鋅鉬硒施用對小白菜的作用效果及鋅鉬硒含量的影響*

郝松瀾，劉培杰，譚啟玲，胡承孝，孫學成

(華中農業大學資源與環境學院/微量元素研究中心 湖北武漢 430070)

我國耕地土壤中微量元素缺乏嚴重[1]，其中缺少鋅、鉬、硒元素的面積分別占耕地總面積的51.2%、46.8%、72.0%。鋅、鉬、硒元素是植物體內多種酶的重要組成部分[2]，影響著植物體內物質循環與能量代謝，土壤中缺乏鋅、鉬、硒元素，不僅會阻礙植物的生長發育，影響作物的產量與品質[3]，而且還會通過食物鏈的傳遞造成人體食欲不振、生長發育遲緩及免疫力低下等，影響健康[4-5]。通過生物強化的方式，在蔬菜種植時配施微量元素是解決當前問題的有效途徑之一。有研究表明：小白菜在水培、盆栽等試驗條件下，施用鋅肥可以提高鋅、維生素C含量和干物質量[6]；施用鉬肥，可溶性糖及維生素C含量顯著提高，硝酸鹽含量顯著降低[7]；施用硒肥，可以提高產量，且硒含量與累積量顯著增加[8]。已有的文獻報道多采用盆栽試驗，施肥作用效果的評價方法比較單一。本文通過田間試驗并應用基于主成分分析的綜合評價方法，研究施用鋅鉬硒肥對小白菜的作用效果，并從食物鏈的角度分析小白菜中鋅、鉬、硒含量的食品安全性。

1 材料與方法

1.1 試驗方案

試驗在湖北省武漢市洪山區大港村城郊蔬菜基地進行，供試小白菜品種為市場上常見的新綠秀青梗白菜。試驗設置CK(對照)、TSe(硒肥)、TMo(鉬肥)、TZn(鋅肥)4個處理，每個處理重復6次，共24個小區，每個小區面積為12 m2。試驗采用隨機區組設計，所有處理底肥均施用湖北庫神化工有限公司生產的蔬菜專用肥(17-7-17)，用量為1 500 kg/hm2；硒肥以亞硒酸鈉為肥源，用量為0.375 kg/hm2；鉬肥以鉬酸銨為肥源，用量為0.75 kg/hm2；鋅肥以七水硫酸鋅為肥源，用量為15.0 kg/hm2；所有肥料均一次性以底肥施入。供試試驗田土壤為黃棕壤，其土壤基本理化性質：pH為7.02，有機質、堿解氮、速效鉀、速效磷、有效鉬、有效鋅、有效硒的質量分數依次為17 980、71.49、208.15、139.18、0.12、1.21、0.072 mg/kg，參照土壤元素含量分級標準[9-11]，該供試土壤屬于缺鉬、低硒土壤。2015年9月10日播種小白菜，在其發芽后7 d內進行2次定苗，生長35 d后統一收獲取樣，種植期間4個處理除施用肥料不同外，其他田間管理措施均一致。

1.2 樣品的收集與測定

收獲時在每個小區內選取長勢一致的3個樣方測產，每個樣方1 m2；同時在每個小區內隨機選取長勢一致的小白菜25株帶回實驗室，用去離子水清洗干凈并擦干，對其中一部分小白菜進行相關品質指標測定，另一部分按地上部、地下部分開測定鮮質量，在105 ℃下殺青30 min，55 ℃烘干至恒重，測其干質量，然后用不銹鋼植物磨樣機磨碎過孔徑0.149 mm篩保存，用于植物中鋅、硒、鉬含量的測定。

小白菜樣品中硝酸鹽含量采用水楊酸比色法測定[12]，維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定[12]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[13]，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法測定[14]。

小白菜經HNO3-HClO4(4+1)混合酸消煮后，采用原子吸收光譜法測定鋅含量，示波極譜法測定鉬含量，原子熒光光譜法測定硒含量。

土壤樣品基本理化性質的分析參考文獻[15]進行。

1.3 數據分析及計算

采用Microsoft Excel 2016進行數據預處理，以SPSS 20.0進行單因素方差分析(ANOVA)，顯著性差異分析通過Duncan-test(p<0.05)法進行，主成分分析運用累計方差貢獻率在80%以上的前k個主成分取代原有指標，用Origin 2017進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 施用鋅鉬硒肥對小白菜產量的影響

施用鋅鉬硒肥對小白菜產量的影響見表1。

表1 施用鋅鉬硒肥對小白菜產量的影響

由表1可知：與CK相比，TZn、TMo、TSe處理的小白菜產量分別增加了13.5%、12.1%、10.9%，但未達到顯著水平；從單株干質量來看，施用硒肥可顯著提高小白菜地上部干質量，而TZn、TMo處理的水白菜地下部干質量則有所下降；以地上部作為食用部位計算得到的可食率來看，TZn、TMo、TSe處理均提高了小白菜地上部莖葉占整株的比例。

2.2 施用鋅鉬硒肥對小白菜營養品質的影響

施用鋅鉬硒肥對小白菜營養品質的影響見圖1。

圖1 施用鋅鉬硒肥對小白菜營養品質的影響

由圖1可知，各施肥處理對小白菜品質都有一定的提升。與CK相比，TZn、TMo處理的維生素C含量顯著增加，各處理的含量表現為TMo>TZn>TSe；TMo處理顯著提高了可溶性糖的含量，TZn、TSe處理的雖有提高但未達顯著水平；TZn、TMo、TSe處理的硝酸鹽含量分別下降了8%、10%、12%，但未達到顯著水平；另外，TMo處理提高了小白菜葉片中可溶性蛋白的含量，上升幅度達17%。

