不同類型富硒肥對水稻富集硒效果的影響試驗初報

劉云發(fā) 鄧紅軍 劉曉娜 李春紅 鄭威

摘要：通過不同地點的同一田塊水稻的同一生育時期選擇3種不同類型硒肥進行葉面噴施處理，以清水處理作為對照（CK），考察不同類型硒肥對水稻富集硒的差異。結(jié)果表明，通過富硒微生物將亞硒酸鈉轉(zhuǎn)化而成的華龍西科生物有機硒肥（處理3、處理4）效果最好，稻米總硒和有機硒含量為0.3～0.5 mg/kg，達到DBS42/002-2014要求，不同地點、不同品種穩(wěn)定性好且成本較低;處理1施用的是農(nóng)?？婆莆剩久卓偽陀袡C硒含量不穩(wěn)定，在0.15 mg/kg以下，或在0.5 mg/kg以上，達不到DBS42/002-2014要求;處理2施用的是硒之源牌硒肥，稻米總硒在0.15 mg/kg以下，且有機硒占比未達到80%，達不到DBS42/002-2014要求。

關(guān)鍵詞：水稻;富硒葉面肥;硒含量

中圖分類號：S511? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）08-0067-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.08.015? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Abstract： Three different types of selenium fertilizers were selected for leaf spraying treatment at the same growth stage of the same field of rice in different locations. The clean water treatment was used as control （CK） to investigate the difference of different types of selenium fertilizers on selenium enrichment in rice. The results showed that the Hualongxike brand bio-organic selenium fertilizer （treatment 3 and treatment 4） transformed by selenium-enriched microorganisms sodium selenite had the best effect， and the total selenium and organic selenium content of rice reached 0.3～0.5 mg/kg accurately， meeting the requirements of DBS42/002-2014， good stability and low cost in different locations and different varieties; Treatment 1 application was Nongxike brand selenium fertilizer， the total selenium and organic selenium content of rice was unstable， some points were below 0.15 mg/kg， and some points were above 0.5 mg/kg， which could not reach DBS42/002-2014 requirements; Treatment 2 applied selenium fertilizer of Xizhiyuan brand. The total selenium in rice was below 0.15 mg/kg， and the proportion of organic selenium was less than 80%， which could not meet

水稻是中國第一大糧食作物，播種面積和總產(chǎn)量均居糧食作物之首，且中國約有65%的人口以稻米為主食[1]，因此，稻米是人們?nèi)粘Ｑa硒的理想載體，富硒稻米是最便捷、最大眾化的補硒產(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)，促進全民健康具有重要作用和積極意義。

中國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重影響著人類的身體健康。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)時已嚴重威脅著人類的身體健康并造成潛在的危害[2，3]。中國近2/3的人缺硒或處于缺硒邊緣[4]。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)生和計劃生育委員會制定標準，推薦硒日最高安全攝入量為400 μg[5-8]。

自然界中存在的硒元素分為化學(xué)硒和生物硒兩種?；瘜W(xué)硒一般指無機硒（亞硒酸鈉和硒酸鈉）、螯合硒、人工合成的有機硒化物以及化學(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[9-11]或者通過富硒微生物轉(zhuǎn)化而來的生物納米硒[12]。化學(xué)硒的毒性很強且吸收率低，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)良補硒劑，具有良好的藥理及保健作用。

