硒肥不同喷施时期和种类对玉米产量、品质及硒和重金属含量的影响

侯青光，韦林汕，卢亚妮，黄柄壬，韦贵剑，黄小英，赵峰进，李世奇

(河池市农业科学研究所/广西农业科学院桂西分院，广西 河池 546306)

【研究意义】硒是人体必需的15种营养元素之一，也是延长人类寿命的重要微量元素，人体缺硒会导致克山病等多种缺硒病发生[1]。我国约有72%地区缺硒，其中约1/3地区严重缺硒，在缺硒土壤中生长的农作物通常达不到富硒标准。玉米作为世界上最重要的粮食作物之一和畜牧养殖业主要的饲料来源作物，具有吸收和富集外源无机态硒并将其转化为安全、有效生物有机态硒的特性[2]。因此，通过施用硒肥提高玉米籽粒硒含量是人体补硒的有效途径。镉和砷是人体非必需元素，但会通过食物链传递进入人体，长期食用镉和砷含量超标食物，存在慢性中毒风险[3]。全国土壤污染状况调查公报显示，我国约有7.0%土地镉超标，2.7%土地砷超标。多项研究表明，通过提高土壤硒含量，可拮抗和减弱机体内砷和镉等重金属元素的毒性[4]。因此，探讨外源硒肥施用时期及筛选安全高效的硒肥种类，对提高玉米籽粒硒含量、降低砷和镉等重金属含量及满足人体对硒的需求和确保食品安全具有重要意义。【前人研究进展】前人关于富硒玉米栽培技术、叶面喷施硒肥对玉米硒富集影响的研究报道较多。刘春菊等[5]、杨德平等[6]研究认为，叶面喷施硒肥是生产富硒玉米行之有效的途径。田惠萍[7]在宁夏引黄灌区开展玉米不同生育时期、不同补硒方式对玉米籽粒硒含量影响试验，结果发现在玉米大喇叭口期和灌浆期喷施螯合硒叶面肥4500.0 mL/hm2，可使玉米籽粒达到富硒标准。郑阳等[8]研究认显示，叶面喷施硒肥能显著提高糯玉米籽粒的硒含量和产量，但对糯玉米品质无明显影响。李圣男等[9]通过统计分析我国近35年来与富硒玉米相关的文献，发现硒肥施用以叶面喷施为主，以玉米抽雄期喷施亚硒酸钠效果最佳，最适喷施浓度为40.0～70.0 mg/kg。黄丽美等[10]研究玉米抽雄期叶面喷施不同浓度亚硒酸钠对玉米籽粒硒含量、产量、营养品质和安全性的影响，发现玉米籽粒硒含量随着外源硒浓度的增加而提高，重金属铅、镉和汞含量显著下降。此外，已有研究认为硒对镉存在拮抗作用，添加硒元素能减少植物对镉的吸收，并增强植物的抗氧化能力，从而在一定程度上缓解镉对植物的毒害作用[4]。黄爱花等[11]研究显示，在甜玉米抽雄期叶面喷施硒肥具有降低镉在其籽粒中累积的作用，但对砷含量累积影响不明显。郝玉波[2]研究表明，施用低浓度硒可刺激玉米生长，提高生物产量，同时获得较高的籽粒产量，而刘庆等[12]研究显示，施用外源硒粉对玉米产量提高效果不明显。【本研究切入点】目前，有关施用外源硒对玉米富硒作用的研究多集中于鲜食糯玉米和甜玉米，针对普通玉米品种硒肥喷施时期、增硒效果、安全的硒肥种类筛选及硒肥拮抗重金属效果的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】在玉米品种河玉397不同生育时期喷施不同种类硒肥，探讨外源硒肥对其籽粒产量、品质及硒、镉和砷含量的影响，为普通玉米品种合理安全施用硒肥及生产富硒玉米提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年8—12月在广西河池市宜州区洛西镇河池市农业科学研究所试验基地进行。供试玉米品种为广西河池市农业科学研究所选育的河玉397。硒肥种类有：锌硒葆(B1)(湖南长沙隆农农业科技开发有限公司)、亚硒酸钠(B2)(西安浩天生物工程有限公司)、硒硅肥1号(B3)、硒硅肥2号(B4)和硒硅肥3号(B5)。其中，硒硅肥1号(B3)、硒硅肥2号(B4)和硒硅肥3号(B5)由国家现代农业产业技术体系广西玉米创新团队栽培岗位专家团队提供。试验地土壤pH 5.60有机质含量10.39 mg/kg，碱解氮含量65.8 mg/kg，有效磷含量15.68 mg/kg，速效钾含量157.5 mg/kg，砷含量19.457 mg/kg，镉含量0.211 mg/kg，全硒含量0.152 mg/kg。

