施硒對不同密度春小麥產量和籽粒硒含量的影響

馮 魁 ，賈莉莉，賈永紅，迪里夏提·爾肯，劉 俊，石書兵

(1.新疆農業大學農學院，新疆烏魯木齊 830052；2.金正大生態工程集團股份有限公司，山東臨沭 276700；3.新疆農業科學院奇臺麥類試驗站，新疆奇臺 831800)

硒是植物生長所需的一種有益元素，適量施硒能促進植物的光合作用和生長發育，提高作物產量、品質和抗逆能力[1-2]。同時，硒還是人和動物維持機體健康必需的微量元素。研究表明，人體長期硒攝入量不足，可導致一些慢性病和癌癥的發生[3-4]。植物的根系、莖稈和葉片均可吸收外源硒，因此，生產中常通過土壤施硒、葉面噴硒、硒浸種或莖部注射等方法施硒肥[5-6]。葉面噴施硒是一種便捷、安全、有效提高糧食作物含硒量的方法[7]。小麥對硒較敏感，對硒的富集能力明顯高于玉米、水稻等其他禾谷作物，因此小麥作為較好的富硒載體備受相關研究者重視[8]。研究發現，新疆小麥主要產區的土壤大多屬于足硒、甚至是富硒土壤，生產出的小麥籽粒含硒量卻不高，甚至偏低，這可能與土壤質地以及土壤中有效硒含量有關[9]。葉面噴施硒肥可提升糧食作物中的硒含量[10]。

目前，國內外學者關于富硒小麥的研究較多[11-12]，大多研究認為，施硒可提高小麥產量和籽粒硒含量，但施硒過量不僅不能使作物增產，還會導致小麥硒中毒或者環境污染。張 曉等[13]研究表明，在小麥抽穗至灌漿前期噴施一定濃度的硒溶液，不但能增加穗長、穗粒數、千粒重、產量，還能明顯提高籽粒的硒含量，且硒含量隨著施硒量的增大而提高。孫發宇等[14]認為，葉面噴施硒酸鈉，可明顯增加小麥籽粒中的硒含量，但增幅因品種(系)而異。穆婷婷等[15]研究發現，在灌漿期噴施67.84 g·hm-2硒可提高谷子的營養品質和產量。以上報道多集中于施硒量對作物籽粒產量、硒含量影響，有關種植密度和施硒量共同作用對作物籽粒產量和硒含量的影響鮮見報道。北疆地區的春小麥多為密播種植，近些年隨著“精量播種”技術的推廣，探討最佳的種植密度和施硒量尤為迫切。本試驗擬研究葉面噴施亞硒酸鈉對不同密度春小麥產量、籽粒硒、氮、磷、鉀含量的影響，以期探索富硒小麥的最適宜種植密度和施硒量，為新疆春小麥富硒生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試點概況

試驗以中早熟春小麥品種新春31號為供試材料，于2016年4月在新疆農業科學院奇臺麥類試驗站進行，硒源為分析純亞硒酸鈉(Na2SeO3)。試驗地前茬作物為冬小麥，0～20 cm土層有機質為15.157 g·kg-1，總氮0.933 g·kg-1，速效磷7.1 mg·kg-1，速效鉀351 mg·kg-1，總硒0.096 mg·kg-1，pH值為8.6。

1.2 試驗設計

試驗采取兩因素裂區設計，密度為主區，分別為450萬株·hm-2(D1)、600萬株·hm-2(D2)、750萬株·hm-2(D3)三個處理；副區為不同濃度的亞硒酸鈉，5個濃度分別為純硒0 g·hm-2(Se1)、15 g·hm-2(Se2)、30 g·hm-2(Se3)、45 g·hm-2(Se4)、60 g·hm-2(Se5)。試驗小區行長5.0 m，行距0.2 m，小區面積10 m2(2 m×5 m)，采用等行距播種，周邊設置保護行。在灌漿前期(花后5 d)按照設計配置不同濃度的硒溶液，使用手持壓縮式噴霧器進行均勻噴霧，各小區噴霧時用1.2 m高的隔板隔離。生育期間分兩次隨水追施尿素(含N約46%)共300 kg·hm-2，其他田間管理同普通中產田。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產量及構成因素測定

成熟期于每個小區隨機取3個1 m2樣點，調查成穗數，每個樣點選取10株小麥考種，統計穗粒數、穗長、千粒重等指標。各小區選取4 m2(2 m×2 m)樣點進行人工收割、脫粒并計產。

1.3.2 籽粒硒含量測定

烘干并粉碎籽粒，稱取過1 mm篩的粉末1.000 g并置于125 mL的三角瓶中，加入10 mL混酸(HNO3∶HClO4=10∶1)消解至無色透明，加入2 mL濃HCl，于電熱板上加熱5～6 min，待溶液冷卻后用蒸餾水轉移至100 mL容量瓶中，加入2 mL 10%的K3[Fe(CN)6]并定容，使用AFS-810原子熒光光譜儀測定籽粒中的總硒含量[16]，參考Sun等[17]的方法測定無機硒的含量。

