富硒西瓜生產(chǎn)中硒富集特性的初步研究

李秀啟 尹國紅 賈寶華 郝浩浩 張慶社

摘要：為探討富硒西瓜生產(chǎn)中硒富集特性，以豫藝甜寶等西瓜品種為試材，觀測噴施硒肥后葉片硒殘留量變化，采用 L9（34）正交試驗，分析亞硒酸鈉噴施時期、次數(shù)、每次用量等 3 因素對果肉總硒含量的影響，并比較不同西瓜品種間硒富集能力的差異，評價富硒西瓜生產(chǎn)示范效果。結(jié)果表明，噴施硒肥后葉片總硒含量（w，后同）最高達(dá) 3350μg·kg-1，硒在葉片殘留期約 15 d 左右;影響西瓜果實硒含量最大的因素是硒肥施用時期，其次是硒肥用量及噴施次數(shù)，以組合 A3B1C2（膨果定個期+1 次+800 mg·667 m-2）硒富集效果最好，果實總硒含量達(dá) 130 μg·kg-1;不同西瓜品種硒富集能力差異極顯著，在南太行丘陵地區(qū)進(jìn)行富硒西瓜生產(chǎn)示范，平均果肉總硒含量 63.3 μg·kg-1。富硒西瓜生產(chǎn)中以膨大定個期噴施硒肥 1 次效率最高，硒肥用量可根據(jù)設(shè)定的果實硒含量要求合理選擇。

關(guān)鍵詞：西瓜;富硒;富集特性;正交試驗

中圖分類號：S651

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-2871（2022）03-031-05

Abstract： Yuyi Tianbao and other watermelon cultivars were used to explore the characteristics of selenium enrichment inthe production of selenium-rich watermelon. Changes of selenium residue in leaves after spraying selenium fertilizer wereobserved. A L9（34）orthogonal experiment was used to study the effects of spraying time， number of applications and con centration of sodium selenite on selenium content in watermelon. The differences of selenium enrichment among water melon varieties were compared and effect of selenium-rich watermelon production was evaluated. The results showed thatthe total selenium in leaves was up to 3350 μg · kg-1 after spraying selenium fertilizer， and the residual period of seleniumin leaves was about 15 days. The time of spraying selenium fertilizer had the greatest influence on the total selenium con tent in watermelon fruit， followed by concentration of selenium fertilizer used. The number of applications had the leasteffect. The combination A3B1C2（full size fruit stage + one time + 800 mg·667 m-2）had the best selenium enrichment andthe total selenium in the fruit was 130 μg·kg-1. The selenium enrichment in different watermelon cultivars differed signifi cantly. Selenium enrichment was higher for watermelon grown in hilly area of South Taihang， and the average seleniumcontent in flesh was 63.3 μg·kg-1. We suggest that selenium fertilizer is best applied at full size fruit stage and the amountof selenium fertilizer can be determined based on required selenium content in the fruit.

Key words： Watermelon; Selenium-enriched; Enrichment characteristics; Orthogonal experiment.

