叶面硒肥对春小麦的富硒效应及硒素吸收分配的影响

晋永芬，高炳德

(1.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.鄂尔多斯市土壤肥料工作站，内蒙古 康巴什 017000)

硒是世界卫生组织公认的人体及动物必需的微量元素，被誉为“生命火种”[1]。研究表明硒有很强的抗氧化和协调维生素E作用，能保护自由基对线粒体的损坏，能防癌抗癌、解除重金属中毒，防治克山病、大骨节病以及心脑血管疾病等作用[2-4]。最新研究证明缺硒是艾滋病患者的普遍特征[5]。而世界上有40多个国家和地区土壤处于缺硒的水平[6]。中国是缺硒大国，有72%的土壤缺硒，北方各省区普遍较低，尤以内蒙古最为突出，全硒含量平均值为0.103 mg/kg[7]。植物性食品中的硒是人体硒营养的重要来源,通过外源硒补给提高作物可食部位含硒量是解决缺硒地区人群补硒的重要途径[8]。对作物施硒的方式有土壤施硒、拌种、浸种和叶面喷硒等[9],通过叶面喷施硒溶液提高作物含硒量是一种快速而有效的方法[10]。

小麦是我国主要农作物之一，是中国人主要的食物摄入源。同时小麦也是谷类作物中富硒能力最强的作物[9]，以小麦为原料开发富硒产品是切实可行的。内蒙古处于严重缺硒地区，小麦硒含量很低，如内蒙古驰名的河套春小麦籽粒硒含量平均为0.014 mg/kg[11]，与国内相关富硒标准(≥0.1 mg/kg，≤0.3 mg/kg)[12]相差甚远。因此研究内蒙古土默川平原春小麦的硒肥施用量、施肥时期以及吸收分配规律具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在内蒙古土默川平原进行，供试春小麦品种为永良4号，硒肥为亚硒酸钠。供试土壤为脱潜育草甸土，耕层(0～20 cm)土壤有机质13.4 g/kg，全氮1.089 g/kg，碱解氮105.4 mg/kg，有效磷50.7 mg/kg，速效钾140.5 mg/kg，全量硒0.114 mg/kg。本研究设置了3类试验。

试验一：硒肥浓度筛选。(1)叶面喷施硒肥2次(第一次在拔节期，第二次在孕穗期)，共4个处理：0 mg/kg(CK)、10 mg/kg(Se10)、20 mg/kg(Se20)、30 mg/kg(Se30)。(2)叶面喷施硒肥1次(孕穗期)，共5个处理：0 mg/kg(CK)、20 mg/kg(Se20)、30 mg/kg(Se30)、40 mg/kg(Se40)、50 mg/kg(Se50)。

试验二：硒肥喷施时期筛选。叶面喷施硒肥1次，设对照、拔节期、孕穗期、乳熟期4个处理。采用硒肥浓度为40 mg/kg溶液。

试验三：硒肥吸收分配规律研究。试验设2个处理：对照、硒肥区(在孕穗期喷施40 mg/kg硒肥一次)。

所有处理的小区面积均为18 m2，重复3次，硒肥浓度为Na2SeO3的浓度。硒肥用当地自来水溶解，对照区喷施等量自来水。所有处理每次喷液量都为525 kg/hm2。各处理均施用7 500 kg/hm2厩肥和225 kg/hm2磷酸二铵。

1.2 样品采集、制备与测定

对试验三的6个小区，分别在出苗后19、39、60、71、88、98 d随机取样30株，测定各器官鲜重，用去离子水洗净，在烘箱中105℃杀青30 min，65℃恒温烘干测干重，并粉碎过0.25 mm筛备用。所有小区在成熟期采集籽粒样品，烘干粉碎后过0.25 mm筛备用。采用2，3-二氨基萘荧光光度法测定Se素含量。

1.3 数据统计分析

试验数据采用Excel 2007和SAS 9.2统计分析软件进行处理。对吸收动态模型求一阶导数获得各自的吸收速率方程，令其等于零，可求得最大吸收量出现的时间；将时间代入吸收动态模型，求出各自的最大吸收量。对吸收速率方程求一阶导数并令其等于零，可求得最大吸收速率出现的时间，将时间代入吸收速率方程，求出最大吸收速率。

