川南地区富硒低镉玉米品种筛选试验

彭志芸，李志龙，张德银，张吉海，余世权，李新河，牟碧涛，黄 宁，徐克成，苟才明

(四川省宜宾市农业科学院，四川 宜宾 644000)

玉米是四川主要粮食作物之一，常年种植面积达120万hm2，总产量600万t左右，约占西南玉米产量的1/3[1]。川南地区是四川玉米的主要产区之一，玉米品种的选择是获得高产、优质、高效的根本保障。传统上对于玉米品种的要求表现为高产、优质、抗性强。但是随着工业化进程的加快，我国土壤重金属污染越来越严重。据《全国土壤污染状况调查公报》显示：全国土壤总的超标率为16.1%，其中无机污染物超标点位数占全部的82.8%[2]。段嘉欣等[3]调查发现，川南地区土壤重金属Cd污染风险较高，严重威胁着当地农作物的生产安全。

研究表明，由于不同作物品种Cd积累特性不同，可以通过选育低Cd富集品种来减少作物籽粒中Cd含量，从而降低重金属污染风险[4]。王娟等[5]研究表示选用低Cd积累的玉米品种可以有效降低籽粒中Cd的含量，降Cd率达57.73%。同时川南地区Se元素含量普遍较高，具有丰富的富Se土壤资源，可以利用天然的富Se土壤打造富Se农产品，助力乡村振兴。因此，为了更好的利用川南富Se资源，本研究以川南市场上推广的28个玉米品种为供试材料，通过在富Se且存在Cd污染的田块中进行品比试验，以期筛选出富Se且Cd累积量符合国家相关标准、同时产量较高、综合性状较好的玉米品种，为Cd污染田块的玉米生产提供实践经验和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

选用川南地区现在推广的28个品种(表1)为供试材料，于2020年在宜宾市兴文县僰王山镇山地开展试验。该地区平均海拔774m，年平均气温17.2℃，年均积温6296℃，常年日照1147.2h，年均降水1333.3mm。试验地土壤为沙壤土，有机质含量28.5g/kg，全氮含量1.48g/kg，全磷含量0.46g/kg，全钾含量16.61g/kg，Se含量为0.191mg/kg，Cd含量为0.465mg/kg。

表1 试验品种玉米产量

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，每小区种植3行，长5m，行间距为0.8m×0.5m，双株种植，小区面积12m2。3月3月22日播种，4月10日间苗，4月17日定苗。基肥施用复合肥25kg/667m2，4月13日追苗肥，施猪粪水1600kg/667m2，对施尿素5kg浇苗，4月20日追苗肥穴施玉米专用高效缓释肥30kg/667m2，5月19日施攻苞肥，施尿素10kg/667m2。4月13日进行窝灌1次。病虫草害防治同常规大田生产一致。于8月5号收获。

1.3 测定项目和方法

于成熟期每个小区选取中间行20株玉米穗测定产量，测产后用瑞典FOSSTECATOR公司的Infratec1241 Grain Analyzer近红外谷物快速品质分析仪测定玉米籽粒淀粉、蛋白质、脂肪酸含量，同时观测籽粒性状并记录。米籽粒Cd、Se含量委托四川省地质调查院检测。

1.4 数据分析

用Excel 2010、DPS 6.5处理系统分析数据。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种产量结果分析

由表1、表2可知，本次供试品种间单株产量差异较小，群体产量差异较大。仲玉3号、宜1606、仲玉998、联创902、宜1906、天玉502、华玉11、宜1907、宜1905、Y-6、Y-3、富春339、中单808、宜1801和富康玉909均较对照增产，其中仲玉3号产量表现最好，较平均对照增产39.17%，宜1606、仲玉998、联创902和宜1906均有较优的产量表现，分别较对照增产30.72%、22.04%、18.89%和14.57%。Y-4产量最低，较平均对照减产28.14%。

表2 产量参数计算

2.2 不同玉米品种品质结果分析

由表3、表4可知，供试玉米品种籽粒类型以半马齿型和马齿型居多，分别占39.29%和42.86%，硬粒型仅占17.86%。籽粒颜色呈黄色占89.29%，仅10.71%的品种玉米籽粒呈红色。根据农业部标准(NY/T597-2002)籽粒粗淀粉含量≥72%为高淀粉玉米，高淀粉玉米又可分为：淀粉含量≥76%为1级，淀粉含量≥74%为2级，淀粉含量≥72%为3级。供试品种中仅华玉11号的淀粉含量低于72%，其余品种均为高淀粉玉米类型，其中有28.57%的品种达2级高淀粉玉米类型，67.86%的品种达3级高淀粉玉米类型。

