硒肥對基質培番茄生長和礦質元素積累的影響

李 樂，田敏嬌，高艷明，2，李建設，2，*

(1.寧夏大學 農學院，寧夏 銀川 750021； 2.寧夏現代設施園藝工程技術研究中心，寧夏 銀川 750021)

硒是人和動物生命活動中必需的生命元素，具有多種生物學功能，在清除自由基、抗腫瘤和抗癌方面貢獻突出，缺硒會引起克山病、心血管等疾病。1980年調查顯示，世界上有42個國家和地區缺硒，而中國有72%的地區屬于缺硒地區[1]。所以各種補硒產品成為我國乃至世界缺硒國家的焦點。番茄作為種植最廣泛的設施蔬菜之一，不但口感好，營養價值高，而且市場需求量大，能夠帶來豐厚的經濟價值，使得其總產量在我國設施農業中位居首位[2-3]。基質是無土栽培的主要形式，邵泱峰等[4]研究表明，基質栽培可以提高番茄產量，改善番茄品質；在栽培方式上，由于槽式栽培和土壤栽培管理的相似性，易于學習和掌握，所以我國大面積使用基質栽培方式[5]。基質栽培可以增加番茄產量，提高植株抗病性[6]，更甚者可以克服蔬菜土壤栽培中的連作障礙，在生產應用中效果較好[7-8]。

對植物施硒不僅能夠提高硒的生物活性，而且可以提高植物產量、改善品質。張明中[9]研究表明，施硒后番茄硝酸鹽含量隨土壤硒濃度的增加而降低。郭開秀等[10]研究也發現，隨著硒濃度上升，雞毛菜硝酸鹽含量下降。楊文秀等[11]研究表明，施硒可以提高油菜的維生素C和可溶性糖含量。在礦質元素方面，陳銘等[12]研究認為，硒在適宜濃度范圍內能促進植物對營養元素的吸收，濃度過高則作用相反。前人對富硒番茄果實品質研究較多，而在硒對果實礦質元素影響方面報道甚少。基質培是無土栽培中應用最廣泛的栽培形式，本試驗選用基質栽培，通過營養液滴灌施入不同濃度的硒，研究硒對番茄植株生物量、果實品質、番茄產量、果實中礦質元素積累4個方面的影響來探究番茄硒效應，以期篩選出能夠增產提質的硒濃度，用于番茄的富硒生產。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018年8月在銀川國家農業科技園區(寧夏園藝產業園)科研開發區2號日光溫室進行。供試番茄品種為大果番茄詩洛奇，購于寧夏天緣種業有限公司。外源硒為山東西亞化學工業有限公司所產的硒酸鈉，含硒量為40.96%。試驗中所用營養液配方為1單位日本園試配方+200 mg·L-1CaCl2·2H2O。

栽培方式為基質槽培，槽子用磚砌成，槽子長5.8 m，高0.22 m，寬0.75 m，內徑寬0.52 m。基質購于寧夏中青農業科技有限公司，基質理化性質為：pH 6.05、電導率2.653 ms·cm-1、全氮28.408 g·kg-1、全磷6.614 g·kg-1、速效氮53.9 mg·kg-1、速效磷276.72 mg·kg-1和速效鉀796.35 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

8月20日定植，單干整枝，3穗果摘心。定植后清水緩苗5 d后施日本園試1單位基礎肥，其中大量元素濃度為：NO3-N 16 mmol·L-1、NH3-N 1.3 mmol·L-1、P 1.3 mmol·L-1、K 8 mmol·L-1、Ca 4 mmol·L-1、Mg 2 mmol·L-1和S 2 mmol·L-1；微量元素濃度為：Fe 3 mg·L-1、B 0.5 mg·L-1、Mn 0.5 mg·L-1、Zn 0.05 mg·L-1和Cu 0.02 mg·L-1。9月15日開始，通過土壤施硒的方式添加外源硒，將硒酸鈉溶于營養液，每天每株澆營養液500 mL；從9月22日植株進入開花坐果期開始，施加外源硒+1單位日本園試配方+200 mg·L-1CaCl2·2H2O，番茄植株拉秧前20 d停止施肥，12月30日植株拉秧。硒濃度分別設為0(CK)、0.25、0.50、1.00、2.50、5.00、10.00、20.00、40.00、80.00 μmol·L-1，具體處理見表1。完全隨機區組設計，每處理3次重復，定植密度為4株·m-2，每34株為1個重復。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 品質測定