硒是人體必需的微量元素之一，它有抗氧化、維持免疫系統(tǒng)正常生理功能等諸多益處[1]。然而，我國地理環(huán)境硒缺乏的范圍和程度都比較嚴(yán)重，約有72%的市（縣）處于嚴(yán)重的缺硒或低硒狀態(tài)[2-3]。功能農(nóng)業(yè)是 2008 年由中國科學(xué)院趙其國院士在全球率先提出的農(nóng)業(yè)新概念，其目的是實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品中一種或多種有益健康成分（如礦物質(zhì)、生物化合物）基于人類健康需求做出標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化的生產(chǎn)[4-5]。全球 70 億人口，有 20 億人存在營養(yǎng)攝入不足而導(dǎo)致的“隱性饑餓”問題，發(fā)展功能農(nóng)業(yè)可有效提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，滿足消費者“吃出健康”的需求，解決“隱性饑餓”問題，進(jìn)而通過為消費者創(chuàng)造新價值帶來農(nóng)民、農(nóng)村和農(nóng)業(yè)的新收益[6]。以硒元素為代表的微量元素在人體健康方面的巨大作用日益顯現(xiàn)，硒產(chǎn)業(yè)逐漸成為健康中國戰(zhàn)略的重要支撐、鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)興旺的有力抓手及農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的可行途徑[7]。已有研究表明，適宜濃度的硒對植物的生長發(fā)育有較為明顯的促進(jìn)作用，還可以提高植物抗逆性，水稻、小麥、果蔬等主要農(nóng)作物都有硒生物強(qiáng)化的實踐，并取得較好的效果[8]。王瑋等[9]研究表明，西瓜葉面噴施氨基多糖硒肥具有增強(qiáng)植株葉片光合作用和植株長勢，提高產(chǎn)量和改善果實品質(zhì)的功效?？道实萚10]研究表明，土壤施硒量為 0.50 kg·hm-2更有利于西瓜生長，富硒效果最佳。杜少平等[11]、肖真真等[12]認(rèn)為葉片噴施硒肥生產(chǎn)富硒西瓜方法易于操作，并分別認(rèn)為葉面噴施硒質(zhì)量濃度 60 mg·L-1和 15～30 mg·L-1為富硒西瓜生產(chǎn)適宜濃度。但有關(guān)富硒西瓜生產(chǎn)中硒富集特性綜合性的報道文獻(xiàn)比較少見。筆者為了解決生產(chǎn)中硒肥的濫用而導(dǎo)致的浪費和環(huán)境污染，研究了硒肥在西瓜葉片硒殘留變化，以探討硒肥合理的重復(fù)施用時間，并以正交試驗篩選硒肥施用時期、次 數(shù)、用量的較優(yōu)組合及不同品種硒強(qiáng)化效果的差異等，以期獲得生產(chǎn)富硒西瓜系統(tǒng)性技術(shù)方案措施。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在河南省濟(jì)源市農(nóng)業(yè)科學(xué)院西瓜科技示范基地（濟(jì)源市承留鎮(zhèn)衛(wèi)佛安村）進(jìn)行，該地處于河南省西北部太行山南麓，屬暖溫帶季風(fēng)氣候，年平均溫度 14.5 ℃，年平均降雨量 567.9 mm，土壤類型為褐色土，試驗前在試驗地梅花形布點法采集取深度為 0～20 cm 土壤樣品作為土壤背景值，樣品委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心（鄭州）檢測，其土壤基礎(chǔ)肥力狀況見表 1。

1.2 材料

供試西瓜品種為河南鼎優(yōu)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供的秀都（P1）、美都（P2）、麒麟（P3），中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所提供的中科 3 號（P4）、中科182（P5），河南省農(nóng)科院園藝研究所提供的美莎特（P6），河南豫藝種業(yè)科技發(fā)展有限公司提供的豫藝甜寶（P7）。含硒葉面肥（以下簡稱：農(nóng)硒寶）依據(jù)筆者單位申報的專利方法制備[13]。

1.3 儀器與試劑

AA-7020 原子吸收分光光度計（北京東西分析儀器有限公司）;AF-640 原子熒光分光光度計（北京瑞利分析儀器公司）;K1160 全自動凱氏定氮儀（山東海能科學(xué)儀器有限公司）;HY-2 調(diào)速多用振蕩器（金壇區(qū)西城新瑞儀器廠）;硝酸、鹽酸、硫酸（UP 級，蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司），氫氧化鈉（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），亞硒酸鈉（分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司）;硒標(biāo)準(zhǔn)樣品（1000mg·L-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

1.4 方法

1.4.1 噴施硒肥西瓜葉片硒含量的變化 采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計，試驗地面積 300 m2，供試西瓜品種為豫藝甜寶，試驗于 2020 年 3—6 月進(jìn)行，3 月12 日小拱棚 8 cm×8 cm 營養(yǎng)缽育苗，4 月 20 日地膜覆蓋栽培，噴施藥液量以 60 kg·667 m-2為標(biāo)準(zhǔn)折算，其他田間管理措施一致，在西瓜授粉結(jié)束后噴施農(nóng)硒寶 600 倍液，噴施時以葉片均勻沾滿液滴為宜，噴施前隨機(jī)取大小、葉齡基本一致的西瓜葉片150 片，以后每間隔 1 d 取樣 1 次，葉片取樣標(biāo)準(zhǔn)同第 1 次，共取樣 8 次。每次取樣后將樣品密封冷藏保鮮委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心（鄭州）進(jìn)行總硒含量測定，該測試中心采用 GB5009.93—2017（氫化物原子熒光光譜法）進(jìn)行總硒含量檢測。

