不同外源硒对小白菜品质及营养元素含量的影响

杨海涛，张 婧，马红艳，杨 滟，丁东霞，吕 剑，颉建明

(甘肃农业大学 园艺学院，甘肃 兰州 730070)

硒(selenium)是人体和动物体的必需元素，在体内必须保持一定的浓度才能维持机体的正常生理功能。研究表明，硒与人体的抗氧化能力、免疫能力、抗癌作用等紧密相关。由于人体代谢硒较快，且不能自主合成硒，需不断从外界补充，因此世界卫生组织推荐每日膳食中硒最低需求量为40 μg，营养补充为50～250 μg，但摄入量过剩时，会对健康产生不良影响，甚至当摄入量高于400 μg会导致中毒。

硒可以硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸等有机形式存在，也可以硒酸盐(Se)和亚硒酸盐(Se)等无机形式存在，且均可被植物直接吸收。一般来说，硒酸盐是植物中最易溶解和有效的硒形式，在碱性和氧化良好的土壤中占主导地位；相反，亚硒酸盐主要存在于厌氧土壤或水生条件下。通过无机硒酸盐补硒具有一定的毒性，而植物体合成的生物源有机硒则相对安全。植物硒是中国人膳食中的主要硒源，但我国近72%国土面积缺硒，造成植物体内含硒量低，导致了国人普遍缺硒的状况。因此通过外源施用硒肥，生产富硒蔬菜具有一定现实意义。

小白菜(ssp.L.)属十字花科芸薹属，一年或二年生草本植物，适应性广，是蔬菜中含矿物质和维生素最丰富的蔬菜之一。十字花科蔬菜较其他蔬菜植物有较高的硒富集能力。有研究表明，施硒可提高小白菜品质与硒含量。目前我国对富硒蔬菜并没有明确的规定，一般认为硒含量达到0.1 mg·kg就可称为富硒蔬菜。本试验通过营养液添加不同外源硒，探究不同硒源对小白菜品质和养分吸收的影响以期筛选出适宜的施用浓度和硒源，为生产富硒小白菜提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为上海青，早熟、耐热，种子购于合肥丰乐种业股份有限公司。

亚硒酸钠(NaSeO，Se含量30.03%)，购于天津市大茂化学试剂厂。

DL-硒代蛋氨酸(CHNOSe，Se含量40.26%)，购于上海源叶生物科技有限公司。

1.2 试验方法

试验于2020年3月—12月在甘肃农业大学园艺学院植物培养室进行。种子经55 ℃温汤浸种后，在人工气候箱内26 ℃黑暗催芽16 h，待种子萌发后，播种于装有粒径0.5～1.2 mm石英砂的育苗穴盘中，出苗后浇1/4的霍格兰营养液，光周期12 h/12 h，试验设置光强289.3 μmol·m·s(PLA-30型植物光照分析仪，杭州远方光电信息股份有限公司)。

小白菜子叶完全展开、真叶显露时移栽至装有10 L营养液的水培箱进行水培，每箱24株，1/4倍全营养液培养3 d，1/2倍全营养液培养3 d，之后换1倍的全营养液培养，每3 d换一次营养液，待五叶一心时挑选整齐一致的幼苗移栽至不同Se浓度全营养液(1 L)的水培盒培养，每盒4株。

设置2种硒源(T处理，亚硒酸钠；S处理，DL-硒代蛋氨酸)，共9个处理，分别为CK(0 mg·L，按纯硒计，下同)、T1(0.1 mg·L)、 T2(0.5 mg·L)、T3(1.0 mg·L)、T4(2.5 mg·L)、S1(0.1 mg·L)、S2(0.5 mg·L)、S3(1.0 mg·L)、S4(2.5 mg·L)，5次重复。处理21 d后于莲座期采收，每重复取两株，每株取由内向外第4、5片叶测定品质，剩余植株地上部和地下部分开烘干后，粉碎过筛(18目)，用于测定营养元素。

1.3 测定项目与方法

采用硫酸-蒽酮比色法测定可溶性糖含量、考马斯亮蓝G250染色法测定可溶性蛋白含量、二甲苯萃取比色法测定维生素C(V)含量、茚三酮比色法测定游离氨基酸含量、水杨酸-浓硫酸比色法测定硝酸盐含量、粗纤维测定仪(CXC-06型，浙江托普云农科技有限公司)测定粗纤维含量。