在番茄二穗果成熟時每小區選取9株健康番茄植株，各摘1個發育程度、果實大小一致的番茄進行清洗，對其進行品質測定：蒽酮比色法測定可溶性糖含量[13]；鉬藍比色法測定維生素C(VC)含量[13]；NaOH滴定法測定有機酸含量[14]；水楊酸比色法測定硝酸鹽含量[13]；用比色法測定蔗糖、果糖和葡萄糖的質量分數。

表1 試驗處理Table 1 Test treatment

糖酸比=可溶性糖含量/有機酸含量。番茄中硒的轉移系數=地上部分各器官中硒元素含量/根系中硒元素含量。轉移系數反映植物將硒元素從地下器官運到地上器官的能力，其值的大小表明運送能力的大小。

1.3.2 番茄產量測定

小區產量：果實成熟時按第1穗果至第3穗果分別稱量，計算每一穗果平均單株產量和整株單株產量，最后折算每667 m2產量。單果重：記產小區每一穗果產量分別稱量，并統計番茄個數，計算每一穗平均單果重，將3穗果的單果重進行平均得到小區單果重。

1.3.3 番茄生物量和養分的測定

在番茄拉秧期，每個處理選擇生長狀況良好、長勢一致的番茄植株9株，分別對其根、莖、葉、果4個部位的鮮樣稱量。之后將其放入烘箱中105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至恒質量，對干樣進行稱量。將烘干后的樣品按部位分別粉碎，過100目篩，用自封袋裝好，做好標記，待測。

將植株粉碎，進行元素測定。N、P、K元素測定：稱取0.10 g樣品，采用H2SO4-H2O2進行消煮，用AA3連續流動分析儀對N和P進行測定，用火焰光度計測K。Ca、Mg、Na、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Se元素測定：稱取0.15 g樣品加入6 mL HNO3、1 mL HF和1 mL H2O2，放在BHW-09A型恒溫消解儀，120 ℃預消解30 min，轉入ETHOS A型微波消解儀中160 ℃消解1 h左右，再放入BHW-09A型恒溫消解儀160 ℃消解、趕酸至消煮液1 mL左右，定容至45 mL；用ICE3500原子吸收光譜儀測定Ca、Mg和Na，用NexION 350X電感耦合等離子體質譜儀測定Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和Se元素。

1.4 數據處理

所有數據采用Microsoft Excel 2019軟件進行整理與計算，數據分析使用SPSS 22軟件Duncan(P<0.05)進行差異性分析，數據以平均值±標準誤表示，用Origin 2018作圖。

2 結果與分析

2.1 不同濃度硒處理對番茄生物量的影響

如圖1所示：0.50 μmol·L-1硒處理的番茄根干物質含量最大，1.00～5.00和10.00 μmol·L-1硒處理次之，20和80 μmol·L-1硒處理的番茄根干物質含量略低于CK，但差異不顯著。硒處理的莖干物質含量高于CK，除2.50 μmol·L-1硒處理外，0.25～5.00 μmol·L-1硒處理的番茄莖干物質含量高于10.00～80.00 μmol·L-1硒處理。0.25～40.00 μmol·L-1硒處理的葉干物質含量均顯著高于CK，其大小為5.00 μmol·L-1處理>1.00 μmol·L-1處理>10.00 μmol·L-1處理>20.00 μmol·L-1處理>40.00 μmol·L-1處理>0.50 μmol·L-1處理>0.25 μmol·L-1處理>2.50 μmol·L-1處理，0.25、0.50和40.00 μmol·L-1硒處理間無顯著差異，1.00和10.00 μmol·L-1硒處理無顯著性差異。除2.50、10.00、40.00和80.00μmol·L-1硒處理外，其他處理果干物質含量均顯著高于CK，0.25 μmol·L-1硒處理果干物質含量最高。

柱狀圖上無相同小寫字母的表示各處理間差異顯著(P<0.05)，下同。Data on the bars marked without the same lowercase letter indicated significant differences among treatments at P<0.05. The same as below.圖1 不同濃度硒處理對番茄植株干物質含量的影響Fig.1 Effects of different concentrations of selenium on dry matter content of tomato plants

2.2 硒處理對番茄植株中礦質元素積累的影響

2.2.1 番茄各器官硒積累與各器官硒轉運系數

硒處理對番茄硒積累的影響見表2，隨硒濃度的增加番茄各個器官的硒含量隨之增加。與CK相比，硒處理的番茄果實中硒含量成倍增加，0.25、0.50、1.00、2.50、5.00、10.00、20.00、40.00、80.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實中硒含量分別為CK的1.59、2.57、4.24、6.19、12.27、22.14、54.68、99.81、204.11倍。番茄對硒的轉移系數大小順序為葉>莖>果，各器官對硒的轉移系數分別為：莖0.72～1.64，葉1.61～5.20，果0.57～1.28，硒處理下葉和果的轉移系數均大于CK。