2.3 施用鋅鉬硒肥對小白菜中鋅、鉬、硒元素吸收與累積的影響

施用鋅鉬硒肥對小白菜中鋅、鉬、硒含量的影響見圖2，對小白菜中鋅、鉬、硒累積量的影響見圖3。

圖2 施用鋅鉬硒肥對小白菜中鋅、鉬、硒含量的影響

圖3 施用鋅鉬硒肥對小白菜中鋅、鉬、硒累積量的影響

由圖2可知：與不施微量元素的CK相比，TZn處理顯著提高了小白菜地上部中鋅的含量，上升幅度為46%，TMo、TZn處理并未顯著增加小白菜各部位中鋅的含量；TMo處理顯著增加了小白菜地上部及地下部中鉬的含量，上升幅度分別為137%和98%；TSe處理則顯著增加了小白菜地下部及地上部中硒的含量，上升幅度分別為459%和258%。

由圖3可知：與CK相比，TZn、TSe處理均顯著增加了小白菜地上部中鋅的累積量，上升比例分別為37%和47%；TMo處理顯著增加了小白菜地上部和地下部中鉬的累積量，上升比例分別為155%和92%，TSe處理也增加了小白菜地上部中鉬的累積量，上升比例為64%；在硒累積量方面，TSe處理顯著增加了小白菜地上部和地下部中硒的累積量，上升比例分別為403%和443%，TMo處理也增加了小白菜地上部中硒的累積量。

2.4 小白菜試驗的綜合評價

把小白菜的產量(X1)、地上部干質量(X2)、硝酸鹽含量(X3)、維生素C含量(X4)、可溶性糖含量(X5)、可溶性蛋白含量(X6)、地上部鋅累積量(X7)、地上部鉬累積量(X8)、地上部硒累積量(X9)等9個指標進行主成分分析，如表2所示，共提取到2個主成分，其中維生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、地上部鉬累積量在主成分1中表現出較高的載荷，地上部鋅累積量、地上部硒累積量、地上部干質量在主成分2中表現出較高的載荷。根據不同指標的載荷情況，主成分1可以劃分為小白菜的營養品質指標，主成分2可以劃分為小白菜礦質營養品質指標。這2個主成分貢獻率分別為49.62%、41.37%，累計貢獻率大于80%，能夠代表小白菜的所有指標。

根據載荷矩陣和特征值計算每個指標的系數，得到小白菜2個主成分的表達式：Y1=0.33X1+0.02X2-0.34X3+0.45X4+0.43X5+0.42X6-0.02X7+0.45X8+0.06X9，Y2=0.3X1+0.51X2-0.37X3+0.1X4+0.19X5-0.19X6+0.5X7-0.02X8+0.43X9，由表達式計算得到各處理在2個主成分中的得分及綜合得分(見表3)。從表3中可以看出：在小白菜營養品質方面，施鉬處理效果最好；在小白菜礦質營養品質方面，施硒效果最好；綜合得分施鉬處理最高，表明在試驗條件下，施鉬對小白菜的正效應更為明顯。

表3 小白菜各指標得分

3 結語

農作物的品質受多種因素共同調控，單一指標評價的結果不能做到準確全面[16]，目前在楊梅[17]、柑橘[18-19]、蘋果[20]等果實品質綜合評價時多采用主成分分析，利用降維的思想，能科學準確地對現實關系進行描述[21-22]。在試驗中，對小白菜進行綜合評價時運用主成分分析法，在9個與小白菜評價相關的指標盡可能多保留的情況下，將相互關聯的多評價指標轉化為營養品質與礦質營養品質兩類，構建小白菜評價函數，獲得綜合評價得分，根據得分排名可知施鉬處理對小白菜作用效果最好，顯著提高了可溶性糖含量、維生素C含量、地上部中鉬和硒累積量，施肥處理間總體表現為施鉬>施硒>施鋅；但在礦質營養品質方面，施硒處理的小白菜地上部鋅和硒的累積量顯著增加，整體表現最好。

鋅、鉬、硒是人體所必需的微量元素，是維護人體健康乃至生命安全必不可缺的部分。近代醫學發現，微量元素攝取不足造成的“隱形饑餓”，正逐漸成為影響人們健康的原因之一?？紤]到安全問題，采用生物強化手段，通過改善農藝措施來提高作物中微量元素含量，平衡人體對微量元素的攝入是目前較好的選擇[23-24]。試驗中TZn、TMo、TSe處理的小白菜地上部中鋅、鉬、硒的含量均有所增加，其鋅、鉬、硒質量分數分別達到57.3、0.672、0.111 mg/kg，分別比對照增加了46%、137%、258%。根據中國居民膳食營養參考攝入量建議[25]，成人每天鋅、鉬、硒適宜攝入量分別為12.5 mg、100 μg、60 μg，按照中國營養學會推薦每天300～500 g蔬菜的攝入量[26]，人體食用施鋅鉬硒肥后的小白菜，每天可以補充1.7～2.8 mg鋅、20.2～33.6 μg鉬、3.33～5.55μg硒，攝入的鋅、鉬元素量能達到適宜攝入量的20%左右，硒元素僅占5%。根據蔬菜在每天飲食中的占比，施鋅鉬硒肥后的小白菜中鋅、鉬、硒含量都處于對人體安全有益的范圍內，同時為更好滿足人體對微量元素的需求，硒肥的施用量還有增加的空間。

在試驗條件下，施用不同微量元素肥料對小白菜品質指標的提升各有側重，但在元素吸收方面表現出一致的顯著增加效果，并且元素含量在食物鏈傳遞過程中處于對人體健康安全有益的范圍內。因此，根據蔬菜種植土壤的豐缺狀況，合理施用微量元素，不僅能改善蔬菜品質，提高蔬菜中對人體有益的元素含量，而且是生物強化有效手段的一種。