表1 硒肥不同喷施时期和种类对河玉397产量及其构成因素影响的F值

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 采用二因素裂区设计，设硒肥喷施时期(A)和不同硒肥种类(B)两个因素。其中，A因素(主处理)设A1(拔节期或7、8叶期)、A2(大喇叭口期或玉米叶片封行期)和A3(抽雄期或抽雄—雄花散粉前)3个主处理；B因素(副处理)设喷施5种叶面硒肥及清水对照(CK)共6个副处理，分别为B1(锌硒葆1.4 g/L) 、B2(亚硒酸钠60.0 mg/L)、B3(硒硅肥1号10.0 mL兑水100倍)、B4(硒硅肥2号10.0 mL兑水100倍) 、B5(硒硅肥3号10.0 mL兑水100倍)和B6(CK)。合计18个处理，3次重复。4行区，行长4.5 m，种植密度5.1万株/hm2。不同硒肥选择晴天17：00后在玉米植株上进行均匀喷洒处理，以喷至叶片湿润而不滴水为度。其他田间管理措施与大田生产相同。

1.2.2 调查项目及方法 玉米果穗农艺性状考查与籽粒成分测定：在玉米成熟采收后，摘取中间两行果穗，抽样考查每处理的穗长、穗粗、穗行数和百粒重等农艺性状；每处理随机采5个果穗的籽粒送至广西大学农学院测定籽粒硒、镉、砷、粗蛋白、淀粉和脂肪含量。其中，硒和砷含量采用原子荧光光度法测定，镉含量采用原子分光光度计测定，粗蛋白含量采用凯式定氮法测定，淀粉含量采用旋光法测定，脂肪含量采用索氏提取法测定。试验地土壤硒与养分含量测量：玉米播种前采用五点取样法取0～30 cm耕作层土壤，均匀混合后，取1.0 kg送至广西大学农学院测定pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、活性硒、全硒、砷和镉含量。

1.3 统计分析

试验数据采用Excel 2007和DPS 7.05进行统计分析，以OriginPro 2018制图，以LSD法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 硒肥不同施用时期和种类对河玉397产量及其构成因素的影响

由表1可知，除硒肥种类对河玉397的百粒重影响显著(P<0.05，下同)外，喷施时期、硒肥种类及喷施时期与硒肥种类的交互效应对河玉397产量及产量其他构成因素的影响均不显著(P>0.05，下同)。

由表2可知，在A1条件下，各副处理产量排序为B1>B5>B3>CK>B2>B4，其中B1副处理的产量最高，极显著高于CK 8.3%(P<0.01，下同)，而B2、B3、B4和B5副处理与CK差异不显著；在A2条件下，各副处理的产量排序为B1>B3>B5>B2=B4>CK，其中B1副处理的产量最高，与B2、B3、B4和B5副处理差异不显著，但显著高于CK 6.6%；在A3条件下，B2和B5副处理的产量高于CK，B1、B3和B4副处理的产量低于CK，但各副处理与CK间均无显著差异。说明在玉米拔节期至大喇叭口期(生长中前期)喷施锌硒葆对玉米增产作用显著或极显著，而在玉米抽雄期(生长中后期)喷施硒肥对其产量无显著影响。

从表2还可看出，在A1和A2条件下，各副处理的穗长与CK差异不显著，而在A3条件下B3副处理的穗长显著短于CK，其他副处理与CK差异不显著；在A2条件下，B4副处理的穗粗极显著高于CK，B2和B5副处理的穗粗高于CK，但差异不显著；在A1和A3条件下，各副处理的行数与CK差异不显著，而在A2条件下，各副处理的行数均少于CK，且B3副处理显著、B2副处理极显著少于CK；在A1条件下，B2副处理的行粒数极显著大于CK，其他副处理与CK差异不显著，而在A2条件下，B2副处理的行粒数显著大于CK，其他副处理的行粒数与CK差异不显著；在A1和A3条件下，各副处理的百粒重与CK间均无显著差异，而在A2条件下，B1、B2和B4副处理的百粒重极显著大于CK，其他副处理的百粒重与CK差异不显著。综上所述，喷施硒肥主要通过影响玉米的穗粗、行粒数和百粒重来提高其籽粒产量，喷施时期以大喇叭口期为佳。

