外源硒对小麦品质特性及籽粒硒含量的影响

2020-08-06姬玉梅

粮食问题研究 2020年4期

◎姬玉梅

硒 (selenium， Se) 是人体谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化物的重要组分，在增强免疫力、恢复健康和防御癌症等方面发挥着重要的作用［1-2］。调查显示，全世界有四十多个国家5—10 亿人不同程度地缺硒，我国约三分之二的地区存在不同程度的缺硒状况，人体缺硒会导致约40 余种疾病[3-6]。硒无法由人体自主合成，只能从食物中摄取，食用富硒农产品为生物源补硒，是补硒最安全、方便、科学和健康的方法[7]。实验证明，外源添加硒肥对农产品硒含量的增加有显著的促进作用[8-9]，因此通过对农作物施用硒肥来提高农作物的含硒量，从而为低硒地区人体提供富硒食物，以达到合理的硒摄入量[10-12]。

小麦是我国第二大粮食作物。随着人们生活水平的提高，对小麦品质的要求愈来愈高。而小麦籽粒的蛋白质含量和组分是影响小麦品质的重要指标，其中谷蛋白和醇溶蛋白的含量与加工品质密切相关［13-14］。研究表明，对作物施用少量的硒肥能够促进其新陈代谢、提高产量，改善品质[15]。不同植物对硒的吸收和富集能力不同，在常见的谷物作物中，小麦是最具硒强化潜力的主粮作物之一[16-17]，通过小麦的硒强化可以有效提高小麦籽粒中的硒含量。有关硒元素在小麦中的吸收、转运机理等方面的研究[18-19]，国内外已有较多报导，但这些研究多是以亚硒酸钠为主要成分的无机硒，而无机硒的转化率比较低。近年来，有机硒产品以其较高的转化率广受关注，并开始应用于生产。有关无机硒、纳米硒和富硒有机肥作用的报导比较少，本文通过在小麦灌浆期叶面喷施不同外源硒 (硒酸盐、亚硒酸盐、纳米硒及富硒有机肥），研究不同外源硒对小麦产量品质及籽粒硒含量作用效果，以期为合理使用硒肥和筛选硒高效富集种质资源提供理论依据。

一、材料与方法

（一）试验材料

试验材料为豫北地区主播小麦品种西农979，由鹤壁市农科院小麦研究中心提供。

硒源为化学纯硒酸钠、化学纯亚硒酸钠、纳米硒（苏州硒谷科技有限公司生产）、富硒有机肥（湖北硒金农业科技有限公司生产）。

供试土壤为壤质褐土，全氮 1.12 g/kg，有机质 19.31 mg/kg，全硒 0.18 mg/kg，碱解氮 61.95 mg/kg，速效磷 24.11 mg/kg，速效钾 134.25 mg/kg，pH7.8。

（二）试验设计

本研究分为4 组，每组3 个重复，每个试验小区面积为 20 m2（4 m×5 m），随机分组设计。每组 4 个处理，分别喷施硒肥 0、 37.5、 52.5、75.0 g/hm2（以纯硒计），兑水 1500 L/hm2。硒酸钠处理记作 XCK、 X1、 X2、 X3，亚硒酸钠处理记作YCK、 Y1、 Y2、 Y3，纳米硒处理记作 NCK、 N1、 N2、N3，富硒有机肥处理记作 FCK、 F1、 F2、 F3， 4 种硒源分别在处理前加字母X （硒酸钠）、 Y （亚硒酸钠）、 N （纳米硒）、 F （富硒有机肥）。取 3 个重复的平均值进行显著性分析。

试验材料于 2018 年 10 月 7 日播种，播量150 kg/hm2，常规水肥管理。 2019 年 5 月 10 日扬花结束后第8 天叶面喷施硒肥， 2019 年6 月10日收获。

（三）样品的采集和测定

小麦收获时，每个处理随机选取3 个1 m2的样点，对样品进行烘干、称重，调查成穗数、穗粒数和千粒重，计算产量。用原子荧光光谱仪测定硒含量，检测方法及标准参照《食品安全国家标准食品中硒的测定》（GB5009.93-2010）。用德国生产的SartoriusPMD511-000U 品质分析仪测定小麦籽粒的容重（g﹒l-1）、硬度（%）、沉降值（ml）、蛋白质（%）、湿面筋（%）、吸水率 (%)、稳定时间（min）和拉伸面积（cm2）。

蛋白质组分的分离提取参考何照范[20]的方法。清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白分别用蒸馏水、 10%的 NaCl、 70%的乙醇和 0.2%的 NaOH提取提取液。蛋白质组分含量测定利用瑞士Buchi 公司B-324 全自动凯氏定氮仪。

（四）数据处理

采用MicrosoftExcel 和 SPASS 软件进行数据处理和统计分析。

二、结果与分析

（一）不同外源硒对小麦产量及其构成因素的影响

由表1 可知，相比对照，灌浆期叶面喷施硒酸盐、亚硒酸盐、纳米硒以及富硒有机肥四种不同的硒肥后，小麦的成穗数、穗粒数以千粒重及在处理间的差异均不显著。小麦产量有了不同程度的增加，增产幅度最大的是喷施52.5 g/hm2纳米硒，增产7.14%。同一种硒源不同的处理方式差异不显著，但均在喷施 52.5 g/hm2时，产量构成因素达到最大值。不同硒源间差异也不显著，增产效果纳米硒＞富硒有机肥＞亚硒酸钠＞硒酸钠，说明不同硒源对小麦增产作用存在差异。