营养元素测定样品消解：准确称取粉碎后干样0.5 g(精确到0.000 2 g)，倒入150 mL细口锥形瓶，加入5 mL浓硫酸放置过夜，次日于电热板上400 ℃用HSO-HO法消煮。待瓶内液体呈棕黑色时，取下锥形瓶稍冷后加入10 mL 30% HO继续加热，至瓶内液体呈半透明或略显白色，取下稍冷再加5 mL 30%HO继续加热，反复重复上一步操作，直至瓶内溶液澄清透明则消煮结束，过滤定容至50 mL容量瓶待测。

采用钼蓝比色法测定植株全P含量、凯氏定氮仪(K1100型，海能仪器)测定植株全N含量、火焰光度计(FP6410型，上海精密仪器仪表有限公司)测定植株全K含量、原子吸收光谱仪(p700型，德国耶拿)测定Ca、Mg等元素含量。

采用GB5009.93—2017中荧光分光光度法测定硒含量。

1.4 数据统计及分析

采用Excel 2016软件进行数据整理，SPSS 24软件进行方差分析，Duncan法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同外源硒对小白菜品质的影响

2.1.1 不同外源硒对小白菜可溶性糖含量的影响

添加外源硒可不同程度提高小白菜可溶性糖含量(图1-A)。T处理可溶性糖含量均高于对照，T1、T4与CK差异显著，其中T1的可溶性糖含量最高，为0.86%。S处理可溶性糖含量随硒浓度的上升呈先升高后降低的趋势，S1、S2、S3与CK差异显著，其中S2的可溶性糖含量最高，为1.09%，硒浓度达到2.5 mg·L时，可溶性糖含量与CK无显著差异。

2.1.2 不同外源硒对小白菜V含量的影响

由图1-B可知，T1处理显著降低了小白菜叶片V含量，T2、T3、T4处理对小白菜V含量无显著影响。S处理小白菜叶片V含量随硒浓度的增加而降低，但所有处理V含量均高于CK，且差异显著，S1的V含量最高，为2 490 mg·kg。

2.1.3 不同外源硒对小白菜游离氨基酸含量的影响

添加外源硒可提高小白菜叶片游离氨基酸含量(图1-C)，其含量随硒浓度的升高呈先升高后降低的趋势。T处理增幅在8.57%～107.14%，T1和T4游离氨基酸含量与CK差异不显著；T2、T3与CK相比差异显著，其中T2的含量最高，为14.5 mg·kg。S处理小白菜游离氨基酸含量与CK差异不显著。

不同处理间没有相同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。The bars of different treatments without the same lowercase letters showed the significant difference (P<0.05). The same as below.图1 不同外源硒对小白菜可溶性糖(A)、VC(B)、游离氨基酸(C)和可溶性蛋白(D)含量的影响Fig.1 Effects of different selenium sources on soluble sugar(A)， vitamin C(B)， free amino acids(C) and soluble protein(D) of pakchoi

2.1.4 不同外源硒对小白菜可溶性蛋白含量的影响

由图1-D可以看出，添加外源硒可不同程度提高小白菜体内可溶性蛋白含量。T处理小白菜可溶性蛋白含量随硒浓度的升高而逐渐增加，各处理均高于CK，且差异显著， T4可溶性蛋白含量最高，为2.23 mg·g。S处理小白菜其可溶性蛋白含量随硒浓度的升高而减少，但均高于CK，S1、S2、S3与CK差异显著，S1的可溶性蛋白含量最高，为2.29 mg·g。

2.1.5 不同外源硒对小白菜硝酸盐含量的影响

硝酸盐是衡量蔬菜食用安全性的重要指标。从图2-A可以看出，与CK相比，添加外源硒可不同程度降低小白菜叶片硝酸盐含量，硝酸盐含量均随硒浓度的增加呈先降低后上升的趋势，但所有处理硝酸盐含量均显著低于CK。与CK相比，T处理的硝酸盐含量降幅为28.32%～51.21%，S处理降幅为16.67%～51.23%；且在Se浓度为0.5 mg·L(T2和S2)时小白菜叶片硝酸盐含量最低，含量分别为783.3、782.9 mg·kg，较CK分别降低51.21%、51.23%。

图2 不同外源硒对小白菜叶片硝酸盐(A)和粗纤维(B)含量的影响Fig.2 Effects of different selenium sources on nitrate and crude fiber of pakchoi

2.1.6 不同外源硒对小白菜粗纤维含量的影响

粗纤维含量直接影响食用口感。从图2-B可知，添加外源硒降低了小白菜地上部分粗纤维含量。T处理小白菜地上部分粗纤维含量随硒浓度的上升呈逐渐下降的趋势，T4处理的粗纤维含量最低，为7.9%。S处理小白菜地上部分粗纤维含量均显著低于CK，其中S2处理的粗纤维含量最低，为7.76%。

