葉面噴施外源硒對谷子產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

閆鋒 董揚(yáng) 趙富陽 侯曉敏 李清泉 王立達(dá) 范國權(quán) 劉凱

摘要：為探究不同生育時(shí)期噴施不同劑量的外源硒對谷子產(chǎn)量因子及品質(zhì)的影響，并明確最佳施用期及施用量，以黑龍江省主栽谷子品種嫩選18為參試材料，采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)富硒時(shí)期（拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期）、5個(gè)外源硒劑量（0、15、30、60、120 g/hm2），以葉面噴施的方式進(jìn)行富硒處理，研究不同富硒時(shí)期下外源硒劑量對嫩選18產(chǎn)量因子及籽粒品質(zhì)、硒含量的影響。結(jié)果表明：拔節(jié)期施用中低劑量的外源硒處理對產(chǎn)量因子無顯著影響，其余各處理主要表現(xiàn)為隨著施硒劑量增加產(chǎn)量因子呈先升高后下降的變化趨勢；葉面富硒可顯著提高谷子籽粒粗蛋白、粗脂肪、總氨基酸含量，不同品質(zhì)指標(biāo)對富硒時(shí)期及劑量響應(yīng)不同，不同富硒時(shí)期下各品質(zhì)指標(biāo)均在T2或T3劑量下達(dá)到最高，拔節(jié)期施硒對粗脂肪含量無顯著影響；葉面施硒能提高籽粒的硒含量，不同富硒時(shí)期內(nèi)隨著施硒劑量增加，籽粒中硒含量逐漸增大，富硒時(shí)期對籽粒中硒積累的影響表現(xiàn)為灌漿期>抽穗期>拔節(jié)期。從施硒時(shí)期來看，灌漿期施硒對嫩選18各指標(biāo)的提高效果優(yōu)于拔節(jié)期和抽穗期。模糊隸屬函數(shù)分析表明，在灌漿期施用60 g/hm2? 的亞硒酸鈉對提高嫩選18產(chǎn)量因子及籽粒品質(zhì)、含硒量效果最好。

關(guān)鍵詞：谷子；硒含量；產(chǎn)量；品質(zhì)；亞硒酸鈉

中圖分類號：S515.06? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）23-0035-05

谷子起源于我國黃河流域，在我國已經(jīng)有8 000年的種植歷史，對我國農(nóng)耕文明產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，其具有抗逆性強(qiáng)、營養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn)，是典型的環(huán)境友好型作物，在我國的種植面積位居世界第一［1-2］。硒（selenium）最初被認(rèn)為是一種對環(huán)境不利的有害元素，是致癌元素之一［3］。直至20世紀(jì)50年代，人們才開始關(guān)注到硒元素對動(dòng)物的營養(yǎng)學(xué)功能［4］。隨著科研工作的不斷深入，發(fā)現(xiàn)硒能夠維持植物和動(dòng)物的正常生理活動(dòng)和功能，是植物體內(nèi)的非必需元素、動(dòng)物體內(nèi)的必需元素，已被證實(shí)可以提高人體機(jī)能、預(yù)防心血管疾病及高血壓等，嚴(yán)重缺硒可導(dǎo)致糖尿病、克山病、心血管疾病、貧血等疾?。?］。

