施硒方式對(duì)高粱富硒效果、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

史麗娟，白文斌，曹昌林，李 光，江佰陽(yáng)，張建華，范 娜，彭之東，郭瑞峰，高 鵬

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高粱研究所，山西晉中030600；2.高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600）

硒是人體必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素之一，對(duì)增強(qiáng)人體免疫力、延緩衰老和預(yù)防疾病具有重要作用[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界有40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)缺硒。我國(guó)是一個(gè)缺硒大國(guó)，有22個(gè)?。ㄊ校┑牟糠值貐^(qū)，約7億人口處在低硒帶[2]。近年來，國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，癌癥、糖尿病、心腦血管疾病、肝病等多種疾病的發(fā)生都與體內(nèi)硒缺乏有關(guān)[3-4]。硒在人和動(dòng)物體內(nèi)無法自主合成，必須從食物中獲取，植物是自然界硒生態(tài)循環(huán)中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是人和動(dòng)物獲取硒的最直接來源[5]。因此，科學(xué)生產(chǎn)富硒作物，對(duì)解決人體缺硒問題至關(guān)重要。

高粱是世界第五大禾谷類作物，具有光合效率高、抗旱、耐鹽堿、耐瘠薄等特點(diǎn)[6]，是我國(guó)干旱地區(qū)重要的糧食作物，也是我國(guó)釀造業(yè)和飼料加工業(yè)的重要原料[7]。隨著農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，小雜糧迎來了發(fā)展機(jī)遇，而高粱作為優(yōu)質(zhì)山西老陳醋、優(yōu)質(zhì)汾酒的主要原料，市場(chǎng)需求量也在不斷增加[8]，其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中擁有巨大產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展空間。因此，探索富硒栽培技術(shù)應(yīng)用于高粱生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)于高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力提高以及人體硒營(yíng)養(yǎng)狀況的改善具有重要意義。

葉面噴施、土壤基施和根施硒肥是目前常用的硒生物強(qiáng)化方法[9]，不同作物對(duì)硒的響應(yīng)效果不盡相同。張城銘等[10]研究表明，土壤基施硒肥能夠有效提高水稻籽粒硒含量，能夠顯著提高籽粒中鎂、硫、鐵、錳和鋅等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含量。廖青等[11]研究表明，不同硒肥施用方式對(duì)鮮薯產(chǎn)量無顯著影響，但能夠有效提高甘薯薯塊硒含量，富硒的效果表現(xiàn)為土施＋噴施＞噴施＞土施。穆婷婷等[12]研究認(rèn)為，葉面噴施外源硒肥能夠顯著提高谷子籽粒硒含量，可以提高谷子粗蛋白、脂肪、賴氨酸和葉酸等營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)含量。郝玉波等[13]研究表明，基施硒肥量在0～10 mg/kg時(shí)能夠顯著增加玉米生物量和籽粒產(chǎn)量；基施硒肥量在25～50 mg/kg時(shí)玉米干物質(zhì)積累量減少，籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)均有下降。但關(guān)于硒肥施用方式對(duì)高粱的影響尚未見報(bào)道。

本研究在施硒量相等的條件下，采用土壤基施和葉面噴施2種方式，比較硒肥不同施用方式對(duì)高粱產(chǎn)量、籽粒富硒效果及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，以期為富硒高粱生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在山西省晉中榆次修文鎮(zhèn)高粱試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)土壤為棕壤土，采用多點(diǎn)取樣法采集表層土（0～20 cm），其基本理化性質(zhì)為：pH值7.9，有機(jī)質(zhì)13.5 g/kg，全氮0.92 g/kg，有效磷18.2 mg/kg，速效鉀132.2 mg/kg，全硒0.162 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試土壤經(jīng)自然風(fēng)干后磨碎過2 mm篩，充分混勻用于盆栽試驗(yàn)。供試外源硒為山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn)的亞硒酸鈉（純度＞97.0%）。供試高粱品種為山西省冠豐高粱科技有限公司生產(chǎn)的晉糯3號(hào)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)，用容器為聚乙烯塑料桶，桶的上口直徑為30 cm、下底直徑為27 cm、高為38 cm，桶底留有直徑為2.5 cm的4個(gè)孔，每桶裝入供試土壤18 kg＋復(fù)合肥（N、P、K含量比為29%∶9%∶9%）200 g，反復(fù)混勻。高粱全生育期內(nèi)保持土壤濕度60%～70%，至高粱收獲。試驗(yàn)在施硒量相等的條件下，以不施硒肥為對(duì)照，設(shè)土壤基施和葉面噴施硒肥2種方式，其中，土壤基施硒肥，于高粱幼苗移栽前每千克供試土壤添加1 mg的亞硒酸鈉（以硒計(jì)）與基肥充分混合施入；葉面噴施硒肥，于高粱挑旗期噴施含硒量為20 mg/L的亞硒酸鈉溶液（以硒計(jì)），每盆噴300 mL，同時(shí)土壤基施硒肥和對(duì)照處理葉面噴施等體積的水，以保證試驗(yàn)條件一致。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3次重復(fù)。高粱種子經(jīng)過10%的NaClO表面消毒15 min后用去離子水徹底洗凈，于不透光培養(yǎng)盆中催芽24 h，待種子露白后移至石英砂中進(jìn)行育苗，10 d后移栽，每盆移栽3株生長(zhǎng)情況一致的幼苗，7 d后每盆最終保留1株。

