鄭威 萬晟杰 龍小玲 蔡端午 劉金龍

[摘要]在施硒量和施用時期相同條件下，設(shè)置不同施用濃度處理進(jìn)行田間小區(qū)試驗。結(jié)果表明，不同處理對水稻植株生長發(fā)育沒有影響;不同處理對水稻經(jīng)濟(jì)形狀有影響，施硒處理提高每穗實粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重，從而提高產(chǎn)量，產(chǎn)量順序為Se4>Se3>Se2>Se1>Se0;不同處理對稻米的整精米率有較大影響，施硒處理提高稻米的整精米率，Se3、 Se4處理的整精米率分別為65%和64%，顯著高于對照;水稻吸收硒的總體規(guī)律是葉片>莖稈>稻米，不同處理葉片、莖稈、稻米中硒含量均以Se3處理最高，施硒處理稻米硒含量（總硒和有機(jī)硒）、有機(jī)硒占總硒的比例均穩(wěn)定達(dá)到湖北省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)《富有機(jī)硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）;施硒處理水稻植株對硒的利用率較高，為51.26%～64.12%，均超過50%。

[關(guān)鍵詞]生物有機(jī)硒;水稻;農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀;吸收分配

[中圖分類號]S511 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

水稻是世界第二大糧食作物，播種面積和總產(chǎn)量僅次于小麥。我國水稻播種面積占糧食作物播種面積的30%左右，而稻谷總產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的40%以上，播種面積和總產(chǎn)量均居糧食作物之首。我國約有65%的人口以稻米為主食。稻米的營養(yǎng)成分80%左右是淀粉，但淀粉顆粒極小，易于被人體吸收利用，7%左右的蛋白質(zhì)，2%左右的脂肪，其他營養(yǎng)成分如纖維素、礦物質(zhì)及維生素B群等均含量豐富，且粗纖維少，不含膽固醇。稻米中營養(yǎng)成分可消化率和吸收率均較高，特別是蛋白質(zhì)含量雖少，但易于被人體吸收利用的蛋白質(zhì)較多，且含有豐富的賴氨酸和蘇氨酸。隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們已經(jīng)從吃飽轉(zhuǎn)向吃好，現(xiàn)在正向吃安全、吃健康轉(zhuǎn)變。發(fā)展富硒產(chǎn)業(yè)正是順應(yīng)這一歷史潮流，可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美好生活的需要。稻米是人們?nèi)粘Ｑa(bǔ)硒的理想載體，富硒稻米是人們最便捷、最大眾化的補(bǔ)硒產(chǎn)品，發(fā)展優(yōu)質(zhì)綠色安全的富硒稻米產(chǎn)業(yè)對促進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，改善人們的日常膳食結(jié)構(gòu)，促進(jìn)全民健康具有重要作用和積極意義。

硒是人體必需的微量營養(yǎng)元素。硒是動物和人體谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px） 的組成成分及酶家族活性部位的輔基， 具有防癌抗癌、保護(hù)心腦血管、保肝護(hù)肝、保護(hù)眼睛、解毒排毒抗重金屬、抗氧化、提高免疫力、延緩衰老和增強(qiáng)生殖功能等多種作用，可預(yù)防克山病、大骨節(jié)病、心血管病、癌癥、糖尿病等40多種疾病。我國72% 地區(qū)處于缺硒、低硒帶，在低硒土壤中生產(chǎn)出的食物往往硒含量較低，而膳食中硒攝入量的不足嚴(yán)重影響著人們的身體健康。因此僅靠天然食物中的硒難以滿足人體的正常需要，人體處于低硒、缺硒狀態(tài)已嚴(yán)重威脅著人們的身體健康并造成潛在的危害。中國近2/3的人缺硒或處于缺硒邊緣。中國營養(yǎng)學(xué)會推薦硒的日攝入量不能低于60 μg，正常成人日攝入硒的安全和合適范圍為60～250 μg，2017年國家衛(wèi)計委制定標(biāo)準(zhǔn)，推薦硒日最高安全攝入量為400 μg。

