富硒有机肥在不同作物应用上显效性分析

王海江 高嵩 李瑞春 赵丹 王超 王子胜

(辽宁省农科院经济作物研究所，辽宁 辽阳 111000)

硒(Se)最早由德国科学家Jons Jacob Berzelius于1817年发现[1]，是人类必需的微量元素之一，也是许多酶的重要组成部分，包括一些过氧化酶及其它具有抗氧化功能的酶[2]，临床医学试验证明，约40种威胁人类健康的疾病与人体缺硒有关，如心血管、癌症、肝病等[3]。因此，提高农作物和蔬菜中的硒含量，对于改善人类缺硒状况非常重要。

自然界的硒大多是以无机物的形式存在，很难被人体所吸收，而有机硒具有更高的生物活性，更容易被人体吸收，开发有机硒补充剂对人体健康具有重要意义[4]。据调查，中国有72%的县(市)不同程度缺硒，其中1/3地区为严重缺硒区，硒缺乏被认为是一个全球性问题[5]。人体硒的主要来源是食物，食物中硒含量在很大程度上取决于土壤的硒浓度，因此，食品和饲料中的硒含量会因地而异[6]。成人平均硒摄入量为26～32μg·d-1，但有些地区甚至低于10μg·d-1，低于安全摄入量[7]，用硒或直接补充食物和饲料进行田间处理可改善人体缺硒问题。研究表明，富硒小麦产品能够显著提高硒的血液水平和谷胱甘肽过氧化物酶活性[8]；对大豆喷硒可以增加籽粒蛋白含量，降低油分含量[9]；在马铃薯苗期和花期喷施硒，可明显提高马铃薯产量和块茎硒含量[10]。硒还具有降低金属毒性的作用，如硒可以在一定条件下抑制水稻对重金属汞的吸收，即使土壤中的As和Pb含量很高，大米中的As和Pb含量却甚微[11]。

富硒生物肥为富硒农产品的拓展作出了重大贡献，为农作物提供了大量的活化硒营养，研究表明，农作物应用富硒有机肥以后，硒含量可达40～60μg·kg-1，最高可达200μg·kg-1，符合国家富硒产品质量标准要求，目前应用于玉米、油菜、水果等作物上，具有广泛的推广应用价值和社会经济效益。富硒农产品的开发所需技术与资金投入较低，而价格却高于普通农产品，加之企业宣传和人们对健康的追求，被市场普遍看好[12]。但同时，我国在富硒产品的开发上面临众多瓶颈，主要有产品标准不健全，质量参差不齐，农产品种类多、规模小，产品趋同严重，创新性不够等。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于辽宁省朝阳市建平县万寿街道小平房村、辽宁省经济作物研究所试验田、辽宁省朝阳市建平县万寿街道老西店村等地开展。

1.1.1 主要材料

棉花(“新陆早61”“辽1940”)，辽五味子，芝麻，大豆(“铁豆45”)，红小豆(“辽红小豆8号”)，辽宁省经济作物研究所；玉米(“辽单575”)，辽宁省农科院玉米所；高粱(“辽粘3”“辽糯11”)，辽宁省农业科学院高粱所；谷子(“辽谷10号”)，辽宁省旱地农林研究所。

1.1.2 试验药剂

微元富硒有机肥，辽宁微元生物科技有限公司。

1.2 测定方法

本试验在不同地点采用小区试验和大田试验的设计，采用自主研制的有机硒多元素微肥配方调控不同喷施量对作物进行叶面喷施。植物微量元素(Se、Mo、Mn、Zn)的测定采用硝酸-双氧水消解，ICP-MS/aes多元素含量；以GB 5009.68-2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》为标准；采用电感耦合等离子发射质谱仪(ICP-MS)，电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-aes)。称取样品0.1g，加入聚四氟乙烯消解罐中，加入5mL浓硝酸，2mL过氧化氢，消解至澄清，冷却后，定容至50mL，过滤，上机测定元素含量。每个样品设3次重复，对照组均使用等量清水喷施，根据不同作物的生长特性选用合适的喷施浓度和最佳喷施时期，具体方案如表1所示。

表1 富硒有机肥喷施方案

表2 不同处理下产量对比

2 结果与分析

2.1 作物在不同处理下对硒的吸收

在对照组中均没有检测出硒元素，可见作物在自然生长过程不能从土壤中吸收硒元素。除辽五味子以外，棉花、玉米、高粱、谷子、大豆、芝麻、红小豆在喷施富硒有机肥条件下均检测出了不同量的硒元素，由此可知，不同作物对富硒有机肥中硒元素的转化和利用存在差异，如图1所示。

图1 不同喷施次数下作物硒含量

图2 不同喷施次数下钼元素含量

图3 不同喷施次数下锌元素含量

图4 不同喷施次数下锰元素含量

不同作物对喷施硒含量的响应不同，P1处理的硒含量吸收均低于P2和P3处理，相比较P1处理，高粱、大豆、芝麻在喷施2次时能起到更好的效果，棉花、玉米、谷子、大豆红小豆在喷施3次时一定程度上提高了作物硒元素的吸收量，但效果不显著。芝麻在喷施1次时的硒含量为88μg·kg-1，喷施2次时的硒含量为536μg·kg-1，喷施3次时则降低为121μg·kg-1，并且P2和P3存在显著性关系，棉花在喷施2次富硒有机肥的效果最好。棉花、玉米、高粱、谷子、大豆和红小豆硒含量吸收均随着喷施次数的增加而增加，谷子和大豆在喷施3次时，硒含量显著高于喷施1次，但棉花、玉米和红小豆3个处理均不存在显著性差异。