2 结果与分析

2.1 富硒春小麦硒肥喷施适宜浓度筛选

2.1.1 富硒春小麦硒肥喷施2次的适宜浓度筛选

由表1可见，在拔节期和孕穗期2次喷施硒肥，随着硒肥浓度的增加，籽粒中Se素含量逐渐增加。不同处理籽粒中Se素含量差异达到0.01显著水平。其中喷施10和20 mg/kg两个处理其籽粒Se素含量分别为0.166和0.290 mg/kg，均达到富硒(0.1～0.3 mg/kg)标准。喷施30 mg/kg硒肥时，籽粒中Se素含量为0.404 mg/kg，超过富硒标准。可见，喷施2次硒肥时，适宜浓度应在10～20 mg/kg之间，折合每公顷喷施Se素6.9～13.7 g。

表1 在拔节期和孕穗期2次喷施不同浓度硒肥对籽粒Se素含量的影响 (mg/kg)

注：不同大写字母表示显著性P<0.01水平。下同。

2.1.2 富硒春小麦硒肥喷施1次的适宜浓度筛选

由表2可见，孕穗期喷施不同浓度硒肥，其籽粒Se素含量的差异均达到0.01显著水平。其中喷施20和30 mg/kg两个处理的籽粒Se素含量分别为0.087和0.093 mg/kg，达不到富硒标准；喷施40和50 mg/kg的两个处理的籽粒Se素含量分别为0.148和0.243 mg/kg，均达到富硒标准。可见，孕穗期喷施40～50 mg/kg硒肥溶液是春小麦达到富硒水平的适宜浓度，折合每公顷喷施Se素9.6～12.2 g。

表2 在孕穗期喷施不同浓度硒肥对春小麦籽粒Se素含量的影响 (mg/kg)

2.2 富硒春小麦硒肥喷施适宜时期筛选

图1显示，不同时期喷施浓度为40 mg/kg的Na2SeO3溶液，都能显著提高籽粒中Se素含量。其中，在孕穗期和乳熟期，籽粒Se含量分别为0.198和0.197 mg/kg，都达到富硒标准。拔节期Se素含量为0.110 mg/kg，虽也达到富硒标准，但明显低于孕穗期和乳熟期。所以喷施硒肥溶液的适宜时期是孕穗期至乳熟期。

图1 不同时期喷施硒肥对春小麦籽粒Se素含量的影响

2.3 喷施硒肥对春小麦不同生育期全株及各器官Se素含量的影响

2.3.1 对春小麦全株Se素含量的影响

由图2可知，对照春小麦全株Se素含量在0.062～0.187 mg/kg之间，平均0.086 mg/kg，峰值出现在分蘖期，为0.187 mg/kg，拔节期最低，为0.064 mg/kg。喷施硒肥后，全株Se素含量大幅度上升，全生育期在0.058～0.724 mg/kg之间，平均0.424 mg/kg，比对照增加了3.9倍，达0.01显著水平。乳熟期达到峰值0.724 mg/kg，比对照增加了949.2%，成熟期下降到0.392 mg/kg，比对照增加了476.5%。孕穗到成熟期差异均达到0.01的显著水平。

图2 喷施硒肥对不同生育期全株Se素含量的影响

2.3.2 对春小麦不同器官Se素含量的影响

从表3可知，不同时期、不同器官Se素含量各异。叶含量最高，对照变化在0.095～0.168 mg/kg，平均0.125 mg/kg；颖壳第二，变化在0.072～0.094 mg/kg，平均0.082 mg/kg；茎第三，变化在0.046～0.050 mg/kg，平均0.048 mg/kg；籽粒最低，变化在0.041～0.051 mg/kg，平均0.046 mg/kg，与富硒水平相差甚远。喷施硒肥显著提高了各器官Se素含量。其中，叶含量最高，平均1.385 mg/kg，比对照提高10.1倍；颖壳第二，平均0.398 mg/kg，比对照提高3.8倍；籽粒第三，平均0.225 mg/kg，达到富硒水平，比对照提高3.9倍；茎最低，平均0.222 mg/kg，比对照提高3.6倍。

表3 喷施硒肥对春小麦不同器官Se素含量的影响 (mg/kg)

注：不同大写字母表示显著性P<0.01水平；不同小写字母表示P<0.05水平。下同。

2.3.3 对春小麦全株Se素吸收量变化及其动态模型的影响

由表4看出，全株Se素吸收量变化呈S型曲线。乳熟期达到峰值，对照为0.123 μg/株。喷施硒肥后，Se素吸收量大幅度增加，乳熟期达到峰值0.931 μg/株。孕穗、乳熟、蜡熟、成熟期分别比对照增长了10.7、6.6、6.0、3.8倍，均达到0.05以上显著水平。

表4 喷施硒肥对春小麦全株Se素吸收量动态变化的影响 (μg/株)

