叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦籽粒硒含量、产量及品质的影响

蒋方山,张海军,吕连杰,安 霞,陈 军,韩明明

(淄博市农业科学研究院，山东淄博 255000)

黑粒小麦是普通小麦中籽粒性状比较特殊的一类小麦，是对籽粒呈深紫、深蓝或紫黑色品种的统称。与白粒或红粒小麦相比，其籽粒蛋白质、赖氨酸以及钙、铁、锌、硒等元素含量较高[1-2]。充分发挥黑粒小麦特殊的营养保健功能，对改善传统的膳食结构有重要意义。

硒在维持人体诸多生理机能的运转中发挥着重要作用，是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成部分，能够促进清除人体代谢所产生的自由基[3]；摄入一定量的硒能够显著提高人体T细胞和中性粒细胞的功能，从而提高人体免疫力[4]，拮抗和降低多种重金属的毒性作用[5]。人体缺硒则会导致诸如克山病、大骨节病及呆小病等一系列疾病；缺硒还与一些病毒感染或疾病恶化有关[6]。世界卫生组织推荐的每天人均硒摄入量为50～200 μg[7]，中国居民仅为26～32 μg[8]。对于人体而言，无机硒具有毒性较大、不易被吸收和利用等缺点；而通过生物转化之后形成的有机硒对人类较为安全，且容易被利用[9]。谷物类及其制品为中国低硒地区的人口提供了硒摄入总量的70%左右[10]。常见的谷类作物中，以小麦对硒的富集能力最高，是全世界最重要的食物硒来源[11]。植物硒含量主要取决于土壤硒的浓度[12]。中国存在着一条从东北地区向西南方向经过黄土高原、向西南延伸到西藏高原东部和南部的低硒带[13]，低硒地区占国土面积的72%，部分地区属于严重缺硒地区[14]。提高小麦籽粒的硒含量，对改善人体硒营养水平和保障身体健康有着重要的作用。

硒对农作物生长发育的影响具双重作用，适量硒可以促进作物的生长与发育，但高硒量则会对作物产生毒害[15]。硒主要通过提高作物叶片中叶绿素的含量、改善作物的光合特性提高作物的产量和品质[16-17]。已有通过叶面喷硒来提高小麦籽粒含硒量的研究，但施用时期、施用浓度差别比较大[18-20]；施用硒肥对小麦籽粒产量影响的结果也不尽相同[19-22]。目前，关于外源硒对小麦品质的影响研究较少，刘 庆等[19]认为，施硒提高了籽粒中粗蛋白含量；张 睿等[22]研究表明，富硒植物营养素对小麦籽粒的容重、蛋白质含量和面团的湿面筋含量、吸水率和最大拉伸阻力没有显著影响，但不同程度地提高了小麦籽粒硬度、面团沉降值、稳定时间、拉伸面积及延展性。综上所述，前人有关施硒对小麦产量及品质的影响研究结果不尽一致，且研究材料均为非黑粒小麦。本研究拟探索叶面喷施不同浓度的亚硒酸钠对黑粒小麦生长发育、产量、品质及含硒量的影响，以期为改善黑粒小麦品质、提高缺硒地区黑粒小麦籽粒含硒量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试点概况

试验于2015-2016年小麦生长季在淄博市农业科学研究院试验基地(N36°54′3.22″，E118°0′32.27″)进行。试验基地处于冬小麦种植区，年平均气温13 ℃，全年≥0 ℃积温平均4 800 ℃，年平均降水量634 mm，主要分布在6-8月份。土壤为砂姜黑土，耕层土壤平均容重为1.41 g·cm-3。2015年秋季试验前耕层土壤(0～20 cm) 含有机质12.03 g·kg-1、全氮1.45 g·kg-1、碱解氮90.33 mg·kg-1、速效磷45.32 mg·kg-1、速效钾135.01 mg·kg-1、总硒0.23 mg·kg-1。

1.2 试验设计

供试黑粒小麦品种为山农紫麦1号。小区面积为10.5 m2(7 m×1.5 m)，随机区组排列，3次重复。试验设置4个处理，分别为对照(CK，喷施清水375 kg·hm-2)和C1、C2、C3[分别叶面喷施15、30、45 g·hm-2分析纯亚硒酸钠(Na2SeO3)，兑水量均为375 kg·hm-2]。在小麦拔节期、开花期各喷施一次。各处理在耕地前基施纯N 125 kg·hm-2、P2O5105 kg·hm-2、K2O 75 kg·hm-2。冬小麦起身后追施尿素105 kg·hm-2，其他管理同一般大田。于2015年10月16日播种，2016年6月13日收获。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 干物质积累与转运指标测定