1.4 樣品的采集與測(cè)定

1.4.1 樣品采集 成熟期對(duì)盆栽的全部高粱植株進(jìn)行株高、穗長(zhǎng)的測(cè)定，然后將各處理穗部剪下，編號(hào)、裝沙袋、風(fēng)干、脫粒，稱質(zhì)量測(cè)產(chǎn)后全部封裝，帶回實(shí)驗(yàn)室。將高粱籽粒80℃殺青15 min，70℃烘干，粉碎，一部分過孔徑0.149 mm篩，密封袋儲(chǔ)存，用于硒含量的測(cè)定；一部分過孔徑0.25 mm篩，密封袋儲(chǔ)存，用于粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、單寧含量的測(cè)定。

1.4.2 農(nóng)藝性狀測(cè)定 株高采用塔尺（精確度為0.1 cm）、穗長(zhǎng)采用直尺（精確度為0.1 cm）測(cè)定，千粒質(zhì)量和產(chǎn)量采用電子天平（精確度為0.01 g）測(cè)定。

1.4.3 硒含量測(cè)定 采用原子熒光光譜法測(cè)定硒含量[14]。取0.5 g樣品，加入7 mL混合消化液（4 mL HNO3＋1 mL HClO4），180～200℃消化2 h，待冷卻后加入4 mol/L的HCl 10 mL，等待10 min還原，用蒸餾水定容至25 mL，直接上機(jī)測(cè)定。

1.4.4 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定 利用酸水解法測(cè)定粗淀粉含量[15]；采用H2SO4-H2O2消煮、凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白含量[16]；采用索氏抽提法測(cè)定粗脂肪含量[17]；采用檸檬酸鐵銨法測(cè)定單寧含量[18]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施硒方式對(duì)高粱產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，土壤基施和葉面噴施硒肥，高粱的株高、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量與CK相比均有增長(zhǎng)趨勢(shì)，但處理間差異均不顯著。表明土壤基施和葉面噴施硒肥對(duì)高粱的產(chǎn)量及其農(nóng)藝性狀均無顯著影響。

表1 施硒方式對(duì)高粱產(chǎn)量及其農(nóng)藝性狀的影響

2.2 施硒方式對(duì)高粱籽粒硒含量的影響

從圖1可以看出，土壤基施和葉面噴施硒肥均能極顯著提高高粱籽粒硒含量（P＜0.01），籽粒硒含量分別達(dá)0.291、1.145 mg/kg，分別是對(duì)照的1.8倍和7.2倍；土壤基施和葉面噴施硒肥處理間差異極顯著（P＜0.01），且以葉面噴施處理效果最佳。表明葉面噴施和土壤基施硒肥均能有效提高高粱籽粒硒含量，且葉面噴施硒肥方式對(duì)高粱籽粒硒的積累效果優(yōu)于土壤基施。

2.3 施硒方式對(duì)高粱品質(zhì)的影響

2.3.1 施硒方式對(duì)高粱粗淀粉含量的影響 由圖2可知，土壤基施和葉面噴施硒肥處理下高粱籽粒粗淀粉含量均高于CK，分別較CK提高了0.1%和1.3%，但差異均不顯著。表明葉面噴施和土壤基施硒肥均對(duì)高粱籽粒粗淀粉含量無顯著影響。

2.3.2 施硒方式對(duì)高粱粗蛋白含量的影響 由圖3可知，土壤基施和葉面噴施硒肥處理下高粱籽粒粗蛋白含量均顯著高于CK（P＜0.05），且葉面噴施硒肥與CK間達(dá)極顯著水平（P＜0.01），分別較CK提高了3.6%和7.1%；土壤基施和葉面噴施硒肥處理間籽粒粗蛋白含量差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。表明土壤基施和葉面噴施硒肥均能有效提高高粱籽粒粗蛋白含量，且葉面噴施較土壤基施硒肥更有利于高粱籽粒粗蛋白合成。

2.3.3 施硒方式對(duì)高粱粗脂肪含量的影響 由圖4可知，與CK相比，土壤基施和葉面噴施硒肥處理下，高粱籽粒粗脂肪含量稍有增加，但與CK間均無顯著差異；土壤基施和葉面噴施硒肥處理間差異也不顯著。表明土壤基施和葉面噴施硒肥均對(duì)高粱籽粒粗脂肪含量無顯著影響。

