硒在板栗栽培中的應(yīng)用研究

李愛(ài)華，李金柱，晏紹良，向珊珊，林 云

（1湖北省林業(yè)科學(xué)研究院，武漢 430075；2湖北省羅田縣林特產(chǎn)業(yè)局，湖北 羅田 436600；3湖北省羅田縣林木種苗站，湖北 羅田 436600）

0 引言

板栗(Castanea mollissima BL.)，殼斗科栗屬落葉樹(shù)種，生于北半球溫帶地區(qū)，原產(chǎn)于中國(guó)，是中國(guó)具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的名優(yōu)特農(nóng)產(chǎn)品之一[1]，板栗按地域生態(tài)劃分為北方栗品種群和南方栗品種群[2]。作為中國(guó)南方板栗最大的產(chǎn)區(qū)，湖北省栽培面積已達(dá)27.8萬(wàn)hm2。板栗在湖北省分布廣泛，以鄂東片、鄂北片、鄂西及鄂西北片三大區(qū)域?yàn)橹饕N植區(qū)[3]。湖北省板栗栽培歷史悠久，尤以羅田板栗最為出名。據(jù)《羅田縣志》記栽，早在春秋戰(zhàn)國(guó)之前就有人工栽培板栗的歷史，明朝嘉靖年間就有板栗栽培嫁接的記載。新中國(guó)成立后，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，板栗產(chǎn)業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，成為板栗產(chǎn)區(qū)尤其是大別山區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)，每年為產(chǎn)區(qū)林農(nóng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，林農(nóng)增收、林地增效，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

板栗富含大量淀粉、蛋白質(zhì)、可溶性糖和礦物質(zhì)，是一種健胃補(bǔ)腎的上等果品，與棗、柿子并稱為“鐵桿莊稼”、“木本糧食”。作為板栗種植大省，近幾年也遇到了板栗品質(zhì)下降、效益不佳的產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸。改良板栗品質(zhì)，提高板栗產(chǎn)品附加值對(duì)改變栗林低質(zhì)低效尤為關(guān)鍵。

硒是人體生命必須的微量元素，又稱為生命元素，是人體自身不能產(chǎn)生只能通過(guò)飲食來(lái)攝取的[4-6]。研究發(fā)現(xiàn)硒與人和動(dòng)物的40多種疾病相關(guān)，硒具有抗癌、防衰老、保護(hù)人體免疫功能等作用[7-8]。全世界許多國(guó)家缺硒，中國(guó)土壤硒含量為0.006～9.130 mg/kg，且有95%的地區(qū)處于0.047～0.993 mg/kg缺硒和低硒生態(tài)環(huán)境之中[9-11]，因此，人體缺硒已是不爭(zhēng)的事實(shí)。培育富硒產(chǎn)品，可幫助人們通過(guò)餐飲富硒食物健康補(bǔ)硒。

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)板栗結(jié)果樹(shù)根施硒生物有機(jī)肥，經(jīng)土壤、葉片吸收后在栗實(shí)中引入硒成分，研究不同施肥量處理對(duì)板栗中硒含量的變化以及硒與蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖、氮、磷、鉀含量的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

湖北省羅田縣位于大別山南麓，30°35′—31°16′N、115°06′—115°46′E，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。全年平均氣溫16.4℃，極端最高氣溫41.6℃，極端最低氣溫-14.6℃，無(wú)霜期平均240天。全縣年均降水量1330 mm。羅田縣板栗資源豐富，栽培面積發(fā)展到超過(guò)5萬(wàn)hm2，被譽(yù)為全國(guó)板栗生產(chǎn)第一縣。

試驗(yàn)點(diǎn)位于羅田縣駱駝坳鎮(zhèn)。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)林為當(dāng)?shù)匕謇跗贩N‘玫瑰紅’，種植密度約為45株/667m2,樹(shù)齡15a。試驗(yàn)用肥料為有效硒含量138 mg/kg的生物有機(jī)肥。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 按照不同施肥量設(shè)置0.0(CK)、1.5、2.5、3.5、4.5 kg/株5個(gè)處理，3次重復(fù)，每次重復(fù)5株，總計(jì)75株。2015—2018年每年5月份、12月份各根施一次，連續(xù)4年。每年換邊半圓形抽槽，槽深25～30cm，均勻撒入配好的肥料。