于黑粒小麦开花期和成熟期取样，其中，开花期按照叶片、茎秆+叶鞘及穗取样，成熟期按叶片、茎秆+叶鞘、颖壳+穗轴、籽粒取样；105 ℃杀青，75 ℃烘干至恒重。各指标计算公式参照骆兰平[23]的方法：

花前干物质转运量=开花期营养器官干重-成熟期营养器官干重；

花后干物质同化量=成熟期籽粒干重-花前干物质转运量；

花前干物质转运量对籽粒的贡献率=花前干物质转运量/成熟期籽粒干重×100%。

花后干物质同化量对籽粒的贡献率=花后干物质同化量/成熟期籽粒干重×100%。

1.3.2 叶面积指数测定

叶面积指数(LAI)测定采用人工直尺直接测量法，于小麦开花期后每间隔7 d测定一次，每次用直尺测量50个单茎所有绿色叶片的长和宽，计算小麦群体叶面积。

叶面积=叶长×最大叶宽×0.78；

叶面积指数(LAI)=叶片总面积/土地面积。

1.3.3 籽粒含硒量及品质的测定

黑粒小麦籽粒硒含量(方法：GB5009.93-2010)由农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)检测；蛋白质含量(方法：NY/T3-1982)、湿面筋含量(方法：GB/T5506.2-2008)、面筋指数(方法：LS/T6102-1995)、沉降值(方法：GB/T21119-2007)、面团稳定时间(方法：GB/T14614-2006)、面粉粉质参数(方法：GB/T22427.6-2008)等品质指标由农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(泰安)检测。

1.3.4 产量及构成要素测定

成熟期在每小区生长比较均匀一致的地段选取1 m2调查穗数；每小区随机选取50穗混合脱粒，测穗粒数；每小区人工收割3 m2脱粒后自然风干并测量籽粒含水量，折算籽粒含水量为13%时的产量。

1.4 数据处理

用Excel 2010进行数据计算和作图，用DPS 7.05进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦花后叶面积指数(LAI)的影响

由表1可以看出，黑粒小麦花后LAI随生育期推移呈下降趋势，LAI在花后7 ～21 d缓慢下降，花后21 d以后迅速降低。C1、C2处理花后各时期LAI均显著高于CK(C1的花后28 d除外)，C3处理花后14 d及21 d的LAI显著高于CK，花后7 d、28 d和35 d的LAI 与CK差异不显著。这说明叶面喷施一定浓度的亚硒酸钠有利于延缓黑粒小麦花后叶片衰老，增大后期叶面积指数，为合成更多的干物质奠定基础。

2.2 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦成熟期各器官干重的影响

成熟期不同器官的干重及其占比均表现为籽粒>茎秆+叶鞘>穗轴+颖壳>叶片(表2)。叶面喷施亚硒酸钠可显著降低叶片干重及其占比，但对籽粒干重占比无显著影响。C1、C2、C3处理植株总干重及其籽粒、茎秆+叶鞘和穗轴+颖壳的干重均显著高于CK。C1处理穗轴+颖壳及C2处理茎秆+叶鞘干重占比显著高于CK，C3处理与之差异不显著。C2处理植株总干重及其籽粒和茎秆+叶鞘的干重显著高于C1、C3处理。这说明在本试验条件下，虽然叶面喷施亚硒酸钠未改变黑粒小麦成熟期籽粒干重占比，但因植株总干重显著提高，从而获得较高的籽粒产量。

表1 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦花后叶面积指数的影响Table 1 Effect of foliar application of Na2Se3 on LAI after anthesis of black kernel wheat

同列数字后不同字母表示处理间显著差异(P<0.05)。下同。

Data within same column followed by different letters are significantly different(P<0.05). The same in tables 2-5.

