喷施硒肥对黑小麦籽粒产量及硒含量的影响

贾亚琴，董 飞，杨 峰，鲁晋秀，王 苗，闫秋艳，申艳婷，李 峰

(山西农业大学小麦研究所，山西临汾 041000)

硒(Se)是人体必需的微量元素之一，世界卫生组织提出，人体要实现营养均衡，每天从食物中摄入的硒不得低于50 μg[1]。而我国成人每天的硒摄入量仅为26.6 μg[2]，远低于正常的营养健康标准。医学界认为，白内障、癌症、克山病、大骨节病、神经系统疾病、贫血、肝炎等40余种疾病与硒摄入量不足有关[3]。我国小麦产区土壤硒元素缺乏现象较为严重，缺硒面积达到了总面积的63%，仅不足10%的地区可以达到富硒(土壤硒含量>0.4 mg·kg-1[4])水平[5]。在土壤非富硒区，通过补充硒肥使谷物达到富硒水平是提高居民摄入硒水平的重要途径。

黑小麦是普通小麦中性状比较特殊的一类小麦，其种皮颜色为紫色、黑色或蓝色，兼具普通白粒小麦的特征，而赖氨酸、蛋白质、矿物质、食物纤维等含量均高于普通小麦，籽粒中Fe、Mn、Mg、K、Ca、Zn等元素较为突出，这些品质赋予了黑小麦独特的营养和保健价值[6-7]。小麦是硒敏感型植物，鲁晋秀等[8]研究发现，在同等硒水平的土壤中，黑小麦对于硒的吸收累积能力强于普通小麦。因此，为了促进居民膳食的营养均衡，有必要合理利用硒资源，充分发挥黑小麦的特殊营养和保健价值。目前，有关硒效应的研究多与普通白粒小麦有关[9-11]，对黑小麦硒吸收的相关研究较少。鉴于此，本研究以本课题组选育的临黑131和冬黑1206为试验材料，研究不同生育阶段在叶面喷施不同浓度亚硒酸钠(Na2Se03)对黑小麦籽粒产量及硒含量的影响，为非富硒区生产富硒黑小麦(0.15～0.3 mg·kg-1)[12]适宜硒肥施用量和最佳施用时间提供数据支撑和技术借鉴，并为硒肥的合理施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018年10月至2019年6月在山西农业大学小麦研究所韩村基地(36°19′N，111°49′E)进行，试验区属于温带大陆性半干旱季风气候，年平均气温12.5 ℃，年平均降水量468 mm。2018年秋季试验前耕层土壤(0～20 cm)含有机质15.2 g·kg-1、全氮1.28 mg·kg-1、速效磷10.6 mg·kg-1、速效钾117.0 mg·kg-1，土壤硒含量0.27 mg·kg-1(硒含量低于0.4 mg·kg-1，属于贫硒土壤)，pH值为8.45。

1.2 试验设计

供试黑小麦品种由山西农业大学小麦研究所提供，分别为冬黑1206和临黑131；喷施硒肥选用亚硒酸钠(Na2Se03)。采用裂区试验设计，主区为品种；副区为硒浓度，分别为 Se0(0 mg·L-1)、Se10(10 mg·L-1)、Se20(20 mg·L-1)、Se30(30 mg·L-1)4个浓度；裂区为喷施时期，分别在小麦拔节期(4月17日)、孕穗期(4月28日) 、灌浆期(5月14日)进行。每公顷喷施量均为 1 500 L，试验小区面积6.67 m2，每处理重复3次，共计72个小区。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 籽粒产量

黑小麦成熟期在每小区中随机选取3个1 m2样点，将各样点麦穗全部收获，并装入网纱袋中，自然风干后脱粒，取平均值计算产量。

1.3.2 籽粒硒含量

每处理称取20 g籽粒粉碎测定硒含量，由农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)参照国家标准(GB 5009.93-2017)使用原子荧光光度计测定，具体参照鲁晋秀等[8]的方法进行。

1.4 数据处理

用 Excel进行数据整理和作图，采用SPSS 24.0作LSD多重比较、相关性分析和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施硒肥对黑小麦产量的影响