目前有機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[12]。微生物轉(zhuǎn)化法中較多的是利用酵母[13]和乳酸菌[14]，但這種微生物將無機硒轉(zhuǎn)化成生物硒的轉(zhuǎn)化效率不高，最高僅有30%，而利用其他富硒微生物進行生物硒高效轉(zhuǎn)化已有成功研究[15]。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[16]，而在富硒區(qū)，僅依靠土壤中的硒則農(nóng)產(chǎn)品的硒含量很難達到標準[17]，必須依靠生物富硒強化，即通過生物轉(zhuǎn)化來獲得有機硒含量較高的農(nóng)產(chǎn)品，但目前生產(chǎn)上多用無機硒或殘存大量無機硒的螯合硒、酵母硒或化學(xué)合成的有機硒化物根外噴施來獲得富硒農(nóng)產(chǎn)品，不僅硒的利用率不高，且轉(zhuǎn)化為有機硒的效率也不高，使富硒農(nóng)產(chǎn)品中有機硒的含量較低，而且對作物和人體有害，安全性低，使用量大、次數(shù)多，對土壤和水體形成二次污染。因此，本試驗通過在水稻上施用幾種不同類型的硒肥，比較稻米中的總硒和有機硒含量及使用成本，以期篩選出安全、高效、精準達標且穩(wěn)定性好、使用方便、成本低的硒肥，進而在優(yōu)質(zhì)綠色安全的基礎(chǔ)上，為生產(chǎn)出精準達到湖北省食品安全地方標準《富有機硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）且有機硒含量高的稻米提供依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 硒肥? 農(nóng)?？?，規(guī)格500 mL/瓶，由中農(nóng)硒科富硒農(nóng)業(yè)技術(shù)研究院（北京）有限公司提供;硒之源，規(guī)格100 mL/瓶，由安徽硒無憂現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司提供;華龍西科，規(guī)格200 mL/瓶、300 mL/瓶，生物有機硒，由湖北華龍西科生物科技有限公司提供。

1.1.2? 試驗地點及品種? A.遠安縣洋坪鎮(zhèn)茅坪村，玉針香（常規(guī)稻）;B.遠安縣洋坪鎮(zhèn)瓦倉村，鄂中5號（常規(guī)稻）;C.夷陵區(qū)分鄉(xiāng)南埡試驗田，香稻一號（常規(guī)稻）;D.長陽縣漁峽口鎮(zhèn)枝柘坪村，泰香8號（雜交稻）。

1.2? 試驗設(shè)計與方法

1.2.1? 試驗設(shè)計? 釆用對比試驗，不設(shè)重復(fù)。設(shè)5個處理（含對照），即每個硒肥類型為1個處理，其中華龍西科硒肥設(shè)3 000和4 500 mL/hm2兩種不同用量處理。每個處理面積500 m2，處理間間隔50 cm，四周設(shè)保護行，水稻進入灌漿期噴施1次，噴施濃度嚴格按照產(chǎn)品說明配制。各處理設(shè)計見表1。

1.2.2? 試驗方法? 在各處理水稻進入灌漿期時噴施，選擇晴天10：00前、14：00以后噴施，陰天全天噴施;使用低微粒彌霧機噴施;噴施濃度嚴格按產(chǎn)品說明書配制使用，確保全部葉片都能均勻噴施到為宜。施用后12 h內(nèi)遇下雨可酌情補施1次，用量應(yīng)適度減少，各處理管理同大田生產(chǎn)管理。各處理以黃熟期取樣2 000 g送湖北省地礦局恩施實驗室檢測，出具有CMA資質(zhì)的檢測報告。

因各試驗點品種灌漿成熟期不一致和生態(tài)環(huán)境差異，在試驗中除不同地點噴施時間和取樣時間不一致外（表2），各點試驗濃度、噴施方法、取樣送樣方法、檢測時間等試驗過程一致。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同類型硒肥硒含量分析

