施用含硒有机肥对粉葛产量及硒吸收转运的影响

王艳 杨远宁 王学礼 曹升 欧昆鹏

摘  要：本研究采用隨机区组试验，设置6个处理，研究增施不同量含硒有机肥对粉葛生长、产量及硒在粉葛不同器官中富集状况的变化，探讨增施含硒有机肥对粉葛产量和硒吸收转运的影响。结果表明：随着施肥量的增加，净光合速率先降低后升高，胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）则逐渐递增。施用含硒有机肥均显著提高了粉葛块根中的硒含量，块根硒含量最大值达0.084 mg/kg，比对照处理提高58.49%。藤/块根、芦头/块根中硒的转运系数均有降低，说明随着施肥量的增加，更多的硒被固定在块根中;根际土壤中总硒含量比对照提高6.9%～27.4%，有效态硒含量提高了9.5%～34.8%。施肥均显著提高了商品薯中的硒积累量，各处理分别比对照提高了39.64%、13.73%、29.79%、47.66%和69.95%。综合考虑肥料成本、产量及块根硒积累量等因素，实际生产中施肥量6000 kg/hm2较为合适。综上所述，增施生物有机肥可提高粉葛的光合作用，促进其生长，提高块根产量及硒积累量。研究结果为含硒有机肥调控下粉葛富硒栽培提供了理论参考。

关键词：粉葛;硒;吸收;转运;有机肥

Abstract： A randomized block test with six experimental treatments using no selenium containing organic fertilizer as CK was undertaken to reveal the effect of growth situation， yield and selenium absorption and transportation of Pueraria thomsonii Benth in different fertilization mode. Results showed that net photosynthetic rate first decreased and then increased， intercellular CO2 concentration， transpiration rate and stomatal conductance increased with the increase of fertilizer application. The selenium concentration in the roots of P. thomsonii Benth was significantly increased with applying of selenium containing organic fertilizer， the maximum selenium concentration of root was 0.084 mg·kg-1， which was 58.49% higher than the control. Compared with the control， the transport coefficients of selenium in rattan / tuber and basal part of stem / tuber decreased， more selenium was fixed in the root tuber with the increase of fertilization. The total selenium concentration in rhizosphere soil increased by 6.9%-27.4%， and the available selenium concentration increased by 9.5%-34.8%. The accumulation of selenium in commodity production was significantly increased， compared with the control group， the increase was 39.64%， 13.73%， 29.79%， 47.66% and 69.95%， respectively. Considering fertilizer cost， yield and selenium accumulation in root， fertilizer rate of 6000 kg·hm-2 is suitable in actual production. In a word， the application of bioorganic fertilizer could improve the photosynthesis， promote the growth， and increase the yield of root and the accumulation of selenium. The yield and commodity rate of root tuber were improved with applying selenium containing organic fertilizer. The results would provide a theoretical reference for P. thomsonii Benth Se-enriched cultivation under the regulation of organic fertilizer containing selenium.

Keywords： Pueraria thomsonii Benth; selenium; absorption; transport; organic fertilizer

硒（Se）是人类和动物健康必须的微量元素之一[1]，其营养保健作用包括抗氧化衰老、抗肿瘤以及提高人体免疫力等[2-4]。大量研究表明，大约15%的人硒元素摄入不足[5]，长期缺硒可导致克山病等多种疾病[6-7]。我国大约有72%的县（市）存在不同程度的硒缺乏，其中1/3为严重缺硒区，硒摄取不足人口达3亿以上[8]。但广西属于富硒地区，截止2017年底，广西富硒土壤面积为2.95104 km2，约占全国的1/5，是我国目前地球化学调查圈定的最大面积的连片富硒土壤[9]。然而，却出现了“富硒土壤不一定长出富硒农产品”的现象[10]，富硒农产品的产出很大程度上与土壤硒生物有效性有关。已有研究表明，土壤中能被植物吸收利用的有效硒非常少，一般不到總硒的5%，与土壤性质及土壤硒的存在形式密切有关[11-12]。广西广泛分布红壤，而红壤中的硒主要以四价（亚硒酸盐态）存在，容易被红壤中大量存在的铁铝氧化物、黏土矿物吸附形成铁铝复合体，导致红壤中硒生物有效性较低[13]。目前，通过施用外源硒已成为生产富硒农产品的主要途径，如通过叶面喷硒使得甘薯块根的硒含量达311.3 μg/kg，比对照提高8.54倍[14];土壤施硒肥为300 g/hm2时，马铃薯产量提高22.4%，有机硒的转化率达到81.98%，产品达到富硒标准[15]。食用富硒农产品已经成为人体补硒的安全有效途径[16]。

