李芳艷,盧維宏,張乃明*,劉 娟,魯春輝
(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,云南 昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院,云南 昆明 650201)
硒是人類和動物生長所必需的微量元素,也是在植物體內(nèi)參與代謝的重要營養(yǎng)元素。人體缺硒會導(dǎo)致克山病、大骨節(jié)病等多種疾病,攝入適量的硒能夠抗衰老、提高免疫力等。據(jù)醫(yī)學(xué)研究證實,中國成人每日平均硒攝入量僅為26.63 μg,遠(yuǎn)低于中國營養(yǎng)學(xué)會推薦的人均每日硒攝入量(50 μg)。硒元素在地殼中的分布極不均勻,全球缺硒土壤分布廣泛,根據(jù)黃毅堅等對我國硒元素生態(tài)景觀安全閾值的劃分,我國缺硒土壤面積在2/3之上,如吉林省、遼寧省、河北省等,其中黑龍江省土壤全硒含量總體上處于缺硒及潛在缺硒土壤范疇,齊齊哈爾市土壤全硒含量就處于潛在缺硒水平。研究表明,通過基肥、葉面噴施、浸種、營養(yǎng)液等途徑進行外源施硒,能夠提高小麥、向日葵等作物產(chǎn)量和品質(zhì),增加植株的抗氧化能力,緩解重金屬毒害作用,增強植株抗逆能力,提高作物可食用部分的富硒程度。
洋蔥是我國重要的蔬菜作物之一,目前主要通過鮮食、烹飪等方式食用,在黑龍江、山東、云南等地廣泛種植,平均產(chǎn)量可達(dá)22 081.18 kg/hm。目前我國已經(jīng)通過外源補硒實現(xiàn)了富硒水稻、富硒蘋果等種植,而在洋蔥富硒方面的研究尚且不足。本研究通過在施用黃腐酸鉀的基礎(chǔ)上補施外源硒,旨在探索其對改善土壤特性,提升洋蔥硒的富集轉(zhuǎn)運特征方面的應(yīng)用效果,為洋蔥產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效提供經(jīng)濟實用且易推廣的科學(xué)方法。
試驗于2020年3—8月在云南省土壤培肥與污染修復(fù)工程實驗室的玻璃溫室進行。3月下旬選用籽粒均勻一致的種子進行育苗,5上旬進行移栽,8月下旬收獲。
供試土壤采自黑龍江省齊齊哈爾市梅里斯區(qū)(典型缺硒黑土)洋蔥種植密集區(qū)(E 123°49′47″,N 47°27′34″,海拔155.34 m)的黑土,采用五點取樣法采集0~20 cm土層土壤進行理化性質(zhì)測定,測得結(jié)果如下:pH值為7.59,含有機質(zhì)54.99 g/kg,全氮1.78 g/kg,全磷1.81 g/kg,全鉀20.58 g/kg,堿解氮152.95 mg/kg,速效磷45.62 mg/kg,速效鉀333.83 mg/kg,總硒0.113 0 mg/kg。供試土壤經(jīng)風(fēng)干后過2 mm篩,混和均勻后用于盆栽試驗。
供試品種:瀧井交配洋蔥優(yōu)越2號(日本進口)。
供試肥料:尿素(N≥46.0%),農(nóng)用磷酸一銨(N≥11.0%,PO44.0%),農(nóng)用硫酸鉀(KO≥54.00%),黃腐酸鉀(FAK,腐植酸HA≥60%,葉酸FA≥35%,KO≥8%,pH值8.0~11.0),均為河南心連心化學(xué)工業(yè)集團股份有限公司產(chǎn)品。亞硒酸鈉(分析純,≥98%),西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司產(chǎn)品。
試驗設(shè)置6個處理,具體施肥量見表1,所有肥料均作基肥一次性施入。3次重復(fù)。每盆(直徑21.5 cm,高13 cm)裝供試土樣2.0 kg。除基肥外其余管理均一致。選用長勢一致且健壯的洋蔥苗進行定植,每盆3株。
表1 各處理施肥量設(shè)計 kg/hm2
