大豆叶面喷施硒肥效应研究

孙学映，朱体超，陈光蓉，张 莉

（1. 重庆三峡农业科学院，重庆 404155；2. 重庆三峡职业学院，重庆 404155）

硒（Selenium）是人体必需的微量元素之一，具有抗癌、防癌、预防心脑血管疾病、抗衰老、提高人体免疫力等作用，是部分有毒重金属的天然解毒剂，能减轻放射线、微波对人体的伤害[1]。硒的摄入量如果低于最适量，对人体免疫系统的发育和功能造成不利影响，补硒可使细胞免疫、体液免疫、非特异性免疫功能得到改善，刺激抗体的产生[2]。据报道，食物中的硒含量低于100 ug/kg就会造成人体缺硒，高于500 ug/kg 又会产生硒中毒，按国家标准粮食中硒含量为100～300 ug/kg[3]。利用生物具有的吸收、转化、富集能力，可将无机硒转化为有机硒，生产出富硒营养食品，该类产品中有机硒的存在形式类似天然食物，生理活性强、毒性低，利于机体吸收[4]。大豆是植物蛋白的重要来源，蛋白质含量30%～40%，硒主要富集在大豆蛋白中，生物有效性为86%～96%，因而大豆可以作为一种良好的植物性硒源[5]。叶面喷施硒肥可显著提高大豆硒含量，同时提高大豆品质，但对产量无明显影响，是一种富集和提高大豆籽食部分含硒量的有效方法[6]。试验旨在研究喷施时期、硒肥用量、喷施次数、间隔时间对大豆硒含量的影响效应，为叶面喷施硒肥技术的制定提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地海拔326 m，紫色壤土，肥力中上，排灌方便。播种前除草开厢起沟，精细整地。试验品种“油春10-2”，为中国农科院油料作物研究所选育的大豆早熟品种，对硒的吸收转化能力较强。液体硒肥为山东省东营市盈源肥业科技有限责任公司生产的“硒丰5118”。

1.2 试验方法

试验采用四元二次回归正交旋转组合设计，以大豆籽粒含硒量为目标函数（Y），喷施时期（X1）、硒肥用量（X2）、喷施次数（X3）、间隔时间（X4）为决策变量。喷施时期指初花期后的时间，初花期（50%植物开出第一朵花）计为第0 天；硒肥用量指每次喷施硒肥溶液的数量；喷施次数指大豆生长期间喷施硒肥溶液的次数；间隔时间指两次喷施硒肥溶液相距的时间。设计水平及编码值见表1。36个小区随机排列，重复2 次，小区面积8.0 m2，每小区种4 行，行长5 m，行宽0.4 m，种植密度为25 万株/hm2。

1.3 田间管理

田间试验于2013年3～7月实施。3月28 播种，种肥用过磷酸钙300 kg/hm2、复合肥（N∶P2O5∶K2O=15%∶15%∶15%）150 kg/hm2。4月16日沟灌水抗旱，4月24日定苗，5月11日和27日人工除草，5月25日第一次喷施硒溶液。硒肥溶液的配制方法是：每小区取规定用量的液体硒肥，对水480 mL。喷施方法是：每小区单独配制硒肥溶液，用微型喷雾器（容积1 000 mL）手动喷施到叶面。7月12日各小区全部收获。

表1 试验因子及水平设置

1.4 测试项目与方法

收获晾干后每小区随机抽取100 g 籽粒，采用催化极谱法（JP4000 极谱仪）检测总硒含量，操作步骤是：将籽粒粉碎过筛20 目，称一定量样品，加高氯酸、硝酸低温消化，定容备用，吸取样品溶液加入氯化铵、氨水、EDTA、碘酸钾后在极谱仪上用峰电位约0.86 mv 进行测定。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施硒肥对大豆硒含量的影响