自然界中存在的硒元素分為化學(xué)硒和生物硒兩種。化學(xué)硒一般指無機(jī)硒（亞硒酸鈉和硒酸鈉）和人工合成的有機(jī)硒化物以及化學(xué)納米硒;生物硒是通過生物轉(zhuǎn)化使硒與生物體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)結(jié)合而成，一般以硒蛋白、硒多肽、硒氨基酸、硒多糖、硒核酸等形式存在或者通過富硒微生物轉(zhuǎn)化而來的生物納米硒?；瘜W(xué)硒的毒性很強(qiáng)且吸收率低，與化學(xué)硒相比，生物硒具有使用安全、無毒副作用、吸收利用率高、營養(yǎng)價值高等優(yōu)點，是補(bǔ)硒的首選。微生物富硒發(fā)酵是利用生物資源對硒開發(fā)的一項重要課題，具有廣闊的前景。硒蛋白、硒多肽、硒氨基酸、硒多糖、硒核酸都是易于動植物吸收的優(yōu)良補(bǔ)硒劑，具有良好的藥理及保健作用。

目前有機(jī)硒的獲得包括微生物轉(zhuǎn)化法、植物轉(zhuǎn)化法和動物轉(zhuǎn)化法等。微生物轉(zhuǎn)化法中較多的是利用酵母和乳酸菌，但這種微生物將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化成生物硒的轉(zhuǎn)化效率不高，最高只有30%，至少殘存70%的無機(jī)硒，而利用其他富硒微生物進(jìn)行生物硒高效轉(zhuǎn)化已有成功研究。在缺硒和低硒地區(qū)通過提高作物中硒的含量是改善人體硒營養(yǎng)的有效途徑，而在富硒區(qū)，僅僅依靠土壤中的硒則農(nóng)產(chǎn)品的硒含量很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，必須依靠生物富硒強(qiáng)化，即通過生物轉(zhuǎn)化來獲得有機(jī)硒含量較高的農(nóng)產(chǎn)品，但目前生產(chǎn)上多用亞硒酸鈉根外噴施來獲得富硒農(nóng)產(chǎn)品，不僅硒的利用率不高，而且對作物和人體有害，對土壤和水體形成二次污染。因此，本研究通過在水稻上施用微生物轉(zhuǎn)化而來的生物有機(jī)硒，進(jìn)而在優(yōu)質(zhì)綠色安全的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出精準(zhǔn)達(dá)到湖北省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)《富有機(jī)硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）且有機(jī)硒含量高的稻米提供依據(jù)。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗基本情況

試驗于2016年在湖北省英山縣紅山鎮(zhèn)葉坊村九組葉柏華責(zé)任田進(jìn)行，土壤不含硒。供試品種為鄂中5號，大田用種量2kg。4月21日播種，播種后20d在秧田每667m2施尿素10kg提苗;5月23日移栽，株行距為16.5cm×26.4cm（5寸×8寸），雙本插，東西行向，大田底施16-10-10復(fù)合肥50kg /667m2，移栽后7d再施16-10-10復(fù)合肥5kg/667m2。其他管理同一般大田。

1.2? ? 試驗設(shè)計

試驗用生物有機(jī)硒制劑為湖北省農(nóng)科院富硒研究團(tuán)隊自主研發(fā)的專利產(chǎn)品（專利號 201610338121.6），試驗設(shè)0（Se0，對照）、10 mg/L（Se1）、20 mg/L（Se2）、30 mg/L（Se3）、40 mg/L（Se4）5個施硒濃度（以Se計），3次重復(fù)，共15個小區(qū)，小區(qū)面積20m2（4m×5m）。每小區(qū)施用生物有機(jī)硒制劑9mL（生物有機(jī)硒制劑硒含量5000 mg/L， 以Se計），即每小區(qū)施硒（以Se計）45mg，折合每667m2施用生物有機(jī)硒制劑300mL，施硒（以Se計）1.5g，于8月18日灌漿初期葉面噴施1次。

