硒硫配施对大蒜光合特性、产量及品质的影响

王越　刘世琦　李贺　成波　刘庆　马桂芹

摘要：以金蒜3号为试材，研究叶面喷施不同浓度亚硒酸钠和硫酸钠对大蒜光合特性、产量及品质的影响。结果表明，喷施硫浓度200 mg/L、硒浓度20～30 mg/L的溶液，能显著提高大蒜叶片中光合色素的含量、提高光合参数值、改善光合性能；同时，对大蒜鳞茎和蒜薹积累营养物质、提高品质的效果最佳。喷施硫浓度100 mg/L、硒浓度20 mg/L的溶液，大蒜鳞茎和蒜薹的产量及外观品质达到最大值，单蒜头鲜质量、蒜头横径、单蒜薹鲜质量及蒜薹长度比对照分别提高37.3%、30.3%、47.0%和45.7%。

关键词：大蒜；硒；硫；光合特性；产量；品质

中图分类号：S143.7：633.406+.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）05-0066-06

硒是人和动物必需的微量元素之一，与多种疾病、衰老有密切关系，我国有72% 的县市缺硒，故对缺硒者补硒具有普遍意义。植物是人和动物摄入硒的主要来源，生产富硒植物是补充人体硒的有效途径[1]。大蒜（Allium sativum L.）本身对硒的生物富集能力较强，新鲜蒜头中硒的含量最高达0.276 mg/kg，而一般蔬菜平均含硒量为0.01 mg/kg，因此，大蒜可望作为一种理想的补硒天然食物[2，3]。硒和硫为同族元素，原子大小几乎相同，其键能、电离性质、电子亲和力和电负性也相近，使硫成为影响植物吸收硒的重要因素[4]。

目前，关于硒硫配施对大蒜的影响研究较少，王昌全等[5，6]认为硒硫配施比单施硒能更好地提高大蒜营养品质及N、P、K、Ca等矿质元素含量，但合适的硒硫配比仍需进一步探讨。因此，本试验旨在通过叶面喷施的方式，探讨不同浓度的硒、硫配比对大蒜生理特性、产量及品质的影响，确定适宜的硒、硫肥施用量，以期为富硒大蒜优质高产提供参考。

1材料与方法

1.1供试材料

试验于2012年10月至2013年5月在山东农业大学园艺试验站进行。供试大蒜品种为金蒜3号。硒、硫元素分别由亚硒酸钠（Na2SeO3）和硫酸钠（Na2SO4）提供。土壤基础地力：有效氮 77.42 mg/kg，有效磷 22.46 mg/kg，速效钾 96.25 mg/kg，有机质 16.38 g/kg，有效硒0.248 mg/kg，有效硫7.51 mg/kg。

1.2试验设计与方法

试验采用双因素随机区组设计，主因素为喷施Na2SeO3，设5个水平：0（Se0）、10（Se1）、20（Se2）、30（Se3）、40（Se4）mg/L，副因素为喷施Na2SO4，设4个水平：0（S0）、100（S1）、200（S2）、300（S3）mg/L，共20个处理。其中，S0Se0为对照组（CK）；S0Se1、S0Se2、S0Se3、S0Se4四个处理可视为单一硒处理试验；Se0S1、Se0S2、Se0S3三个处理可视为单一硫处理试验。小区长1.8 m，宽0.9 m，行距0.2 m，株距0.15 m，每小区定植54株，重复3次。自2013年3月下旬大蒜返青后开始喷施，每7天喷施1次，每次喷施至溶液附着叶面，到大蒜采收前一周停止喷施。对照喷施等量去离子水。

1.3测定项目与方法

2013年4月23日测定叶片光合速率、蒸腾速率、胞间CO2 浓度及气孔导度，4月25日取样测定叶片色素含量。5月6日、25日分别采收蒜薹和鳞茎，并测定其产量、营养品质（蛋白质、可溶性糖、维生素C、游离氨基酸和大蒜素）。

光合色素含量采用丙酮比色法[7]。光合参数采用TPS-2 光合仪于上午8∶00 ～ 10∶00进行测定，光强1 300～1 450 μmol·m-2·s-1，外界CO2 浓度428～441 μmol/mol，气温21℃，叶温22～24℃，测定部位为从上数第4片叶中间，每处理随机测3株，即重复3次。

蒜薹于地面以上10 cm处采收，用电子天平测量鲜重；鳞茎采收后剪去根系及鳞茎膨大处2 cm以上部分，自然风干20 d，用电子天平测量鲜重。大蒜素、维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖和游离氨基酸的测定分别采用苯腙法[8]、2，6 - 二氯靛酚比色法[9]、考马斯亮蓝法、蒽酮比色法和茚三酮法[7]。

