土壤施硒對淮山硒含量的影響

王曉麗，張澤洲，曹 升，陳清清，4，嚴(yán)華兵，王張民*

(1．中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球和空間科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230026；2．蘇州硒谷科技有限公司，江蘇省硒生物工程技術(shù)研究中心，江蘇 蘇州 215000；3．廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟作物研究所，廣西 南寧 530007；4．宜春學(xué)院，江西 宜春 336000)

硒是人體必需微量元素之一，硒維持人體正常生理活動，具有保護心臟、預(yù)防癌癥、抗氧化、提高免疫力、抗病毒等多種生物學(xué)功能，對人體健康至關(guān)重要[1-3]。中國有72%的地區(qū)屬于低硒和缺硒地區(qū)，我國13省份普查結(jié)果顯示，人均每日硒攝入量僅約40 μg，低于中國營養(yǎng)學(xué)會推薦的每日補充60-250 μg的量[4-5]。人體吸收的硒取決于膳食攝入的硒，通過外源硒營養(yǎng)強化方法提高農(nóng)產(chǎn)品硒水平，對改善人類硒營養(yǎng)健康具有重要意義，因此開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品的需求日益迫切。

近年來，關(guān)于富硒水稻、富硒小麥、富硒馬鈴薯等富硒農(nóng)產(chǎn)品的研發(fā)已受到了人們的關(guān)注[6-8]?；瓷胶胸S富的蛋白質(zhì)、微量元素等營養(yǎng)成分及多種藥用成分，具有較高的藥理作用和食用價值[9]。目前外源硒營養(yǎng)強化技術(shù)研究多集中在水稻、小麥等糧食作物和番茄、大白菜等蔬菜作物方面，而對淮山的硒營養(yǎng)強化報道較少，富硒淮山的種植具有廣闊的應(yīng)用前景。廣西是農(nóng)業(yè)大省，也是我國最大的天然富硒區(qū)，本試驗以淮山為材料，選擇廣西南寧和玉林兩個試驗區(qū)，采用土壤根施方式，比較不同施肥時期和施肥量對淮山可食部分含硒量的影響，確定適合富硒淮山種植的最適施肥時期和施肥量，旨在為富硒淮山的生產(chǎn)種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試淮山品種為“桂淮7號”和“紫玉淮山”，分別由桂平市金田村家春合作社和玉林市興業(yè)縣大水莊園提供；供試硒肥為蘇州硒谷科技有限公司提供的基準(zhǔn)肥料，根部撒施用粉末硒肥產(chǎn)品代碼SETEK-BF-002，總硒含量1000.0 mg/kg。

1.2 試驗地自然狀況

表1 試驗地土壤理化性質(zhì)

試驗區(qū)在南寧市武鳴縣里建鎮(zhèn)和玉林市玉州區(qū)仁厚鎮(zhèn)進(jìn)行，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，光熱充足，雨量充沛。里建鎮(zhèn)試驗地土壤總硒含量背景值為544.4μg/kg。仁厚鎮(zhèn)試驗地土壤總硒含量背景值為183.7 μg/kg。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2019年4月30日分別在南寧市武鳴縣里建鎮(zhèn)和玉林市玉州區(qū)仁厚鎮(zhèn)試驗田開展。采用大田小區(qū)試驗，一次性基施氮肥、磷肥、鉀肥、有機肥，根據(jù)淮山的生育階段，分別在8月20日(淮山塊莖初期)、9月30日(淮山塊莖膨大期)、11月30日(淮山塊莖成熟期)三個施肥時期，設(shè)置兩個施肥梯度：低硒組(100 kg/hm2，即100g Se/hm2)和高硒組(250 kg/hm2，即250g Se/hm2)，共6個處理組和1個CK組(不施加硒肥)，施用時將硒肥均勻撒施于試驗區(qū)表層土中，具體試驗設(shè)計如下：CK：在淮山生長期間未施加硒肥；A：在淮山塊莖初期施加100 kg/hm2硒肥；B：在淮山塊莖初期施加250 kg/hm2硒肥；C：在淮山塊莖膨大期施加100 kg/hm2硒肥；D：在淮山塊莖膨大期加250 kg/hm2硒肥；E：在淮山塊莖成熟期施加100 kg/hm2硒肥；F：在淮山塊莖成熟期施加250 kg/hm2硒肥。試驗區(qū)采取隨機區(qū)組排列，每個小區(qū)面積 60 m2，每個處理組 3 次重復(fù)。各小區(qū)田埂用塑料薄膜包裹隔離，田間栽培管理按大田常規(guī)操作進(jìn)行。2020年1月20日采摘各處理組的成熟塊莖樣品，并去除土壤表層雜物約10厘米，采集根際附近2cm左右的耕作層(10～30cm)土壤樣品。