2.2.2 果實中大量礦質元素積累

由圖2可知，2.50、5.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實中N含量顯著高于CK，分別較CK增加6.36%和10.75%。0.50～10.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實中P含量顯著高于CK，較CK增加9.48%～22.57%，1.00～10.00 μmol·L-1硒處理間無顯著差異。0.50～2.50 μmol·L-1硒處理的番茄果實中K含量均顯著高于CK。所有硒處理的果實中Ca含量均顯著高于CK，5.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實中Ca的積累量最多，較CK增加295.20%，并顯著高于其他處理。除1.00 μmol·L-1和10.00 μmol·L-1處理外，其他濃度硒處理的番茄果實中Mg含量均顯著高于CK，較CK升高18.78%～55.25%。硒濃度小于5.00 μmol·L-1的處理中，Na含量隨硒濃度增加而降低；硒濃度大于5.00 μmol·L-1時，可促進番茄果實對Na的吸收。

2.2.3 果實中微量元素積累

如圖3所示，0.25～80.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實中Fe元素含量呈波動式變化，硒濃度為1.00、5.00、40.00、80.00 μmol·L-1時，Fe元素含量較高，且顯著高于CK。80.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實中Cu元素含量顯著高于其他處理，2.50、5.00和20.00 μmol·L-1硒處理與CK無顯著差異。硒濃度為0.25～40.00 μmol·L-1時，Mn元素含量呈先增加后下降的趨勢，2.50 μmol·L-1

表2 番茄各器官硒含量與各器官硒轉運系數Table 2 Selenium content and selenium transport coefficient in different organs of tomato

同列數據后無相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。
Values within a column followed by different lowercase letters indicated significant difference at 0.05 level. The same as below.

圖2 硒處理對番茄果實大量礦質元素的影響Fig.2 Effects of selenium treatment on macroelements in tomato fruits

硒處理Mn元素含量最大，與CK相比增加27.48%。Zn元素含量均低于CK(除40.00和80.00 μmol·L-1處理外)，硒濃度為1.00 μmol·L-1時較CK低42.86%。硒濃度為0.25和80.00 μmol·L-1時Mo元素含量顯著高于CK，分別較對照增加12.33%和13.67%，其他硒濃度處理Mo元素含量顯著下降(0.50 μmol·L-1處理除外)。

圖3 不同濃度硒處理對番茄果實中礦質元素積累的影響Fig.3 Effects of different concentrations of selenium on mineral elements accumulation in tomato fruits

2.3 不同濃度硒處理對番茄果實品質的影響

表3表明，硒濃度為40.00、0.25～10.00 μmol·L-1時，番茄果實中VC含量顯著高于CK，分別較CK高39.23%、12.04%、12.66%、12.66%、16.97%、13.02%和6.05%；硒濃度為20.00和80.00 μmol·L-1時，VC含量與CK無顯著性差異。40.00 μmol·L-1硒處理的可溶性糖含量最高，顯著高于其他處理，0.25、0.50和5.00 μmol·L-1處理間差異不顯著，但顯著高于CK。0.25、5.00、和40.00 μmol·L-1硒處理的果實硝酸鹽含量與CK差異不顯著，其余處理均顯著高于CK(除80 μmol·L-1硒處理外)。硒處理提高了果實蔗糖含量，其中0.25～1.00和5.00 μmol·L-1處理、2.50和40.00 μmol·L-1處理，以及10.00和20.00 μmol·L-1處理，彼此間差異不顯著。除20.00和40.00 μmol·L-1硒處理果糖含量顯著高于CK外，其他硒處理與CK無顯著差異。就葡萄糖含量而言，1.00 μmol·L-1硒處理顯著低于CK，其他處理與CK均無顯著差異。20.00 μmol·L-1硒處理的果實糖酸比顯著低于CK，其他硒處理均能提升番茄果實的糖酸比。綜上，0.25和5.00 μmol·L-1處理，除糖酸比前者顯著高于后者外，其他品質指標均無顯著差異，二者品質次于最優硒處理(40.00 μmol·L-1)。

2.4 不同濃度硒處理對番茄產量的影響

產量數據統計分析見表4，硒濃度為0.25～5.00 μmol·L-1時，平均單果重呈波浪式變化，0.25 μmol·L-1硒處理單果最大，為218.85 g，顯著高于CK；硒濃度超過10.00 μmol·L-1后，平均單果重呈下降趨勢，且均小于CK。單株產量和667產量存在正相關，硒濃度為5.00 μmol·L-1時，產量最高，比對照增加7.92%。