表2 不同硒肥处理对河玉397产量及其构成因素的影响

2.2 硒肥不同施用时期和种类对河玉397籽粒品质的影响

由表3可知，与CK相比，各硒肥处理河玉397籽粒的粗蛋白、脂肪和淀粉含量均存在一定差异，其中A3B4处理籽粒的淀粉含量显著低于CK，其他处理的各项品质指标与CK均无显著差异。说明在玉米抽雄期喷施硒硅肥2号会降低河玉397籽粒的淀粉含量，在其他时期喷施不同种类硒肥对河玉397籽粒品质的影响不明显。

表3 不同硒肥处理对河玉397籽粒品质的影响

表4 不同硒肥处理对河玉397籽粒硒含量的影响

2.3 硒肥不同施用时期和种类对河玉397籽粒硒含量的影响

2.4 硒肥不同施用时期和种类对河玉397重金属含量的影响

2.4.1 对镉含量的影响 方差分析结果表明，硒肥喷施时期对河玉397籽粒镉含量影响的F=1.025，硒肥种类对河玉397籽粒镉含量影响的F=2.173，二者对河玉397籽粒镉含量均无显著影响，而两因素互作对河玉397籽粒镉含量的影响达显著水平(F=2.5370*)。由表5可知，与CK相比，A1B4、A2B4和A2B5处理籽粒的镉含量均极显著降低，A2B2和A2B3处理籽粒的镉含量显著降低，说明在拔节期和大喇叭口期喷施硒硅肥2号、在大喇叭口期喷施硒硅肥3号均可极显著降低河玉397籽粒的镉含量，在大喇叭口期喷施硒硅肥1号可显著降低河玉397的籽粒镉含量；在A1、A2和A3条件下，各副处理河玉397籽粒的镉含量均未超出GB2762—2017《食品中污染限量》中的镉含量限定值(0.2000 mg/kg)，其平均值间无显著差异。说明在拔节期和大喇叭口期，尤其在大喇叭口期喷施硒硅肥2号和硒硅肥3号对降低河玉397籽粒镉含量的效果较佳。

2.4.2 对砷含量的影响 方差分析结果表明，硒肥喷施时期对河玉397籽粒砷含量影响的F=0.624，硒肥种类对河玉397籽粒砷含量影响的F=1.880，两因素互作对河玉397籽粒砷含量影响的F=0.8020，二者及两因素互作对河玉397籽粒砷含量均无显著影响。由表6可知，在A1、A2和A3条件下，B4副处理玉米籽粒的砷含量均低于CK，其中，在A2条件下B4副处理玉米籽粒的砷含量与CK差异极显著；A1B1、A3B1、A1B2和A2B6处理河玉397籽粒的砷含量均超过GB2762—2017《食品中污染限量》中的砷含量限定值(0.5000 mg/kg)。说明施用不同硒肥对河玉397籽粒砷的吸收拮抗能力存在差异，但仅以喷施硒硅肥2号对砷含量的降低作用较明显。

表5 不同硒肥处理对河玉397籽粒镉含量的影响

表6 不同硒肥处理对河玉397籽粒砷含量的影响

3 讨 论

本研究结果表明，喷施硒肥对玉米品种河玉397的籽粒产量具有一定影响，但除在拔节期和大喇叭口期喷施锌硒葆增产(分别增产8.3%和6.6%)显著外，其他硒肥处理的增产或减产均未达显著水平，其中产量的提高主要由玉米行粒数和百粒重等产量构成因素增加而引起，说明外源硒肥对河玉397生长具有一定促进作用；百粒重增加是河玉397籽粒产量提高的重要因素，可间接验证黄丽美等[10]研究得到硒肥可有效延缓玉米生育后期叶片衰老、有利于粒重提高的结果。