对表4中全株Se素吸收量(Y)和出苗后天数(X)进行回归分析，两者可用一元三次方程较好地拟合(表5)。根据各自的回归方程，可推出相应的最大吸收量和出现时间。对照的最大吸收量为0.123 μg/株，出现在出苗后85 d。硒肥区的最大吸收量为0.973 μg/株，是对照的7.9倍，出现在出苗后的79 d，出现时间提前6 d。

表5 喷施硒肥春小麦硒素吸收量的动态变化模型

注：**表示P<0.01水平;*表示P<0.05水平。下同。

2.3.4 对春小麦全株Se素吸收速率及其动态变化模型的影响

对表5中Se素吸收量动态模型求导，即可得到相应的Se素吸收速率方程，见表6。结果表明，对照峰值为0.003 2 μg/(d·株)，在出苗后57 d；叶面硒肥的峰值为0.030 5 μg/(d·株)，是对照的9.5倍，在出苗后53 d，比对照提前4 d。可见，孕穗期是喷施硒肥的最大效率期。

表6 喷施硒肥春小麦硒素吸收速率动态变化模型

3 结论与讨论

3.1 富硒春小麦硒肥喷施适宜浓度的筛选

通过叶面喷施硒溶液来提高作物含硒量是一种快速而有效的方法[10]。许多研究表明，对小麦喷施硒肥，籽粒中的硒素含量随着喷施硒肥浓度的增加而增加[13-14]，但是，硒对农作物生长发育的影响具有两面性，低施硒量可促进作物生长发育，高施硒量则会对作物产生毒害[15-17]。硒会对植物吸收其他元素造成影响，过量硒和适量硒用量之间的幅度很小，稍有不慎有可能引发硒中毒现象。故根据不同作物制定合理的硒肥施用量是至关重要的。本研究确定内蒙古土默川平原春小麦永良4号的硒肥喷施适宜浓度为：在拔节期和孕穗期喷施2次硒肥时，达到富硒标准的Na2SeO3适宜浓度为10～20 mg/kg之间，折合Se素6.9～13.7 g/hm2；在孕穗期至灌浆前期之间喷施1次时，Na2SeO3的适宜浓度为40～50 mg/kg之间，折合Se素9.6～12.2 g/hm2。两种施肥方法的硒素用量与刘庆等[13]建议喷施硒用量(7～24 g/hm2)相一致，但与唐玉霞等[9]建议的河北冬小麦叶面喷硒的适宜量为每公顷30 g有一定差距，这可能与土壤含硒量、种植制度、作物品种等因素有关，有待进一步研究。

3.2 富硒春小麦硒肥喷施适宜时期筛选

已有研究表明[18-19]，在不同时期喷施硒肥对作物籽粒含硒量的影响有明显差异。关于冬小麦的最佳喷施时期唐玉霞等[9]认为是在抽穗至灌浆期喷施效果最好。史芹等[20]对小麦籽粒研究得出在灌浆前期喷施效果最佳。本研究表明：在一定喷施浓度条件下，富硒春小麦喷施硒肥的适宜时期是孕穗至乳熟期，与唐玉霞等[9]的结论基本一致，与史芹等[20]结论稍有区别。这可能与土壤中硒含量、小麦品种、气候等条件有关。

3.3 喷施硒肥对春小麦全株及各器官硒素含量的影响

处于同一自然环境条件下，不同作物、同一作物不同品种及各器官含硒量有所不同，但喷施硒肥能显著提高它们的含硒量[21]。本研究表明：春小麦(永良4号)全株Se素含量变化在0.062～0.187 mg/kg之间，平均0.086 mg/kg。在孕穗前期喷施硒肥后，全株Se素含量平均为0.424 mg/kg，比对照提高3.9倍。不同器官Se素含量顺序为叶>颖壳>茎>籽粒，但各器官的富硒效应顺序是叶>籽粒>颖壳>茎，可见不同器官富集硒程度不同。

3.4 春小麦硒素吸收转化规律的研究

关于硒在小麦中的吸收、运转和分配规律的研究，以Se素在籽粒中不同存在形态研究较多[22-24]，而对Se素在全株及各器官中的吸收、分布和运转研究较少。陆欣等[25]认为小麦籽粒含硒量与施硒量的关系可用一元二次函数拟合；刘庆等[13]认为小麦籽粒中硒累积量符合一元二次方程。本研究得出：春小麦全株Se素的吸收量呈S型曲线。吸收动态过程可用一元三次方程拟合。喷施硒肥后，不仅能显著提高吸收量和吸收速率的峰值，还能提前二者的出现时间。

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