粉葛（Pueraria thomsonii Benth）属豆科，是一种多年生藤本落叶植物。粉葛的块根属于传统中药材，具备清热去火、滋补养颜、解暑防暑等功效[17]，因此，粉葛有着“南葛北参”的美誉，且已被列入国家“药食两品”名录。广西作为“粉葛之乡”，年产量突破百万吨，形成了全国重要的粉葛产品集散地。而近年来，广西推广的粉葛无公害栽培中有机肥使用的比重越来越大[18]。已有研究表明，施用外源硒可提高马铃薯[15]、甘薯[19]等薯类作物的产量、品质及硒含量。但施用外源硒对粉葛产量及硒吸收转运的影响还未见报道。因此，本研究采用大田试验，在施用不同量的含硒有机肥条件下，分析外源硒对粉葛产量及硒吸收转运的影响，研究结果将为广西富硒粉葛的栽培种植及硒肥的有效利用等提供指导，对富硒粉葛产品认证及推动粉葛产业发展具有较大意义。

1  材料与方法

1.1  材料

试验地位于广西南宁市上林县三里镇龙楼村（23°30′52″ N，108°47′50″ E），年平均气温20.9 ℃，属南亚热带季风气候，土壤类型为石灰土，土壤基本理化性质为：pH7.85，全N、P、K含量分别为1.71、0.61、4.52 g/kg，有机质26.11 g/kg，碱解N 52.03 mg/kg，速效P 55.65 mg/kg，速效K 237.5 mg/kg，全硒0.708 mg/kg。

供试粉葛品种为广西农业科学院生物技术研究所选育的‘桂粉葛1号。试验所用含硒有机肥，其基本理化性质为：pH 8.87，总硒含量50.55 mg/kg，有效硒0.806 mg/kg，有机质231.32 g/kg，北海立地肥业有限公司生产，市售。

1.2  方法

1.2.1  试验设计  试验设置6个施肥水平：0、6 000、12 000、18 000、24 000、30 000 kg/hm2，记为CK、A1、A2、A3、A4、A5，每个处理重复3次;采用传统的垄作种植方式，每小区3沟3垄，小区面积25 m2，小区间间距0.9 m，垄距0.85 m，垄高0.4 m，株距0.4 m，密度为12 000株/hm2。随机区组排列，区组内顺序排列，试验田周边设保护行。按N 90 kg/hm2（尿素），P2O5 90 kg/hm2 （过磷酸钙），K2O 135 kg/hm2（硫酸钾）于起垄前一次性施入作底肥。含硒有机肥施肥时间为2018年4月9日，在粉葛种植前作基肥施入土壤，于2018年12月4日收获，采集样品测定。

1.2.2  项目测定  土壤基本理化性质测定参照鲍士旦[20]的方法： pH值采用酸度计（梅特勒-托利多SevevMulti型pH计）进行测定;有机质采用H2SO4-K2CrO7外加热法测定;全氮采用半微量开氏法测定;全磷及速效磷采用钼锑抗比色法测定;全钾及速效钾采用火焰光度法测定;土壤硒的测定参照农业行业标准（NY/T 1104?2006），植株硒的测定参照国家标准方法（GB 5009.93?2010），同时以GBW07408和GBW10012标准物质作质控（HG-AFS，AF-610A原子荧光光谱仪，北京瑞利仪器公司）测定[21]。