2.3.4施硒方式對(duì)高粱單寧含量的影響 單寧是高粱籽粒中含量較多的一種酚類，從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度看，它會(huì)與蛋白質(zhì)、碳水化合物等產(chǎn)生絡(luò)合作用，從而降低高粱營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和可消化性。從圖5可以看出，土壤基施和葉面噴施硒肥處理高粱籽粒單寧含量均低于CK，其中，土壤基施硒肥高粱籽粒單寧含量較CK降低了2.0%，但與CK間無顯著差異；葉面噴施硒肥高粱籽粒單寧含量較CK降低了2.2%，且與CK間差異顯著（P＜0.05）。葉面噴施和土壤基施硒肥處理間籽粒單寧含量差異不顯著。表明土壤基施和葉面噴施硒肥均能降低高粱籽粒單寧含量，從而提高高粱營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且葉面噴施效果更佳。

3 結(jié)論與討論

關(guān)于硒肥施用方式對(duì)作物產(chǎn)量的影響前人已進(jìn)行了大量的研究。鐵梅等[19]研究結(jié)果表明，土壤施硒量為40 mg/kg時(shí)能夠有效提高燕麥產(chǎn)量。趙全利等[20]研究表明，根施和葉面噴施硒酸鈉、亞硒酸鈉都能提高黃芪地上部和根部干物質(zhì)質(zhì)量。陳雪等[21]研究認(rèn)為，土壤施硒肥和葉面噴硒2種方式對(duì)水稻的產(chǎn)量均無顯著影響。鄭陽(yáng)等[22]研究認(rèn)為，噴施和拌種硒肥對(duì)糯玉米產(chǎn)量無顯著影響。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，土壤基施和葉面噴施硒肥2種方式對(duì)高粱產(chǎn)量無顯著影響，這與陳雪等[21]、鄭陽(yáng)等[22]的研究結(jié)果相一致，與鐵梅等[19]、廖青等[11]的研究結(jié)果不同，原因可能與作物品種、硒肥種類、施肥方式和硒肥施用劑量等不同有關(guān)。

施用外源硒可顯著提高作物硒含量。本研究結(jié)果表明，葉面噴施和土壤基施硒肥均能有效提高高粱籽粒硒含量，且葉面噴施硒肥高粱籽粒富集硒的效果更佳。張妮等[23]研究發(fā)現(xiàn)，施用外源硒對(duì)小麥硒利用率具有顯著影響，硒利用率表現(xiàn)為噴施>滴施>基施。陳火云等[24]研究表明，播前底施活化硒礦粉和始花期葉面噴施硒肥，油菜籽粒硒含量分別顯著增加61.64%和253.42%。這與本研究結(jié)果一致。其原因可能是由于亞硒酸鈉易于被土壤吸附，基施后一部分被土壤固定，使得植物所能利用的硒肥受到損失，降低了硒肥的有效性；而葉面噴施方式下硒肥直接被葉片吸收轉(zhuǎn)運(yùn)至籽粒，避免了硒肥的損失，硒肥的富集效果更加高效。

施用硒肥既能提高作物產(chǎn)量，又可改善作物品質(zhì)。穆婷婷等[25]研究發(fā)現(xiàn)，灌漿期葉面噴施亞硒酸鈉能夠一定程度上增加谷子粗蛋白、粗脂肪、賴氨酸和葉酸含量，對(duì)谷子品質(zhì)提升最為有效。黃麗美等[26]研究認(rèn)為，抽穗期葉面噴施亞硒酸鈉能夠顯著提高玉米籽粒蛋白質(zhì)和淀粉含量，對(duì)粗脂肪和賴氨酸含量無顯著影響。本研究中，土壤基施和葉面噴施硒肥高粱籽粒蛋白質(zhì)含量明顯提高，粗脂肪、粗淀粉含量在一定程度上有所增加，單寧含量明顯降低。產(chǎn)生促進(jìn)作用的原因可能是由于硒以硒代氨基酸的形式參與了蛋白質(zhì)的合成，也可能是由于硒對(duì)淀粉、蛋白質(zhì)等合成所需要的酶的活性有增強(qiáng)作用，最終提升高粱品質(zhì)。但造成單寧含量下降的相關(guān)機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

本研究結(jié)果表明，以亞硒酸鈉為硒源，土壤基施和葉面噴施硒肥2種方式對(duì)高粱產(chǎn)量無顯著影響；葉面噴施和土壤基施硒肥均可顯著提高高粱籽粒硒含量，在施硒量相等的條件下，高粱籽粒富硒效果表現(xiàn)為葉面噴施>土壤基施。施用硒肥能夠有效提升高粱籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，以葉面噴施硒肥效果更佳。