表3 试验品种玉米籽粒品质及其性状

表4 品质性状参数计算

就玉米品质来看，淀粉、蛋白质和脂肪的含量品种间差异较小。淀粉含量以宜1906最高，较平均对照高出2.30%；以华玉11最低，较平均对照减少2.53%。蛋白质含量在10.06%～12.75%之间，脂肪含量在2.43%～3.67%之间。

2.3 玉米籽粒Se、Cd含量结果分析

由表6可知，不同品种间玉米籽粒Se、Cd含量差异较大。参照《富硒农产品》( DB50/T 705-2016)中规定，Se含量0.02～0.3mg/kg为富Se玉米。如表5所示，仅乾泰1号、宜1908和宜1901的Se含量达富硒玉米标准，以乾泰1号籽粒Se含量最高，达0.031mg/kg。宜1907、华玉11、联创902、仲玉998、中单808、宜1606、宜1603、宜15、Y-3、Y-2、宜1906、仲玉3号、宜1902、宜1903、福康玉909共15个品种的籽粒Se含量均<0.002mg/kg。

表5 玉米籽粒Se和Cd含量

表6 玉米籽粒Se和Cd含量参数计算

参照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中规定谷物类Cd含量的限量值为0.1mg/kg，本次试供品种的籽粒Cd含量均<0.03mg/kg，符合国家食品安全标准。Y-5、天玉502、富春339、仲玉998、Y-2、宜1906、仲玉3号、宜1902、宜1903、富康玉909共10个品种的籽粒Cd含量<0.01mg/kg。

2.4 玉米产量与品质的相关性分析

由表7可知，玉米产量与淀粉、蛋白质和脂肪酸含量呈负相关，淀粉与蛋白质、蛋白质与脂肪酸均呈负相关，淀粉与脂肪酸呈正相关，但相关性均不未达显著水平。产量与玉米籽粒Se含量、Cd含量均呈负相关性，籽粒Se含量和Cd含量呈显著正相关。

表7 玉米产量与品质的相关性分析

3 结论与讨论

遗传因素显著调控着玉米的产量，因此不同玉米品种间产量差异较大。本研究结果中产量以仲玉3号最优，Y-4最低，两者相差5712.15kg/hm2。玉米品质变异数较小(0.01～0.13)，且有96.43%的品种属于高淀粉玉米类型，说明川南市场上的玉米品种品质比较稳定，且质量较优。关于产量和品质之间的关系，孙琦等[6]认为淀粉和蛋白质分别与产量有显著正相关和负相关性，而本试验相关性分析表明淀粉和产量呈负相关性，这可能是由于环境因子的差异和本试验供试的品种数量较少导致的。本试验中产量与蛋白质、脂肪酸及淀粉与蛋白质、脂肪酸均呈负相关性，与陈先敏等[7]人研究结果基本一致，这种负相关性可能与玉米灌浆阶段，各物质积累存在竞争关系有关。

随着川南地区重金属污染的不断加剧，筛选低Cd积累玉米品种显得尤为重要。研究表明，超80%的玉米品种籽粒对Cd吸收量较低，可作为Cd污染农田的替代作物[8]。本试验中28个品种的玉米籽粒Cd含量均<0.03mg/kg，符合国家食品安全标准(GB 2762—2017，≤0.10 mg/kg)，和前人的研究结果基本一致。表明，本试验中所有品种在中、轻度Cd污染环境中种植均不存在Cd超标风险，可作为Cd污染农田安全生产的有效途径。

同时本试验中玉米品种的籽粒Se含量也较低，仅乾泰1号、宜1908、宜1901达富硒玉米标准(DB50/T 705-2016，≥0.02mg/kg)，这与玉米富Se能力较差有较大关系。成晓梦等[9]研究表示玉米Se生物富集系数较小麦和水稻是最低的。本研究结果中有15个品种的玉米籽粒Se含量均<0.002mg/kg，最大Se含量仅0.031mg/kg，印证了前人的研究结果。

王锐等[11]的研究将0.3mg/kg作为玉米种植地的富硒土壤阀值。因此，若土壤Se含量<0.3mg/kg，建议以仲玉3号、宜1606、仲玉998、联创902、宜1906这5个品种作为川南重金属污染物区的主推品种，可以达到高产优质的玉米生产目的；若土壤Se含量≥0.3mg/kg，建议种植乾泰1号、宜1908和宜1901，可生产富硒玉米，但应配套适宜的栽培措施保障其产量。