1.2.3  相关系数  转运系数（TF）=粉葛地上部分硒含量（mg/kg）/粉葛地下部分硒含量（mg/kg）。

硒积累量（g/hm2）=粉葛块根硒含量（mg/kg）×每公顷粉葛产量（kg/hm2）。

1.3  数据处理

所有试验数据均采用Microsoft Excel 2010软件进行制表和绘图，采用SPSS 21.0统计软件进行数据统计处理。采用Duncans检验法进行多重比较。

2  结果与分析

2.1  含硒有机肥处理下粉葛各部位硒含量

增施含硒有机肥后能显著提高粉葛各部位的硒含量。从表1可以看出，对照处理下，硒含量大小为叶>藤>芦头>块根，块根中的硒含量最低，为0.053 mg/kg。施硒肥处理下粉葛叶的硒含量为0.376～0.540 mg/kg，除A3处理外，其他处理之间差异不显著。各处理粉葛的藤硒含量为0.225～ 0.361 mg/kg，A1处理的含量最高，达到0.361 mg/kg，A3处理最低，为0.225 mg/kg。芦头硒含量为0.121～0.135 mg/kg且各处理之间差异不显著。与CK处理相比，各施肥处理均能显著提高块根硒含量，其中，硒含量最高的A5处理相比对照提高了58.49%。

2.2  含硒有机肥对粉葛硒积累特征的影响

施用含硒有机肥有利于富集较多的硒保留在块根中。从表2可以看出，根施含硒有机肥后，降低了硒由块根向芦头和藤中的转运系数，但叶/块根转运系数与含硒有机肥的施用无明显相关性。芦头/块根转运系数为1.01～1.42，随着施肥量的增加，转运系数逐渐递减，最低的是A5处理，为1.01，最高的是CK，为1.42。藤/块根转运系数与芦头/块根转运系数有类似的规律，为1.90～ 3.40，最高的是A1处理，为3.40，最低的是A5处理，为1.90，是对照处理的65%。

2.3  含硒有机肥处理对粉葛产量和硒积累量的影响

含硒有机肥的处理促进了粉葛产量和商品率的提高。从表3可以看出，粉葛的产量为27.14～ 29.90 t/hm2，与对照处理相比，在施用含硒有机肥后，除A2处理的产量略有下降外，A1、A3、A4和A5处理的产量分别提高了1.96%、0.36%、8.44%和2.69%。各处理下商品薯产量为23.82～ 27.94 t/hm2，A1、A3、A4和A5处理的商品薯产量相比CK分别提高10.46%、5.99%、14.98%和7.17%。在商品率指标中，除A2处理外，其余处理相比CK均有所提高。

含硒有机肥的施用显著提高了粉葛硒积累量和商品薯的硒积累量。从图1可以看出，施肥处理中粉葛硒积累量分别为1.88、1.66、1.80、2.03和2.38 g/hm2，相比对照分别提高了28.99%、13.47%、23.15%、39.04%和63.01%;商品薯硒积累量分别为1.80、1.46、1.67、1.90和2.19 g/hm2，比对照分别提高了39.64%、13.73%、29.79%、47.66%和69.95%。

2.4  根施不同量硒肥后粉葛的光合特性

根施不同量的硒肥后，光合效率整体呈先下降后升高的趋势。从图2可以看出，A5处理的净光合速率（Pn）达到最大值13.05 μmol/（m2·s），相比CK提高15.18%。A3处理的气孔导度（Gs）最小，为0.07 mol/（m2·s），最高的为A5处理的0.142 mol/（m2·s），二者相差102.86%。各处理的胞间CO2浓度（Ci）均高于CK且差异显著，A5处理的Ci最大，为281.01 μmol/mol，比CK的183.36 μmol/mol高53.25%。经过根施硒肥各处理的粉葛蒸腾速率（Tr）均高于CK，A5处理的Tr最高，为4.12 mmol/（m2·s），比CK的2.35 mmol/（m2·s）高75.32 %。