1.3? ? 取樣分析

9月15日田間取樣，每小區(qū)5點取樣，每點取3兜，共計15兜。統(tǒng)計每667m2有效穗數(shù)，每小區(qū)從15兜中隨機(jī)選取10穗進(jìn)行考種。9月16日收獲，每小區(qū)單收單脫，統(tǒng)計小區(qū)實收產(chǎn)量，計算每667m2產(chǎn)量。不同處理3個重復(fù)小區(qū)每小區(qū)隨機(jī)選取1/2樣品混合，將籽粒、葉片和莖稈分開，送國家硒產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測水稻植株不同部位硒含量，另1/2樣品將籽粒脫下，利用小型加工機(jī)加工成精米，統(tǒng)計整精米率。利用SAS v9.4分析不同處理差異顯著性。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 不同處理對水稻農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1? ? 不同處理對水稻株高和單位面積有效穗數(shù)的影響。不同處理株高和每667m2有效穗數(shù)見表1。表1結(jié)果表明，不同處理株高和每667m2有效穗數(shù)沒有差異，這是因為施硒時水稻生長發(fā)育已經(jīng)完成，株高和單位面積有效穗數(shù)已經(jīng)形成，因此施硒不構(gòu)成對株高和單位面積有效穗數(shù)的影響。

2.1.2? ? 不同處理對水稻結(jié)實性狀的影響。不同處理對水稻每穗總粒數(shù)、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率等結(jié)實性狀的影響見表2。表2結(jié)果表明，4個施硒處理在每穗總粒數(shù)、每穗實粒數(shù)上均比對照高，以噴施

濃度為30mg/L最高，與對照以及噴施濃度為10、20mg/L的處理差異顯著，與噴施濃度為40mg/L的處理差異不顯著，結(jié)實率也以噴施濃度為30mg/L最高，但處理之間差異不顯著。

2.1.3? ? 不同處理對水稻千粒重的影響。不同處理對水稻千粒重的影響見表3。表3結(jié)果表明，以噴施濃度為40mg/L的處理千粒重最高，與對照及噴施濃度為10mg/L的處理間差異顯著，與其他處理之間差異不顯著。

2.2? ? 不同處理對水稻產(chǎn)量性狀的影響

不同處理對水稻產(chǎn)量性狀的影響見表4。表4結(jié)果表明，施硒處理小區(qū)實收產(chǎn)量均比對照高，以噴施濃度為40mg/L的處理最高，小區(qū)產(chǎn)量為18.67kg，比對照的16.83kg增產(chǎn)10.9%，差異達(dá)顯著水平，其次為噴施濃度為30mg/L的處理，小區(qū)產(chǎn)量為17.83kg，比對照的16.83kg增產(chǎn)5.9%，達(dá)顯著差異。

2.3? ? 不同處理對水稻整精米率的影響

不同產(chǎn)量對水稻整精米率的影響見表5。從表5可以看出，施硒處理提高水稻整精米率1～5個百分點，以噴施濃度為30mg/L的處理最高，整精米率達(dá)到65%，與對照處理差異顯著。

2.4? ? 不同處理對水稻吸收和分配硒的影響

試驗結(jié)果（表6）表明，水稻吸收硒的總體規(guī)律是葉片>莖稈>稻米，不同處理葉片、莖稈、稻米中硒含量均以噴施濃度為30mg/L的處理最高。葉片硒含量噴施濃度為20、30、40mg/L的處理顯著高于噴施濃度為10mg/L的處理和對照處理，噴施濃度為20、30、40mg/L的處理之間差異不顯著;莖稈硒含量施硒處理顯著高于對照，但施硒處理之間差異不顯著;稻米硒含量（總硒和有機(jī)硒）施硒處理均顯著高于對照，穩(wěn)定達(dá)到湖北省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)《富有機(jī)硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）（稻米總硒0.2～0.5mg/kg，有機(jī)硒占比≥ 80%），噴施濃度為30、40mg/L的處理總硒含量接近標(biāo)準(zhǔn)上限而不超標(biāo)準(zhǔn)上限，有機(jī)硒占比分別為83.6%和84.9%，且顯著高于噴施濃度為10、20mg/L的處理，噴施濃度為30、40mg/L的處理之間、噴施濃度為10、20mg/L的處理之間差異不顯著，有機(jī)硒占總硒的比例施硒處理均超過80%，但差異不顯著，說明有機(jī)硒占比非常穩(wěn)定;施硒處理水稻植株硒利用率為51.26%～64.12%，說明水稻植株對硒的利用率在50%以上，利用率非常高。