不同類型硒肥試驗結(jié)果見表3。從表3可以看出，處理1總硒含量為0.148～0.941 mg/kg，有機硒含量為0.117～0.931 mg/kg，與對照有機硒差異為0.042～0.871 mg/kg，變幅較大，在0.2 mg/kg以下，或在0.5 mg/kg以上，且有機硒占比只有硒含量超標的夷陵區(qū)分鄉(xiāng)南埡試驗田（C）超過80%，說明質(zhì)量穩(wěn)定性差，很難精準達標。處理2總硒含量為0.139～0.150 mg/kg，有機硒含量為0.108～0.117 mg/kg，與對照有機硒差異為0.033～0.089 mg/kg，雖然變幅小，穩(wěn)定性較好，但在本試驗中總硒和有機硒含量偏低，總硒在0.15 mg/kg以下，且有機硒占比只有長陽縣漁峽口鎮(zhèn)枝柘坪村（試驗點D）超過80%，其余3個試驗點均未達到80%，也很難達標。處理3總硒含量為0.350～0.390 mg/kg，有機硒含量為0.336～0.380 mg/kg，與對照有機硒差異為0.273～0.305 mg/kg，變幅較小，說明華龍西科生物有機硒質(zhì)量穩(wěn)定性好，有機硒占比有3個試驗點（A.遠安縣洋坪鎮(zhèn)茅坪村;B.遠安縣洋坪鎮(zhèn)瓦倉村;C.夷陵區(qū)分鄉(xiāng)南埡試驗田）在95%以上，有一個試驗點（D.長陽縣漁峽口鎮(zhèn)枝柘坪村）在90%以上，精準達到DBS42/002-2014要求。試驗點A未設(shè)處理4，試驗點B、試驗點C、試驗點D處理4總硒含量為0.451～0.492 mg/kg，有機硒含量為0.440～0.448 mg/kg，與對照有機硒差異為0.385～0.412 mg/kg，變幅較小，說明質(zhì)量穩(wěn)定性好，有機硒占比有2個試驗點（B.遠安縣洋坪鎮(zhèn)瓦倉村;C.夷陵區(qū)分鄉(xiāng)南埡試驗田）在95%以上，有1個試驗點（D.長陽縣漁峽口鎮(zhèn)枝柘坪村）在90%以上，精準達到DBS42/002-2014要求。

2.2? 不同水稻品種富硒能力分析

以處理3和處理4華龍西科牌生物有機肥為例，同一用量在不同水稻品種上有機硒占比有差異。試驗點A、試驗點B、試驗點C都為常規(guī)品種，每公頃硒肥用量3 000 mL，檢測有機硒含量分別為0.380、0.360、0.340 mg/kg，有機硒占總硒的比例分別為97.4%、97.3%、97.1%，而試驗點D為雜交品種，檢測有機硒含量為0.336 mg/kg，有機硒占比為90.6%。每公頃硒肥用量4 500 mL，檢測試驗點B、試驗點C有機硒含量，常規(guī)品種有機硒含量分別為0.440、0.443 mg/kg，有機硒占比分別為97.6%、98.0%，而試驗點D為雜交品種，檢測有機硒含量為0.448 mg/kg，有機硒占比為91.1%（表3）。說明在本次試驗中常規(guī)稻吸收轉(zhuǎn)化硒的能力比雜交稻強。

2.3? 土壤硒含量對作物吸收硒的影響分析

4個試驗點土壤中有一定的硒含量，所以對照處理水稻中也有一定硒含量，試驗點A、試驗點B、試驗點C、試驗點D稻米中總硒含量分別為0.096、0.080、0.067、0.086 mg/kg，有機硒含量分別為0.075、0.028、0.060、0.063 mg/kg，有機硒占比分別為78.1%、35.0%、89.6%、73.3%（表3）。表明土壤硒對作物吸收硒有一定影響，土壤硒含量與作物硒含量有一定的相關(guān)性，但吸收效率較低且很不穩(wěn)定，但二者之間沒有正相關(guān)性。

2.4? 成本分析

按照生產(chǎn)廠家硒肥指導(dǎo)價（農(nóng)?？?.24元/mL，硒之源0.60元/mL，華龍西科0.50元/mL）和用工（450元/hm2）計算，各處理使用成本處理1為2 250元/hm2，處理2為1 350元/hm2，處理3為1 950元/hm2，處理4為2 700元。綜合分析，處理3和處理4為華龍西科生物有機硒肥，在本試驗中質(zhì)量穩(wěn)定，效果好，在灌漿初期僅使用1次就能精準達到富有機硒產(chǎn)品標準（DBS42/002-2014），且使用安全，無污染。但因施用濃度不同，成本有所不同。從農(nóng)產(chǎn)品安全、環(huán)境效應(yīng)、硒含量和經(jīng)濟效益等多方面來看，處理3最適宜富硒水稻種植和富硒稻米生產(chǎn)。