2.2 不同外源硒对小白菜产量及营养元素含量的影响

2.2.1 不同外源硒对小白菜产量的影响

由表1可知，与CK相比，两种外源硒的低浓度硒(Se≤1.0 mg·L)处理均可促进小白菜生长、提高小白菜产量，硒浓度为0.5 mg·L时其产量最高，T2和S2较CK分别增产26.62%、19.87%；而高浓度硒(Se=2.5 mg·L)处理则会抑制小白菜的生长，T4与S4较CK分别减产4.18%、1.85%。

表1 不同外源硒对小白菜产量的影响

2.2.2 不同外源硒对小白菜硒含量的影响

营养液添加外源硒后均可明显提高小白菜硒含量(图3)。小白菜地上部和地下部硒含量均随硒浓度的升高而增加，且植株地下部分硒的积累量高于地上部。T处理小白菜地下部硒的积累量随硒浓度的上升急剧增加，而S处理小白菜地下部硒的积累量随硒浓度的上升平缓增加。

图3 不同外源硒对小白菜不同部位硒含量的影响Fig.3 Effects of different selenium sources on selenium of pakchoi

2.2.3 不同外源硒对小白菜N、P、K、Ca、Mg元素含量的影响

由表2可知，施用亚硒酸钠后会减少小白菜地上部 K元素的含量，施用亚硒酸钠浓度为0.5 mg·L时，会减少N元素的含量，施用亚硒酸钠浓度为0.1 mg·L时，可增加P元素的含量，施用亚硒酸钠浓度大于等于0.5 mg·L时，可增加Ca元素的含量，施用亚硒酸钠浓度在0.1～1.0 mg·L时可增加Mg元素的含量。施用亚硒酸钠会减少小白菜地下部P、Mg元素的含量，施用亚硒酸钠浓度小于等于1.0 mg·L时，会减少N元素的含量，施用亚硒酸钠浓度小于等于0.5 mg·L时，会减少K元素的含量，施用亚硒酸钠浓度为2.5 mg·L时，可增加N、K元素的含量；施用亚硒酸钠浓度小于等于0.5 mg·L时，会增加Ca元素的含量，当Se的浓度大于等于1.0 mg·L时，会减少Ca元素的含量。

表2 外源亚硒酸钠对小白菜N、P、K、Ca、Mg元素含量的影响

由表3可知，施用DL-硒代蛋氨酸可增加小白菜地上部Ca元素含量，减少K元素含量；施用DL-硒代蛋氨酸浓度小于等于1.0 mg·L时，会减少N、P等元素的含量。施用DL-硒代蛋氨酸可增加小白菜地下部N元素含量，减少P元素含量；施用DL-硒代蛋氨酸浓度小于等于1.0 mg·L时，会减少K元素的含量；当Se浓度为0.5 mg·L时，可增加Mg元素含量，当Se浓度大于等于1.0 mg·L时，会减少Ca元素含量。

表3 外源DL-硒代蛋氨酸对小白菜N、P、K、Ca、Mg元素含量的影响

2.3 不同外源硒处理下小白菜品质指标的主成分分析

采用主成分分析方法对各处理小白菜可溶性蛋白含量、V含量、游离氨基酸含量、可溶性糖含量、硝酸盐含量、粗纤维含量、N含量、P含量、K含量、Ca含量、Mg含量、产量进行综合分析，提取特征值大于1的4个主成分，特征值分别是5.538、3.433、1.442、1.021，方差贡献率分别为31.329%、24.025%、18.198%、14.397%，累积方差贡献率达到87.949%。这表明这4个主成分代表了原有13个成分87.949%的信息，符合分析要求。由表4可知，各处理综合得分排名为T2>T1>S2>T3>S1>S3>CK>T4>S4。

表4 各主成分综合得分及排名

2.4 不同外源硒处理下小白菜品质指标间的相关性分析

用SPPS对施用外源硒后的小白菜的品质指标进行相关性分析，结果表明(表5)，施硒后小白菜叶片V与可溶性糖、V与可溶性蛋白之间呈显著正相关；可溶性蛋白与可溶性糖之间呈极显著正相关；硝酸盐与游离氨基酸之间呈显著负相关；硝酸盐与可溶性糖、硝酸盐与可溶性蛋白、V与粗纤维之间呈极显著负相关。

