驗調(diào)查記載項目及依據(jù)》[18]?？挤N后將重復(fù)處理混合制備干樣，用干物質(zhì)含量折算淀粉含量；用凱氏定氮法測定塊莖蛋白質(zhì)含量；用熒光分光光度法測定硒含量；土壤8大項的檢測參考《土壤分析技術(shù)規(guī)范》[19]。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行作圖和回歸分析，用DPS 6.5軟件進(jìn)行顯著性分析。

單薯質(zhì)量=單株產(chǎn)量/單株塊莖數(shù)

硒收獲量=塊莖硒含量×產(chǎn)量

2 結(jié)果與分析

2.1 在不同硒質(zhì)量濃度下費(fèi)烏瑞它、黑金剛、紅云的主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

由表1可知，費(fèi)烏瑞它、黑金剛、紅云在各硒質(zhì)量濃度處理下生育期、主莖數(shù)、晚疫病病情指數(shù)差異不明顯，而株高、單株塊莖數(shù)、單株產(chǎn)量、單薯質(zhì)量、小區(qū)產(chǎn)量、商品率有明顯差異。費(fèi)烏瑞它在硒質(zhì)量濃度為2 mg/L時各產(chǎn)量構(gòu)成性狀表現(xiàn)最好:株高最高，單株塊莖數(shù)最多，單株產(chǎn)量最高，單薯質(zhì)量最高、商品率最高；硒質(zhì)量濃度為10 mg/L時各農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最差。黑金剛和紅云變化規(guī)律不明顯。3個品種在硒質(zhì)量濃度為6 mg/L時產(chǎn)量最高，費(fèi)烏瑞它在施硒質(zhì)量濃度為10 mg/L時產(chǎn)量最低，黑金剛和紅云在施硒質(zhì)量濃度為0 mg/L時產(chǎn)量最低。費(fèi)烏瑞的最高產(chǎn)處理較對照增產(chǎn)16.4%；黑金剛的最高產(chǎn)處理較對照增產(chǎn)42.1%；紅云的最高產(chǎn)處理較對照增產(chǎn)64.2%。由此可見在不同硒質(zhì)量濃度下，3個馬鈴薯品種的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀表現(xiàn)存在差異，相同的是適量施硒可提高馬鈴薯的產(chǎn)量和商品率。費(fèi)烏瑞它較其他2個品種對硒更敏感，在10 mg/L硒處理下植株表現(xiàn)出矮化和早衰癥狀，產(chǎn)量較對照減少10.8%，商品率降至20%。相比之下，2個彩色馬鈴薯品種對硒的耐受性較好，在高質(zhì)量濃度硒處理下仍較對照增產(chǎn)，商品率差異不顯著。

表1 不同硒質(zhì)量濃度下3個馬鈴薯品種的9個主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

對費(fèi)烏瑞它、黑金剛、紅云在不同硒質(zhì)量濃度下表現(xiàn)有明顯差異的主要農(nóng)藝性狀:株高、單薯質(zhì)量、商品率及小區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析，選擇一元二次模型擬合。

由圖1可知，費(fèi)烏瑞它株高隨硒質(zhì)量濃度的增加呈先升后降的趨勢（Y=-0.307X2+2.441X+29.264，R2=0.988，Sig.F=0.111），黑金剛變化規(guī)律不明顯（Y=-0.000 24X2-0.772X+41.732，R2=0.584，Sig.F=0.645），紅云呈先升后降的趨勢（Y=-0.337X2+3.766X+24.849，R2=0.835，Sig.F=0.407）。由圖2可以看出，3個品種的單薯質(zhì)量隨硒質(zhì)量濃度的增加呈先升后降的趨勢（費(fèi)烏瑞它:Y=-1.111X2+7.570X+73.843，R2=0.994，Sig.F=0.078；黑金剛:Y=-0.568X2+4.894X+55.469，R2=0.946，Sig.F=0.233；紅云:Y=-0.793X2+9.436X+48.783，R2=0.963，Sig.F=0.194）。由圖3可以看出，費(fèi)烏瑞它商品率隨硒質(zhì)量濃度的增加呈先升后降的趨勢（Y=-1.061X2+6.236X+63.394，R2=0.997，Sig.F=0.055），黑金剛變化規(guī)律不明顯（Y=0.0985X2-1.6184X+78.837，R2=0.491，Sig.F=0.007），紅云呈上升的趨勢（Y=-0.118X2+2.411X+64.118，R2=0.958，Sig.F=0.415）。由圖4可以看出，3個品種的小區(qū)產(chǎn)量均隨硒質(zhì)量濃度的增加呈先升后降的趨勢（費(fèi)烏瑞它:Y=-0.154X2+1.402X+17.825，R2=0.899，Sig.F=0.318；黑金剛:Y=-0.091 2X2+1.307 9X+10.647，R2=0.895 3，Sig.F=0.324；紅云:Y=-0.101X2+1.434X+7.663，R2=0.996，Sig.F=0.065），當(dāng)硒質(zhì)量濃度為4.56 mg/L時，費(fèi)烏瑞它小區(qū)產(chǎn)量最高，為21.02 kg/10 m2，當(dāng)硒質(zhì)量濃度為7.17 mg/L時，黑金剛小區(qū)產(chǎn)量最高，為15.34 kg/10 m2，當(dāng)硒質(zhì)量濃度為7.09 mg/L時，紅云小區(qū)產(chǎn)量最高，為12.75 kg/10 m2。