由表1可知，喷施硒肥对两个黑小麦品种的产量均有显著影响。从喷硒浓度看，拔节期喷施硒肥，Se10、Se20和Se30处理的冬黑1206产量较Se0处理依次增加 1.76%、4.46%和9.16%，Se20处理比Se10处理增加 2.65%，Se30处理比Se20处理增加4.5%；孕穗期喷施硒肥，Se10、Se20和Se30处理产量较Se0处理依次增加 3.10%、6.70%和4.73%，Se20处理比Se10处理增加 3.49%，Se30处理比Se20处理减少1.84%；灌浆期喷施硒肥，Se10和Se20处理较Se0处理依次增加4.28%、 1.01%，Se30处理比Se0处理减少7.33%，Se10处理分别比Se20、Se30处理增加3.24%、12.53%。拔节期喷施硒肥，Se10处理的临黑131产量比Se0处理低 0.97%，Se20和Se30处理的产量较Se0处理分别增加 10.56%、12.59%，Se20处理比Se10处理增加 11.64%，Se30处理比Se20处理增加 1.83%；孕穗期喷施硒肥，Se10、Se20和Se30处理产量较Se0处理分别增加1.68%、6.46%和 5.8%，Se20处理比Se10处理增加4.69%，Se30处理比Se20处理减少0.62%；灌浆期喷施硒肥，Se10、Se20、Se30处理较Se0处理依次减少2.3%、 9.34%、15.98%，Se20处理比Se10处理减少 7.21%，Se30比Se20处理减少7.33%。拔节期和孕穗期喷施硒肥，冬黑1206和临黑131产量整体上表现为随着喷硒浓度增加而增加，灌浆期反之。

从喷硒时期(表1)看，Se10处理下冬黑1206孕穗期和灌浆期籽粒硒产量比拔节期高 3.99%、 0.33%，灌浆期较孕穗期籽粒产量低 3.53%；孕穗期Se20处理籽粒产量比拔节期和灌浆期高 4.85%、10.75%；孕穗期、灌浆期Se30处理籽粒产量比拔节期低 1.52%、16.89%，灌浆期比孕穗期低15.61%。临黑131孕穗期、灌浆期Se10处理的籽粒产量比拔节期分别高出 11.99%、 9.78%，灌浆期比孕穗期低1.97%；孕穗期Se20处理比拔节期高5.02%，灌浆期比孕穗期低 8.76%；孕穗期Se30处理的产量比拔节期高 2.49%，灌浆期Se30处理分别比拔节期、孕穗期低16.97%、18.99%。可见，孕穗期喷施硒肥黑小麦产量均增加，其中Se20处理的产量最高。

表1 不同处理对黑小麦产量的影响Table 1 Effect of different treatments on yield of black-grained wheat kg·hm-2

2.2 叶面喷施硒肥对黑小麦籽粒硒含量的影响

从喷硒浓度(图1)看，拔节期喷施时，Se10、Se20和Se30处理的冬黑1206籽粒硒含量较Se0处理依次增加0.02、0.06和0.52 mg·kg-1，Se20处理比Se10处理增加0.04 mg·kg-1，Se30处理比Se20处理增加0.46 mg·kg-1；孕穗期喷施时，Se10、Se20和Se30处理较Se0处理依次增加0.08、0.45和0.53 mg·kg-1，Se20处理比Se10处理增加0.38 mg·kg-1，Se30处理比Se20处理增加0.07 mg·kg-1；灌浆期喷施时，Se10、Se20和Se30处理较Se0处理依次增加0.07、0.10和0.78 mg·kg-1，Se20处理比Se10处理增加0.03 mg·kg-1，Se30处理比Se20处理增加1.00 mg·kg-1。三个时期均随喷施硒浓度增加，籽粒硒含量增加。

从喷硒时期(图1)看，冬黑1206孕穗期Se10处理比拔节期籽粒硒含量高0.06 mg·kg-1，灌浆期Se10处理籽粒硒含量比拔节期高0.06 mg·kg-1，比孕穗期Se10处理籽粒硒含量低 0.002 mg·kg-1。孕穗期Se20处理比拔节期籽粒硒含量高0.40 mg·kg-1，灌浆期Se20处理比拔节期高0.04 mg·kg-1，比孕穗期低0.35 mg·kg-1。孕穗期Se30处理比拔节期籽粒硒含量高0.006 mg·kg-1，灌浆期Se30处理分别比拔节期和孕穗期Se30处理籽粒硒含量高0.59、 0.58 mg·kg-1。可见，喷硒时期越晚，籽粒硒积累量越高，以灌浆期Se30处理的冬黑1206籽粒硒含量增幅最高。

相同时期图柱上不同字母表示硒浓度处理间差异显著。图2同。Different letters above the columns at the same stage indicate significant differences among selenium treatments.The same in figure 2.图1 不同处理下冬黑1206籽粒硒含量Fig.1 Grain selenium content of Donghei 1206 under different treatments