1.4.2 亞硒酸鈉（Na2SeO3）噴施時期、次數(shù)、用量正交試驗 采用正交試驗設(shè)計分析[14-15]，選取噴施時期、次數(shù)、每次用量 3 個因素進(jìn)行試驗，每個因素設(shè)置 3 個水平，選用 L9（34）正交表安排試驗，試驗設(shè)計時留下了空白列[16- 17]，根據(jù)正交設(shè)計表，共 9 個處理，具體因子水平見表 2。小區(qū)面積 10 m×1.5 m，每小區(qū)定植 25 株，設(shè)置 2 次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列 ，西瓜品種、栽培管理同 1.4.1，噴施藥液量以60 kg·667 m-2為標(biāo)準(zhǔn)折算，西瓜成熟后每個小區(qū)隨機(jī)取 10 個西瓜，把每個西瓜分為 8 等分，每個西瓜取 1/8 可食用部分果肉制成混合樣，取樣后將樣品密封冷藏保鮮送檢（送檢地點和檢測方法同 1.4.1）。

1.4.3 不同西瓜品種硒富集效果試驗 采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計，選用 7 個西瓜品種 P1～P7，小區(qū)面積 6 m×5 m，每小區(qū)定植 30 株，設(shè) 3 次重復(fù)，西瓜播種、栽培管理等同 1.4.1，于西瓜定瓜后連續(xù)噴施農(nóng)硒寶 2 次，間隔 10 d，取樣、送檢及檢測方法同1.4.2。

1.4.4南太行丘陵山區(qū)富硒西瓜生產(chǎn)示范效果

在濟(jì)源示范區(qū)承留鎮(zhèn)富硒西瓜科技示范基地選取 3 戶科技示范戶進(jìn)行生產(chǎn)試驗示范，時間、方法同 1.4.1。其中，示范戶 A、B、C 示范種植分別約為1200、1800、2600 m2;田間栽培管理技術(shù)水平和當(dāng)?shù)匾话阍耘喙芾砑夹g(shù)水平一致，期間技術(shù)培訓(xùn)要求示范戶在西瓜授粉結(jié)束后噴施農(nóng)硒寶 600～1000 倍 液;西瓜銷售期每戶隨機(jī)取樣 10 個西瓜，西瓜取樣、送檢方法同 1.4.2。示范戶 A 和 B 樣品委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心（鄭州）檢 測，方法同 1.4.1，示范戶 C 委托英格爾檢測技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司檢測，該公司采用 GB 5009.93—2017（電感耦合等離子體質(zhì)譜法）檢測總硒含量，采用差減法（DBS 42/002—2014）測定有機(jī)硒含量，即總硒含量減去無機(jī)硒含量等于有機(jī)硒含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用 Microsoft Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理分析及相關(guān)計算，采用 IBM SPSS Statistics 20 統(tǒng)計軟件進(jìn)行直線回歸、方差及正交試驗結(jié)果分析，多重比較選用 LSD 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施硒肥西瓜葉片硒含量的變化

由圖 1 可知，在本試驗土壤條件下，不噴施硒肥西瓜葉片中未檢出硒。西瓜葉面補(bǔ)充硒肥后，葉片硒含量陡然增加，最高達(dá) 3350 μg · kg-1。隨著葉面施硒肥時間的推移，葉片總硒含量總體呈逐漸下降趨勢，初步判斷噴施硒肥后，西瓜葉片總硒含量和噴施后的時間這兩個變量之間存在直線趨勢，經(jīng)計算兩變量相關(guān)系數(shù)為-0.773，該系數(shù)在概率為0.05 水平上具有顯著性，其具有統(tǒng)計學(xué)意義。經(jīng)過對數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，回歸系數(shù)具有顯著性，求得葉片總硒含量的回歸方程為 y=3040-185x，可以用噴施硒肥后的時間來估算葉片總硒含量，由回歸方程可知噴施硒肥 15 d 后葉片硒殘留量極低，要維持葉片硒含量需要及時補(bǔ)充硒肥。

2.2 亞硒酸鈉噴施時期、次數(shù)、用量對西瓜果肉硒含量的影響

由表 3 可以看出，通過正交試驗的直觀分析 R值表明，硒肥噴施時期對豫藝甜寶西瓜果實總硒含量影響最大，其次是硒肥用量，硒肥噴施次數(shù)影響相對較小。7 號試驗組合（A3B1C2）果實總硒含量高于其他組合，9 號試驗組合（A3B3C1）次之，分別達(dá)130、110 μg·kg-1，1 號試驗組合（A1B1C1）果肉總硒含量最低，為 45 μg·kg-1。試驗設(shè)計時留下了空白列，將其視為與誤差項對應(yīng)的因素，更進(jìn)一步的方差分析結(jié)果顯示（表 4），在所選因素水平范圍內(nèi)，所有處理對試驗結(jié)果的影響都沒有達(dá)到顯著水平。