3? ? 結(jié)論與討論

3.1? ? 結(jié)論

在施硒量和施用時期相同條件下，設(shè)置不同施用濃度處理進(jìn)行田間小區(qū)試驗，得到如下結(jié)論：

（1）不同處理對水稻植株生長發(fā)育沒有影響，這是因為施硒時期在灌漿初期，此時水稻生長發(fā)育已經(jīng)完成，施硒對水稻生長發(fā)育沒有構(gòu)成影響，并不代表硒對水稻生長發(fā)育沒有影響。

（2）不同處理對水稻經(jīng)濟(jì)形狀有影響，施硒處理提高每穗實粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重，從而提高產(chǎn)量，產(chǎn)量順序為Se4>Se3>Se2>Se1>Se0。

（3）不同處理對稻米的整精米率有較大影響，施硒處理提高稻米的整精米率，Se3、 Se4處理的整精米率分別為65%和64%，顯著高于對照。

（4）水稻吸收硒的總體規(guī)律是葉片>莖稈>稻米，與前人的研究結(jié)果相同。不同處理葉片、莖稈、稻米中硒含量均以Se3處理最高。施硒處理稻米硒含量（總硒和有機(jī)硒）、有機(jī)硒占總硒的比例均穩(wěn)定達(dá)到湖北省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)《富有機(jī)硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）。

（5）施硒處理水稻植株對硒的利用率較高，為51.26%～64.12%，均超過50%。

3.2? ? 討論

（1）目前生產(chǎn)上大多施用無機(jī)硒、化學(xué)合成的硒化物以及硒礦粉進(jìn)行生物外源強(qiáng)化，這類硒本質(zhì)上是一種有毒有害的化學(xué)投入品，存在很大風(fēng)險，例如，安全性低，形成二次污染，作物利用率低，使用量大，產(chǎn)品硒含量不達(dá)標(biāo)，特別是有機(jī)硒含量低。在國家日益加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品安全和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境治理的大背景下，應(yīng)大力提倡安全、高效、無污染的生物有機(jī)硒的使用。

（2）要在優(yōu)質(zhì)綠色的基礎(chǔ)上開展富硒農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在水稻上應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種，在產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量上執(zhí)行綠色食品標(biāo)準(zhǔn)，在硒的使用上要形成標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，選擇生物有機(jī)硒作為硒源，掌握最佳用量、最佳濃度、最佳方式、最佳時期，能夠精準(zhǔn)達(dá)標(biāo)。

（3）研究表明，生物有機(jī)硒的施用對水稻經(jīng)濟(jì)性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀有一定作用，與黃太慶等研究結(jié)果不盡相同，與黃太慶等選用的硒源為無機(jī)類的亞硒酸鈉有關(guān)。

（4）富硒農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)首要考察的性狀為可食部分的硒含量，特別是有機(jī)硒含量，因為只有作物主導(dǎo)吸收硒并轉(zhuǎn)化為自身的營養(yǎng)物質(zhì)才有較高含量的有機(jī)硒，Zhang L H， et al的研究表明，只有根部存在一定量的硒代蛋氨酸，才能通過硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白NRT1.1B向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，葉片也是一樣，因此外源生物有機(jī)硒對提高稻米等農(nóng)產(chǎn)品的硒含量，特別是有機(jī)硒的含量至關(guān)重要。不能夸大硒對作物農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀及品質(zhì)性狀的作用從而掩蓋硒含量，特別是有機(jī)硒含量不達(dá)標(biāo)的問題。根據(jù)本研究結(jié)果綜合分析，利用生物有機(jī)硒進(jìn)行水稻外源生物強(qiáng)化，推薦每667m2使用量為300mL（以Se計的使用量為1.5g），施用濃度為30～50mg/L，在水稻灌漿初期葉面噴施1次。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 章家恩.我國水稻安全生產(chǎn)存在的問題及對策探討[J].北方水稻，2007（4）：1-7.

