盧鵬飛，高志強(qiáng)，孫 敏，董石峰，任愛(ài)霞，候非凡，尹雪斌

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 山西功能農(nóng)業(yè)研究院，山西 太谷 030801）

硒是世界衛(wèi)生組織公認(rèn)的人體及動(dòng)物必需的微量元素，被譽(yù)為“生命火種”。因硒有很強(qiáng)的抗氧化作用，能保護(hù)自由基對(duì)線粒體的損壞，以及防治克山病、大骨節(jié)病等被人們廣泛關(guān)注。我國(guó)72%的地區(qū)屬于缺硒地帶，屬于缺硒國(guó)家，國(guó)民硒日攝入量嚴(yán)重不足。小麥屬于硒敏感性植物，硒富集能力很強(qiáng)，采用外源補(bǔ)硒的方式利用小麥補(bǔ)充膳食中的硒元素，是滿足缺硒地區(qū)人群補(bǔ)硒需求的一條有效途徑［1］，其中葉面噴施硒肥是一種便捷、安全、有效提高糧食作物硒含量的方法［2］。張曉等［3］研究表明，小麥葉面噴施亞硒酸鈉溶液能明顯提高籽粒的硒含量，還能增加千粒重、產(chǎn)量；宋家永等［4］研究表明開花期葉面噴硒亞硒酸鈉后小麥籽粒硒含量最高為對(duì)照的3.3 倍，且表現(xiàn)出增產(chǎn)趨勢(shì)，達(dá)5.1%。但噴施無(wú)機(jī)硒肥的有益效應(yīng)與毒理效應(yīng)適用劑量相差很小，而噴施納米硒肥和有機(jī)硒肥因?yàn)槠鋵?duì)人體健康的有益影響和食用的低風(fēng)險(xiǎn)性而逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。李韜［5］等研究表明，基施納米硒肥，籽粒中硒含量顯著增加，籽粒中的硒主要以有機(jī)態(tài)形式存在，以硒代蛋氨酸含量最多，其次是甲基硒代半胱氨酸和少量的硒代胱氨酸，無(wú)機(jī)態(tài)硒含量較少。王琪［6］研究表明，葉面噴施硒代蛋氨酸小麥的產(chǎn)量增加了14%，籽粒中硒含量增加了3 倍。可見(jiàn)，外源硒種類雖然較多，但對(duì)小麥硒富集的適宜硒肥種類研究結(jié)果不盡相同。為此，本文開展噴施納米硒肥、有機(jī)硒肥和無(wú)機(jī)硒肥的比較研究，采用開花期葉面噴施的方法，研究硒肥對(duì)產(chǎn)量形成、各器官硒含量和籽粒硒形態(tài)的影響，試圖為富硒小麥生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為‘中麥175’，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院小麥研究所提供。納米硒肥（液態(tài)，兌水噴施，硒含量為548.2 mg/kg，推薦施硒量為15 g/hm2）、有機(jī)硒肥（液態(tài)，兌水噴施，硒含量為13 799.9 mg/kg，推薦施硒量為15 g/hm2）、亞硒酸鈉（分析純）分別由河北邢臺(tái)綠邦勝農(nóng)科技開發(fā)有限公司、山西硒康樂(lè)商貿(mào)有限公司、國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑廠提供。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017 年10 月至2018 年6 月在山西省晉中市太谷縣申奉村（東經(jīng)112°60′，北緯37°43′） 試驗(yàn)基地進(jìn)行，該基地屬于小麥—玉米輪作區(qū)域，前茬玉米，年平均氣溫9.9 ℃，無(wú)霜期176 d，降水量462.9 mm。土壤為灰褐土，土壤pH 值為8.3，有機(jī)質(zhì)22.97 g/kg，全氮13.65 g/kg，全磷11.26 g/kg， 全鉀187.64 g/kg，全硒0.132 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

小區(qū)面積10.7 m×2.5 m，各處理采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次；設(shè)置4 個(gè)處理，分別為對(duì)照（噴施清水），噴施納米硒肥，噴施有機(jī)硒肥，噴施無(wú)機(jī)硒肥（亞硒酸鈉），納米硒肥與有機(jī)硒肥均為推薦使用量（以純硒計(jì)算），亞硒酸鈉施用量根據(jù)蔣方山等人［7-9］的研究結(jié)果，選擇30 g/hm2，在此施硒條件下小麥硒富集能力最強(qiáng)，產(chǎn)量最高。于2018年5 月3 日晴朗無(wú)風(fēng)的下午噴施，為防止噴霧擴(kuò)散干擾，噴肥時(shí)各小區(qū)采用塑料薄膜高墻圍擋。配合基施純氮肥240 kg/hm2，磷肥150 kg/hm2，鉀肥 90 kg/hm2，采用寬幅條播，基本苗375×104株/hm2。 于2017 年10 月5 日播種，2018 年6 月28 日收獲。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定及方法