圖1 不同硒質(zhì)量濃度對3個馬鈴薯品種株高的影響

圖2 不同硒質(zhì)量濃度對3個馬鈴薯品種單薯質(zhì)量的影響

圖3 不同硒質(zhì)量濃度對3個馬鈴薯品種商品率的影響

圖4 不同硒質(zhì)量濃度對3個馬鈴薯品種小區(qū)產(chǎn)量的影響

2.2 不同硒質(zhì)量濃度對3個馬鈴薯品種塊莖品質(zhì)的影響

由表2可以看出，費(fèi)烏瑞它、黑金剛、紅云在不同硒質(zhì)量濃度處理下塊莖粗蛋白含量、淀粉含量、硒含量、硒收獲量均有明顯差異，對其進(jìn)行回歸分析，并選擇一元二次模型擬合。

表2 在不同硒質(zhì)量濃度下3個馬鈴薯品種的塊莖營養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)及對硒收獲量的影響

由圖5可知，與對照相比費(fèi)烏瑞它在中低硒濃度下塊莖粗蛋白含量有所提高，在高硒質(zhì)量濃度下有所下降（Y=-0.007 1X2+0.063 2X+1.444 1，R2=0.574 9，Sig.F=0.638）；黑金剛塊莖粗蛋白含量在低硒和高硒質(zhì)量濃度下均高于對照（Y=0.002 2X2-0.016 1X+1.419 6，R2=0.063 4，Sig.F=0.970）；紅云塊莖粗蛋白含量隨施硒濃度的增加呈先降后升趨勢（Y=0.007 6X2-0.059 3X+1.552 6，R2=0.855 4，Sig.F=0.340）。由圖6可以看出，費(fèi)烏瑞它淀粉含量在低硒和高硒質(zhì)量濃度下均高于對照（Y=0.046 1X2-0.425 8X+9.709 9，R2=0.478 2，Sig.F=0.722）；黑金剛在施硒后淀粉含量有所提高（Y=0.004 9X2+0.000 4X+9.606 4，R2=0.201 3，Sig.F=0.894）；紅云塊莖淀粉含量隨施硒濃度的增加呈先降后升趨勢（Y=0.074 5X2-0.748 5X+12.411，R2=0.963 1，Sig.F=0.192）?？梢?，施硒量與費(fèi)烏瑞它和黑金剛的塊莖粗蛋白和淀粉含量相關(guān)性不大，與紅云的相關(guān)性較強(qiáng)。由圖7可知，3個品種的塊莖硒含量均隨硒質(zhì)量濃度的增加呈先降后升的趨勢（費(fèi)烏瑞它:Y=0.000 2X2-0.001 7X+0.006 6，R2=0.999 7，Sig.F=0.017；黑金剛:Y=0.000 1X2-0.000 8X+0.005，R2=0.999 9，Sig.F=0.003；紅云:Y=0.000 05X2-0.000 3X+0.003 5，R2=0.977 3，Sig.F=0.151）；3個品種不施硒處理的塊莖硒含量高于低硒和中硒處理，高硒處理塊莖硒含量最高；費(fèi)烏瑞它塊莖硒含量與施硒量的關(guān)系函數(shù)變化最快，黑金剛次之，紅云變化最慢。由圖8可以看出，3個品種的硒收獲量也隨硒濃度的增加呈先降后升的趨勢（費(fèi)烏瑞它:Y=0.183X2-1.645X+7.954 3，R2=0.996 5，Sig.F=0.059；黑金剛:Y=0.085 6X2-0.307X+3.212 5，R2=0.999 8，Sig.F=0.014；紅云:Y=0.016X2+0.069 8X+1.839 5，R2=0.991 7，Sig.F=0.093）；在同一施硒水平下，費(fèi)烏瑞它的硒收獲量最高，黑金剛次之，紅云最低。