1.4 測試方法及項目

將采摘的淮山樣品洗凈、去皮、烘干、研磨后，過200目篩，常溫保存，土壤樣品自然風(fēng)干，研磨后過200目篩，常溫保存。土壤與淮山樣品采用HNO3-HClO4混酸消解處理，氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(HG-AFS)測定樣品總硒濃度[10]。其中淮山富集系數(shù)計算方式如下：

(1)

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS進(jìn)行統(tǒng)計分析及圖表繪制，多重比較采用新復(fù)極差法(Duncan’s)進(jìn)行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥時期和不同施肥量對南寧淮山硒強化的影響。

圖1 不同施肥時期和施肥量對南寧淮山硒含量影響

從圖1可以看出，不同時期施肥對南寧淮山硒含量影響不同。3個不同施肥時期均可提高淮山硒含量，并達(dá)到顯著差異(P<0.05)，在塊莖初期和塊莖膨大期施肥顯著大于塊莖成熟期施肥。在塊莖初期，低硒組淮山含量為對照組的12.5倍(P>0.05)，隨著施肥量的增加，高硒組淮山硒含量提高至CK組的31.5倍，淮山含量最高，為767 μg/kg，顯著大于CK組和低硒組(P<0.05)。在塊莖膨大期，低硒組、高硒組淮山硒含量均顯著大于CK組，分別提高至CK組的16.6、13.1倍，高硒組淮山硒含量相比低硒組略低(P> 0.05)。在塊莖成熟期，低硒組、高硒組淮山硒含量略高于CK組(P> 0.05)，分別為CK組的1.2、1.6倍。綜合來看，南寧選擇在塊莖初期施加高含量硒肥，對于淮山中硒強化效果最好，從對照組淮山的含量較低可以看出，這可能是因為南寧地區(qū)土壤理化性質(zhì)導(dǎo)致土壤中的硒在施加低硒肥時難以被淮山吸收利用，只有施加高含量硒肥，才能提高淮山硒含量。

2.2 不同施肥時期和不同施肥量對玉林淮山硒強化效應(yīng)研究。

圖2 不同施肥時期和施肥量對玉林淮山硒含量影響

從圖2可以看出，在玉林，不同時期施肥對玉林淮山硒含量影響不同，表現(xiàn)為：塊莖膨大期>塊莖初期>塊莖成熟期，其中塊莖初期、塊莖膨大期施肥可提高淮山硒含量，塊莖成熟期施肥使淮山硒含量降低。在塊莖初期，低硒組、高硒組淮山硒含量與CK組達(dá)到顯著差異(P<0.05)，分別為CK組的3、4倍，且隨著施肥量的增加，淮山硒含量增加(P> 0.05)。在塊莖膨大期，低硒組、高硒組均顯著大于CK組(P<0.05)，淮山含量為498、491 μg/kg，分別為CK組的5.5、5.4倍，但隨著施肥量的增加，高硒組硒含量略低(P> 0.05)。在塊莖成熟期，相比CK組，施硒后淮山硒含量降低(P> 0.05)。綜合來看，玉林選擇在塊莖膨大期施肥強化效果最好，從玉林對照組淮山的硒含量較高可以看出，這可能是因為玉林淮山較為容易吸收土壤中硒，而塊莖膨大期又是淮山吸收轉(zhuǎn)化硒的關(guān)鍵時期，因此在淮山塊莖膨大期施肥能快速有效地提高淮山硒含量。