1.4.1 干物質(zhì)及產(chǎn)量測(cè)定 小麥?zhǔn)斋@時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)選取3 個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)為1 m2，調(diào)查每1 m2內(nèi)總穗數(shù)。取50 株小麥，先用自來(lái)水沖掉根部泥砂，再用去離子水將小麥樣沖洗 3 次，洗凈的小麥樣品用濾紙吸干水分后將其分為莖、葉、穎殼+穗軸和籽粒共4 個(gè)部分，置于烘箱，在 105 ℃下殺青 30 min，60 ℃烘干至恒重，冷卻后分別稱量并記錄莖、葉、穎殼+穗軸和籽粒各器官干物質(zhì)量。同時(shí)統(tǒng)計(jì)穗粒數(shù)和千粒重，計(jì)算產(chǎn)量。

1.4.2 硒含量及籽粒中硒形態(tài)的測(cè)定 植物樣品去除泥砂后，去離子水清洗3 次，在105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至恒重，粉碎并過(guò)100 目網(wǎng)篩后存放于自封袋中待測(cè)。稱取0.300 0 ～0.310 0 g 植物樣品置入消解管中，加6 mL 硝酸和2 mL 雙氧水預(yù)消解3 h，微波消解（美國(guó)CEM 公司，MARS one）1 h 后，170 ℃趕酸至1 mL，去離子水定容至10 mL 待測(cè)。使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Analytik Jena，PlasmaQuant MS）測(cè)定各器官的硒含量［10］。使用高效液相色譜儀（Analytik Jena，PQ-LC）-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀聯(lián)用測(cè)定籽粒硒形態(tài)［11］。

1.5 計(jì)算與數(shù)據(jù)處理

1.5.1 計(jì)算公式

各器官硒積累量=各器官硒含量×各器官干物質(zhì)量；

各器官硒強(qiáng)化指數(shù)=（施硒各器官硒含量-不施各器官硒含量）/ 施硒量［12］。

1.5.2 數(shù)據(jù)分析方法 采用Microsoft Excel 2016 處理數(shù)據(jù)，DPS 數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 硒肥對(duì)成熟期小麥植株干物質(zhì)量的影響

開花期葉面噴施硒肥后，成熟期植株莖、葉干物質(zhì)量差異不顯著，穗部和整株干物質(zhì)量增加，均達(dá)到顯著水平，且以噴施有機(jī)硒肥最高，噴施納米硒與有機(jī)硒對(duì)整株干物質(zhì)量差異不顯著（表1）?？梢?jiàn)，整株干物質(zhì)量增加是通過(guò)提高穗部干物質(zhì)量實(shí)現(xiàn)的。

表1 開花期噴施硒肥小麥成熟期各器官干物質(zhì)量Table 1 Effect of spraying selenium fertilizer at flowering tage on dry matter quality of various organs at maturity stage in wheat kg/hm2

2.2 硒肥對(duì)籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

開花期葉面噴施硒肥后，穗數(shù)、穗粒數(shù)差異不顯著；千粒重顯著提高，達(dá)5.2%～8.8%，且以噴施有機(jī)硒肥最高，噴施納米硒和無(wú)機(jī)硒差異不顯著；產(chǎn)量顯著提高，達(dá)5.7%～10%，且以噴施有機(jī)硒肥最高，納米硒次之（表2）。可見(jiàn)，開花期噴施有機(jī)硒肥有利于通過(guò)提高千粒重提高產(chǎn)量。

表2 開花期噴施硒肥小麥成熟期產(chǎn)量性狀Table 2 Effect of spraying selenium fertilizer at flowering stage on yield and its components at maturity stage in wheat

2.3 硒肥對(duì)成熟期植株各器官硒含量及其積累量的影響

開花期葉面噴施硒肥后，成熟期各器官硒含量及其累積量顯著提高（表3）。噴施有機(jī)硒較納米硒和無(wú)機(jī)硒成熟期莖、穎殼+穗軸及籽粒硒含量及其積累量顯著提高，葉硒含量及其累積量顯著降低，且噴施納米硒肥和無(wú)機(jī)硒肥兩處理葉硒累積量無(wú)顯著差異。可見(jiàn)，噴施外源硒肥有利于提高植株各器官硒含量及其硒累積量，噴施有機(jī)硒有利于促進(jìn)葉中硒元素向籽粒運(yùn)轉(zhuǎn)。