郑阳等[8]研究认为，鲜食玉米喷施硒肥后其籽粒的蛋白、淀粉和可溶性糖含量有所提高。黄丽美等[10]研究表明，玉米喷硒可通过显著提高其籽粒蛋白含量而改善营养品质。也有研究表明，喷施过高浓度的硒对玉米生长发育有毒害作用，影响玉米正常生理代谢，抑制玉米籽粒淀粉、脂肪和蛋白质合成[2]。本研究中，多数硒肥处理对河玉397籽粒粗蛋白、脂肪和淀粉等营养品质的影响不显著，与郝玉波等[2]的研究结果一致，而在抽雄期喷施硒硅肥2号的玉米籽粒淀粉含量较CK显著降低，但其籽粒硒含量极显著高于CK。可见，叶面喷施硒肥对河玉397籽粒营养品质具有一定程度影响，但其影响机制有待进一步探究；喷施硒肥浓度过高会影响玉米生长和籽粒干物质积累，降低品质。因此，在富硒玉米生产中需兼顾硒积累量与其他营养品质的关系。

本研究结果表明，在大喇叭口期和抽雄期叶面喷施硒肥后河玉397籽粒的硒含量均极显著高于在拔节期的喷施效果，可能与大喇叭口期或抽雄期玉米长势旺盛和叶面积较大且对硒的吸收能力强和转化效率高有关，与黄爱花等[11]的研究结果一致；在拔节期、大喇叭口期和抽雄期喷施不同种类硒肥均可显著或极显著提高河玉397籽粒的硒含量，其中，喷施锌硒葆和硒硅肥2号的效果较佳，尤其在大喇叭口期和抽雄期喷施锌硒葆的籽粒硒含量分别达0.8228和1.2187 mg/kg，高于广西地方标准《富硒农产品硒含量分类要求》的标准限量，以其作为原料生产的富硒产品存在硒中毒风险。黄爱花等[11]对甜玉米开展锌硒葆不同喷施时期和浓度试验，结果表明除在大喇叭口期喷施2.00 mg/L后其籽粒硒含量超标外，其他处理玉米籽粒的硒含量均在安全范围。说明施用锌硒葆对提高玉米籽粒硒含量效果明显，但为确保硒含量在安全范围内，需进一步做好喷施浓度筛选试验。

硒与重金属间具有很强的结合力。黄丽美等[10]、谭周磁等[14]、陈平等[15]研究表明，施用硒肥对作物中重金属积累具有一定拮抗作用。本研究结果表明，在河玉397拔节期和大喇叭口期喷施硒硅肥2号、在大喇叭口期喷施硒硅肥3号均可极显著降低其籽粒镉含量，在大喇叭口期喷施硒硅肥1号可显著降低其籽粒镉含量，仅喷施硒硅肥2号对降低其籽粒砷含量作用明显，说明施用不同硒肥对河玉397籽粒拮抗镉和砷的能力存在差异，与黄爱花等[11]的研究结果一致；A1B1、A3B1、A1B2和A2B6处理河玉397籽粒的砷含量均超过GB2762—2017《食品中污染限量》中的砷含量限定值(0.5000 mg/kg)，说明河玉397喷施锌硒葆后其籽粒除硒含量存在超标风险外，砷含量也存在超标风险，具体原因有待进一步探究。

本研究中，玉米籽粒硒含量与镉和砷含量存在很强的相关性，其中，硒富集能在一定程度上阻隔玉米籽粒对土壤中镉和砷的吸收，但随着硒在玉米籽粒中富集量的提高，硒富集仍会促进植物吸收土壤中的镉和砷，与潘丽萍等[16]、李慧云[17]的研究结果相似；河玉397籽粒的镉和砷含量随着硒含量的升高均呈相似的正弦函数波动变化，由此推测，河玉397籽粒硒富集对阻隔镉和砷吸收可能存在相似的调控机理，但该调控机理需在控制硒肥施用时期和种类的条件下开展硒肥浓度精密试验才能明确。

4 结 论

在大喇叭口期或抽雄期喷施锌硒葆或硒硅肥2号可显著或极显著提高河玉397籽粒的硒含量，在拔节期和大喇叭口期喷施锌硒葆可显著或极显著提高河玉397籽粒产量；在拔节期和大喇叭口期喷施硒硅肥2号具有降低玉米籽粒镉和砷含量的作用。