（二）不同外源硒对小麦籽粒硒含量的影响

小麦灌浆期叶面喷施不同外源硒，都能使小麦籽粒硒含量得到显著增加（见图1），其中以纳米硒促进小麦硒富积能力最强，富硒有机肥次之，第三是硒酸钠，最后是亚硒酸钠。不同施硒处理间纳米硒较其它硒源在促进硒富积方面达到极显著差异水平（P＜0.01），富硒有机肥在施硒量为 52.5 g/hm2、 75 g/hm2时较另外两种硒源硒酸钠和亚硒酸钠在促进硒富积方面也达到显著差异水平（P＜0.05），而硒酸纳、亚硒酸钠之间，虽前者作用更明显，但并未达到显著差异水平。

表1 不同外源硒对小麦产量及其构成因素的影响

图1 不同外源硒对小麦籽粒硒含量的影响

（三）不同外源硒对小麦营养品质的影响

如表2 所示，在灌浆期叶面喷施不同浓度的硒肥后，小麦籽粒的营养品质较对照有一定的变化。喷施不同浓度的硒肥提高小麦的蛋白含量，对其蛋白组分产生了不同的影响。叶面喷施不同的外源硒对4 种蛋白组分含量较对照都有所增加，其中谷蛋白含量在4 种蛋白组分中最高，其次是醇溶蛋白，球蛋白含量最低。 4种蛋白组分含量都是随着硒肥的增加先升高后降低，在 52.5 g/hm2处达到最高值。根据灌浆期4 种蛋白组分含量的变化可以看出，品种中作为非贮藏蛋白清蛋白和球蛋白含量在不同浓度硒肥间均不存在显著差异，而作为贮藏蛋白的醇溶蛋白和谷蛋白在在纳米硒与富硒有机肥下存在显著差异 (P＜0.05)，且喷施纳米硒时，可以使谷蛋白较对照增幅最大，达到29%。 4 种硒肥相比，喷施硒酸钠、亚硒酸钠、纳米硒和富硒有机肥，总蛋白质平均增幅分别为1.4%、1.8% 、 6.8% 、 6.7% ，蛋白质的最大增幅为9.85%，因此，灌浆期喷施不同硒肥对小麦营养品质有一定的影响，小麦蛋白质的含量，醇溶蛋白和谷蛋白都有所提升，且达到了显著水平。四种硒肥的作用效果相比，纳米硒＞富有有机肥＞亚硒酸钠＞硒酸钠，在 52.5 g/hm2时效果最好。

（四）不同外源硒对小麦加工品质的影响

叶面喷施不同的外源硒后，小麦加工品质的变化如表3 所示。小麦籽粒的容重、湿面筋含量、拉伸面积和吸水率均没有显著影响，但对小麦籽粒的硬度、沉降值和稳定时间有不同程度的影响。其效应在不同的硒肥之间存在一定差异。叶面喷施四种不同的外源硒后，纳米硒、富硒有机肥两者效应相当，喷施纳米硒可以使小麦硬度最大增加幅度为 19.6%，与对照差异显著 (P＜0.05)；富硒有机肥使小麦的沉降值较对照最大增幅为3.97%，达到显著水平 (P＜0.05)；稳定时间最大延长了10.1%，均达到显著水平。不同硒源的差异可能与组成成分有关。

表2 不同外源硒对小麦蛋白质及组成成分的影响

表3 不同外源硒对小麦加工品质的影响

三、讨论与结论

灌浆期叶面喷施硒肥对小麦产量及其构成因子和籽粒硒含量均有促进作用，对产量的促进均未达到显著差异水平，对籽粒硒含量促进作用呈现正相关的极显著水平，这与唐玉霞等[21]，张纪元等[22]，张妮等[23]研究结果一致。付冬冬等[24]研究表明，外源硒对小麦产量促进作用呈现先高后低趋势，超过一定浓度对小麦产量有抑制作用，这在本实验中也有所体现，在外源硒喷施量在52.5 g/hm2时，对产量的影响达到峰值，随后开始降低。因此综合实验表明，叶面喷施外源硒肥以 52.5 g/hm2、浓度 35 mg/kg 经济效益最佳。

不同外源硒对小麦产量及硒富积作用存在差异，本实验中，在促进小麦产量方面，纳米硒＞富硒有机肥＞亚硒酸钠＞硒酸钠；在促进硒富积方面，纳米硒＞富硒有机肥＞硒酸钠＞亚硒酸钠。说明有机硒源较无机硒源更利于植物吸收转化，原因为有机硒肥通过植物易吸收的高分子为载体，将不易吸收的硒元素带入植物体内[25]。高价态硒在促进硒富积方面优于低价态硒，低价态硒在促进小麦产量方面优于高价态硒，这与付小丽[26]，付冬冬等[27]研究结果一致。

前人关于施硒对作物籽粒营养品质的影响做了一些研究。刘庆等［28］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［29］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，灌浆期叶面喷施外源硒可在一定程度上影响小麦的品质，对小麦籽粒的容重、湿面筋含量、拉伸面积、吸水率及蛋白质组分清蛋白和球蛋白均没有显著影响，但对小麦籽粒的硬度、蛋白质含量、沉降值、稳定时间、醇溶蛋白及谷蛋白有不同程度的影响。其效应在不同的硒肥之间存在一定差异，具体原因还需要进一步的研究。这与前人的结果不尽一致，可能与基因型、硒源及浓度、施用时期不同有关。