表3 開花期噴施硒肥小麥成熟期各器官硒含量及其累積量Table 3 Effect of spraying selenium fertilizer at flowering stage on selenium content and accumulation in various organs at maturity stage in wheat

2.4 硒肥對(duì)成熟期籽粒中不同硒形態(tài)及其含量的影響

籽粒中硒主要以有機(jī)形態(tài)存在，占總硒含量的79%～89%，有機(jī)態(tài)硒中以硒代蛋氨酸（SeMet）含量最高，以硒代胱氨酸（SeCys）含量最低，甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys）含量居中；無(wú)機(jī)態(tài)硒以硒酸鹽形態(tài)存在，占總硒含量的11%～21%，亞硒酸鹽未檢出（表4）。開花期葉面噴施硒肥后，籽粒不同形態(tài)硒含量均顯著提高。且噴施有機(jī)硒肥較其他硒肥籽粒中硒代蛋氨酸、甲基硒代半胱氨酸含量顯著最高，硒代胱氨酸顯著最低，硒酸鹽最低；噴施無(wú)機(jī)硒肥籽粒中硒酸鹽含量顯著最高?？梢?jiàn)，噴施有機(jī)硒肥更有利于減少籽粒中無(wú)機(jī)硒積累，促進(jìn)有機(jī)硒積累，納米硒次之。

表4 開花期噴施硒肥小麥成熟期籽粒硒形態(tài)TabIe 4 Effect of spraying selenium fertilizer at flowering stage on grain selenium morphology at maturity stage in wheat

2.5 硒肥對(duì)硒強(qiáng)化指數(shù)（BI）的影響

硒強(qiáng)化指數(shù)是指施1 g/hm2純硒能增加到植株體內(nèi)的硒含量（μg/kg）。噴施納米硒肥和有機(jī)硒肥植株、籽粒及籽粒有機(jī)態(tài)硒強(qiáng)化指數(shù)均顯著高于無(wú)機(jī)硒，植株硒強(qiáng)化指數(shù)以噴施納米硒顯著最高，籽粒及籽粒有機(jī)態(tài)硒強(qiáng)化指數(shù)均以噴施有機(jī)硒顯著最高（圖1）?？梢?jiàn)，噴施納米硒肥有利于植株對(duì)硒素的吸收積累，而噴施有機(jī)硒肥更有利于植株中硒素轉(zhuǎn)移到籽粒中，并提高籽粒中有機(jī)態(tài)硒含量。

圖1 不同硒肥小麥硒強(qiáng)化指數(shù)的差異Fig.1 Difference of Se biofortification index in wheat with different selenium fertilizers

3 結(jié)論與討論

3.1 硒肥與小麥干物質(zhì)積累的關(guān)系

張妮等［13］研究表明小麥花后噴施亞硒酸鈉顯著提高了小麥穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量；馮魁等［14］研究表明，小麥花后噴施亞硒酸鈉后，千粒重增加6%，產(chǎn)量增加10%。孫發(fā)宇［15］研究表明基施納米硒肥，對(duì)小麥籽粒的百粒重，產(chǎn)量均有增加；王琪［6］研究表明，葉面噴施納米硒（30 g/hm2）、硒代蛋氨酸（30 g/hm2）、無(wú)機(jī)硒（30 g/hm2）可提高小麥產(chǎn)量，分別達(dá)16%、14%、8%。本研究結(jié)果表明，開花期噴施硒肥后對(duì)穗數(shù)、穗粒數(shù)無(wú)影響，千粒重提高5.2% ～8.8%，產(chǎn)量提高5.7% ～10%，且以噴施有機(jī)硒肥處理最高，納米硒次之?？梢?jiàn)，硒肥可有效的促進(jìn)小麥物質(zhì)積累及籽粒形成，噴施有機(jī)硒肥和納米硒肥增產(chǎn)效果明顯。但也有研究表明，硒肥濃度增加對(duì)作物生長(zhǎng)有抑制作用［16-17］，本試驗(yàn)采用的有機(jī)硒肥和納米硒肥為生產(chǎn)上的推薦用量，有關(guān)過(guò)量施用硒肥對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響及其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