在自然界中的硒元素被植物吸收形成硒蛋白，轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒存在于植物體內(nèi)，人和動(dòng)物通過食用植物是攝入硒最直接有效的手段［6］。前人關(guān)于農(nóng)作物對硒的生理響應(yīng)已做過較多研究［7-10］。侯青光等研究發(fā)現(xiàn)，在玉米大喇叭口期或抽雄期噴施硒肥可顯著提高籽粒產(chǎn)量和硒含量［11］。龔天芝等指出，在核桃果實(shí)膨大期，通過葉面富硒可以顯著提高核桃果實(shí)硒含量，提高果實(shí)抗氧化能力和品質(zhì)［12］。我國約有3/4的國土面積屬缺硒地區(qū)，以華北、東北、西北地區(qū)為主，黑龍江地區(qū)為我國嚴(yán)重缺硒貧硒地區(qū)，該地區(qū)生產(chǎn)的谷子籽粒中硒含量偏低，不能滿足人們通過使用谷子補(bǔ)硒營養(yǎng)的需求［13-14］。因此，本研究以黑龍江省主栽谷子品種嫩選18為研究對象，以亞硒酸鈉為外源硒供體，在谷子拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期對其葉面噴施進(jìn)行富硒處理，探究葉面噴施外源硒對谷子產(chǎn)量形成和品質(zhì)的影響。進(jìn)一步探討谷子各項(xiàng)指標(biāo)對不同噴硒時(shí)期和不同施硒劑量的響應(yīng)規(guī)律，進(jìn)而明確最佳施硒時(shí)期和劑量，為本地區(qū)谷子生產(chǎn)提質(zhì)增效和富硒谷子生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 參試材料

供試谷子品種嫩選18為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院育成品種；外源硒為亞硒酸鈉（Na2SeO3）分析純，購自上海泰瑞公司。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院試驗(yàn)田（123°45′E，47°15′N）進(jìn)行，試驗(yàn)地點(diǎn)屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年降水量415 mm，年均溫度3.2 ℃，活動(dòng)積溫為2 900 ℃。土壤類型為碳酸鹽黑鈣土，pH值=7.82，理化性質(zhì)見表1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地塊前茬為大豆。2022年4月22日滅茬、旋耕、起壟，施磷酸二銨200 kg/hm2、尿素 100 kg/hm2、硫酸鉀75 kg/hm2，4月27日灌水，5月10日采用機(jī)械開溝，人工播種，播后鎮(zhèn)壓。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以富硒時(shí)期為主處理，富硒劑量為副處理，噴施分別設(shè)定在3個(gè)時(shí)期：拔節(jié)期（7月1日）、抽穗期（7月30日）和灌漿期（8月15日）。亞硒酸鈉設(shè) 15 g/hm2（T1）、30 g/hm2（T2）、60 g/hm2（T3）、120 g/hm2（T4）4個(gè)劑量梯度，清水（T0）為對照，共計(jì)15個(gè)處理，按照各處理設(shè)計(jì)劑量將亞硒酸鈉溶于2 L清水中，采用水溶液葉面噴施的方法對各小區(qū)進(jìn)行富硒處理，每小區(qū)硒溶液噴施量均為2 L。每個(gè)小區(qū)為6行區(qū)，行長 4 m，小區(qū)面積15.6 m2，3次重復(fù)。各處理定植密度均為40萬株/hm2。

1.4 測定內(nèi)容及方法

1.4.1 產(chǎn)量因子指標(biāo) 于成熟期每處理中間4行中選取長勢均勻的植株20株，測定穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量并對小區(qū)測產(chǎn)。

1.4.2 硒含量及品質(zhì)指標(biāo) 采用唐玉霞等的方法［15］測定不同處理下的谷子籽粒硒含量。粗脂肪、粗蛋白、總氨基酸含量的測定參考鮑士旦的方法［16］。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

用Microsoft Excel 2019、SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及方差分析。參照孫東雷的方法［17］運(yùn)用模糊隸屬函數(shù)和均方差系數(shù)賦予權(quán)重對參試品種進(jìn)行綜合評價(jià)，具體公式如下：

Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。（1）

式中：Uij表示第i處理第j個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xij表示第i處理第j個(gè)指標(biāo)值；Xjmax和Xjmin分別表示第j個(gè)指標(biāo)值中的最大值和最小值。

式中：Wj表示第j個(gè)指標(biāo)在所有指標(biāo)中的權(quán)重系數(shù)；Pj為第j個(gè)指標(biāo)的均方差系數(shù)。

式中：Di表示第i個(gè)處理的綜合評價(jià)值，根據(jù)D值大小可以對各處理下谷子綜合表現(xiàn)進(jìn)行排序。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源硒對谷子產(chǎn)量因子的影響