1.3.3 籽粒氮、磷、鉀含量測定

籽粒粉碎后，選用濃H2SO4-H2O2消解，并采用凱氏定氮法測定籽粒中全氮含量，釩鉬黃比色法測定籽粒磷素含量，火焰光度法測定鉀素含量。

1.3.4 相關指標計算公式[18-19]

籽粒硒累積量=單位面積籽粒產量×籽粒硒含量。

硒利用率=(施硒籽粒硒累積量-不施硒籽粒硒累計量)÷單位面積施硒量×100%

有機硒含量=籽粒總硒含量-無機硒含量

籽粒硒強化指數=(施硒籽粒硒含量-不施硒籽粒硒含量)÷施硒量

1.4 數據處理

采用Excel 2010進行數據統計并制作圖表，采用DPS 7.05進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 種植密度和施硒量對春小麥產量及其構成因素的影響

種植密度對穗粒數、穗長、成穗數、千粒重和產量的影響均達到極顯著水平，影響程度依次為成穗數>穗粒數>穗長>千粒重>產量(表1)。種植密度對成穗數的影響表現為D2>D3>D1，D3和D1處理分別比D2處理降低了8.41%和24.09%，處理間差異顯著；D2處理下穗粒數分別比D1和D3處理上升了3.46%和18.51%，處理間差異顯著；D2處理穗長最高，比最低的D3處理穗長高6.89%；千粒重在D1和D2處理間差異不顯著，但二者較D3處理增加顯著，比D3處理增加了4.38%和5.09%；D2處理的產量顯著高于其他處理， D1和D3處理間差異不顯著(表2)。

葉面噴施硒對春小麥穗長和成穗數影響不顯著，對千粒重、穗粒數和產量影響達極顯著水平(表1)。隨著施硒量的增加，穗粒數逐漸增加，至Se4時達到最大。千粒重在Se3、Se4、Se5處理間差異不顯著，但三者均顯著高于Se1處理，比Se1處理依次增加了5.51%、7.78%和5.51%。Se2、Se3、Se4、Se5處理較Se1處理的產量分別提高了4.59%、10.05%、16.21%和10.66%，差異顯著(表2)。說明葉面噴硒可有效增加小麥產量。密度和施硒互作對上述指標影響均不顯著(表1)。

表1 不同處理對春小麥的產量及其構成因素的F值Table 1 F value of the yield and its components of spring wheat under different treatments

**:P<0.01.

2.2 種植密度和施硒量對小麥籽粒硒含量的影響

國家規定的富硒小麥中硒含量上限為0.3 mg·kg-1，一般情況下，籽粒中的硒含量在0.1～1.0 mg·kg-1間被認為是安全的，150～300 μg·kg-1即可視為富硒小麥[19]。

表2 不同處理春小麥的產量及其構成因素Table 2 Yield and its components of spring wheat under different treatments

同行數據后不同小寫字母表示硒處理間差異顯著；相同指標同列數據后不同大寫字母表示不同密度間差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters following data at same line mean significant difference among Se levels;Different capital letters following data of same index at same column mean significant difference among different densities(P<0.05).

方差分析表明，種植密度對籽粒總硒含量、有機硒含量、無機硒含量均無顯著影響。葉面噴施硒能顯著提高小麥籽粒中有機硒含量，施硒后籽粒中有機硒含量達140.90～346.32 μg·kg-1，占總硒含量的79.17%～82.47%，是不施硒的3.53～9.53倍(表3)。說明葉面噴施硒能有利于籽粒中有機硒富集。

由表3可知，籽粒硒強化指數受施硒水平影響顯著。隨著施硒量的增加，籽粒硒強化指數整體呈減小趨勢。籽粒硒強化指數在5.55～8.90 μg·kg-1·(g·hm-2)-1之間，表明每施硒1 g·hm-2，籽粒硒含量平均提高5.55～8.90 μg·kg-1。

2.3 種植密度和施硒量對籽粒硒累積量和吸收利用率的影響

經方差分析發現，種植密度和施硒量對籽粒硒累積量、硒利用率的影響均達到顯著水平(P<0.05)；密度和施硒互作對籽粒硒累積量影響顯著，但對硒吸收利用率影響不顯著。密度對籽粒硒累積量影響程度表現為D2>D3>D1；籽粒硒累積量隨著施硒量的增大而增多，處理間差異顯著。總體來看，D2Se5處理硒累積量最大。密度對硒吸收利用率影響表現為D2>D3>D1，平均分別為5.03%、4.77%、4.56%。隨著施硒量的增加，硒吸收利用率呈逐漸降低趨勢，以Se2處理最高，利用率達5.08%～ 6.15%，與其他處理間差異顯著，Se4與Se5間差異不顯著(表4)。說明隨著施硒量的增大，籽粒對硒的利用率逐漸降低。