3.2 硒肥與小麥硒含量的關(guān)系

小麥?zhǔn)俏舾行灾参镏?，外源補(bǔ)硒可有效提高小麥硒含量，但各種硒肥的富集效果存在差異。晉永芬等［18］研究表明，葉面噴施亞硒酸鈉后小麥籽粒硒含量提高3.9 倍，達(dá)225 μg/kg。李韜等［5］盆栽試驗(yàn)表明，每kg土施 0 mg（對(duì)照）、100 mg（Se100）、150 mg（Se150）納米硒肥，籽粒中總硒含量分別為 2.00、12.46 和 17.35 mg/kg。王琪［6］研究表明，葉面噴施納米硒肥、硒代蛋氨酸、無(wú)機(jī)硒肥后，小麥籽粒中的硒含量增加了20 ～310 μg/kg。本研究結(jié)果也表明，噴施硒肥后顯著增加籽粒硒含量，但成熟期葉、莖、穎殼+穗軸中的硒含量均高于籽粒，且噴施有機(jī)硒肥較其他2 種硒肥顯著降低了葉片中硒含量及其積累量，更有利于硒素從葉片向籽粒轉(zhuǎn)移。李韜等［5］基施納米硒后籽粒中硒含量超標(biāo)，可能是由于施硒量過(guò)大導(dǎo)致，本試驗(yàn)采用的推薦施硒量噴施后，各處理籽粒硒含量達(dá)236 ～253 μg/kg，符合國(guó)家富硒稻谷標(biāo)準(zhǔn)［19］，均在可食用安全范圍內(nèi)，且噴施有機(jī)硒肥效果較好。此外，硒強(qiáng)化指數(shù)作為硒利用效率的有效指標(biāo)被廣泛使用，小麥籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)一般1 ～18，相當(dāng)于每克硒施用到每公頃農(nóng)田中將増加1 ～18 的硒含量。葉噴亞硒酸鈉的籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)基本保持在10 以下，在5.3 ～8.9 之間［8-9，20-21］。本研究表明，植株硒強(qiáng)化指數(shù)以噴施納米硒肥最高，籽粒硒強(qiáng)化指數(shù)（6.7 ～14.9）及籽粒有機(jī)態(tài)硒強(qiáng)化指數(shù)（5.3 ～13.6）均以噴施有機(jī)硒肥最高，也表明了噴施有機(jī)硒肥有利于植株中的硒向籽粒中運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢?jiàn)，有機(jī)硒肥的吸收利用率最高，其次為納米硒肥，以無(wú)機(jī)硒肥利用率 最低。

3.3 硒肥與小麥籽粒硒形態(tài)的關(guān)系

通過(guò)硒生物營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化后的小麥籽粒不僅具有較高的硒含量，而且可將外源無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為硒代蛋氨酸等有機(jī)形態(tài)的硒［4］，且在植株不同的硒形態(tài)中，通過(guò)植物富集轉(zhuǎn)化的有機(jī)態(tài)硒更有利于人體吸收和利用［3］。劉慶等［22］認(rèn)為小麥籽粒中總硒和有機(jī)硒含量隨施硒量增加而增大，且有機(jī)硒占總硒的比例穩(wěn)定在80%左右，陸景陵［23］認(rèn)為植物體中無(wú)機(jī)硒約占10%～15%，多以Se6+形式存在。較多研究表明小麥籽粒中含量最多的有機(jī)態(tài)硒是硒代蛋氨酸，也是人們從食物中獲取硒的主要形態(tài)［24-25］。李韜等［5］基施納米硒肥的研究結(jié)果也表明小麥籽粒中有機(jī)態(tài)硒以硒代蛋氨酸含量最多，其次是硒甲基化半胱氨酸和少量的硒半胱氨酸。本研究表明，葉面噴施的3 種硒肥均可顯著提高硒代蛋氨酸含量、硒甲基化半胱氨酸、硒半胱氨酸3 種硒蛋白和無(wú)機(jī)態(tài)的硒酸鈉，且以噴施有機(jī)硒肥時(shí)籽粒硒蛋白含量最高，以噴施無(wú)機(jī)硒肥時(shí)籽粒中無(wú)機(jī)態(tài)硒含量最高，占比達(dá)21%?？梢?jiàn)，硒肥對(duì)小麥籽粒硒蛋白的影響因外源硒肥形態(tài)不同而有明顯差異。硒鹽的毒理分析表明，無(wú)機(jī)硒具有毒害作用，一般僅用于醫(yī)藥品而不用于食品，其使用范圍和劑量都受到限制［26］。有機(jī)硒化合物毒性遠(yuǎn)低于無(wú)機(jī)硒化合物，且生物利用率更高，只有將無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，才具有普遍的食用和保健價(jià)值［27］?？傊瑖娛┯袡C(jī)硒肥不僅促進(jìn)小麥產(chǎn)量形成，而且能高效利用硒肥，對(duì)提升籽粒硒蛋白效果顯著。