用Excel 2003 对试验结果作初步计算（见表2），不同处理下大豆籽粒中硒含量（Y）变化较大，从83.3 到352.3 mg/kg。用DPS7.55 软件对试验数据进行方差分析、数学模型建立、失拟性检测、效应分析等[7]。方差分析表明，X1的一次项显著（P=0.030 3＜0.05），二次项不显著（P=0.170 9＞0.10）；X2的一次性极显著（P=0.000 6＜0.01），二次项达0.10 显著（P=0.067 3＜0.10）；X3的一次性极显著（P=0.001＜0.01），二次项不显著（P=0.217 6＞0.10）；X4的一次性显著（P=0.049 9＜0.05），二次项显著（P=0.033 1＜0.05）；X2X3互作项显著（P=0.036 7＜0.05）其他互作项均不显著；回归项极显著（P=0.003 9＜0.01），失拟项不显著（P=0.406 4＞0.10）。

2.2 数学模型的建立

表2 四元二次回归正交旋转组合设计结构矩阵及试验结果

经DPS 软件分析，得到大豆硒含量（Y）与4 因子间的回归方程如下：

按0.10 显著水平剔除不显著项后，得到如下优化方程：

失拟性检测结果表明，F1=1.0992，不显著，F2=4.2465，达极显著水平，说明本试验建立的回归方程对试验点拟合程度较好，能反映客观实际，影响硒含量的主要因子选择恰当，4个因子与硒含量关系密切，建立的数学模型对试验结果有较好的拟合性。

回归方程的复决定系数R2=SS回归/SS总和=0.739，复相关系数R=0.859 6，说明4 因子对大豆含硒量的影响达85.96%。

2.3 效应分析

2.3.1 单因子主效应 由优化方程得到各因子与含硒量（Y）的函数关系（其他因子取0 水平）为：Y（X1）=288.65-20.12 X1，Y（X2）=288.65+34.97 X2-14.47 X22，Y（X3）=288.6 5+33.02 X3，Y（X4）=288.65+18.03 X4-17.11 X42。

由以上4个函数关系绘制出效应曲线（图1）可知，X1的一次项偏回归系数为负值，二次项不显著，随水平值由低到高，硒含量呈下降趋势。X2的效应曲线呈开口向下的抛物线，随水平值增加，硒含量先迅速增加，当水平值为1 时，达曲线极值309.15 ug/kg，水平值大于1时，硒含量下降。X3的一次项偏回归系数为正值，二次项不显著，随水平值增加，硒含量呈增长趋势。X4的效应曲线是斜率较小的抛物线，硒含量随水平值增加先递增，当水平值为0.5 时，达曲线极值293.39 ug/kg，水平值大于0.5 时，硒含量又逐渐降低。

图1 主效应分析图

2.3.2 单因子边际效应 对优化方程用降维法求出单因子边际效应模型为：αY/αX1=-20.12，αY/αX2=34.97-28.94 X2，αY/αX3=33.02，αY/αX4=18.03-34.22 X4。

由以上函数关系绘制出边际效应图（图2），可以看出，X1对硒含量的影响呈负效应，随水平值增加，硒含量按一个恒定值逐渐降低。X2对硒含量的影响随水平值增加呈先增加后降低的变化，水平取值较低时，硒含量逐渐增高，但增长量逐渐降低，当水平值为1.208 时，硒含量达最大值，水平值大于1.208 时，硒含量降低。X3对硒含量的影响呈正效应，随水平值增加，硒含量逐渐提高，增长量为一恒定值。X4 随水平值由低到高，硒含量呈先增加后降低的变化，当水平值为0.527 时，硒含量达最高值。

图2 边际效应分析图

2.3.3 互作效应 分析表明，硒含量不仅受单因素效应影响，还受互作效应的显著影响，X2X3互作项达0.05 显著水平，硒肥用量与喷施次数之间存在协同促进作用。当硒肥用量X2≤1 时，随喷施次数（X3）增加，硒含量逐渐提高。当X3≤-1 时，硒含量随硒肥用量增加而递增。当0≤X3≤2 时，随硒肥用量增加，硒含量呈先增加后降低的趋势（见表3）。

表3 硒肥用量和喷施次数的交互效应（ug/kg）

2.4 最佳效应模拟

综合分析，X1和X4获得较高硒含量的水平值分别为-2～0 和0～1，作为预设值进行数字模拟，同时限定硒含量（Y）取值范围以符合我国食品中硒限量标准[11]，量化各因子应取的合理变动范围（95%置信区间），结果表明，获得硒含量（Y）200～300 ug/kg 的处理组合共43个，各因子合理水平取值为：-1.191～-0.483（X1）、-0.701～0.097（X2）、-0.603～0.185（X3）、0.279～0.698（X4）（见表4）。