3? 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，處理3、處理4施用的是富硒微生物轉(zhuǎn)化而來的生物有機硒類的硒肥，稻米硒含量穩(wěn)定性好，變幅小，在灌漿初期僅使用1次就能精準達標且有機硒占比高，同時安全性好，無污染，成本較低。處理3總硒含量為0.350～0.390 mg/kg，且有機硒占比有3個試驗點在95%以上，有1個試驗點在90%以上，精準達到DBS42/002-2014要求。處理4總硒含量為0.451～0.492 mg/kg，且有機硒占比有2個試驗點在95%以上，有1個試驗點在90%以上，精準達到DBS42/002-2014要求。處理1生產(chǎn)的稻米硒含量變幅較大，在0.2 mg/kg以下，或在0.5 mg/kg以上，且有機硒占比4個試驗點有3個試驗點未達到80%，只有硒含量超標的試驗點C超過80%，說明質(zhì)量穩(wěn)定性差，很難精準達標。處理2生產(chǎn)的稻米雖然變幅小，穩(wěn)定性較好，但在本試驗中總硒和有機硒含量偏低，總硒在0.15 mg/kg以下，且有機硒占比僅有試驗點D超過80%，也很難達標。所以，從農(nóng)產(chǎn)品安全、環(huán)境效應(yīng)、硒含量和經(jīng)濟效益等多方面來看，處理3最適宜富硒水稻種植和富硒稻米生產(chǎn)。

Sun等[18]收集中國不同地區(qū)水稻，測得水稻子粒中硒代蛋氨酸是主要硒種類，占總硒的82.9%，其次為硒甲基硒代半胱氨酸，占總硒的6.2%，再次為硒代半胱氨酸，占總硒的2.8%～6.3%。而這幾種氨基酸是人體容易吸收且對人體有益的硒成分。因此，在生產(chǎn)稻米等富硒農(nóng)產(chǎn)品時必須強調(diào)有機硒的占比在80%以上，特別是硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸的占比在70%以上，這樣才能說明外源硒被動植物吸收并真正轉(zhuǎn)化到可食部分中去。

周鑫斌等[19]的研究表明，有機硒是通過韌皮部向子粒轉(zhuǎn)移，而無機硒主要是通過木質(zhì)部向子粒轉(zhuǎn)移，且有機硒的轉(zhuǎn)移系數(shù)是無機硒的10～20倍，從葉面供應(yīng)亞硒酸鈉、硒酸鈉、硒代蛋氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸，子粒中的硒含量供應(yīng)硒代蛋氨酸的處理顯著高于無機硒的處理，而無機硒則在劍葉中積累，很難向子粒轉(zhuǎn)移。Zhang等[20]的研究也表明，水稻根部吸收亞硒酸鈉時，必須先將亞硒酸鈉轉(zhuǎn)化成硒代蛋氨酸，然后通過硝酸鹽轉(zhuǎn)運到子粒。鄭威等[21]研究表明，利用生物有機硒進行水稻葉面生物強化，不僅可以改善水稻農(nóng)藝經(jīng)濟性狀，而且稻米總硒和有機硒含量能夠精準達到DBS42/002-2014要求。本研究再次證明了只有外源供應(yīng)生物有機硒時，才能使水稻子粒的硒含量提高并真正轉(zhuǎn)化成硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸。

前人研究表明，不同類型水稻、同一類型不同水稻品種吸收和轉(zhuǎn)化硒的效率不同[21-25]。本研究也證實雜交稻品種在轉(zhuǎn)化有機硒時與常規(guī)稻品種有差異，但水稻不同基因型在生長發(fā)育過程中受環(huán)境影響較大[26]，需要利用大量品種在同一環(huán)境下進行多年多點試驗才能得出規(guī)律性的結(jié)論。