2.3 不同西瓜品種硒富集效果的差異

由圖 2 可知，不同西瓜品種硒富集能力存在一定差異，西瓜果肉總硒含量最高品種為豫藝甜寶（P7），硒含量達(dá) 300 μg · kg-1，是含量最低品種中科182（P5）的 3 倍。P7 果肉總硒含量極顯著高于其他6 個品種，美莎特（P6）果肉總硒含量極顯著高于秀都（P1）和中科 182（P5），秀都、美都、麒麟、中科 3 號 （P1、P2、P3、P4）之間果肉總硒含量差異不顯著，但均極顯著高于 P5。

2.4 南太行丘陵山區(qū)富硒西瓜生產(chǎn)示范效果

從表 5 可以看出，南太行丘陵山區(qū)生產(chǎn)的富硒西瓜果肉總硒含量平均可達(dá) 63.3 μg · kg- 1，示范戶A、B 樣品果肉總硒含量分別為 52 μg·kg-1和 57 μg·kg-1，示范戶 C 樣品總硒含量最高，為 80.9 μg·kg-1。對示范戶 C 進(jìn)行有機(jī)硒和無機(jī)硒含量檢測發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硒含量為 80.9 μg · kg-1，無機(jī)硒未檢出（檢出限為10 μg·kg-1），說明施硒肥后，西瓜植株逐漸把無機(jī)硒合成轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，成熟期果肉硒以有機(jī)硒為主。

3 討論與結(jié)論

外源硒肥能夠顯著增加西瓜果肉的總硒含量，從而達(dá)到生產(chǎn)富硒西瓜的目的，這與前人的研究結(jié)果一致[9-12]。關(guān)于西瓜葉面補(bǔ)充硒肥葉片硒含量變化的研究未見報道，基于筆者試驗結(jié)果可知西瓜葉面補(bǔ)充硒肥后，葉片硒含量陡然增加，最高達(dá) 3350 μg · kg-1，葉片總硒含量和噴施后的時間呈負(fù)相關(guān)，大約 15 d 后葉片硒殘留量就極低了，這與邢海峰等[18]研究馬鈴薯噴施硒肥后體內(nèi)硒含量變化結(jié)果一致，他們認(rèn)為噴施硒肥在馬鈴薯生育過程中，莖葉中硒的分布逐漸降低，從塊莖形成期的82%逐步下降到收獲期的 40%。不同西瓜品種硒富集能力存在差別，這與前人在葉用萵苣[19]、稻米[20]、葡萄[21]等其他作物上的研究結(jié)果一致，在富硒西瓜的生產(chǎn)中應(yīng)注重品種的選擇。關(guān)于外源硒肥補(bǔ)充后西瓜根、莖、果實等組織硒含量的變化規(guī)律有待進(jìn)一步研究。

在進(jìn)行富硒西瓜生產(chǎn)時，西瓜果肉總硒含量受噴施時期影響最大，其次是硒肥用量，噴施次數(shù)影響最小，7 號試驗組合（A3B1C2）和 9 號試驗組合（A3B3C1）西瓜果肉硒含量相對較高，分別達(dá) 130、110 μg·kg-1，1 號試驗組合（A1B1C1）果肉總硒含量最低，為 45 μg·kg-1，對照國內(nèi)富硒農(nóng)產(chǎn)品的要求[22]，所有處理均達(dá)到富硒要求，如若多次噴施間隔期控制在 10 d 為佳。富硒西瓜生產(chǎn)中應(yīng)選擇在西瓜膨大定個期噴施 1 次硒肥效率最高，可以根據(jù)對西瓜果實硒含量的要求來選擇硒肥用量。植物吸收亞硒酸鹽后，硒在植物體內(nèi)被轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒化合物，轉(zhuǎn)化的有機(jī)硒化合物被運轉(zhuǎn)到植物各部位[8]，本試驗通過外源硒噴施生產(chǎn)的富硒西瓜硒元素是 Se4+，經(jīng)檢測果實內(nèi)主要存在形式以有機(jī)態(tài)為主，產(chǎn)品的安全性較高。西瓜是我國人民消費量最大的鮮食瓜果之一，硒元素攝入時沒有加工過程損耗，是一種較為理想的補(bǔ)硒途徑之一，富硒西瓜的生產(chǎn)前景較為廣闊。

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