不同育秧方式對水稻硒富集的影響

黃太慶，路 丹，江澤普*

(1. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004)

【研究意義】硒(Selenium)是人體必需的微量元素之一[1]，其缺乏與過量均會對人體健康產(chǎn)生影響。人體的硒主要通過食物攝入而獲得。我國約有72 %的地區(qū)約22個省份的土壤存在不同程度的缺硒[2]，缺硒地區(qū)作物硒含量也較低。我國居民硒攝入量低于中國營養(yǎng)學(xué)會推薦的硒攝入下限值60 μg/d，僅為43.3 μg/d[3]，如果人體長期處于低硒攝入水平，必會因缺硒而引發(fā)各種疾病。大米是我國國民的主糧之一，食用富硒稻米是安全有效的補(bǔ)硒措施[4]。因此研究一種安全有效的提高稻米硒含量的方法，對低硒人群安全補(bǔ)硒具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】有關(guān)水稻硒富集的研究已有不少報(bào)道，土施硒肥[5-6]和葉面噴施硒肥[7-8]是常用的提高稻米硒含量的有效措施，研究表明后者的效果要優(yōu)于前者[9]。王兆雙等[10]在10個天然富硒土壤(全硒含量范圍為0.46～9.22 mg/kg，有效硒含量范圍為0.11～0.73 mg/kg)上種植水稻，通過土施3 mg/kg亞硒酸鈉的對比試驗(yàn)表明，在10個土壤上施硒處理后的稻米硒含量相比對照提高0.71～16.36倍。周鑫斌等[11]通過大田試驗(yàn)研究表明，葉面噴施10 g/hm2亞硒酸鈉，可使水稻籽粒硒含量達(dá)到0.255～0.587 mg/kg，是不噴硒處理的7.9～11.0倍。施入土壤的外源硒，其有效性受土壤理化性質(zhì)的影響，因此，不同類型的土壤會影響水稻對外源硒的吸收。水稻在紫色土上對外源硒的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)要優(yōu)于青紫泥和小粉土[12]。相關(guān)研究表明：通過外源土施硒肥可以提高作物硒的含量，但是僅有5 % ～ 30 %的外源硒會被作物吸收利用[13]，而水稻盆栽試驗(yàn)則表明，水稻對外源硒的當(dāng)季吸收利用率僅為2.87 %～3.75 %[14]，未被作物吸收利用的硒則殘留在土壤中，被土壤黏土礦物吸附固定或者隨地下水淋溶，給生態(tài)環(huán)境帶來了極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。葉面噴施硒肥具有硒利用率高，硒含量提高顯著，技術(shù)簡單等特點(diǎn)，但也存在著費(fèi)時費(fèi)工、作物硒容易超標(biāo)、施用條件易受氣候條件影響、生產(chǎn)出的農(nóng)產(chǎn)品安全性相對較低等缺點(diǎn)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于水稻富硒技術(shù)的研究多集中于富硒水稻品種篩選、土施硒肥和葉面噴施硒肥的外源調(diào)控技術(shù)等方面。而有關(guān)硒溶液浸種、富硒基質(zhì)育秧等措施對水稻后期生長中硒素營養(yǎng)特征及水稻籽粒硒富集影響的研究還鮮見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究擬通過設(shè)置3種不同育秧方式培育水稻秧苗，移栽后通過常規(guī)管理，并分析水稻硒素營養(yǎng)特征，明確育秧方式對水稻籽粒硒富集的影響，為安全、簡單和低成本的富硒水稻生產(chǎn)技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

盆栽試驗(yàn)于2016年7-11月在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研核心區(qū)的大棚內(nèi)進(jìn)行，盆栽土壤采自廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)場的水稻田，土壤的主要理化性質(zhì)為：土壤pH 6.150、全氮1.620 g/kg、全磷1.210 g/kg、全鉀12.400 g/kg、有機(jī)質(zhì)25.800 g/kg、全硒0.370 mg/kg和有效硒0.034 mg/kg。施用的常規(guī)有機(jī)肥：有機(jī)質(zhì)含量≥45 %，氮磷鉀總養(yǎng)分含量≥5 %。富硒基質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量≥45.0 %，總氮磷鉀含量≥5.0 %，硒含量0.6 g/kg。