2.2 喷施富硒有机肥对其他微量元素吸收的影响

大豆和红小豆对钼元素的吸收量整体要远远高于其他6种作物，其中，在P3处理下对钼元素的吸收最大，分别为8376μg·kg-1和8770μg·kg-1，显著高于对照组和P1、P2处理，因此，大豆和红小豆在喷施3次对钼元素的吸收效果最好。

其他6种作物包括棉花、玉米、高粱、谷子、芝麻、辽五味子对钼元素的吸收含量均较低。玉米试验组与对照组存在显著性差异，喷施富硒肥一定程度上促进了对钼元素的吸收，棉花、高粱和辽五味子试验组与对照组均无显著差异。另外，谷子和芝麻在不同喷施次数下对钼元素吸收有一定影响，谷子在喷施2次时钼含量最高，喷施3次反而降低，而芝麻喷施2次时钼含量最低，喷施3次时钼含量最高。

棉花、大豆和芝麻3种作物对锌含量的吸收整体较高，芝麻最多可以达到57.3mg·kg-1。喷施富硒有机肥对锌含量的吸收会因不同作物和喷施次数而有所差异，棉花、高粱和辽五味子锌含量与喷施次数无关，芝麻的锌含量会随着喷施富硒有机肥的增加而增加，P3处理显著高于其它处理，玉米在喷施后降低对锌元素的吸收，对照组显著高于其他处理，表现为CK>P3>P2>P1。谷子和大豆含锌量会随着喷施富硒有机肥的增加而增加，其中谷子对照组显著低于试验组，大豆在P1处理下锌含量最高，随着喷施次数的增加而降低。

辽五味子对锰含量的吸收在8种作物中表现较为充分，不同喷施次数下，CK处理最高，为101.9mg·kg-1，P2处理最低，为86.4mg·kg-1，CK与P2处理锰含量有显著性差异。

棉花锰含量会随着喷施次数的增加而降低，但各处理之间无显著差异，大豆在P1处理下锰含量最高，不喷施时最低，依次表现为P1>P2>P3>CK，CK和P1对锰含量的吸收具有显著性差异。玉米在P1处理下锰含量最低，为16.43mg·kg-1，不喷施处理最高，为49.32mg·kg-1，整体表现为CK>P2>P3>P1。

2.3 喷施富硒有机肥对产量的影响

通过对比，本研究发现，喷施富硒有机肥还可以不同程度上提高作物产量，为了便于研究选择将喷施3次富硒有机肥和喷施清水作为对照，结果表明，辽五味子喷施3次的增产幅度最大，对照处理产量为1010.59g/株，试验组为1546.81g/株，试验组比对照增产34.67%。其次为红小豆对照组产量为36.02 kg·667m-2，试验组为46.02 kg·667m-2，比对照增产21.74%。另外，谷子、玉米和高粱试验组相比对照组产量都有小幅增长，增长幅度分别为7.81%、9.52%和6.57%，大豆产量增幅不明显，只有1.16%。

3 讨论

目前对富硒有机肥仍缺乏深入研究，大多数作物通过外源添加无机硒肥来补充硒[13]，增加作物硒含量的主要方法有土壤施硒和叶面喷施，但土壤施硒会导致硒的大量浪费，因为80%～95%的无机硒可能因灌溉和降雨损失[14]，叶面喷施消除了硒从土壤到根部的运输，而是直接从叶子运输到籽粒，比土壤施硒具有更高的利用效率，叶面喷施富硒肥的效果是土壤施硒的8倍[15]。大量研究表明，叶面喷施硒可显著提高水稻、小麦、玉米、扁豆和鲜食葡萄等作物的硒浓度[16]，这与本研究结果基本一致，植物富集硒含量通常与喷施的浓度和次数有关，作物在自然生长状态下一般不会从土壤或空气中吸收硒元素。但适量补硒不仅可以增加植物体内的硒含量，而且可以促进植物的生长发育，提高植物对干旱胁迫、盐胁迫、紫外线B胁迫、寒冷胁迫等胁迫环境的抵抗力和抗氧化能力等，主要原因为硒是抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等多种蛋白质的必需成分，可以有效清除氧自由基[17]。

以往研究对于不同硒源在不同生长阶段叶面喷施的效果还缺乏系统、深入的研究。假设叶面喷施硒是提高作物硒浓度，降低环境风险的有效途径，那么叶面喷施硒肥对其他微量元素如锌、锰、钼等微量元素的吸收机制和影响尚不清楚，因为不同作物微量元素之间或存在拮抗作用，或存在辅助作用，本研究结果认为，作物对其他微量元素吸收含量更多取决于本身特性，这就需要根据不同作物的特性来选择相应的喷施措施。与此同时，增加富硒农产品的产量是必要的，因为从天然食物来源补充硒被认为比直接摄入无机硒更安全[18]，本研究也表明，喷施富硒肥对辽五味子和红小豆产量的提高具有明显的作用，在生产实践中可以得到广泛推广。

4 结论

作物在自然生长过程中，对土壤中的硒元素吸收有限，叶面喷施富硒有机肥促进了作物对硒元素的吸收，是补充食物中硒含量的有效途径。硒含量一般会随着喷施浓度和次数的增加而增加(芝麻除外)，表明喷施富硒肥可以作为提高作物硒含量的一般措施。但根据不同作物体内硒含量的表现，并非喷施越多越好，而是要根据作物的特性选择不同喷施量和喷施时期，为此，还需对硒在作物体内的生理机制、生长发育影响及有效施用方式作进一步的探讨和研究。

另外，富硒有机肥会影响到作物对其他微量元素的吸收，其总体含量更重要的是取决于作物本身，而且喷施富硒有机肥具有一定的增产效果，明显提高农民的经济收入，具有很高的经济价值。