在不進行外源硒強化時，作物硒含量與土壤總硒含量沒有相關(guān)性，而與土壤有效態(tài)硒含量存在相關(guān)性[17，27，28]。本試驗結(jié)果也證明了這一點，但土壤有效態(tài)硒含量為多少時才能滿足作物硒含量需要，從而達到相關(guān)標準，以及土壤有效態(tài)硒含量與作物硒含量的相關(guān)性強弱等問題還需要大量的試驗予以證實。

參考文獻：

[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] 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.

[3] 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.

[4] 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[M].第二版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

[5] 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.

[6] 夏弈明，HILL K E，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.

[7] 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.

[8] WS/T 578.3-2017，中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量第3部分：微量元素[S].

[9] 李華為，趙素云，劉曉波.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.

[10] 劉? 瓊，姜? 亮，田? 靜，等.硒蛋白的分子生物學(xué)及與疾病的關(guān)系[J].化學(xué)進展，2009，21（5）：819-830.

[11] 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.

[12] 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)展藍皮書（2017）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2017.

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

[14] 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 cosmochemical acta，2004， 68（18）：3687-3701.

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

[16] 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.

[17] 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.

[18] SUN G X，LIU X，WILLIAMS P N，et al. Distribution and translocation of selenium from soil to grain and its speciation in paddy rice（Oryza sativa L.）[J].Environ Sci Technol，2010， 44（17）：6706-6711.

[19] 周鑫斌，賴? 凡，張城銘，等.不同形態(tài)硒向水稻籽粒轉(zhuǎn)運途徑及品種差異[J].土壤學(xué)報，2017，54（5）：1251-1258.

[20] 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，2019，1-11.doi：10.1111/pbi.13037.

[21] 鄭? 威，萬晟杰，龍小玲，等.生物有機硒對水稻農(nóng)藝經(jīng)濟性狀及硒吸收分配的影響[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2018，29（23）：54-56，145.

[22] 余守武，陳合云，鄭學(xué)強，等.水稻籽粒硒含量的基因型差異及其與產(chǎn)量性狀的相關(guān)性分析[J].核農(nóng)學(xué)報，2011，25（5）：993-997.

[23] 杜前進，張永發(fā)，唐樹梅，等.水稻不同品種在海南富硒土壤中硒的吸收和分配機理[J].中國土壤與肥料，2009（6）：37-40.

[24] 趙學(xué)杏.不同品種水稻富硒能力的初步研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2011，17（5）：54-55.

[25] 陳秋香，施衛(wèi)明，王校常.有色稻與常規(guī)稻富硒能力比較及其機理初探[J].土壤，2010，42（1）：88-94.

[26] 杜前進，張永發(fā)，曾? 賓，等.海南富硒地區(qū)水稻富硒品種的篩選[J].中國土壤與肥料，2009（1）：46-49.

[27] 管文文.水稻吸收累積硒元素的特點及稻米富硒技術(shù)途徑的初步研究[D].江蘇揚州：揚州大學(xué)，2011.

[28] 馬芳宇.江漢平原富硒土壤與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量初探[J].資源環(huán)境與工程，2012，26（2）：194-200.

收稿日期：2018-12-10

基金項目：湖北省農(nóng)業(yè)科技“五個一”行動資助項目（鄂農(nóng)科發(fā)[2017]6號）;主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新項目（HCICGIⅢ-3-1）

作者簡介：劉云發(fā)（1964-），男，湖北宜昌人，高級農(nóng)藝師，主要從事水稻試驗示范及糧油作物技術(shù)推廣工作，（電話）13397207669（電子信箱）ycsngx@tom.com;通信作者，鄭? 威，研究員，博士，主要從事富硒種養(yǎng)殖研究及富硒產(chǎn)品研發(fā)，（電話）18986005345（電子信箱）nkyzhengwei@163.com。