移栽后使用的肥料為復(fù)合肥(15-15-15)、尿素和氯化鉀。供試作物為常規(guī)優(yōu)質(zhì)稻，品種為桂育9號。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置3種育秧方式，分別為：常規(guī)浸種-常規(guī)肥料育秧(處理C-C)、常規(guī)浸種-富硒基質(zhì)育秧(處理C-Se)和硒溶液浸種-富硒基質(zhì)育秧(處理Se-Se)。常規(guī)浸種為用清水浸沒24 h后放置于陰涼地方，保持濕潤，催芽；常規(guī)肥料育秧為在育苗框中按土壤重量添加有機(jī)肥6.250 g/kg，復(fù)合肥0.125 g/kg作為基肥。通過前期的預(yù)備試驗(yàn)，使用以下濃度硒溶液浸種和育苗基質(zhì)育苗對水稻的發(fā)芽沒有顯著影響：硒溶液浸種為使用上述亞硒酸鈉溶液浸沒24 h后，用清水沖洗2遍，放在陰涼地方，保持濕潤，催芽；富硒基質(zhì)育秧為在育苗框中按土壤重量添加富硒基質(zhì)6.250 g/kg(相當(dāng)于施用外源硒3.750 mg/kg土)，復(fù)合肥0.125 g/kg 作為基肥。育秧用育秧框尺寸：長×寬×高為50 cm×40 cm×30 cm；播種后25 d，將秧苗移栽到直徑為30 cm，高為22 cm的種植盆中，每種育秧方式種植4盆作為重復(fù)。

育秧：盆栽土壤經(jīng)風(fēng)干，過2 mm篩后，在育苗框中裝土50 kg，加水浸泡15 d，把水排干，按上述處理加入基肥，攪拌均勻，使土壤呈泥漿狀，攤平，用秧盤播種，每孔放兩粒發(fā)芽健壯的種子，待秧苗扎根，并長出葉片后，灌水，保持水層。其它按照常規(guī)管理進(jìn)行。

移栽及管理：在種植盆中裝入過2 mm篩的風(fēng)干土8 kg，加水浸泡15 d，加入基肥，攪拌均勻，沉淀1 d，然后選擇2棵健壯的長于同一個播種孔里的秧苗，拔出并直接移栽至種植盆中，每盆種植2穴(每穴兩苗)。按常規(guī)水肥及病蟲害管理?；蕿閺?fù)合肥(15-15-15)2.0 g·盆-1；移栽后10 d第1次追肥，尿素0.7 g/盆；移栽后25 d左右第2次追肥，尿素0.35 g/盆，氯化鉀0.50 g/盆。在水稻夠苗后曬盆10 d，控制無效分蘗。

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查及樣品采集分析

1.3.1 水稻農(nóng)藝性狀調(diào)查 從水稻返青開始，每隔10 d左右調(diào)查各處理水稻的株高和分蘗數(shù)，直至水稻曬田(盆)結(jié)束。在水稻收獲時，記錄水稻的株高及有效穗數(shù)，并采集稻穗樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行考種。

1.3.2 樣品采集與制備 水稻成熟之前植株樣品：在水稻移栽時的苗期及移栽后的拔節(jié)期，分別采集水稻整株植株樣品，根系用水沖洗干凈后，分離地上部和地下部，再用去離子水沖洗，分別放在鼓風(fēng)烘箱105 ℃條件下殺青0.5 h，后將烘箱溫度調(diào)至65 ℃烘干。分別稱重后，粉碎，保存好樣品，待測全硒含量。

水稻成熟時稻谷采樣：水稻成熟后，剪下每個有效穗，在陰涼處自然風(fēng)干，后考種，脫粒，以及分離空粒和實(shí)粒，烘干后分別稱重，用礱谷機(jī)、精米機(jī)將稻谷分離為谷殼、糙米和精米3部分，分別用粉碎機(jī)粉碎后，制得樣品，保存好，待測全硒含量。

相同日期不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同 Different letters mean significant difference among different treatments in the same date(P<0.05). The same as below圖1 不同育秧方式對水稻株高的影響Fig.1 Effect of seedling raising methods on rice height

水稻成熟時植株采樣：剪完有效穗的水稻植株，挖出全部根系，并用清水洗凈，分離地上部和地下部，分別烘干和稱重，粉碎后制備得樣品，保存，待測全硒含量。

1.3.3 植株全硒含量測定 植株樣品的測定采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法(GB 5009.93-2010)中的微波消解-氫化物原子熒光光譜法，原子熒光光度計(jì)為吉天AFS-9330。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2007 和 SPSS 22.0 等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和圖表制作，用LSD法分析各處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同育秧方式對水稻農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 不同育秧方式對水稻生長過程中株高及分蘗數(shù)的影響 從圖1可以看出，在分蘗盛期(8月21日)之前，株高由高到低依次表現(xiàn)為：處理C-C>Se-Se>C-Se；而進(jìn)入拔節(jié)期(9月1日)后，處理C-Se的株高最高。在水稻分蘗方面，水稻曬田(盆)之前的分蘗表現(xiàn)為處理Se-Se>C-C>C-Se，但在水稻收獲時的有效穗數(shù)則表現(xiàn)為處理C-C>C-Se>Se-Se(圖2)。從水稻移栽至收獲的生長期內(nèi)，在上述3種不同育秧方式下，水稻株高、分蘗數(shù)及有效穗數(shù)均無顯著差異。說明合適濃度的硒溶液浸種和富硒基質(zhì)育秧等措施，并不會顯著影響水稻的正常生長發(fā)育。