表2 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦成熟期各器官干重及其占比的影响Table 2 Effect of foliar application of Na2SeO3 on dry weight in different organs at maturity

2.3 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦开花后营养器官干物质再分配的影响

由表3可以看出，开花前营养器官贮存干物质转运量及其对籽粒的贡献率表现为C1处理显著高于C2、C3、CK处理， C2、C3、CK处理间无显著差异。各处理花后干物质同化量表现为C2、C3处理显著大于CK，C1处理与CK差异不显著；花后干物质同化量对籽粒贡献率表现为C2>C3、CK>C1，C3、CK处理间差异不显著。由此说明在本试验条件下，C2、C3处理可以增加黑粒小麦花后干物质积累量及其在籽粒中的占比，从而获得较高的产量。

表3 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦开花后营养器官干物质再分配的影响Table 3 Effects of foliar application of Na2SeO3 on wheat dry matter translocation and accumulation amount before and after anthesis of black kernel wheat

2.4 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦产量及其构成要素的影响

由表4可以看出，叶面喷施亚硒酸钠显著提高了黑粒小麦的产量。C1、C2、C3处理产量依次较CK增加了7.89%、9.96%、9.19%，C2、C3处理间产量差异不显著。C1、C2、C3处理条件下，黑粒小麦穗数均显著高于CK，C3处理千粒重显著高于其他处理，不同处理穗粒数差异不显著。上述结果表明，叶面喷施亚硒酸钠在不影响千粒重和穗粒数的情况下，可以显著提高黑粒小麦的穗数，从而显著提高黑粒小麦产量。在本试验条件下，以在拔节期、开花期对黑粒小麦叶面各喷施30 g·hm-2亚硒酸钠为最佳处理。

2.5 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦籽粒硒含量的影响

由图1可以看出，CK、C1、C2、C3处理的籽粒硒含量分别为0.056、0.238、 1.295、1.207 mg·kg-1。C1、C2、C3处理籽粒硒含量分别是CK的4.28 倍、23.32 倍和21.74倍，差异显著。C2、C3处理显著高于C1，C2、C3处理间无显著差异。由此可见，通过对黑粒小麦叶面喷施适量亚硒酸钠可以实现硒的转化和富集。

表4 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦产量及构成要素的影响Table 4 Effects of foliar application of Na2SeO3 on yield and its components of black kernel wheat

误差线上不同字母表处理间差异显著(P<0.05)。

Different letters above error bars indicate significant difference among treatments(P<0.05).

图1叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦籽粒硒含量的影响

Fig.1SeleniumconcentrationingrainsofblackkernelwheatunderdifferentNa2SeO3treatments

2.6 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦籽粒品质的影响

由表5可以看出，C1、C2处理籽粒粗蛋白含量较CK分别提高了9.49%和4.29%，差异均显著。C1、C2、C3处理面筋指数分别较CK提高了4.67%、13.06%和3.77%，但只有C2处理与CK差异显著。C1处理面团形成时间及稳定时间均显著高于CK，C2、C3处理与CK差异不显著。不同处理间黑粒小麦籽粒湿面筋含量、沉淀指数和吸水量差异不显著。说明叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦籽粒粗蛋白含量、面筋指数、形成时间和稳定时间有不同程度的影响，不同浓度的效应有一定的差异。

3 讨 论

小麦花后旗叶光合特性及旗叶衰老进程会影响光合产物的积累和籽粒产量[24]。本试验结果表明，C1、C2处理花后各时期LAI均显著高于对照，C3处理花后14～21 d LAI显著高于对照。宋家永等[25]研究表明，叶面喷硒后谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及旗叶游离脯氨酸含量显著提高，并且可以显著提高小麦旗叶中SOD活性，降低MDA含量[26]。推测叶面喷施亚硒酸钠可延缓黑粒小麦生育后期叶片衰老，提高花后叶面积指数。

表5 叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦籽粒品质的影响 Table 5 Effect of foliar application of Na2SeO3 on quality of black kernel wheat

作物产量的形成与干物质积累过程密切相关[27]，各种农艺措施大多通过干物质积累来影响作物产量[28]。小麦籽粒产量主要来自于开花后同化的干物质及开花前营养器官贮存干物质向籽粒的转运[29-30]。前人研究发现，低含量(≤10 mg·kg-1) 硒有利于植株生物量的增加；高含量( ≥25 mg·kg-1) 硒则抑制了玉米植株干物质积累[31]。王兆双等[32]研究表明，施用硒肥加快了水稻分蘖期至孕穗期植株的干物质积累速度。黄丽美[33]研究发现，一定浓度的富硒叶面肥能显著提高大豆花后干物质积累量。本试验结果表明，叶面喷施亚硒酸钠未改变黑粒小麦成熟期籽粒干物质占比，但可以增加黑粒小麦开花后干物质同化的量，并提高了其对籽粒的贡献率，从而获得较高的产量。

