氨基酸螯合硒对甘薯硒素积累分配及品质的影响

潘丽萍 邢颖 廖青梁潘霞 陈锦平 黄太庆 江泽普 唐秀桦 刘永贤

(1广西农业科学院农业资源与环境研究所/广西富硒农产品工程技术研究中心广西南宁 530007;2广西农业科学院经济作物研究所广西南宁 530007)

硒（Selenium）是人体必需的微量元素之一，人体可通过食物链补充身体所需硒量。我国成人对硒的摄入量仅为26～32µg/d，远低于生物需求量40µg/d及我国营养学会推荐成人60～400µg/d的摄入量要求［1-2］。因此日常食用富硒农产品成为补硒的重要途径。目前已开发出不同种类的富硒农产品，如富硒水稻、富硒茶叶、富硒薯类、富硒蔬菜等［3-6］。在生产技术上主要通过土施和叶面喷施硒来实现作物富硒，硒源主要有无机硒和有机硒，无机硒一般是亚硒酸盐，价格便宜但易出现毒副作用；有机硒或有机螯合态硒安全无毒，增产明显［7］。甘薯是我国栽种广泛的粮食兼经济作物，富含丰富的淀粉、蛋白质、果胶、纤维素、氨基酸和多种矿物质，营养价值高，《本草纲目》记载，甘薯具有“补虚乏、益气力、健脾胃、强肾阳”之功效［8］。开发生产富硒甘薯对提高甘薯经济收益和提高人们健康生活水平具有重要意义。已有研究发现，通过土施亚硒酸钠肥或者喷施亚硒酸钠、有机螯合态硒肥等，可提高宁紫2号、日本新紫、日本凌紫、越南紫等甘薯品种含量，改善甘薯品质［9-10］。但不同品种甘薯在不同的土壤条件下，对硒的吸收也不确定。因此，本试验以广西主栽的紫薯品种桂经薯8号为研究对象，通过叶片喷施不同浓度氨基酸螯合硒营养液肥，研究桂经薯8号对硒的吸收累积及产量和品质的影响，以期为广西桂北地区的富硒甘薯生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况

试验基地位于桂林市平乐县，大田土壤基本理化性质如下：pH 6.34，有机质10.04 g/kg，速效磷2.29 mg/kg，速效钾253.15 mg/kg，碱解氮80.4 mg/kg，总硒0.43 mg/kg。

1.1.2 试材

供试材料选用紫心甘薯品种桂经薯8号，由广西农业科学院经济作物研究所提供。试验所用叶面硒肥为生物纳米硒营养液（氨基酸螯合态），由南宁市博发科技有限公司提供，含硒0.26%，游离氨基酸0.46%。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验于2019年3月至2019年10月在广西桂林市平乐县甘薯试验基地进行，采用完全随机区组设计，共设置了4个处理：4 500 mL/hm2（Se-1），9 000 mL/hm2（Se-2），13 500 mL/hm2（Se-3），以喷等量清水为对照（CK）。每个处理3个重复，共12个小区，每个小区面积为18 m2（3 m×6 m，每小区6垄，每垄15株）。在甘薯膨大中期（9月1日）进行叶面喷施，以叶片形成水珠滴落为佳。试验基地甘薯于2019年3月1日育苗，6月5日栽种，种植密度为50 025株/hm2，管理水平中等。

1.2.2 样品采集与处理

试验甘薯在2019年10月15日进行采收，采收后鲜薯重量按面积折算为鲜薯产量，然后从每个小区中随机取20株，将茎、叶片和块根分装密封，带回实验室处理。将采集回来的鲜样用去离子水洗净擦干，部分鲜样用于花青素含量和可溶性糖总量的测定，另一部分块根、茎和叶片分类进行烘干处理，经105℃杀青15 min，70℃烘干至恒重，用粉碎机粉碎后过60目筛，置于密封袋常温保存，用于总硒含量、镉含量及淀粉含量的测定。

1.2.3 项目测定

甘薯硒含量测定采用硝酸-过氧化氢消解法，用氢化物发生-原子荧光光谱法原子荧光形态分仪（SA-20，北京吉天仪器有限公司）测定；可溶性总糖含量用蒽酮比色法测定［11］，花青素含量用柠檬酸-乙醇法提取，用紫外分光光度计进行测定［12］；淀粉含量用酶解-蒽酮比色法进行测定［13］。

1.2.4 数据处理

试验数据使用Excel 2010进行整理，利用SPSS 21.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度硒处理对甘薯块根产量的影响

不同浓度硒处理对甘薯块根产量的影响结果见图1。由图1可知，各施硒处理的甘薯块根产量26.77～27.81 t/hm2，较对照有所提高，但块根产量并没有随着施硒浓度的增加而增加。Se-3处理的块根产量最高，为27.81 t/hm2，比对照比增加4.16%，各处理之间差异不显著。因此，甘薯叶片外源施硒，块根产量较对照有所提高，但效果不显著。

图1 不同处理对甘薯块根产量的影响

2.2 不同浓度硒处理对甘薯各器官累积硒的影响

从表1可知，不同施硒处理的甘薯各器官硒含量有所差异，叶片含量最高，其次是茎，最低是块根，即硒含量为叶片＞茎＞块根。在甘薯块根和叶片中，其硒含量随着施硒浓度的增加而增加，各处理之间差异达到显著水平。在块根中，Se-1、Se-2和Se-3处理较对照硒含量分别提高68.18%、114.51%和205.32%；叶片硒含量中，Se-1、Se-2和Se-3处理较对照分别增加42.47%、56.71%和74.42%。甘薯茎硒含量中，Se-1、Se-2和Se-3处理均显著高于对照，分别增加48.72%、39.26%和24.01%。叶面喷施硒肥能显著提高甘薯块根、叶片和茎的硒含量，增加效果显著。