2.1.1 對穗粒質(zhì)量的影響

由表1可知，葉面噴施不同劑量外源硒對嫩選18穗粒質(zhì)量有顯著影響，在T0～T4劑量范圍內(nèi)，穗粒質(zhì)量在各富硒時(shí)期整體表現(xiàn)為先上升后下降，在拔節(jié)期除T4處理外各劑量均與對照相比沒有顯著差異。在抽穗期和灌漿期噴硒，嫩選18穗粒質(zhì)量隨著富硒劑量增加表現(xiàn)為先上升后下降，抽穗期T2劑量下穗粒質(zhì)量達(dá)到最高（15.70 g），比對照增加11.27%，顯著高于T0、T1劑量處理，但與T3、T4劑量處理差異不顯著；灌漿期噴施處理穗粒質(zhì)量也是在T2劑量下達(dá)到最高（16.28 g），分別比對照增加16.12%，且顯著高于其他處理。

2.1.2 對千粒質(zhì)量的影響

由表1可知，在拔節(jié)期進(jìn)行T1～T4劑量外源硒噴施處理后，嫩選18的千粒質(zhì)量與對照相比沒有顯著變化，在抽穗期和灌漿期進(jìn)行各劑量外源硒處理對千粒質(zhì)量產(chǎn)生了一定影響，具體表現(xiàn)為在抽穗期噴施T2、T3劑量處理可顯著增加千粒質(zhì)量，分別為3.20 g和3.19 g，顯著高于其他劑量處理及對照，T1、T4劑量處理下千粒質(zhì)量與對照差異不顯著；在灌漿期進(jìn)行噴硒處理，除T1計(jì)量外，其他劑量處理均顯著高于對照，具體 表現(xiàn)為隨著劑量升高呈先升高后下降的變化趨勢，在T2、T3劑量下千粒質(zhì)量達(dá)到最高，分別為3.18 g和3.15 g，顯著高于其他處理及對照。

2.1.3 對產(chǎn)量的影響

由表1可知，在拔節(jié)期對嫩選18噴施外源硒處理后，T4劑量處理下的產(chǎn)量顯著低于對照及其他處理，T1～T3劑量處理的產(chǎn)量與對照差異不顯著；在抽穗期和灌漿期進(jìn)行富硒處理，嫩選18的產(chǎn)量隨著富硒劑量增加表現(xiàn)為先上升后下降，且均在T2劑量處理下產(chǎn)量達(dá)到最高，分別為6 279.42、6 510 kg/hm2，分別比對照增加11.25%、17.81%。

2.2 外源硒對谷子籽粒品質(zhì)的影響

2.2.1 對籽粒粗蛋白含量的影響

由表2可知，葉面噴施不同劑量外源硒對嫩選18粗蛋白含量有顯著影響，在T0～T4劑量范圍內(nèi)，籽粒粗蛋白含量在各富硒時(shí)期整體表現(xiàn)為先上升后下降。拔節(jié)期噴硒處理的粗蛋白含量在T3劑量下達(dá)到最高（11.65%），比對照增加4.48%，抽穗期T3劑量下粗蛋白含量最高（12.03%），比對照增加6.65%；灌漿期T2劑量下粗蛋白含量最高（12.63%），比對照增加13.78% ?？傮w來看，灌漿期對谷子進(jìn)行葉面噴施硒處理對提高籽粒中粗蛋白含量效果最好。

2.2.2 對籽粒粗脂肪含量的影響

由表2可知，谷子籽粒中粗脂肪含量對外源硒富硒時(shí)期響應(yīng)不同，在拔節(jié)期噴硒各劑量處理下粗脂肪含量與對照相比沒有顯著變化；在抽穗期和灌漿期噴硒，嫩選18籽粒粗脂肪含量隨著富硒劑量增加表現(xiàn)為先上升后下降趨勢，抽穗期T2劑量下粗脂肪含量達(dá)到最高（3.21%），比對照增加18.89%，顯著高于抽穗期下其他劑量處理；灌漿期噴施硒粗脂肪含量也是在T2劑量下達(dá)到最高（3.27%），比對照增加20.22%。