2.3 南寧和玉林土壤-淮山富集系數(shù)。

圖3 南寧和玉林土壤-淮山富集系數(shù)

CK：在淮山生長期間未施加硒肥；A：淮山塊莖初期低硒組；B：淮山塊莖初期高硒組；C：淮山塊莖膨大期低硒組；D：淮山塊莖膨大期高硒組；E：淮山塊莖成熟期低硒組；F：淮山塊莖成熟期高硒組；

根據(jù)根際施肥后成熟淮山的根際土壤數(shù)據(jù)，計算各處理組淮山富集系數(shù)，結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出，在CK、塊莖初期低硒組、塊莖膨大期高硒組、塊莖成熟期低硒組、塊莖成熟期高硒組中，玉林淮山的富集系數(shù)顯著大于南寧淮山的富集系數(shù)(P<0.05)，塊莖初期高硒組、塊莖膨大期低硒組間南寧淮山和玉林淮山的富集系數(shù)差異不顯著(P> 0.05)。在南寧，各處理組淮山富集系數(shù)表現(xiàn)為：塊莖初期高硒組>塊莖膨大期低硒組>塊莖初期低硒組>塊莖膨大期高硒組> CK >塊莖成熟期高硒組>塊莖成熟期低硒組。塊莖初期高硒組淮山富集系數(shù)最大，為109.3%，顯著大于其他各處理組(P<0.05)；塊莖初期低硒組、塊莖膨大期低硒組、塊莖膨大期高硒組間淮山富集系數(shù)差異不顯著(P> 0.05)，但顯著大于CK組和塊莖成熟期低硒組、塊莖成熟期高硒組；塊莖成熟期低硒組和塊莖成熟期高硒組淮山富集系數(shù)最小(P> 0.05)。在玉林，各處理組淮山富集系數(shù)表現(xiàn)為：塊莖膨大期高硒組>塊莖膨大期低硒組>塊莖初期高硒組>塊莖初期低硒組> CK>塊莖成熟期低硒組>塊莖成熟期高硒組。塊莖膨大期高硒組淮山富集系數(shù)最大，為136.8%，塊莖膨大期低硒組、塊莖膨大期高硒組淮山富集系數(shù)顯著大于CK、塊莖成熟期低硒組和塊莖成熟期高硒組(P<0.05)；塊莖初期低硒組、塊莖初期高硒組與其他處理組間淮山富集系數(shù)差異不顯著(P> 0.05)。

3 討論與結(jié)論

通過土壤根施硒肥的方式來提高農(nóng)作物中的硒含量，是一條可行的途徑。關(guān)于農(nóng)作物吸收外源硒對作物硒含量的影響已有較多報道，研究表明，對小麥?zhǔn)┘?～100ghm-2的硒酸鈉溶液，能顯著增加小麥的硒含量，且對小麥的生長發(fā)育沒有毒害作用[11]；潘曉紅等發(fā)現(xiàn)土施硒肥可以顯著提高黑花生的硒含量，且隨著土壤施硒量的增加，黑花生的硒含量呈遞增趨勢[12]；曹升等對食用木薯進(jìn)行外源硒強化研究發(fā)現(xiàn)，根施硒肥可有效地提高塊根硒含量[13]；廖青等發(fā)現(xiàn)土施硒肥能有效增加甘薯薯塊的硒含量，且隨著施硒量增加，甘薯薯塊硒含量明顯提高[14]。殷金巖等研究不同硒肥對馬鈴薯硒含量的影響表明，在一定范圍內(nèi)施硒能顯著提高作物硒含量，但過量施硒會對作物產(chǎn)生毒害作用[15]。與前人研究相似，本試驗在塊莖初期和塊莖膨大期對南寧和玉林淮山土施硒肥都可以顯著提高淮山硒含量(見圖1、2)，且在塊莖初期隨著施硒量的增加，淮山硒含量提高，這與潘曉紅、廖青等的結(jié)論類似；而在塊莖膨大期施高濃度硒肥時淮山硒濃度無明顯上升，可能是因為塊莖膨大期是吸收硒的關(guān)鍵時期，由于植物的自身防御機制，施加過高的硒肥時會對淮山硒積累有一定的抑制作用，阻止硒向可食部分高度富集[16]。