表3 不同濃度硒處理對番茄果實品質的影響Table 3 Effects of different concentrations of selenium on tomato fruit quality

表4 不同濃度硒處理對番茄產量的影響Table 4 Effects of different concentrations of selenium on tomato yield

3 結論與討論

硒是人和動物生命活動中的必需元素，而缺硒是全球性的問題，硒對植物存在劑量效應，所以探究合適富硒番茄生產的硒濃度具有重要的現實意義。本研究表明：適宜的硒濃度(0.25～5.00 μmol·L-1)有利于番茄增產，較CK增加1.70%～7.92%，其中5.00 μmol·L-1處理產量最高，高濃度的硒導致番茄減產。與馮學金等[15-20]對胡麻、馬鈴薯、小麥、胡蘿卜、大蒜和番茄的研究結果一致，適量的硒使用能夠促進番茄的生長，有增產的效果，而硒用量過大則效果降低，甚至產生毒害。

戚霄晨等[21]和邢穎等[22]分別對甜櫻桃(噴施亞硒酸鈉)和馬鈴薯(有機硒肥)進行研究，結果表明，施硒均可提升果實VC含量。韓亞文等[23]通過土施硒酸鈉研究硒對番茄品質的影響，結果表明，施硒提高了果實糖酸比和可溶性糖含量。張明中[9]研究表明，番茄施硒后硝酸鹽含量隨施硒量的增加而降低。本研究結果顯示，40.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實VC和可溶性糖含量最高，硝酸鹽含量次于80.00 μmol·L-1居第二位，0.25、0.50和5.00 μmol·L-1硒處理的VC和可溶性糖含量均次于40.00 μmol·L-1處理，0.25和0.50 μmol·L-1硒處理的硝酸鹽含量次于40.00 μmol·L-1硒處理，0.50 μmol·L-1硒處理的硝酸鹽含量較CK增加21.52%；其他處理糖酸比均高于CK(20.00 μmol·L-1除外)，所以40.00 μmol·L-1硒處理的番茄品質最優，0.25 μmol·L-1和5.00μmol·L-1硒處理次之。本研究中番茄的品質變化與上述研究存在一定差異，可能是因為施硒方式、硒肥種類、作物品種等不同，作物對硒的敏感度不同。為了在保證產量的基礎上增加品質，硒濃度5.00 μmol·L-1處理較合適。

礦質元素是植物生命活動中必不可少的養分，參與植物體內的各種代謝過程，探究其積累情況有助于了解植株的生長。隨外源硒濃度的增加，果實硒含量隨之增加，對其他礦質元素積累也產生了一定的影響。N元素吸收多少與產量關系密切。K元素是植物體多種酶的活化劑，維持細胞滲透壓的平衡，適量的K能夠促進根系發育，提高植物抗性。田秀英等[24]通過盆栽試驗表明，除了最低硒濃度外，施硒促進了苦蕎籽粒對于N的吸收；本研究結果與此一致，適宜硒濃度(0.25～5.00 μmol·L-1)可促進番茄果實對N元素的吸收。P元素能促進植物生長、提高抗性。劉勤等[25]研究提出，硒對于P的吸收既有協同作用又有拮抗作用，當土壤硒含量較多時表現為拮抗，當土壤硒含量較少時主要表現為協同。本研究中，硒濃度為0.50～10.00 μmol·L-1時，表現為顯著的協同作用，硒濃度過高表現為拮抗作用。Ca與植物的生理反應和細胞組織結構發育有關[26]。研究表明，Ca不足會引起番茄下部葉片失綠和果實臍腐，Fe不足會使葉脈缺綠。本試驗中，施硒基本上促進了番茄果實中Fe和Ca元素的積累，硒濃度為5.00 μmol·L-1時Ca含量最高，與秦玉燕等[27]研究中葉面噴硒一定程度上提高了茶樹Fe和Ca元素含量相一致。

我國食品安全標準方面自從2011年取消GB2762—2005中硒的規定，目前食品中的硒沒有限量標準。在硒量攝入方面，1988年，我國營養學會推薦成人每日50 μg的硒攝入量[28]，1996年，國際學術組織聯合會指出成年人硒日攝入量上限為每日400 μg[29]。綜上所述，適宜的硒濃度能夠滿足番茄生長的需求，協調植株生長、增加番茄產量、促進礦質元素的吸收和改善果實品質。從增產提質效果考慮，硒濃度5.00 μmol·L-1時產量最高，能夠改善番茄品質。就硒含量而言，硒濃度為5.00 μmol·L-1處理時，每100 g鮮果含硒量26.14 μg，能夠滿足人體補硒的要求，建議在番茄富硒生產上使用。