2.2.3 對籽粒總氨基酸含量的影響

在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期進(jìn)行噴施外源硒處理后，嫩選18籽粒中總氨基酸含量整體比對照明顯提高（表2），在不同噴硒時(shí)期內(nèi)，總氨基酸含量隨著劑量升高整體表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢。拔節(jié)期噴硒處理的總氨基酸含量在T3劑量硒達(dá)到最高（10.27%），顯著高于對照，但與T1、T2處理差異不顯著；抽穗期T3劑量下總氨基酸含量最高（10.80%），比對照增加6.72%；灌漿期T3劑量下總氨基酸含量最高（10.85%），比對照增加8.50%。

2.3 外源硒對谷子籽粒硒含量的影響

嫩選18在拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期不同劑量下的葉面噴硒處理，均可提高籽粒中的硒含量，且硒含量隨著施用劑量的增加呈逐漸上升的變化趨勢（圖1）。不同富硒時(shí)期的富硒效果總體表現(xiàn)為灌漿期>抽穗期>拔節(jié)期，在灌漿期進(jìn)行富硒處理對谷子籽粒硒富集效果最好。

從施用劑量看，各富硒時(shí)期處理中籽粒硒含量在T1～T4處理劑量下均顯著高于對照，不同富硒時(shí)期處理下籽粒硒含量均在T4劑量下達(dá)到最高，分別為0.46、0.57、0.62 mg/kg，分別為對照的11.5倍、14.25倍和15.5倍。

2.4 不同噴硒處理的綜合評價(jià)

為避免單一指標(biāo)的片面性，本試驗(yàn)將產(chǎn)量指標(biāo)（穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量）與品質(zhì)指標(biāo)（粗蛋白、粗脂肪、總氨基酸、硒含量）相結(jié)合，通過模糊隸屬函數(shù)將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，而后采用均方差系數(shù)賦予權(quán)重法綜合評價(jià)了不同施硒處理下嫩選18各性狀指標(biāo)的綜合價(jià)值。結(jié)果顯示，將原始數(shù)據(jù)通過公式（1）進(jìn)行隸屬函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化（表3），然后通過公式（2）和公式（3）確定各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，權(quán)重系數(shù)分別為穗粒質(zhì)量（4.65%）、千粒質(zhì)量（2.12%）、產(chǎn)量（5.20%）、粗蛋白含量（3.95%）、粗脂肪含量（6.77%）、總氨基酸含量（2.80%）、硒含量（74.47%），利用公式（4）計(jì)算出各施硒處理下嫩選18的綜合評價(jià)值。由表3可知，嫩選18在灌漿期T3、T4處理及抽穗期T4處理下的綜合評價(jià)值最高，分別為0.81、0.79、0.77，富硒效果最好。

3 討論

3.1 外源硒與谷子的產(chǎn)量

在外源硒對谷子的影響中，形態(tài)指標(biāo)和產(chǎn)量形成因素是判斷谷子對噴硒時(shí)期和噴硒濃度響應(yīng)最直觀的指標(biāo)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最關(guān)心的指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，適宜濃度硒肥能提高谷子產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，T2濃度達(dá)到最大值，但施硒濃度過高會(huì)產(chǎn)生抑制作用。這一結(jié)果符合Bertrand生物劑量規(guī)律，即低濃度時(shí)，對植物的生長有促進(jìn)效應(yīng)，過量則對植物構(gòu)成毒害［18］，本研究結(jié)論與張曉等的研究結(jié)果［9，19］一致。

本研究在抽穗期及灌漿期T1、T4劑量范圍內(nèi)進(jìn)行噴硒處理，嫩選18的穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均隨施硒劑量升高而呈先升高后降低趨勢。由于抽穗期和灌漿期施硒，此時(shí)谷子的有效穗數(shù)己基本確定，說明嫩選18施硒增產(chǎn)效應(yīng)是通過提高千粒質(zhì)量及穗粒質(zhì)量實(shí)現(xiàn)的，這與吳季蓉等的研究結(jié)果［20］一致?？傮w來看灌漿期施硒對提高谷子產(chǎn)量因子效果最好，優(yōu)于拔節(jié)期和抽穗期。穆婷婷等在谷子的不同時(shí)期進(jìn)行葉面噴硒發(fā)現(xiàn)，在抽穗期施硒更利于谷子產(chǎn)量的提高［21］，本研究結(jié)果與其有一定出入，這可能是由于施硒劑量及谷子品種差異造成的。