1.3.2 樣品采集

（1）土樣采集：第一次施肥前用土鉆取試驗(yàn)栗林土樣，施肥后從2015—2017年5—10月，每月分別采集不同處理的土樣，3次重復(fù)。檢測(cè)土壤有效硒含量。

（2）葉樣采集：從2015—2017年5—10月，每月采集不同處理的葉片樣品。每處理采集30片葉，3次重復(fù)。檢測(cè)葉片有效硒含量。

（3）板栗籽實(shí)采集：2015—2018年，9月板栗成熟時(shí)按各處理分別采收栗實(shí)，隨機(jī)稱取0.5 kg，3次重復(fù)。檢測(cè)栗實(shí)硒、蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖，全氮、全磷、全鉀含量。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定與數(shù)據(jù)處理 用NY/T 1104—2006檢測(cè)土壤硒的含量。用LY/T 1270—1999檢測(cè)葉片有效硒含量。用GB 5009.93—2017第三法檢測(cè)板栗籽實(shí)有效硒含量，用GB 5009.5—2016第一法檢測(cè)板栗籽實(shí)的蛋白質(zhì)含量，用蒽酮比色法檢測(cè)板栗籽實(shí)淀粉和可溶性糖含量，用GB 5009.5—2016檢測(cè)板栗籽實(shí)的氮含量，用GB 5009.268—2016第二法檢測(cè)板栗籽實(shí)的磷和鉀的含量。

數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 連續(xù)三年土壤中有效硒含量的變化

對(duì)采集的土樣進(jìn)行了有效硒的檢測(cè)，不同處理土壤三年檢測(cè)結(jié)果以圖1～3表示。

圖1 第一年土壤有效硒含量

由圖可見(jiàn)，栗林土壤中原有0.00089 mg/kg有效硒，第一年按不同處理施入硒肥后，硒含量變化不大，僅處理4在6月為0.00416 mg/kg，處理3在9月為0.00490 mg/kg，到10月均未檢測(cè)出硒含量。第二、第三年，在5月施肥后，土壤硒含量都有一個(gè)升高過(guò)程，由于土壤中養(yǎng)分積累、流失、轉(zhuǎn)移等因素，隨后幾個(gè)月中硒含量出現(xiàn)了差異性的變化，7—8月開(kāi)始有一個(gè)明顯下降趨勢(shì)，這一點(diǎn)可能是板栗在完成一個(gè)年生長(zhǎng)期后，葉片、尤其是栗實(shí)吸收了大量的硒造成的。

圖2 第二年土壤有效硒含量

圖3 第三年土壤有效硒含量

2.2 連續(xù)三年葉片中有效硒含量的變化

對(duì)采集的葉片進(jìn)行了有效硒的檢測(cè)，不同處理葉片三年檢測(cè)結(jié)果以圖4～6表示。

圖5 第二年葉片有效硒含量

圖6 第三年葉片有效硒含量

從葉片硒含量變化曲線可見(jiàn)，5月施肥以后葉片硒含量均有明顯的增長(zhǎng)，不同處理變化不一，說(shuō)明根系將土壤中硒轉(zhuǎn)移到了葉片中，而且葉片硒含量隨著硒肥施入量增大呈遞增趨勢(shì)，不施硒肥的對(duì)照均處于較低水平。處理3三年9月硒含量分別達(dá)到0.393、1.630和3.300 mg/kg，處理4三年9月分別達(dá)0.489、1.600和2.320 mg/kg，均高于處理2和處理1。葉片中硒含量隨著年限延長(zhǎng)也在增加，由此可見(jiàn)，土壤中的硒會(huì)不斷的被根系吸收，在樹(shù)體內(nèi)積累，轉(zhuǎn)移到葉片中。以后隨著板栗籽實(shí)的膨大對(duì)硒的吸收，葉片中硒含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2.3 根施硒肥與栗實(shí)主要養(yǎng)分含量的變化

2.3.1 栗實(shí)硒含量變化 連續(xù)三年按試驗(yàn)設(shè)計(jì)布置試驗(yàn)，9月份板栗成熟時(shí)采摘栗實(shí)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1結(jié)果表明，在土壤中施入硒肥，栗實(shí)中硒含量均高于對(duì)照，且第二、第三年栗實(shí)中的硒含量均明顯高于第一年，這與葉片中硒含量的變化一致，說(shuō)明硒元素能以代謝的方式從葉片轉(zhuǎn)移到栗實(shí)中，并隨著土壤中硒的積累，也能促進(jìn)硒向栗實(shí)的轉(zhuǎn)移。由于第一年栗實(shí)中硒含量很少，不同處理中蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖含量差異不大。