從不同時期施肥的差異比較來看，南寧和玉林在塊莖初期和塊莖膨大期的施肥效果均顯著大于塊莖成熟期，南寧在塊莖初期施肥優(yōu)于塊莖膨大期，而玉林在塊莖膨大期施肥更好(見圖1、2)。王斐對不同時期土施硒肥對梨樹的影響發(fā)現(xiàn)，盛花期施肥可以顯著提高葉片中的硒含量，而果實發(fā)育期施肥葉片中硒含量卻沒有顯著增加[17]。楊明等對毛竹筍的富硒施肥研究表明，施肥時間和硒肥濃度顯著影響竹筍硒含量，在1月施肥竹筍硒濃度大于在3月施肥[18]。張巽等在不同生育時期對谷子施用硒肥，發(fā)現(xiàn)各時期籽粒硒含量表現(xiàn)為：灌漿期>孕穗期>拔節(jié)期，這可能是因為谷子在生長發(fā)育時，硒有向籽粒富集的趨勢[19]。陳文紅等研究不同時期噴施硒肥對紫色馬鈴薯塊莖硒含量的影響表明，不同品種的最適噴施時期不一樣，黑美人在花期噴施硒肥更有效，紫云一號在蕾期效果最好[20]。本試驗淮山外源硒強化在不同施肥時期有顯著差異可能是淮山品種原因和自身生長機制導(dǎo)致，而南寧和玉林兩地的最佳施肥時期不同可能是因為兩地土壤理化性質(zhì)不同從而使淮山對硒的吸收利用效率不同，具體原因還需要進(jìn)一步探究。

土壤中的硒是植物硒的主要來源，植物對硒的吸收主要取決于土壤硒的有效性。影響硒的有效性因素主要包括土壤類型、質(zhì)地、pH、氧化還原電位(Eh)、有機質(zhì)含量等[21]。研究表明，在微酸性和低氧化還原環(huán)境的土壤中，硒易被鐵、鋁氧化物或氫氧化物所固定，對植物有效性不高[22]。對低硒茶園土壤施硒發(fā)現(xiàn)，硒易被氧化物吸附固定，可溶性硒含量較少，因此施硒對提高茶葉含硒量的效果較小[23]。熊軍等研究不同土壤條件下外源施硒對紫甘薯硒含量的影響發(fā)現(xiàn)，薯塊硒含量與土壤硒含量無明顯線性關(guān)系，砂壤土相比粘壤土可能更有利于甘薯塊根對土壤中硒元素的吸收[24]。雖然土壤總硒與黏粒含量呈正比，但植物硒含量則與土壤黏粒呈負(fù)相關(guān)，隨著質(zhì)地變黏土壤中硒的有效性降低[25]。本試驗中，南寧試驗地土壤類型為壤土，硒含量較高，玉林試驗地土壤類型為砂土，硒含量較低，但南寧CK組淮山的富集系數(shù)顯著小于玉林CK組(p<0.05)，表明兩地土壤質(zhì)地差異很大，從而導(dǎo)致淮山對硒的吸收轉(zhuǎn)運能力不同(見圖3)。南寧土壤硒有效性低，在塊莖初期施加低濃度硒肥后，硒易被固定難以被淮山吸收利用，只有施加高濃度硒肥，才能達(dá)到淮山富硒效果；而玉林試驗地砂土硒有效性高，在塊莖膨大期對淮山土施硒肥便可增加淮山硒含量，從經(jīng)濟效應(yīng)考慮角度，施低濃度硒肥比高濃度硒肥更節(jié)約成本。因此南寧選擇在塊莖初期施加高濃度硒肥對淮山硒強化效果最好，玉林在塊莖膨大期施加低濃度硒肥效果最好。