[2] 楊月欣，王光亞，潘興昌.中國食物成分表（第1冊）（第2版）[M].北京：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2009.

[3] ROTRUCK J T，POPE A L，GANTHER H E，et al. Selenium： Biochemical role as a component of glutathione peroxidase[J].Science，1973，179：588-590.

[4] CHANG W C，CHEN S H，WU L F，et al. Cytoprotective effect of reduced glutathione in arsenical- induced endothelial cell injury[J].Toxicology，1991，69（1）：101-110.

[5] 徐厚恩.衛(wèi)生毒理學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：北京醫(yī)科大學(xué)，中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社，1991.

[6] WHANGER P D. Chi·na， a country with both selenium deficiency and toxicity： Some thoughts and impressions[J].Nutr，1989，119：1236-1239.

[7] 徐兵河，孫燕.微量元素硒的防癌抗癌作用[J].中國新藥雜志。1998。7（3）：176-179.

[8] HATFIELD D L，BERRY M J，GLADYSHEV V N. Selenium： Its Molecular Biology and Role in Human Health[M].2nd ed.New York：Springer Science+Business Media，LLC，2006.

[9] 中國科學(xué)院地理研究所環(huán)境與地方病研究組.我國低硒帶與克山病、大骨節(jié)病病因關(guān)系的研究[J].環(huán)境科學(xué)，1986，7（4）：89-93.

[10] 黃開勛，徐輝碧.硒的化學(xué)、生物化學(xué)及其在生命科學(xué)中的應(yīng)用（第二版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

[11] 夏弈明.中國人體硒營養(yǎng)研究回顧[J].營養(yǎng)學(xué)報，2011，33（4）：329-334.

[12] 夏弈明，HILLKE，李平，等.中國成人硒需要量研究[J].營養(yǎng)學(xué)報，2011，33（2）：109-113.

[13] 葛可佑.中國營養(yǎng)科學(xué)全書[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2004.

[14] WS/T578.3-2017.中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量第3部分：微量元素[S].

[15] 李華為，趙素云.硒多糖的抗氧化活性及與過氧化氫酶協(xié)同作用的研究[J].分析化學(xué)，2010，9（38）：1256-1260.

[16] 劉瓊，姜亮.硒蛋白的分子生物學(xué)及與疾病的關(guān)系[J].化學(xué)進(jìn)展，2009，15（15）：819-830.

[17] 王新風(fēng)，陶剛琴，陳媛媛.富硒酵母的培養(yǎng)和硒核酸提取的研究[J].中國食品學(xué)報，2006，6（6）：52-57.

[18] 中國富硒農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟.中國富硒農(nóng)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書（2017）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2017.

[19] 王世平，周玉巖，滕冰，等.酵母中有機(jī)硒轉(zhuǎn)化的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1997，28（4）：378-383.

[20] KULP T R，PRATT L M.Speciation and weathering of selenium in Upper Cretaceous chalk and shale from South Dakota and Wyoming，USA[J].Geochemical Et Cosmo chemical Acta，2004，68（18）：3687-3701.

[21] 鄭威，張再起，廖黎娟，等.一株生產(chǎn)有機(jī)硒菌的篩選鑒定及有機(jī)硒轉(zhuǎn)化能力測定[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，55（24）：6389-6394.

[22] VARO P，ALFTHAN G，EKHOLM P，et al.Selenium intake and serum selenium in Finland： Effects of soil fertilization with selenium[J].Am J Clin Nutr，1988，48（2）： 324–329.

[23] 張元培，胡曉明，吳穎，等.湖北省天門市農(nóng)作物種植區(qū)土壤中硒富集影響因素[J].資源環(huán)境與工程，2015，29（6）：822-824.

[24] 黃太慶，江澤普，邢穎，等.水稻對外源硒的吸收利用研究[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報，2017，34（5）：449-455.

[25] ZHANG L H，HU B，DENG K，et al. NRT1.1B improves selenium concentrations in rice grains by facilitating selenomethinone translocation[J].Plant Biotechnology Journal，doi： 10.1111/pbi.13037.