众多研究表明，适量的硒肥对作物具有明显的增产、增质效果。郝玉波等[31]研究发现，低含量(≤10 mg·kg-1)硒促进了玉米生长，显著提高了植株生物量和籽粒产量。郭美俊等[17]研究结果表明，在灌浆期叶面喷施7.5 g·667 m-2亚硒酸钠溶液显著提高谷子千粒重、穗粒重及产量。但外源硒对小麦产量的影响，研究结果不尽一致。李鸣凤等[21]研究发现，基施硒粉、亚硒酸盐、硒酸盐以及硒矿对小麦产量无显著影响；唐玉霞等[18]在小麦抽穗期至灌浆期进行叶面喷硒( 0～100 mg ·L-1)，结果表明对小麦产量影响不大。刘慧等[20]研究表明，小麦拔节中、末期各喷施1次0.017%亚硒酸钠对小麦籽粒产量没有显著影响。不同硒源、不同施用方式对小麦产量构成因素的影响结论也不尽相同。唐玉霞等[34]研究发现，用0.1～0.5 mg Se·L-1浸种，可使小麦显著增产3.21%～3.62%。0.1 mg Se·L-1浸种可增加小麦穗数，0.5 mg Se·L-1浸种可增加小麦穗粒数。张 妮等[35]分别在小麦孕穗期和灌浆期各喷施20 mg·L-1亚硒酸钠显著提高了小麦穗粒数、千粒重和产量。本试验结果表明，叶面喷施亚硒酸钠显著提高了黑粒小麦的产量。C1、C2、C3处理产量依次较CK增加了7.89%、9.96%、9.19%。叶面喷施亚硒酸钠可以显著提高黑粒小麦的穗数，从而显著提高黑粒小麦产量。这与唐玉霞的研究结果一致，但与张 妮等[35]的研究结果不一致。究其原因，可能是后者在孕穗期和灌浆期喷施亚硒酸钠时，小麦成穗数已经基本确定。

叶面喷施具有便于操作、高效快捷及硒的利用效率高等优点。并且分次喷施方法是较为经济有效的手段[36]。本研究发现，叶面分次喷施亚硒酸钠使籽粒硒含量分别是对照的4.28 倍、23.32 倍和21.74倍，差异显著。

前人关于施硒对作物籽粒营养品质的影响做了一些研究。郝玉波等[31]研究结果表明，硒对玉米籽粒粗脂肪、淀粉和蛋白质含量影响显著，随浓度的升高而降低。王永会等[37]研究发现，适量外源硒可显著提高谷子可溶性糖及粗蛋白含量。刘 庆等[19]通过对小麦叶面喷施亚硒酸钠发现，施硒可以提高籽粒粗蛋白含量，但与不施硒相比差异不显著。张 睿等[22]发现，开花期叶面喷富硒植物营养素后，小麦籽粒蛋白质含量、容重以及面团的湿面筋含量、吸水率和最大拉伸阻力没有显著变化，但小麦籽粒的硬度和面团沉降值、稳定时间、拉伸面积和延展性有不同程度的影响，不同品种间效应不同。本试验结果表明，喷硒处理的黑粒小麦籽粒湿面筋含量、沉淀指数和吸水量与对照相比差异不显著。但叶面喷施亚硒酸钠对黑粒小麦籽粒粗蛋白含量、面筋指数、形成时间和稳定时间有不同程度的影响，不同浓度的效应有一定的差异。这与前人的结果不尽一致，可能与作物种类、基因型、硒源及浓度、施用时期不同有关。

在拔节期及开花期叶面喷施30 g·hm-2亚硒酸钠可以显著提高黑粒小麦籽粒硒含量及产量，不同程度的改善黑粒小麦籽粒粗蛋白含量、面筋指数、形成时间和稳定时间。说明通过叶面喷施亚硒酸钠，利用黑粒小麦的生物富集和转化作用，把毒性较高、不利于人体吸收利用的无机硒转化为活性高、安全、利于吸收的有机硒是提高食物硒水平的有效方法。2012年修订的《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB2762-2012)也取消了硒限量规定，不再将硒作为污染物或有毒有害物质进行限定。但富硒农产品还没有相应的国家标准，全国只有少数省份有富硒食品相关地方标准，并且标准并不统一，是制约富硒黑粒小麦开发工作快速发展的瓶颈之一。因此建立标准化、规范化的生产技术体系及统一的富硒黑粒小麦质量标准是加强富硒产品市场优势，推动产业化再发展的重要手段。