从喷硒浓度(图2)看，拔节期喷施时，Se10、Se20和Se30处理的临黑131籽粒硒含量较Se0处理依次增加0.01、0.44和0.67 mg·kg-1，Se20比Se10处理增加0.43 mg·kg-1，Se30处理比Se20处理增加0.23 mg·kg-1；孕穗期喷施时，Se10、Se20和Se30处理较Se0处理依次增加0.01、0.27和0.31 mg·kg-1，Se20处理比Se10处理增加0.26 mg·kg-1，Se30处理比Se20处理增加 0.04 mg·kg-1；灌浆期喷施时，Se10、Se20和Se30处理较Se0处理依次增加0.04、0.45和1.10 mg·kg-1，Se20处理比Se10处理增加0.41 mg·kg-1，Se30处理比Se20处理增加 0.65 mg·kg-1。随着喷硒浓度增加，三个时期的籽粒硒含量均相应增加。

从喷硒时期(图2)看，临黑131孕穗期Se10处理籽粒硒含量比拔节期高0.01 mg·kg-1，灌浆期Se10处理分别比拔节期和孕穗期Se10处理高0.04、0.04 mg·kg-1。孕穗期Se20处理籽粒硒含量比拔节期低0.16 mg·kg-1，灌浆期Se20处理比拔节期、孕穗期分别高0.02、0.18 mg·kg-1。孕穗期Se30处理籽粒硒含量比拔节期低0.34 mg·kg-1，灌浆期Se30处理籽粒硒含量分别比拔节期和孕穗期Se30处理高0.45、0.80 mg·kg-1。可见，三个时期中灌浆期Se20、Se30处理的籽粒硒含量增加最明显，以Se30处理最高。

图2 不同处理下临黑131籽粒硒含量Fig.2 Grain selenium content of Linhei 131 under different treatments

2.3 喷硒浓度与籽粒硒含量相关性分析

相关分析表明，喷硒浓度与冬黑1206(图3)和临黑131(图4)籽粒硒含量均呈极显著的正相关(r=0.780**和r=0.811**)。

图3 冬黑1206喷硒浓度及籽粒含量的相关关系Fig.3 Correlation between selenium spray concentration and grain selenium content of Donghei 1206

图4 临黑131喷硒浓度及籽粒硒含量的相关关系Fig.4 Correlation between selenium spray concentration and grain selenium content of Linhei 131

3 讨 论

关于叶面喷施硒肥对小麦产量的效应，前人已经做了较多研究，多数侧重于普通白粒小麦。合理施用硒肥可以有效增加农作物的产量[14-17]，喷硒增加小麦产量原因在于可以显著影响其穗数[13]；也有研究表明，喷硒对小麦籽粒产量影响不明显[18-20]，这可能与试验小麦品种、硒肥种类、喷施浓度、喷施时间等因素有关。从本研究结果看，黑小麦品种、喷硒浓度、喷硒时期对产量影响程度不同。总体来讲，拔节期和孕穗期喷施硒肥对冬黑1206和临黑131均有一定增产效果，可能因为此时期是黑小麦营养生长阶段，硒肥吸收利用转化效率较高，在一定程度上促进了植株生长[21]。而灌浆期喷施硒肥导致黑小麦产量略有增加或降低，可能是由于该阶段黑小麦植株有效穗数及籽粒已初步形成，喷施硒肥后叶片养分循环再分配阻碍了养分由叶片向籽粒的转移[22]，其减产机理有待于进一步研究。可见，黑小麦生长前期喷施高浓度硒肥(20 mg·L-1和30 mg·L-1)有利于黑小麦增产，生长后期应以低浓度(10 mg·L-1)为主。

叶面喷施硒肥是提高小麦籽粒硒含量的重要途径。籽粒硒含量与小麦品种、喷硒浓度、硒肥种类和喷硒时期等均有很大关系。一般来讲，随着喷硒浓度增加籽粒中硒含量也呈增加趋势[9,13,16,20]。本研究发现，不同时期喷硒浓度与籽粒硒含量存在正相关关系。富硒小麦的籽粒硒含量为0.15～0.30 mg·kg-1[12]。本研究中，不施硒肥时籽粒硒含量仅为0.01 mg·kg-1；不同生育期喷施10 mg·L-1亚硒酸钠，籽粒硒含量均小于0.1 mg·kg-1；冬黑1206在灌浆期喷施20 mg·L-1亚硒酸钠使其籽粒硒含量最接近富硒标准。临黑131孕穗期喷施20 mg·L-1的亚硒酸钠溶液使籽粒硒含量达到0.30 mg·L-1。3个时期喷施30 mg·L-1硒肥都会造成籽粒硒含量大于0.30 mg·kg-1。喷施时期越晚，籽粒硒积累程度越高，这与前人研究结果一致[22]。

综上所述，在黑小麦产量和硒营养同步提升的前提下，推荐亚硒酸钠适宜喷施时期为孕穗期，喷施浓度介于10～20 mg·L-1之间。关于叶面喷施硒肥对黑小麦籽粒加工品质的影响有待于进一步研究。