3.2 外源硒與谷子的品質(zhì)

本研究中，除了拔節(jié)期施硒對粗脂肪含量無明顯影響外，在抽穗期和灌漿期施用T2～T3劑量的外源硒均可以促進(jìn)嫩選18粗蛋白、粗脂肪及總氨基酸含量的提高，具有顯著的正效應(yīng)，可以改善其營養(yǎng)品質(zhì)，但在T4劑量下各營養(yǎng)指標(biāo)從高峰期開始下降。這說明該作物在適宜硒劑量下可提高其品質(zhì)，但在高劑量下會(huì)出現(xiàn)硒中毒現(xiàn)象，從而導(dǎo)致品質(zhì)下降［12］。彭曉偉等對4個(gè)谷子品種在孕穗期進(jìn)行噴硒處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4個(gè)谷子品種籽粒中粗蛋白含量變化規(guī)律并不一致，這可能是品種間對硒的敏感度差異造成的［22］。高貞攀等在谷子灌漿期葉面噴施不同劑量的亞硒酸鈉，發(fā)現(xiàn)籽粒中粗蛋白含量隨施用劑量呈先升高后降低的變化趨勢［23］，本研究結(jié)果的變化趨勢與之相一致。谷子的品質(zhì)是由多個(gè)指標(biāo)共同決定的，由于本研究試驗(yàn)條件有限，只探究了外源硒對粗蛋白、粗脂肪、總氨基酸含量的影響，對于施用外源硒能否提高谷子全部的品質(zhì)指標(biāo)，需要進(jìn)一步研究。

3.3 外源硒與谷子籽粒的硒含量

前人關(guān)于不同作物的富硒報(bào)道，相比拌種或土壤施用，葉面噴施具有富硒效果好、簡單易操作的優(yōu)點(diǎn)［24］。糧食作物經(jīng)過葉面噴施硒肥后，籽粒含硒量一般可提高3～32倍，但富硒效果與作物種類、噴施劑量、富硒時(shí)期有關(guān)［25］。本研究中嫩選18在不同生育時(shí)期進(jìn)行噴硒處理均可顯著提高籽粒含硒量，且富硒效果與劑量呈正相關(guān)，這與張鵬飛等的研究結(jié)果［26-27］一致。不同生育時(shí)期葉面噴硒對嫩選18籽粒硒富集效果好的時(shí)期為灌漿期，與劉秀桃等的研究結(jié)果［28-29］一致。這說明生育后期噴施硒肥更有利于谷子對硒的吸收積累，因?yàn)楣酀{期是谷子籽粒形成的關(guān)鍵生育期，所以此時(shí)噴施硒可以更好地提高成熟后籽粒的硒含量。

4 結(jié)論

通過不同施硒時(shí)期及劑量下對嫩選18的產(chǎn)量因子及籽粒品質(zhì)指標(biāo)、硒含量的研究表明，所有處理中，除拔節(jié)期施用中低劑量的外源硒處理對產(chǎn)量因子無顯著影響外，其余各處理隨著施硒劑量增加產(chǎn)量因子及品質(zhì)指標(biāo)均呈先升高后下降的變化趨勢，籽粒中硒含量則呈逐漸上升的變化趨勢。從施硒時(shí)期來看，灌漿期施硒對嫩選18各指標(biāo)提高效果優(yōu)于拔節(jié)期和抽穗期。利用模糊隸屬函數(shù)分析計(jì)算出在灌漿期施用60 g/hm2? 的亞硒酸鈉對提高嫩選18產(chǎn)量因子及籽粒品質(zhì)、含硒量效果最好。

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