表1 不同處理栗實(shí)養(yǎng)分含量

從每年栗實(shí)中硒含量變化也可以看出，第一年5個(gè)處理的栗實(shí)中硒含量為0.0128～0.0824 mg/kg；隨著硒用量的增加，栗實(shí)中硒含量呈遞增趨勢(shì)，但所有處理均不能達(dá)到100 μg/kg的干果富硒標(biāo)準(zhǔn)（中國(guó)富硒食品硒含量分類標(biāo)準(zhǔn)-2013）。結(jié)果表明，第一年施用硒肥后，硒會(huì)在樹(shù)體累積，但向栗實(shí)的轉(zhuǎn)移有限，不能達(dá)到規(guī)定的富硒濃度。

第二年5個(gè)處理的板栗籽實(shí)中硒含量為0.0182～0.2430 mg/kg，從大到小順序?yàn)樘幚?＞處理4＞處理2＞處理1＞CK。隨著硒用量的增加，栗實(shí)中硒含量也呈遞增趨勢(shì)，當(dāng)硒肥用量在2.5 kg/株（處理2）以上時(shí)，栗實(shí)中硒含量0.0926 mg/kg，接近100 μg/kg的干果富硒標(biāo)準(zhǔn)，但4.5 kg/株的處理，栗實(shí)硒含量下降。同時(shí)栗實(shí)中其它養(yǎng)分含量也發(fā)生了變化：蛋白質(zhì)含量變化為處理3＞處理2＞處理4＞處理1＞CK；淀粉含量變化為處理3＞處理4＞處理1＞處理2＞CK；可溶性糖含量變化為處理3＞處理4＞處理2＞處理1＞CK；氮含量變化為處理3＞處理2＞處理4=處理1＞CK；磷含量變化為處理3=處理4＞處理1＞處理2＞CK；鉀含量變化為處理4＞處理3＞處理1＞處理2＞CK。

第三年5個(gè)處理的栗實(shí)中硒含量為0.0000～0.3270 mg/kg,從大到小順序?yàn)樘幚?＞處理4＞處理2＞處理1＞CK，處理3、處理4和處理2栗實(shí)含硒量分別為0.3270、0.3040和0.1510 mg/kg,均達(dá)到100 μg/kg的干果富硒標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)到的其它養(yǎng)分含量變化為：蛋白質(zhì)含量變化為處理3＞處理2＞處理4＞處理1＞CK；淀粉含量變化為處理3＞處理4＞處理1＞CK＞處理2；可溶性糖含量變化為處理3＞處理4＞處理2＞處理1＞CK；氮含量變化為處理3＞處理2＞處理4＞處理1＞CK；磷含量變化為處理3＝處理2＝處理4＞處理1＞CK；鉀含量變化為處理4＞處理3＞處理2＞處理1＞CK。

2.3.2 栗實(shí)硒與其它養(yǎng)分含量的相關(guān)性 為確定不同硒肥施用量對(duì)栗實(shí)硒含量與其他養(yǎng)分含量的相關(guān)性，第四年重復(fù)上述試驗(yàn)，并對(duì)各處理的栗實(shí)取樣檢測(cè)。用SPSS對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析檢驗(yàn)各處理間的差異。

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，施入硒肥的板栗不論是硒含量還是蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖和氮、磷、鉀含量均高于對(duì)照。栗實(shí)中硒含量從大到小順序?yàn)樘幚?＞處理4＞處理2＞處理1＞CK。處理3栗實(shí)含硒0.539 mg/kg，顯著高于其他處理，蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖、氮、磷含量也分別達(dá)到4.817、40.707、9.673、0.770、0.121 g/100g，也是5個(gè)處理中最高的，僅鉀的含量略低于處理4為0.595 g/100g，這與前三年試驗(yàn)結(jié)果一致，說(shuō)明該試驗(yàn)不僅使板栗籽實(shí)富硒，同時(shí)硒也有助于板栗對(duì)蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖等其他營(yíng)養(yǎng)成分的吸收。