1.4数据分析

试验数据采用DPS 6.55和WPS Excel 2013进行统计分析。

2结果与分析

2.1硒、硫对大蒜叶片叶绿素和类胡萝卜素含量的影响

表1显示，不同浓度的硒、硫对大蒜叶片叶绿素和类胡萝卜素的含量影响显著。单一硒处理下，大蒜叶片的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a+b）及类胡萝卜素含量都随着浓度的升高呈先上升后

显著水平，下表同。

下降趋势，在硒浓度30 mg/L（Se3）时最大。单一硫处理下，随硫浓度增大，四种色素含量也呈先上升后下降趋势，在硫浓度200 mg/L（S2）时最大。

硒、硫配合处理后，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a+b）及类胡萝卜素含量均高于相应的单一硒、硫处理；在中硫（200 mg/L）处理下配合硒处理对色素含量提高最为显著，并在S2Se3处理达到最大，比CK分别增加60.8%、70.6%、56.6%和63.9%。由此表明，配合喷施硫浓度200 mg/L、硒浓度30 mg/L溶液有利于光合色素的合成、增强大蒜叶片的光合作用能力。

2.2硒、硫对大蒜叶片光合参数的影响

表2可见，单一硒处理下，大蒜叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别在Se4、Se3、Se4处理时达到最高，且各施硒处理均导致胞间CO2浓度低于CK，表明适宜浓度的硒可以提高大蒜叶片光合性能。单一硫处理下，净光合速率和蒸腾速率随硫浓度增加而增大，胞间CO2浓度在硫浓度300 mg/L（S3）和气孔导度在硫浓度200 mg/L（S2）时分别达到最小值和最大值，说明硫对不同光合参数的影响有差异，大蒜光合作用的最适硫浓度还有待探讨，这可能与硫参与相关蛋白质合成有关。endprint

硒、硫配合处理条件下，随硒、硫浓度的增加，净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均有较大程度的增大，其中净光合速率在S2Se3处理最大，比CK增加41.3%，蒸腾速率和气孔导度在S2Se2处理最高，分别比CK增加88.4%和49.1%；胞间CO2浓度则均低于CK，并随硒、硫浓度增加呈先下降后上升的趋势，在S2Se3处理最低，比CK降低26.9%。综上，硒、硫对大蒜各光合参数的影响不完全一致，但影响显著，当喷施溶液中硫浓度200 mg/L、硒浓度30 mg/L时，大蒜叶片的光合性能较高，有利于光合产物的积累。

2.3硒、硫对大蒜鳞茎和蒜薹产量及外观的影响

表3可见，单一施硫处理下，随硫浓度的增大，单蒜头鲜质量、蒜头横径、单蒜薹鲜质量及蒜薹长度均增大，S3处理最大，比CK分别增加16.2%、17.9%、23.0% 和19.5%。单一施硒处理中，单蒜头鲜质量、蒜头横径、单蒜薹鲜质量及蒜薹长度在一定硒浓度（10～20 mg/L）内增大，硒浓度超过20 mg/L时，各项指标呈下降趋势，但最小值仍高于CK，说明溶液中最大硒浓度未超出大蒜耐受范围。

硒、硫配合喷施处理中，低硫（100 mg/L）配合硒处理效果明显，单蒜头鲜质量、蒜头横径、单蒜薹鲜质量及蒜薹长度在S1Se2处理最大，比CK分别增加37.3%、30.3%、47.0% 和45.7%。中、高硫（200、300 mg/L）与硒配合处理也能提高大蒜鳞茎和蒜薹的产量，但增幅较低；其中单蒜头鲜质量、蒜头横径在S3Se3、S3Se4处理时低于CK水平，单蒜薹鲜质量和蒜薹长度在S3Se4处理低于CK水平，说明溶液中高浓度硫与高浓度硒对大蒜生长有抑制作用。总之，低浓度硫配合低浓度硒能够促进大蒜的生长，提高大蒜鳞茎及蒜薹的产量，改善鳞茎和蒜薹的外观品相，本试验条件下S1Se2（S 100 mg/L、Se 20 mg/L）处理最为适宜。

2.4硒、硫对大蒜鳞茎营养品质的影响

表4显示，单一硫处理条件下，随硫浓度增大，鳞茎中维生素C、可溶性蛋白含量呈先升后降趋势，以S2（S 200 mg/L）处理最大；可溶性糖含量持续增加，最高含量比CK增加13.4%；而大蒜素和游离氨基酸含量则以S1处理最高。以上说明喷施硫肥对大蒜营养品质的影响显著。单一硒处理结果表明，硒可以提高鳞茎中维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量，以Se3（Se 30 mg/L）处理最大，分别比CK高出7.5%、12.9%和12.3%；大蒜素和游离氨基酸含量则与单一硫处理类似，以Se1（Se 10 mg/L）处理含量最高。