于洋蔥鱗莖膨大期進行樣品采集及測定。每處理選取長勢均勻的洋蔥植株3株,測定株高、假莖粗、葉片數(shù)和葉綠素SPAD值,收獲后分別按照根、鱗莖、假莖、管狀葉分別取樣,用蒸餾水和超純凈水各清洗3次,在105 ℃下殺青30 min后于75 ℃烘干至恒質(zhì)量,用研缽粉碎過0.149 mm尼龍篩后,用于植株硒含量測定。硒含量按照標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.93—2017進行測定。鱗莖產(chǎn)量用精度為0.01 g的電子秤稱量,并換算為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量。其中富集轉(zhuǎn)運系數(shù)計算方法為:
使用Excel 2010、IBM SPSS Statistics 26和Origin 2019軟件進行繪圖及單因素方差分析處理,采用最小顯著差異法(LSD)進行顯著性檢驗。
由圖1可知,不同處理下洋蔥根中硒含量介于0.02~1.11 mg/kg,平均含量為0.42 mg/kg。與對照T相比,處理T和T分別減少了28.52%和60.59%,處理T、T和T分別是T的6.32、17.17倍和21.24倍。說明單獨施加FAK不能提高洋蔥根中硒的含量,與亞硒酸鈉配施后,隨著亞硒酸鈉用量的增加,洋蔥根中硒含量也隨之增加。
圖1 不同處理對洋蔥各部位中硒含量的影響
不同處理下洋蔥鱗莖中硒含量介于0.01~0.93 mg/kg,平均含量為0.30 mg/kg。洋蔥鱗莖中硒含量高低依次為T>T>T>T>T>T,與對照T相比,處理T和T分別降低了19.27%和16.90%,處理T、T和T分別是T的30.46、52.91倍和92.47倍(圖1)。說明FAK與亞硒酸鈉配施能提高洋蔥鱗莖中硒的含量。依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GH/T 1135—2017,添加亞硒酸鈉處理(T、T和T)洋蔥鱗莖硒含量已達(dá)到富硒農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
不同處理洋蔥假莖中硒含量介于0.03~1.13 mg/kg,平均含量為0.40 mg/kg。與對照T相比,處理T和T分別降低了34.06%和13.18%,處理T、T和T分別是T的4.47、15.77倍和21.25倍(圖1)。說明單獨施加FAK不能提高洋蔥假莖中硒的含量,與亞硒酸鈉配施后,隨著亞硒酸鈉用量的增加,洋蔥假莖硒含量也呈增加趨勢。
不同處理洋蔥管狀葉中硒含量介于0.01~1.03 mg/kg,平均含量為0.35 mg/kg。與T相比,處理T和T分別降低了69.86%和65.81%,處理T、T和T分別是T的6.63、23.81倍和30.97倍。說明亞硒酸鈉在與FAK配施的情況下,亞硒酸鈉用量越大,洋蔥管狀葉中硒含量越高(圖1)。
由表2可知,硒在鱗莖從土壤中的富集系數(shù)方面,施肥處理與T相比均有所提高,T、T、T、T、T分別提高了10.93%、15.63%、245.31%、207.81%、260.94%,隨著亞硒酸鈉用量的增加,鱗莖從土壤中的硒富集系數(shù)呈先增加后下降再增加的趨勢,配施亞硒酸鈉的T、T、T較CK增幅均大于207%。從硒轉(zhuǎn)運系數(shù)方面來看,硒從土壤到根系的轉(zhuǎn)運系數(shù)中,施肥處理與T相比均下降,T、T、T、T、T分別降低了27.85%、60.27%、41.32%、24.20%、37.21%;硒從根系到鱗莖的轉(zhuǎn)運系數(shù)中,施肥處理與T相比均有所提高,T、T、T、T、T分別提高了55.86%、191.03%、493.10%%、309.66%、479.31%,配施亞硒酸鈉的T、T、T增幅均大于309%;硒從鱗莖到假莖的轉(zhuǎn)運系數(shù)中,施肥處理與T相比均下降,T、T、T、T、T分別降低了41.25%、24.85%、87.48%、77.62%、82.87%;硒從假莖到管狀葉的轉(zhuǎn)運系數(shù)中,施肥處理與T相比,T、T均下降,抑制率分別為54.34%、60.66%,配施亞硒酸鈉的T、T、T則分別提高了39.34%、48.03%、43.76%。