表2 不同處理對(duì)栗實(shí)硒及主要養(yǎng)分含量影響

3 結(jié)論與討論

硒為人體必需的生命元素，卻只能從飲食中攝取，食用富硒產(chǎn)品就是一種健康有效的補(bǔ)硒方式。本試驗(yàn)首次將硒元素用于板栗栽培中，用含硒138 mg/kg生物有機(jī)肥按不同施肥量根施板栗結(jié)果樹(shù)，從處理的板栗林分土壤、葉片和板栗籽實(shí)中均能檢測(cè)到含量不等的硒，證明硒元素能以代謝的方式由根系吸收后運(yùn)輸?shù)饺~片，再轉(zhuǎn)移到板栗籽實(shí)中，且栗實(shí)硒的含量會(huì)隨著硒肥量的加大而遞增，同時(shí)栗實(shí)其它主要養(yǎng)分含量也會(huì)發(fā)生變化。以處理3效果最明顯，栗實(shí)含硒量最高，達(dá)到0.539 mg/kg，可溶性糖、蛋白質(zhì)、淀粉等其他養(yǎng)分含量也處于較高水平，由此全面改良了板栗品質(zhì)，提升了板栗的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

從四年的試驗(yàn)結(jié)果可知，硒肥的肥效也是有滯后作用的。前二年效果不明顯，到第三年3個(gè)施肥處理的栗實(shí)硒含量均超過(guò)了100 μg/kg的干果富硒標(biāo)準(zhǔn)，但也并不是硒肥越多栗實(shí)硒含量越高。處理4硒含量低于處理3，表明培育富硒板栗一定有一個(gè)最適宜的硒肥用量，因此，必須正確的設(shè)計(jì)硒肥配方和施肥頻率，才能使效果達(dá)到最大化。同時(shí)在硒的應(yīng)用中也必須綜合考慮土壤環(huán)境、樹(shù)體對(duì)硒的積累以及硒肥成本等其它因素。

硒在植物體中多以硒蛋白，硒多糖、硒酶、硒核酸等生物大分子存在[12]，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒害，還有利于健康。中國(guó)有70%的地區(qū)的人體血硒水平處于缺硒或極度缺硒狀態(tài)[13-14]，富硒保健品是缺硒地區(qū)居民補(bǔ)硒的重要來(lái)源[15]。目前隨著人們對(duì)硒元素的逐漸認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi)從事硒產(chǎn)品的企業(yè)大約有300家，富硒產(chǎn)品的培育成為了研究熱點(diǎn)。

李金峰等[16]提出硒進(jìn)入植物體內(nèi)后，可部分取代巰基中的硫，以硒代含硫氨基酸的形式參與蛋白質(zhì)合成，同時(shí)硒也可能是植物體內(nèi)一種tRNA核糖核酸鏈的必要組成部分，具有轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸用于蛋白質(zhì)合成的功能。陳玉梅[17]用2種富硒植物對(duì)大鼠高脂血癥和脂質(zhì)過(guò)氧化作用的影響研究結(jié)論為，硒綠羽和富硒蒜具有控制高血脂癥發(fā)生發(fā)展能力，預(yù)防效果優(yōu)于治療效果。陳莉華[18]、王孝娣[19]分別在獼猴桃、桃的栽培中研究硒肥的施用效果，結(jié)果表明，施加硒肥的獼猴桃和桃中硒含量明顯提高，且葉面噴施比土施效果顯著。胡百順[20]認(rèn)為硒濃度對(duì)馬鈴薯含量呈正相關(guān)，有機(jī)硒有吸附作用，施用過(guò)多后會(huì)降低馬鈴薯的硒含量。陳永波[21]在碎米薺、韭菜、大豆等蔬菜栽培研究中發(fā)現(xiàn)，影響作物含硒量最大的因素是作物品種，同時(shí)土壤pH值增加有利于植物對(duì)硒的吸收。張朝陽(yáng)[22]在藤茶富硒增產(chǎn)技術(shù)研究結(jié)果可見(jiàn)，硒肥施用方式對(duì)藤茶硒含量有極顯著影響，以硒肥根施+噴施的施肥方式，藤茶硒含量最高。因此，培育健康的富硒產(chǎn)品，改良經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品的品質(zhì)，將為人們提供一種健康的補(bǔ)硒方式。

目前，硒在板栗栽培中的應(yīng)用研究未見(jiàn)報(bào)道，本項(xiàng)試驗(yàn)還只是相關(guān)研究的初探，植物體內(nèi)硒的生理生化作用機(jī)制、硒元素的吸收利用率、吸收規(guī)律以及影響硒營(yíng)養(yǎng)的化學(xué)形態(tài)等都值得進(jìn)一步研究。