硒、硫配合喷施条件下，营养液对大蒜鳞茎各营养品质指标有显著影响，200 mg/L的硫浓度下加硒处理影响最显著。其中，大蒜素、可溶性蛋白和游离氨基酸含量以S2Se1处理最大，比CK分别高28.0%、39.7%和16.5%；维生素C和可溶性糖含量分别以S2Se2、S2Se3处理最大，比CK分别高11.8% 和36.9%。高浓度硒、硫配施对各营养物质积累有明显抑制作用，尤在S2Se3、S2Se4处理时最为突出。因此，适宜浓度的硒、硫（S 200 mg/L、Se 10 ～ 30 mg/L）配合喷施大蒜叶片，能够促进鳞茎中营养物质的形成，提高鳞茎的营养品质水平。

2.5硒、硫对蒜薹营养品质的影响

表5可见，蒜薹各营养品质指标低于相应鳞茎的指标。单一硒处理中，各指标均随硒浓度增加而呈先升后降趋势，维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸含量以Se3（Se 30 mg/L）处理最大，大蒜素以Se2（Se 20 mg/L）处理最大，分别比CK高25.8%、18.8%、29.0%、14.5%和21.1%。单一硫条件下，中硫浓度（200 mg/L）处理对蒜薹营养物质积累最适宜，大蒜素、维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖和游离氨基酸含量分别比CK高18.6%、17.9%、8.1%、19.3%和13.8%。

由表5还看出，在不同硫浓度处理下，配合施用硒浓度30 mg/L对可溶性糖、游离氨基酸含量影响显著，并以S2Se3处理最大，比CK分别高39.0%和50.1%；大蒜素、维生素C、可溶性蛋白则以S2Se2处理时最大，比CK分别高54.4%、45.9% 和51.1%，差异均达显著水平。综合硒、硫对蒜薹营养品质的影响，可以得出，喷施硫浓度200 mg/L、硒浓度20 ～ 30 mg/L溶液对蒜薹积累营养物质、提高品质的效果最佳。

3结论与讨论

叶绿素含量是影响大蒜光合效率的重要因素[10]，其含量高低直接影响大蒜光合能力的强弱。本研究表明，适量浓度的硒、硫（S 200 mg/L、Se 30 mg/L）配合喷施能显著提高大蒜叶片光合色素的含量，同时提高大蒜叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率，降低胞间CO2浓度。这与马友华等[11]在烟草上的研究结果一致。高浓度硫与硒配施对大蒜光合色素和光合作用影响较小，但仍高于对照水平，与杨凤娟[12]、刘中良[13]的大蒜施硫试验结果类似。

研究表明，硫是构成氨基酸、蛋白质的结构组分，也是许多酶与辅酶的活性物质，参与细胞内许多重要的代谢过程，从而促进植物生长[14]。本试验结果表明，喷施硫浓度100 mg/L、硒浓度20 mg/L的溶液对蒜头鲜质量、蒜头横径、蒜薹鲜质量及蒜薹长度的促进作用最大，过高的硒、硫浓度配施对大蒜生长有明显的抑制作用，在苜蓿[16]、小白菜[17]上也有类似的试验结果。

本研究结果显示，喷施一定硒、硫浓度的营养液，可以显著提高大蒜鳞茎和蒜薹中大蒜素、维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖和游离氨基酸的含量，改善大蒜产品的营养品质。大蒜素是大蒜中的蒜酶催化分解蒜氨酸的产物，其化学成分为二烯丙基硫代磺酸酯[18]，硫是形成大蒜素的关键元素，外源硫肥通过影响蒜氨酸的含量从而改变大蒜素的含量。蛋白质主要由含硫氨基酸构成，若大蒜供硫不足，会减少蛋白质的合成。在大蒜[19]、大豆[20]、小麦[21]上均有报道证实以上结论，并与本试验结果一致。上文提到大蒜体内硒与硫的同化路径类似，因此外源硒肥也会影响大蒜大蒜素、蛋白质和游离氨基酸的含量，这在夏永香等[15]的试验中得到验证。本试验低硒、中硫对大蒜积累大蒜素、可溶性蛋白和游离氨基酸最适宜，说明少量的硒对硫参与蛋白质合成有促进作用。endprint

