叶面喷硒对不同作物籽粒硒含量及产量的影响

匡恩俊，迟凤琴，张久明，宿庆瑞

(黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所，黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室，黑龙江省肥料工程技术研究中心，黑龙江 哈尔滨 150086)

硒(Se)是生态环境中重要的微量元素之一，具有防癌、抗肿瘤和抗衰老的作用[1]，生态环境中硒的来源、类型、对人和动物的影响及安全的补硒方法已经成为研究的重点。适宜补硒对作物籽粒增硒、增产效果明显[2-8]，水稻增产幅度在4.56%～11.43%[5]，小麦增产19.5%[9]，叶面喷施硒肥可使玉米籽粒含硒量增加到8倍以上[10]，施硒后的小麦体内主要以有机态硒存在，增强了抗氧化的作用；在小麦喷硒中，叶面喷施7.5 g·hm-2亚硒酸钠经济有效[2]，籽粒硒含量与硒肥用量成线性关系[11]。罗胜国等[12]在黑龙江省低硒地区对小麦、玉米和大豆进行叶面喷硒，叶面喷硒30 g·hm-2即可使小麦、玉米和大豆籽粒的硒含量满足低硒地区居民补硒的需要。

东北地区是典型的缺硒区，黑龙江省土壤总硒含量变幅为0.01～0.66 mg·kg-1，平均值为0.15 mg·kg-1[13]；大多数土壤(70.54%)属于缺硒及潜在缺硒土壤范畴，通过外源补硒来弥补土壤硒的不足。水稻、玉米、小麦和大豆占黑龙江省总种植面积的80%以上，其中水稻是黑龙江省主栽作物，种植面积达到400万hm2以上。通过作物外源硒的施用，提高作物秸秆和籽粒中的含硒量，是安全经济的补硒方法。在此背景下，分别在水稻、玉米、大豆和小麦上喷施不同浓度硒，为了明确不同作物喷硒后籽粒吸收硒的效果及硒在不同作物上施用的安全阈值，提高农产品中的含硒量，以补充人体缺硒具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 土壤

试验地点设在哈尔滨市民主科技园区(民主乡)。土壤类型：黑土。土壤基本理化性状见表1。饲料级亚硒酸钠：亚硒酸钠含量大于98%。

1.2 试验处理

分别在哈尔滨市民主乡设置了大豆(黑农69)、玉米(龙高L2)和小麦(龙辐麦19)、水稻(稻花香)的富硒试验，浓度设置为：①对照：不施用硒肥；②1Se：按照亚硒酸钠施用量11.25 g·hm-2；③2Se：按照亚硒酸钠施用量22.50 g·hm-2；④4Se：按照亚硒酸钠施用量45.00 g·hm-2；试验采用大区对比的方法。于每年7月下旬对作物进行富硒叶面肥的喷施试验。水稻扬花期、大豆盛花末期、玉米大喇叭口期，小麦盛花末期于晴朗天气的早晚叶面喷施。使用时先将袋内的小袋母剂溶解，再加入其余部分，然后加20 kg水搅拌均匀，用喷雾器向大豆茎叶上喷施。

富集系数(BCF)=籽粒含硒量/土壤含硒量×100%

表1 土壤基本情况

1.3 数据分析

数据的计算与处理采用Excel 2007和SPSS 17.0、Sigmaplot 10.0软件进行统计和相关性分析并作图。采用最小显著法(LSD)检验试验数据的差异显著性水平(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同浓度硒对作物含硒量的影响

在大豆、玉米、水稻和小麦上，施用硒肥均能显著提高作物籽粒的含硒量，并随着施硒浓度的增加而增加。对比各种作物籽粒硒含量的本底值，以大豆含量最高，在0.1 mg·kg-1以上，其次是小麦和水稻，约为0.06 mg·kg-1，玉米籽粒的本底值最低，不到0.01 mg·kg-1。4种作物的硒富集系数变化明显(图1)，以大豆富集系数最高，玉米的最低，水稻和小麦居中，说明大豆吸收硒的能力较强，玉米吸收能力最弱。