表2 不同施肥處理對洋蔥硒富集及轉(zhuǎn)運系數(shù)的影響
如表3所示,667 m產(chǎn)量方面,與處理T相比,T、T和T處理分別增加了1.85%、59.29%和22.58%,T和T則分別減少14.60%和15.28%,T顯著高于其他處理。洋蔥株高方面,施肥處理降低了株高,其中T、T、T、T較T均顯著降低;添加FAK的T、T、T、T則顯著高于T。洋蔥假莖粗方面,T、T均大于T,但無顯著差異,二者與T、T、T之間均達(dá)顯著差異水平。不同施肥處理對洋蔥葉片數(shù)無顯著影響。洋蔥葉片葉綠素含量(SPAD值)方面,與T相比,處理T、T、T、T和T分別增加了1.16%、14.66%、12.83%、12.29%和7.79%,其中處理T、T和T均顯著高于T和T。
表3 不同處理對洋蔥產(chǎn)量、株高、假莖粗、葉片數(shù)和葉綠素含量的影響
研究結(jié)果表明,添加FAK的處理較優(yōu)化配方處理能增加洋蔥鱗莖中硒的含量,F(xiàn)AK與亞硒酸鈉配施后,能顯著提高洋蔥中的硒含量,這可能是FAK能增加土壤中有機質(zhì)含量,而有機質(zhì)對硒有明顯的富集作用有關(guān),施入亞硒酸鈉使缺硒土壤中硒含量增加,洋蔥就可以吸收更多的硒。這與杜妍和譙祖勤等的研究結(jié)果一致。
本研究中,添加FAK較優(yōu)化配方處理能顯著增加洋蔥產(chǎn)量,0.1%亞硒酸鈉與FAK配施處理洋蔥產(chǎn)量顯著高于其他處理。優(yōu)化配方T處理下,洋蔥產(chǎn)量、株高、假莖粗、葉片數(shù)和葉綠素SPAD值均降低,添加FAK后增加了洋蔥產(chǎn)量、株高、假莖粗、葉片數(shù)和葉綠素SPAD值;與亞硒酸鈉配施后,洋蔥產(chǎn)量、株高、假莖粗、葉片數(shù)和葉綠素SPAD值均較優(yōu)化配方處理增加,但T除外,說明外源補硒要適量。這與以下研究結(jié)果相似,李偉等的研究表明,適量腐植酸可以提高小麥產(chǎn)量。殷金巖等發(fā)現(xiàn),施用合適劑量的硒有助于提高馬鈴薯產(chǎn)量。吳小芳等研究發(fā)現(xiàn),腐植酸類營養(yǎng)型改良液能提高番茄植株的株高、假莖粗和葉綠素含量。劉芳等研究表明,適宜的硒濃度能夠促進紫云英株高和假莖粗。郭美俊等研究發(fā)現(xiàn),噴施適宜濃度的亞硒酸鈉,能增加水稻葉片葉綠素含量。
研究結(jié)果表明,添加FAK可增加洋蔥鱗莖對硒的吸收累積量;配施亞硒酸鈉后,顯著提高了洋蔥各部位中硒的累積量。相較于優(yōu)化配方處理,添加FAK可提高洋蔥硒的富集系數(shù),增加根到鱗莖的轉(zhuǎn)運系數(shù);FAK與不同濃度亞硒酸鈉復(fù)配處理中,以配施0.1%亞硒酸鈉的效果最佳,尤其是增加了有益元素硒從根到鱗莖的轉(zhuǎn)運系數(shù),降低了硒從鱗莖到假莖以及假莖到管狀葉的轉(zhuǎn)運系數(shù),使更多有益元素硒留在洋蔥可食部分的鱗莖中,有利于達(dá)到了富硒農(nóng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。較優(yōu)化配方處理,添加FAK能提高洋蔥產(chǎn)量、株高、假莖粗、葉片數(shù)和葉綠素SPAD值;FAK與0.1%的亞硒酸鈉配施時,洋蔥產(chǎn)量顯著高于其他處理,洋蔥株高、假莖粗、葉片數(shù)和葉綠素SPAD值也優(yōu)于其他處理。
該研究是在設(shè)施內(nèi)模擬洋蔥生長環(huán)境條件下開展的,對我國缺硒土壤如何向健康營養(yǎng)方向資源化利用提供了科學(xué)依據(jù);同時,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中富硒(尤其是可食用)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)提供了方法,也為洋蔥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供了切實可行的生產(chǎn)技術(shù)。