2.4 種植密度和施硒量對小麥籽粒氮、磷、鉀含量的影響

經方差分析發現，密度對小麥成熟期籽粒中氮、磷、鉀含量的影響均不顯著(P<0.05)，施硒量對籽粒氮、磷、鉀含量的影響達到顯著水平，種植密度和施硒量互作對籽粒氮、磷、鉀含量均無顯著性影響。隨著施硒量的增加，籽粒中氮含量先增加后降低，Se2處理比對照處理平均氮含量增加了1.25%，Se4處理時籽粒中的氮含量最高，達2.23%～2.24%，比不施硒平均增加了4.55%。籽粒中的磷含量隨施硒量的增加呈先升高后降低的趨勢， Se2～Se5處理分別比Se1處理平均磷含量增加了5.95%、16.58%、16.67%和3.57%。鉀含量隨施硒量增加呈降低趨勢，Se1處理鉀含量最高，為0.28%～0.29%，Se5處理中鉀含量最低，為0.22%～0.23%(表5)。說明增施硒肥可有效促進籽粒對氮和磷的吸收，抑制對鉀的吸收。

表3 不同處理春小麥籽粒硒含量及籽粒硒強化指數Table 3 Organic content and grain selenium biofortification index of spring wheat under different treatments

同列數據后不同字母表示硒處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Different letters following date at same column mean significant difference among Se levels at 0.05 level.The same below.

表4 不同處理下春小麥籽粒硒累積量和吸收利用率Table 4 Selenium accumulation and utilization rate of spring wheat grains under different treatments

表5 不同處理春小麥籽粒的氮、磷、鉀含量Table 5 N, P and K contents of spring wheat under different treatments %

3 討 論

適宜的種植密度和施硒量能夠提高小麥群體的光合作用能力，明顯改善小麥群體各項指標，對產量提高有益。楊衛君等[20]認為，密度對春小麥各個時期群體質量都有顯著影響，密度過大或過小均影響其生長發育和產量；郭美俊等[2]研究表明，適量的亞硒酸鈉可明顯提高谷子的光合性能，對谷子的穗數、千粒重和產量等均有影響；郝玉波等[21]研究發現，當硒含量≤10 mg·kg-1時，玉米籽粒產量明顯增加；張 妮等[22]發現，噴施20 mg·L-1亞硒酸鈉可使小麥籽粒達到國家富硒標準，同時產量提高19.5%左右；劉 慶等[18]研究認為，噴硒對小麥產量和千粒重沒有顯著影響。本研究表明，種植密度對春小麥成穗數、穗粒數、穗長、千粒重和產量影響均達到極顯著水平，成穗數、穗粒數、穗長、千粒重和產量均以D2處理最佳。施硒量對穗粒數、千粒重、產量的影響達到極顯著水平，以Se4處理產量最佳。關于施硒量對產量及其構成因素影響的結論不盡相同，這可能與環境和作物本身遺傳特性有關，具體原因有待于進一步研究。

Ducsay等[23-25]研究表明，葉面噴施5～100 g·hm-2的硒酸鈉，能顯著增加小麥各器官中的硒含量，且不會產生毒害效應；李 韜等[26]指出，施硒可以明顯提高小麥籽粒中的硒含量，品種間存在一定差異；唐玉霞等[27]研究得出，小麥在抽穗期至灌漿期間葉面噴施40 μg·mL-1亞硒酸鈉，籽粒硒含量最高。本試驗表明，種植密度對籽粒總硒含量、有機硒含量、無機硒含量、籽粒硒強化指數影響不顯著，對籽粒硒累積量和硒利用率影響顯著；施硒量對上述指標的影響均達顯著水平，密度和施硒互作對硒累積累量和利用率影響顯著；硒含量隨施硒量的增大而顯著增大，施硒后籽粒中有機硒占總硒含量的79.17～82.47%，是不施硒的3.53～9.53倍，硒累積量也隨施硒量增大而增多，以D2Se5處理時硒累積量最大。硒利用率則隨施硒量增大呈逐漸降低的趨勢，這和劉 慶等[18]研究結果一致。

已有研究表明，施硒能提高籽粒中的氮和磷含量[28]。尚慶茂等[29]研究發現，葉面施硒后小麥植株中氮含量明顯減少；田秀英等[30]研究得出，施硒能使苦蕎籽粒中的氮、磷、鉀含量有所上升；李登超等[31]研究發現，小白菜地下和地上部分器官的氮含量隨施硒量的增加呈明顯增加，但地上和地下部分器官的磷含量以及地上部分的鉀含量降低。本試驗中，葉面噴施硒可明顯增加籽粒的氮、磷含量，降低籽粒鉀含量。研究結果的差異可能與噴施亞硒酸鈉的濃度、作物種類、地域環境等有關，更確切的結論還需更多、更深入的研究。