当施用不同浓度硒肥时，均能增加作物籽粒的硒含量，且随着硒浓度的升高而升高(图2)。水稻施用2Se时，籽粒中的硒含量达到0.4 mg·kg-1，

图1 不同作物的硒富集系数

当施用到4Se浓度时，已经超过了1 mg·kg-1，硒含量过高。玉米施硒后籽粒中硒增加幅度缓慢，当施用2Se和4Se浓度时，籽粒含硒量均低于0.3 mg·kg-1，高浓度的硒也不能显著增加籽粒硒的含量。当大豆施用1Se时，籽粒中硒含量仅增加了0.03 mg·kg-1，施用到2Se量时，也只是增加了0.08 mg·kg-1，浓度到4Se时，硒含量达到了0.52 mg·kg-1，施入高量硒肥籽粒硒含量增加的幅度仍然很小。小麦喷施1Se时籽粒硒含量达到0.2 mg·kg-1，随着浓度的增加，籽粒含硒量分别增加到0.35和0.65 mg·kg-1。

图2 不同作物籽粒硒含量

对比4种作物喷硒后，籽粒硒含量均与硒的浓度成正相关关系，但不同作物吸收硒的规律不同。图3为不同作物吸收硒的拟合曲线，当水稻喷施硒肥时，籽粒硒含量以指数的形式增长，而小麦与幂函数的曲线拟合较好。喷施硒后水稻籽粒硒含量增加最大，小麦次之，其次是大豆，玉米籽粒硒含量增加的最少。喷施低浓度硒时，各作物均能提升籽粒含硒量，均在0.1～0.2 mg·kg-1的安全范围内。

图3 不同作物硒拟合曲线

2.2 不同浓度硒对作物产量的影响

对比水稻、玉米、大豆、小麦4种黑龙江省主栽作物，水稻和小麦产量在施用低量硒时有增加的趋势，均在2Se量时增产最多，水稻为22.88%、小麦为9.11%，且水稻与对照相比差异达到了显著水平(P<0.05)；4Se量时只有小麦还增产3.77%，水稻减产最多，达到了9.46%。玉米和大豆施用硒肥后均有减产的趋势，但差异不显著，其中，大豆减产趋势要高于玉米。

图4 不同作物增产率

3 结论与讨论

国家标准中粮食硒含量在0.1～0.3 mg·kg-1为正常，高于5 mg·kg-1会产生硒中毒。迟凤琴等[13]发现黑龙江省的土壤硒含量整体低于全国的平均值(0.29 mg·kg-1)，属于缺硒和潜在缺硒的地区，植物对土壤中硒的吸收系数(吸收系数=植物全硒/土壤全硒)大约10%～50%之间，所以，黑龙江省谷物中本底硒含量远低于食品含硒的安全范围(0.1～0.3 mg·kg-1)，食物是人体硒的主要来源，而食物链中的硒主要来源于土壤，因此农产品富硒是解决人体硒缺乏的有效途径。

关于小麦、玉米和大豆施硒的研究报道，相比中耕时土壤施用或者拌种、种子包衣处理，叶面喷硒在农业生产中效果明显且节约成本[14-15]。张洋[16]研究表明，硒肥处理的春小麦收获后硒吸收累积量大小依次为籽粒>茎>叶>根，且硒肥处理能促进不同品种春小麦产量的提高。这与本试验小麦喷施不同量的硒均能增加小麦产量结果一致。对比水稻、玉米、大豆、小麦4种黑龙江省主栽品种，原始籽粒含硒量以大豆最高，玉米最低，4种作物的本底值为大豆>小麦>水稻>玉米；而施入等量的硒后，4种作物籽粒硒含量都有明显的提升，其中以小麦和水稻提升的效果最高，大豆次之，玉米最少，且硒含量的增加均在安全补硒值的范围之内。如果要通过提高粮食中的硒值来补充人体硒的摄入，以水稻、小麦的效果最佳，应大面积推广，大豆作为辅助补充硒元素，玉米则可作为饲料，成为动物体内硒的主要来源。

叶面喷施的残留影响比土壤施用的要短，吸收率高且易操作；对黑龙江省缺硒区对水稻、大豆、玉米和小麦进行了叶面喷硒研究结果表明：作物籽粒中含硒量的提高幅度与喷硒量呈正相关。叶面喷施亚硒酸钠11.25～22.50 g·hm-2，即可使水稻、大豆、玉米和小麦籽粒中硒含量满足低硒区居民补硒的需要；施硒方法综合比较，水稻的最佳喷硒时期是在扬花后期，玉米是在抽雄期，大豆是在初花期，小麦是在孕穗期，这几个时期是作物对养分需求最大时期，也是硒的吸收关键时期，喷施外源硒对作物的富硒效果明显，既能补充食品中低硒现状，又能与其他重金属产生拮抗作用，从而也保障了人类健康的潜在风险。另外，利用腐植酸较强的离子交换能力和吸附能力[17]，可降低高浓度硒对作物的毒害作用，在生产实际中更具有安全性，下一步还应对腐植酸硒进行深入的研究。