圖2 不同育秧方式對水稻分蘗的影響Fig.2 Effect of seedling raising methods on rice tiller number

2.1.2 不同育秧方式對水稻生物量的影響 如表1所示，拔節(jié)期水稻根系的生物量大小為：處理Se-Se>C-C>C-Se，而地上部莖葉生物量的大小順序?yàn)樘幚鞢-Se>C-C>Se-Se；成熟期水稻根系的生物量大小為處理C-Se>C-C>Se-Se，莖葉的生物量大小為處理C-Se>Se-Se>C-C，但以上水稻各部位生物量之間的差異不顯著。在總的生物量上，無論是在拔節(jié)期還是成熟期，均以處理C-Se的最大，分別為77.3 g/盆和100.4，在拔節(jié)期和成熟期分別比處理C-C和處理Se-Se高7.3 %、10.1 %和 7.9 %、4.6 %。

2.1.3 不同育秧方式對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量形成要素的影響 千粒重、總實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率是水稻產(chǎn)量形成的關(guān)鍵要素。研究表明，處理C-C的產(chǎn)量最高，分別比處理C-Se和處理Se-Se的高2.4 %和6.9 %(表2)。處理C-C的產(chǎn)量比處理C-Se高的原因在于，后者降低了水稻的有效穗數(shù)，在總粒數(shù)上低于前者； C-C處理的產(chǎn)量比Se-Se處理高的主要原因是，后者降低了水稻的有效穗和結(jié)實(shí)率(圖2，表2)。雖然處理Se-Se有減低水稻產(chǎn)量的趨勢，但在本研究濃度控制下，3種不同育秧方式處理下的水稻千粒重、結(jié)實(shí)率、總粒數(shù)及產(chǎn)量之間的差異并不顯著(表2)。

表1 不同育秧方式對水稻生物量的影響Table 1 Effect of different seedling raising methods on rice biomass

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，下同。
Note： Different letters mean significant difference among different treatments in the same date(P<0.05). The same as below.

表2 不同育秧方式對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量形成要素的影響Table 2 Effect of different seedling raising methods on rice yield and yield formation factors

表3 不同育秧方式對水稻苗期和拔節(jié)期地上部和地下部硒含量的影響Table 3 Effect of different seedling raising methods on selenium content in rice plant at seedling stage and jointing stage

2.2 不同育秧方式對水稻硒富集的影響

2.2.1 不同育秧方式對水稻苗期和拔節(jié)期植株硒含量的影響 如表3所示，與處理C-C相比，處理C-Se和處理Se-Se顯著提高了水稻苗期植株的全硒含量，其中地上部分別是處理C-C的14.9和14.7倍；地下部分別是處理C-C的12.0和15.4倍。隨著水稻生長，到拔節(jié)期處理C-Se和處理Se-Se的水稻植株硒含量顯著降低，地上部的全硒含量分別只是苗期的1/60和1/44；地下部的全硒含量則分別為苗期的1/18和1/13；處理C-C水稻拔節(jié)期地上部全硒含量也明顯低于苗期地上部，但地下部的全硒含量比苗期的略有提高。在水稻拔節(jié)期，3個處理地上部的全硒含量沒有顯著差異，但在地下部，處理C-Se的全硒含量要顯著低于其余2種處理。

2.2.2 不同育秧方式對水稻成熟期各部位硒富集的影響 3種育秧方式下水稻各部位硒含量均表現(xiàn)為處理Se-Se>C-Se>C-C(表4)，且水稻精米和糙米硒含量之間的差異均不顯著，處理Se-Se和處理C-Se的精米硒含量比處理C-C的提高17.3 %和5.1 %，而其糙米的硒含量分別提高22.7 %和19.1 %。在稻稈、稻根和谷殼硒含量上，處理Se-Se的稻稈和谷殼硒含量顯著高于其余2種處理；處理Se-Se的稻根硒含量顯著高于處理C-C，處理C-C和處理C-Se的稻稈、稻根和谷殼硒含量之間的差異均不顯著。