表1 不同浓度硒处理下甘薯块根、叶片、茎的总硒含量

2.3 不同浓度硒处理对块根花青素、可溶性糖和淀粉含量的影响

从表2可知，在施硒条件下，各处理的块根花青素含量显著高于对照，Se-1、Se-2和Se-3处理较对照提高13.63%、9.70%和26.47%。块根可溶性糖含量中，各处理之间差异显著，Se-1、Se-2和Se-3处理显著高于对照，Se-2处理含量最高，较对照增加27.56%。不同浓度硒处理的块根淀粉含量有所下降，Se-1与对照差异不显著，Se-2和Se-3处理显著低于对照，分别降低5.85%和4.91%。可见，不同施硒量均能显著提高甘薯块根花青素含量和可溶性糖含量，但降低了淀粉含量。

2.4 甘薯块根硒含量与花青素含量、可溶性糖含量及淀粉含量的相关性分析

从表3可知，硒对甘薯块根品质指标有一定的影响。甘薯块根硒含量与花青素含量、可溶性糖含量呈极显著正相关，块根硒含量与淀粉含量呈显著负相关关系，各指标与块根硒含量相关程度表现为可溶性糖含量＞花青素含量＞淀粉含量。

表2 不同浓度硒处理下甘薯的花青素、可溶性糖和淀粉含量

表3 甘薯块根硒含量与花青素、可溶性糖及淀粉含量相关性分析

3 讨论与结论

3.1 讨论

研究认为，外源施硒对作物的影响主要与土壤理化性质、施硒浓度与方式、施硒时期和作物种类等有关。对作物产量的影响存在不同的观点，一是适量施硒可以提高作物产量和改善作物品质；二是施硒对作物产量的影响不显著。黄炳成［14］和郭文慧［9］等在甘薯上的研究发现，适量施硒能促进甘薯生长，提高产量。本试验中，不同施硒水平下，甘薯块根产量虽有提高，但与对照差异并不显著，可能是因为施肥前，在甘薯膨大中期已经建成了向块根转移营养物质的“库”，对桂经薯8号后续的生长发育及增产效应的促进性较小［10，15］。

氨基酸螯合硒肥虽然对甘薯块根增产没有显著作用，但明显促进了甘薯对硒的吸收累积，硒的分配规律表现为叶片＞茎＞块根，这与郭文慧外源基施亚硒酸钠下，甘薯硒含量表现为块根＞茎＞叶片的结果不一致，除了品种差异外，可能跟施硒方式有关。本试验是在甘薯膨大中期叶面喷施硒肥，相对于基施，硒通过叶片吸收和转运的作用时间较短，因此大部分硒仍存留在茎叶里。对比不同浓度硒处理，施硒越多，甘薯叶片和块茎硒含量越大，但硒累积增加的比例低于施硒量增加的比例。由此推测，在本试验设置的硒浓度范围内，甘薯对硒的利用率已经随施硒量的增加有所下降。因此，在实际生产中，应根据甘薯对硒的利用率，合理选择施用浓度，避免硒资源浪费。

甘薯品质通常以花青素、可溶性糖、淀粉等指标进行评价。本试验发现，不同浓度硒处理，对甘薯块根品质有不同程度的影响。进一步的相关分析发现，硒能显著提高桂经薯8号块根中花青素和可溶性糖含量的同时，减少淀粉的累积。花青素属于酚类化合物中的类黄酮类，与甘薯的抗氧化活性密切相关。本试验中块根硒含量与花青素含量有显著正相关性，进一步验证了硒可提高甘薯的抗氧化能力。甘薯中的碳水化合物主要由淀粉、可溶性糖、纤维素等组成，这些碳水化合物组分不仅在品种间存在差异，而且与甘薯储存条件、生长环境以及甘薯块根的生长发育阶段有关［16］。其中，淀粉和可溶性糖是影响鲜食型甘薯品质的重要因素。有研究表明，蔗糖合成酶是调控淀粉含量的关键酶类，蔗糖转化酶是调控可溶性糖的关键酶类［17］，而蔗糖转化酶分解产生的己糖（葡萄糖和果糖）又可影响植物的抗氧化能力［18］。本试验叶面喷施硒后，甘薯块根可溶性糖含量增加而淀粉含量减少，有可能是硒以Se-Met、Se-Cys等硒代氨基酸的形式参与蛋白质合成［19］，影响了甘薯体内蔗糖分解酶的活性，促进蔗糖转化酶活性的提高，进而增加了可溶性糖中的葡萄糖和果糖含量，提高了甘薯的抗氧化性。另外，本试验施用的是氨基酸螯合硒营养液，氨基酸中含有大量的氮元素，已有研究发现，氮与硒能显著改善甘薯品质，很有可能氮与硒在其中也参与或影响了淀粉和可溶性糖的代谢过程，有待进一步验证。关于硒对甘薯块根品质指标改善效果，有些研究结果与本试验结果不一致［20-21］，因此还需要在选择品种广度上和分析品质深度上进一步验证。

3.2 结论

外源施硒能显著提高桂经薯8号甘薯块根硒含量，且随着外源硒浓度的增加而显著增加，块根中花青素含量和可溶性糖含量均有所提高，淀粉含量有所下降，外源施硒浓度与块根硒含量及叶片硒含量有着极显著正相关关系，块根硒含量与块根花青素含量、可溶性糖含量呈极显著正相关关系。综合各浓度硒处理，以Se-2（9 000 mL/hm2）为佳，能提高甘薯块根硒含量的同时改善甘薯品质。