2.5  施用含硒有机肥对土壤pH、总硒和有效硒含量的影响

施用含硒有机肥均提高了土壤总硒和有效硒含量，土壤pH略有上升。从表4可以看出，当施肥量达到24 000 kg/hm2以上时，土壤总硒含量有了显著提高，最高为A4处理，达0.902 mg/kg，与对照相比提高了27.4 %。同时，随着施肥量的增加，土壤有效硒含量也逐渐提高，最高的为A5处理，达57.0 μg/kg，比对照提高34.8%。土壤pH为8.69～8.74，最高为A2处理的8.74，与对照处理相比差异显著，其余处理的pH差异不显著。

3  讨论

本研究中发现，施用含硒有机肥提高了粉葛块根的产量，这与施肥处理显著提高粉葛的光合效率有关。已有研究表明，施用有机肥可有效地提高薯类作物木薯在块根膨大期的SPAD值和块根形成期及块根膨大期叶片叶绿素含量和光合强度，促进茎叶生长，进而提高产量[22]。推测原因为有机肥养分齐全，肥料的利用率高[23]。施用含硒有机肥不仅能提高粉葛块根的产量，对提高块根的商品薯产量及商品率效果更好。在处理为6000 kg/hm2这一较低施肥量时，块根产量比对照处理提高了1.96%，各处理中块根产量提高最多达8.44%;同时，6000 kg/hm2处理下商品薯产量比对照处理提高了10.46%，而各处理中商品薯提高效果最好可达14.98%。推测原因为施用含硒有机肥后改善了土壤结构，有利于块根生长，使得薯形发育良好、整齐度高，进而保证了商品薯的产量和商品率[24]。从商品薯中硒累积量来看，施肥处理下商品薯硒积累量比对照处理高13.73%～69.95%，最低施肥量6000 kg/hm2处理时，其粉葛块根中硒积累量已比对照处理高39.64%，虽不是各处理中效果最好的，但考虑到施用含硒有机肥的成本为2500元/t，6000 kg/hm2处理下每667 m2肥料的成本已达1000元，因此，綜合商品薯产量、硒积累量及肥料成本等因素考虑，认为在实际生产中6000 kg/hm2施用量是较为合适的。

本研究中未施用含硒有机肥的对照处理中粉葛块根中的硒含量为0.053 mg/kg，虽然已经达到广西地方标准（DB45/T 1061—2014）[25]关于薯类作物中的硒含量的最低标准，但仍属于较低水平，通过增施含硒有机肥显著提高了粉葛块根中的硒含量，且随着施肥量的增加，块根中的硒含量呈现逐渐升高的趋势，这可能跟施肥显著提高了粉葛根际土壤中的总硒含量有关，与此同时，根际土壤有效态硒含量也随着施肥量的增加而显著增加，有效态硒含量分别比对照处理提高了9.5%、25.3%、33.1%、31.7%和34.8%，进而提高了粉葛不同部位的硒含量。

但所施用的含硒有机肥肥料本身属偏碱性肥料，其pH达8.87，施用后各处理土壤pH比对照处理略有升高，碱性土壤环境对水稻等多种作物会产生不良影响[26]。那本研究中施用碱性有机肥是否会对粉葛生长带来影响呢？首先，粉葛的地理分布较为广泛，南到海南，北到辽宁，西到甘肃等均有粉葛分布[27]，这说明粉葛对pH这一土壤性质不敏感。另外，通过本研究的数据也能看出，即使在碱性土壤中，粉葛的光合特性均随着施肥量的增加而增加，光合作用的增强促进了粉葛产量的提高，因此，施用碱性肥料并不会对粉葛的生长带来不良影响。当然，广西大部分地区土壤为酸性红壤土，增施偏碱性的含硒有机肥理论上能够中和土壤的酸性，提高硒素的吸收利用率[28]，这部分的研究工作有待进一步开展。

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责任编辑：白  净