圖5 3個馬鈴薯品種塊莖粗蛋白含量與硒質(zhì)量濃度的關(guān)系

圖6 3個馬鈴薯品種塊莖淀粉含量與硒質(zhì)量濃度的關(guān)系

圖7 3個馬鈴薯品種塊莖硒質(zhì)量比與硒質(zhì)量濃度的關(guān)系

圖8 3個馬鈴薯品種硒收獲量與硒質(zhì)量濃度的關(guān)系

3 討論

3.1 施硒對馬鈴薯主要產(chǎn)量構(gòu)成性狀的影響

硒對不同品種馬鈴薯的影響存在差異。在本研究中，紅云對硒最耐受，黑金剛次之，費(fèi)烏瑞它最敏感。隨著施硒量的增加，費(fèi)烏瑞它的株高、單薯質(zhì)量、商品率、小區(qū)產(chǎn)量均呈先升后降的趨勢，當(dāng)硒質(zhì)量濃度為2 mg/L時，各性狀表現(xiàn)最好，當(dāng)硒質(zhì)量濃度為10 mg/L時，各性狀表現(xiàn)最差，與對照相比，株高降低20.1%，單薯質(zhì)量下降46.6%，商品率下降42.5%，小區(qū)產(chǎn)量下降10.8%，證明費(fèi)烏瑞它在該施硒質(zhì)量濃度下中毒明顯，這與殷金巖[7]的研究結(jié)果一致。與對照相比，當(dāng)硒質(zhì)量濃度為10 mg/L時黑金剛株高降低24.7%，單薯質(zhì)量降低16.9%，商品率下降3.4%，小區(qū)產(chǎn)量增加29.6%，證明黑金剛在該硒用量下也表現(xiàn)出一定逆境生理變化，但仍然較耐受，硒對黑金剛產(chǎn)量形成有促進(jìn)作用，其貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在塊莖數(shù)的增長上。與對照相比，當(dāng)硒質(zhì)量濃度為10 mg/L時紅云株高增長8.0%，單薯質(zhì)量增加36.4%，商品率增加13.4%，小區(qū)產(chǎn)量增加52.6%，證明紅云在該硒用量下表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐受力，硒對紅云產(chǎn)量形成有促進(jìn)作用，其貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在塊莖膨大上。刑穎等[8]通過基施不同量的有機(jī)硒肥發(fā)現(xiàn)，各處理總薯質(zhì)量、單薯質(zhì)量和商品薯率均隨著硒肥施用量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。姜波等[10]選擇大西洋、費(fèi)烏瑞它和興佳2號3個馬鈴薯品種，苗期噴施50 mg/L亞硒酸鈉，發(fā)現(xiàn)施硒處理產(chǎn)量均高于不施硒處理；殷金巖[7]設(shè)0，1.5，3.0，6.0，10.0 mg/kg 5個亞硒酸鈉水平作底肥基施，品種早大白塊莖產(chǎn)量隨施硒量的增加呈下降趨勢；高青青[9]在馬鈴薯塊莖形成期一次噴施不同質(zhì)量濃度亞硒酸鈉溶液（0，40，80，120 mg/L），結(jié)果表明葉面施硒可以有效提高彩色馬鈴薯不同品種（系）的平均單株薯質(zhì)量和產(chǎn)量，隨著硒質(zhì)量濃度的升高，其變化趨勢為先升高后降低?？梢娗叭舜蟛糠钟^點(diǎn)一致:適量施硒對馬鈴薯產(chǎn)量形成有促進(jìn)作用，硒肥用量過高會對馬鈴薯的生長產(chǎn)生抑制作用[7]，但作物品種、施硒方式、施硒時期、施硒量對試驗結(jié)果會有一定影響。