3 小结与讨论

3.1 讨论

大豆叶面喷施硒肥时期对籽粒含硒量的影响呈负效应，随着喷施时期延迟，硒含量呈直线下降趋势，每延迟5 d，硒含量下降20.12 ug/kg。由于X1的二次项偏回归系数为-10.64，硒含量的实际下降幅度更大，但未达显著水平。因此硒肥叶面喷施的最佳时期为花期，即初花期后尽早喷施，有利于获得较高的硒含量，喷施时期过晚，外源硒不能被充分吸收利用，导致硒含量下降。唐玉霞等[9]对冬小麦叶面喷施硒肥效果的研究表明，叶面喷硒效果以灌浆初期最好，其次是抽穗期，灌浆中期效果较差。可见喷施时期对作物硒积累有显著影响。

表4 各因子取值区间

大豆叶面喷施硒溶液对籽粒硒含量影响显著。随硒肥用量增加，硒含量快速提高，但增长量逐渐降低，当喷施量为42 08 mL/hm2时，硒含量达到309.78 ug/kg；继续增大施用量，硒含量呈下降趋势，每增加1 000 mL/hm2，硒含量降低28.94 ug/kg。由此可见，增加硒肥用量是提高大豆含硒量的主要措施，但施用量过大，对硒富集起抑制作用，导致硒含量降低，因此硒肥用量宜控制在适度范围内。周勋波[8]、冶军[6]等研究也认为，大豆籽粒硒含量随喷施硒肥量的增加而显著提高，但过量喷施导致中毒症状，生产上应控制在适宜范围。本试验中没有出现硒中毒现象。张艳玲等[5]研究表明，叶面喷施200 g/hm2Na2SeO3和生物硒肥可使低硒土壤大豆含硒量达到11～12 mg/kg，故大豆对外源硒有较高的生物利用效率。罗盛国等[10]认为，在低硒土壤上，小麦、玉米、大豆叶面喷硒与硒含量呈正相关，可使硒含量从50 ug/kg 提高到200 ug/kg。魏丹等[3]认为叶面喷施硒肥可以增加稻米中的含硒量，达到0.151～0.206 mg/kg，是补充食物中硒含量的安全、有效途径。

喷施次数越多，硒含量越高，因此，增加喷施次数是提高硒含量的有效措施，每增加1 次，硒含量提高16.51 ug/kg。由于喷施次数的二次项偏回归系数为-9.54，说明次数过多也会造成硒含量下降，可能由于出现过量施肥，但影响不显著。

在多次喷施硒肥情况下，每两次之间的间隔时间对硒含量也有显著影响。效应分析表明，间隔时间过少或过多都不利于硒积累，最佳间隔时间为6.5 d。在间隔时间过少时，可能导致喷硒量过高，相反，间隔时间过多，可能导致喷硒量不足，且喷施时间延迟。

硒肥用量与喷施次数之间存在协同促进作用。当硒肥用量不足时增加喷施次数，或喷施次数较少时增加硒肥用量，都有利于硒的富集。当硒肥用量不足和喷施次数较少，或硒肥用量过高和喷施次数过多时，都导致硒含量较低。因此硒肥用量和喷施次数都需要控制在适度范围内。

3.2 小结

各因子对大豆籽粒硒含量都有显著影响。喷硒时期以花期为最佳，延迟喷施，导致硒含量直线下降；随喷硒量增加，硒含量快速提高，但过量喷硒，导致硒含量下降；喷施次数对硒含量的影响呈直线上升趋势，喷施次数越多，硒含量越高；间隔时间过少或过多，都不利于硒积累，以6.5 d 为最佳。各因子的合理取值范围为：喷硒时期为初花后4～8 d，硒肥用量2 300～3 100 mL/hm2，喷施次数2～3 次，间隔时间6～7 d。在这一范围内，获得200～300 ug/kg 的硒含量的置信区间为95%。为了达到富硒食品的安全标准，硒含量不能高于300 ug/kg[11]，因此可以进一步优化技术措施为：花期喷施第1 次，间隔7 d 后喷施第2 次，每次喷硒量为2 500 mL/hm2，可使大豆中硒含量达200 ug/kg。

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