表5 小白菜品质指标间的相关性分析

3 结论与讨论

硒对植物存在剂量效应，即低浓度促进生长，高浓度对植物造成毒害使其生长受阻、代谢紊乱甚至死亡。所以探究适合富硒小白菜生产的硒浓度以及种类具有一定的现实意义。本研究中两种硒源的适宜硒浓度(0.1～1.0 mg·L)均可促进小白菜生长、增加产量。施用亚硒酸钠小白菜产量较CK可增加2.30%～26.62%，施用DL-硒代蛋氨酸小白菜产量较CK可增加6.44%～19.87%，其中Se浓度为0.5 mg·L时产量最高，且亚硒酸钠对小白菜增产的作用高于DL-硒代蛋氨酸，而高浓度(2.5 mg·L)的硒则导致小白菜减产。这与番茄、马铃薯、青花菜、人参菜、大蒜、生菜和小白菜中的研究结果一致，施用适量的硒可以促进小白菜生长，增加其产量，而施用过量的硒则会抑制小白菜的生长。

硒可通过影响作物体内某些化合物的水平从而影响作物的品质。王晋民等研究发现，施硒可提升青花菜体内的V含量。外源硒的施入可提升辣椒可溶性糖、V、可溶性蛋白含量。本试验结果表明，小白菜施用外源硒可不同程度地提升可溶性糖、可溶性蛋白、V和游离氨基酸含量，降低硝酸盐和粗纤维含量。本研究中小白菜粗纤维、游离氨基酸含量变化与前人研究结果存在一定的差异，这可能与栽培方式、硒的施用方式、小白菜品种对不同硒源的敏感程度及营养液配方等有关。

硒与各营养元素之间的关系比较复杂，既可以促进某些元素的吸收，也会抑制某些元素的吸收，其效应与硒的施用量、作物种类、营养元素的种类等密切相关。陈铭等研究认为，硒在一定的浓度范围内可以促进植物对S、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Cu、Mo等元素的吸收，而在硒毒害的浓度下，会降低植物对营养元素的吸收。刘帅等认为，Se可以通过影响菜心根系对Fe、Zn元素的吸收和运输途径来调控微量元素对菜心地上部分的供应。明佳佳等研究发现，施硒可增加油菜根、茎、叶中N、P、K、Ca、Mg等元素的含量。本试验结果表明，以亚硒酸钠为硒源，施入外源硒的浓度在0.1～2.5 mg·L时可不同程度促进小白菜地上部Ca、Mg等元素吸收，不同程度抑制K元素吸收；以DL-硒代蛋氨酸为硒源，施入硒的浓度在0.1～2.5 mg·L时可不同程度地促进小白菜地上部Ca元素吸收，并抑制K等元素吸收。

植物体内的硒含量与环境中的硒含量呈显著正相关，蔬菜可食用部分硒含量低于不可食用部分。张明中的研究发现，番茄不同部位硒的含量表现为茎≈叶>根≈果实。薛磊的研究表明，番茄对不同外源硒的富集能力不同，生物硒的富集能力高于亚硒酸钠。本试验表明，小白菜体内硒的积累量在试验浓度梯度内，随硒浓度的升高而增加，地上部硒的含量低于地下部，这与李登超等的研究结果相似。在Se浓度为0.1 mg·L时，DL-硒代蛋氨酸处理下小白菜硒的积累高于亚硒酸钠处理，而Se≥0.5 mg·L时，亚硒酸钠处理下小白菜硒的积累高于DL-硒代蛋氨酸处理，这与孙崇庆等对生菜施用不同外源硒的研究结果相似。试验发现两种外源硒对小白菜地上部硒的含量影响几乎没有差异，而对根部硒含量影响差异较大，这可能是由于根系吸收亚硒酸钠后，在根部转化为其他形式，包括硒代蛋氨酸和硒代蛋氨酸氧化物以及未知形态和不溶于水的形式留在地下部，仅有小部分通过木质部运输到地上部。植物的根系可能是通过蛋氨酸转运蛋白来吸收和利用硒代蛋氨酸，但目前植物对硒代蛋氨酸的吸收机制尚不明确，因此，造成这种差异的原因有待进一步探究。

小白菜品质与多个因素相关，单一指标很难真实准确反映两种外源硒对小白菜品质的影响，采用多个指标对其品质进行综合评价十分必要。由主成分分析综合评价小白菜品质排名顺序依次为T2>T1>S2>T3>S1>S3>CK>T4>S4。T2处理小白菜的可溶性蛋白和游离氨基酸含量分别提高了2.82百分点和107.14%，硝酸盐含量降低了51.21%，地上部硒含量为0.843 mg·kg，按每人每天食用100 g小白菜，则硒的补充为84.3 μg，在硒的营养补充范围内。据此，可以认为以亚硒酸钠为硒源时，Se的浓度为0.5 mg·L对小白菜品质形成效果最显著，优于其他处理。