3.2 施硒對馬鈴薯塊莖粗蛋白含量、淀粉含量、硒含量、硒累積量的影響

通過回歸分析發(fā)現(xiàn)，紅云塊莖粗蛋白含量、淀粉含量隨硒質(zhì)量濃度的增加呈先降后升趨勢，與對照相比，當(dāng)硒質(zhì)量濃度為10 mg/L時其塊莖粗蛋白和淀粉含量有所提高；黑金剛和費(fèi)烏瑞它塊莖粗蛋白含量、淀粉含量與施硒量的相關(guān)性不強(qiáng)，但在特定的施硒處理下，其粗蛋白和淀粉含量高于對照。可見施硒對馬鈴薯營養(yǎng)品質(zhì)的提升有一定促進(jìn)作用。刑穎等[8]研究表明，隨著有機(jī)硒肥施用量的增加，馬鈴薯塊莖中的粗蛋白和淀粉含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且以硒肥施用300 g/hm2效果最佳，顯著高于其他處理。白艷姝[6]的研究表明，隨著施硒量的增加，馬鈴薯淀粉含量呈下降趨勢；低硒處理下（5 kg/667m2）粗蛋白含量降低，中高硒處理下（10，15，20 kg/667m2）粗蛋白含量提高。殷金巖等[14]以保水緩釋硒肥、生物炭基硒肥、硒酸鈉硒肥為硒源，設(shè)4個施硒水平0.126，0.376，0.758，1.136 kg/hm2，研究硒肥對早大白品質(zhì)的影響，結(jié)果3種硒源均能提高塊莖粗蛋白含量，隨著施硒量的增加，粗蛋白含量大致呈先升高后降低的趨勢；在特定硒質(zhì)量濃度下，3種硒源均能提高塊莖淀粉含量，但在低硒用量下，淀粉含量均有所下降。在本試驗中，不同硒質(zhì)量濃度下3個馬鈴薯品種的主要營養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)均可在前人的研究結(jié)果中得到驗證，在特定硒質(zhì)量濃度下可提高馬鈴薯塊莖的粗蛋白和淀粉含量，但受作物品種、硒肥種類、施硒量等影響較大。

在本研究中，3個品種的塊莖硒含量隨施硒質(zhì)量濃度的增加呈先降后升的趨勢，擬合度為0.977～0.999。根據(jù)《富硒土壤硒含量要求》試驗地土壤硒水平已達(dá)到富硒土壤的要求，所以當(dāng)施硒量為零時，馬鈴薯塊莖中仍然檢測到硒，而且對照塊莖硒含量反而高于中低質(zhì)量濃度的施硒處理，這與拮抗作用曲線有點(diǎn)相似，可能是不同價態(tài)的硒存在競爭，從而影響了吸收效率，但具體原因仍要通過重復(fù)試驗深入分析其作用機(jī)理。多數(shù)研究表明施硒可提高塊莖硒含量。刑穎等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，隨著硒質(zhì)量濃度的增加，薯塊中總硒含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，且顯著高于對照處理。殷金巖等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，隨著施硒量的增加，保水緩釋硒肥處理的塊莖硒含量呈上升趨勢，生物碳基硒肥和硒酸鈉硒肥處理的塊莖硒含量呈先升高后降低趨勢。

3個品種的塊莖硒累積量也表現(xiàn)出類似于塊莖硒含量的變化規(guī)律。在相同施硒量下，費(fèi)烏瑞它的塊莖硒累積量高于兩個彩色品種，黑金剛次之，紅云最低，可見馬鈴薯品種間的聚硒能力有較大差別[11]。隨著施硒量的增加，費(fèi)烏瑞它塊莖硒含量變化最大，黑金剛次之，紅云變化最小。研究中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施硒質(zhì)量濃度為4.50 mg/L時，費(fèi)烏瑞它塊莖硒累積量最低，當(dāng)施硒質(zhì)量濃度為4.56 mg/L時，費(fèi)烏瑞它小區(qū)產(chǎn)量最高。可見在一定施硒范圍內(nèi)，費(fèi)烏瑞它的產(chǎn)量與硒累積量存在負(fù)相關(guān)。兩個彩色品種未發(fā)現(xiàn)這種相關(guān)性。費(fèi)烏瑞它對硒更敏感，正是因為其聚硒能力強(qiáng)，對植株傷害大，因此表現(xiàn)出對硒的不耐受；相反，紅云聚硒能力較弱，對植株傷害小，因此對硒相對耐受。

4 結(jié)論

根據(jù)《富硒馬鈴薯》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，硒含量的要求為15～150μg/kg，本課題所涉及的3個品種均未達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，這可能是因為馬鈴薯本身是非聚硒作物，而且無機(jī)硒生物毒性大，不利于植物吸收利用[7]。通過研究發(fā)現(xiàn)，費(fèi)烏瑞它和黑金剛的聚硒能力較強(qiáng)，黑金剛和紅云對硒較耐受，因此認(rèn)為黑金剛有更大的應(yīng)用潛力，其最佳施硒質(zhì)量濃度為7.17 mg/L。雖然彩薯產(chǎn)量一般低于普通馬鈴薯，但售價更高，作為富硒產(chǎn)品開發(fā)更符合高端消費(fèi)市場的需求。