可溶性糖是光合作用的直接产物，是植物体内碳代谢的重要产物[22]，其含量多少反映植物的生长水平。杨文秀等[23]在油菜上的施硒试验表明，低浓度硒促进油菜植株的可溶性糖含量，高浓度的硒对油菜有轻微毒害作用。施硫则能提高大白菜幼苗叶片的可溶性糖含量，从而提高其抗冷性[24]；李娟等[26]发现，无论低硫和高硫水平下适度增加少量硒均能促进叶用芥菜可溶性糖的合成；马友华等[26]研究表明中等浓度的硒和硫配合处理可以提高烟叶中的总糖含量。本试验结果与之类似，中等浓度硒、硫配施时，鳞茎及蒜薹中的可溶性糖含量最高。维生素C又名抗坏血酸，是植物体内主要的抗氧化物质。院金谒等[27]发现，大蒜中VC含量随土壤施硒用量的增加而增大；喷施叶面则造成大蒜VC含量随硒浓度增加而呈先上升后下降的趋势；硫在水培和土培条件对大蒜VC含量的影响均以中等浓度为宜[12，13]。这可能由于硫、硒等元素是抗氧化酶的组分，从而影响VC等抗氧化物的合成。硒在高硫水平下显著提高叶用芥菜的VC含量，而低硫条件下硒对VC含量没有明显影响[25]。本试验中，中硫条件下施硒对大蒜积累VC的作用最大。

综上，在本试验条件下，喷施硫浓度200 mg/L、硒浓度20～30 mg/L溶液，大蒜的光合性能最好，对大蒜鳞茎和蒜薹积累营养物质、提高品质的效果最佳；喷施硫浓度100 mg/L、硒浓度20 mg/L溶液最利于增加大蒜鳞茎及蒜薹的产量，提高鳞茎和蒜薹的外观品相。

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可溶性糖是光合作用的直接产物，是植物体内碳代谢的重要产物[22]，其含量多少反映植物的生长水平。杨文秀等[23]在油菜上的施硒试验表明，低浓度硒促进油菜植株的可溶性糖含量，高浓度的硒对油菜有轻微毒害作用。施硫则能提高大白菜幼苗叶片的可溶性糖含量，从而提高其抗冷性[24]；李娟等[26]发现，无论低硫和高硫水平下适度增加少量硒均能促进叶用芥菜可溶性糖的合成；马友华等[26]研究表明中等浓度的硒和硫配合处理可以提高烟叶中的总糖含量。本试验结果与之类似，中等浓度硒、硫配施时，鳞茎及蒜薹中的可溶性糖含量最高。维生素C又名抗坏血酸，是植物体内主要的抗氧化物质。院金谒等[27]发现，大蒜中VC含量随土壤施硒用量的增加而增大；喷施叶面则造成大蒜VC含量随硒浓度增加而呈先上升后下降的趋势；硫在水培和土培条件对大蒜VC含量的影响均以中等浓度为宜[12，13]。这可能由于硫、硒等元素是抗氧化酶的组分，从而影响VC等抗氧化物的合成。硒在高硫水平下显著提高叶用芥菜的VC含量，而低硫条件下硒对VC含量没有明显影响[25]。本试验中，中硫条件下施硒对大蒜积累VC的作用最大。

综上，在本试验条件下，喷施硫浓度200 mg/L、硒浓度20～30 mg/L溶液，大蒜的光合性能最好，对大蒜鳞茎和蒜薹积累营养物质、提高品质的效果最佳；喷施硫浓度100 mg/L、硒浓度20 mg/L溶液最利于增加大蒜鳞茎及蒜薹的产量，提高鳞茎和蒜薹的外观品相。

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可溶性糖是光合作用的直接产物，是植物体内碳代谢的重要产物[22]，其含量多少反映植物的生长水平。杨文秀等[23]在油菜上的施硒试验表明，低浓度硒促进油菜植株的可溶性糖含量，高浓度的硒对油菜有轻微毒害作用。施硫则能提高大白菜幼苗叶片的可溶性糖含量，从而提高其抗冷性[24]；李娟等[26]发现，无论低硫和高硫水平下适度增加少量硒均能促进叶用芥菜可溶性糖的合成；马友华等[26]研究表明中等浓度的硒和硫配合处理可以提高烟叶中的总糖含量。本试验结果与之类似，中等浓度硒、硫配施时，鳞茎及蒜薹中的可溶性糖含量最高。维生素C又名抗坏血酸，是植物体内主要的抗氧化物质。院金谒等[27]发现，大蒜中VC含量随土壤施硒用量的增加而增大；喷施叶面则造成大蒜VC含量随硒浓度增加而呈先上升后下降的趋势；硫在水培和土培条件对大蒜VC含量的影响均以中等浓度为宜[12，13]。这可能由于硫、硒等元素是抗氧化酶的组分，从而影响VC等抗氧化物的合成。硒在高硫水平下显著提高叶用芥菜的VC含量，而低硫条件下硒对VC含量没有明显影响[25]。本试验中，中硫条件下施硒对大蒜积累VC的作用最大。

综上，在本试验条件下，喷施硫浓度200 mg/L、硒浓度20～30 mg/L溶液，大蒜的光合性能最好，对大蒜鳞茎和蒜薹积累营养物质、提高品质的效果最佳；喷施硫浓度100 mg/L、硒浓度20 mg/L溶液最利于增加大蒜鳞茎及蒜薹的产量，提高鳞茎和蒜薹的外观品相。

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