3 討 論

目前，有關(guān)不同育秧方式下水稻生長情況的研究報(bào)道較少。本研究表明，不同育秧方式對水稻的株高、分蘗數(shù)、地上生物量、地下部生物量以及產(chǎn)量及形成要素(千粒重、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率)均無顯著影響。硒參與植物體內(nèi)多種酶系反應(yīng)[15]，以增強(qiáng)植物的抗逆能力[16]；降低重金屬在水稻體內(nèi)的累積[17]，以減少重金屬對水稻的毒害。硒還能提高水稻葉片光合作用及SOD、CAT和POD等抗氧化酶活性[18]。

表4 不同育秧方式對水稻各部位硒富集的影響Table 4 Effect of different seedling raising methods on selenium enrichment in different rice parts

因此，很多研究認(rèn)為，施硒能提高水稻株高、葉面積、穗長及水稻產(chǎn)量[19-20]。但也有研究表明，施用外源硒并不能顯著提高水稻產(chǎn)量[14]。這可能與土壤硒本底值含量、外源硒施用時間、硒施用量等因素相關(guān)。本研究未在水稻移栽后的土壤中添加外源硒，外來的硒僅為移栽的水稻苗上富集的硒及移栽時秧苗根系攜帶的極少量土中含有的硒，其本身對水稻生長系統(tǒng)中硒總量的影響甚微。說明通過育苗時5.00 mg/L硒溶液浸種和外源硒含量為3.75 mg/kg土的苗床上育苗，使水稻苗期累積高含量的硒，對水稻后期的生長沒有顯著的影響。

在常規(guī)育苗條件下，水稻從苗期到拔節(jié)期，再到成熟期，地上部的硒含量逐漸降低，而根系的硒含量則為拔節(jié)期最高，這與張城銘等[21]的研究結(jié)果一致。在硒溶液浸種或富硒基質(zhì)育苗條件下，移栽后水稻植株無論是根系還是地上部的硒含量迅速降低，其主要原因在于：一方面，移栽后土壤中的硒含量較低，水稻體內(nèi)的硒可能再轉(zhuǎn)移至土壤中去；另一方面，硒在水稻植株內(nèi)有再運(yùn)轉(zhuǎn)過程[22]，隨著水稻生長，生物量增大，地下部的硒向地上部轉(zhuǎn)移，老組織的硒向新組織中轉(zhuǎn)移，硒在水稻植株內(nèi)被稀釋，含量降低。

本研究發(fā)現(xiàn)，處理C-Se的水稻根系和地上部硒含量均小于處理C-C，而到成熟期，除了稻稈，其它部位的硒含量均為處理C-Se高于處理C-C，說明富硒基質(zhì)育秧改變了水稻的硒素營養(yǎng)過程，且更加促進(jìn)了硒由莖葉向籽粒的轉(zhuǎn)移，其中機(jī)理還有待更多研究。對沙棘種子的研究，硒浸種后沙棘幼苗的過氧化氫酶、過氧化物酶和淀粉酶的活力提高[23]。此外，處理Se-Se各生育期、各部位硒的含量均高于其它2個處理，說明通過硒溶液浸種，能使水稻植株內(nèi)始終累積高于常規(guī)育苗的硒含量。有關(guān)小麥[24]、高粱[25]、豆類[26]等的研究結(jié)果均表明適當(dāng)濃度的硒溶液浸種，有助于提高種子的發(fā)芽率及活力指數(shù)，促進(jìn)根芽的發(fā)育，并對提高作物成熟期籽粒含硒量有一定的促進(jìn)作用，如苗期低濃度的外源硒能促進(jìn)小麥幼苗的生長[27]，但不同作物種子浸種的適宜硒溶液濃度[23-24]，及苗期外源硒濃度[27]也不同。

4 結(jié) 論

適當(dāng)濃度的硒溶液浸種和富硒基質(zhì)育秧，對水稻各時期的生物量及產(chǎn)量沒有顯著影響。在硒含量為3.75 mg/kg苗床育秧后，對水稻成熟期各部位硒含量有促進(jìn)作用；在硒含量5.00 mg/kg硒溶液浸種和3.75 mg/kg外源硒苗床育秧后，水稻稻根、稻稈和稻殼的硒含量顯著提高，精米和糙米硒含量分別比對照提高17.3 %和22.7 %。綜上所述，在水稻生產(chǎn)中，硒溶液浸種和富硒基質(zhì)育秧均是提高稻米硒含量的有效措施。