亞硒酸鈉對高粱光合作用、產量及籽粒硒含量的影響

史麗娟 ，白文斌 ，曹昌林 ，高 鵬

（1.山西農業大學高粱研究所，山西晉中030600；2.高粱遺傳與種質創新山西省重點實驗室，山西晉中030600）

高粱是世界五大谷類作物之一，具有光合性能高、抗逆性強和適應性廣的特性[1]。它不僅是重要的糧飼兼用的作物，也是谷類作物中最具加工開發潛能的作物之一[2]，主要用于飼料、釀造及其他工業的原料[3-4]。山西省是傳統釀造業大省，90%以上的高粱用于釀酒、釀醋等釀造行業[5]。高粱的品質提升和穩定供應是保證山西省傳統釀造業持續、快速發展的基礎。

硒是人體必需的微量元素之一，人類40 余種疾病的高發病率與人體低硒狀態密切相關[6]。在我國，從東北到西南構成了一條廣泛的“貧硒地帶”[7]，土壤缺硒使得糧食作物中硒含量水平偏低，最終導致人體硒攝入不足，補硒成為亟待解決的問題。通過施用硒肥提高植物硒含量已經成為食物鏈供應硒的有效方法[8]。然而，硒是一種很特殊的微量元素，其對植物有益和有害的范圍較窄，適量或較低水平的硒有促進植物生長、增強抗性、提高產量以及改善品質等作用[9]。目前，有關高粱對硒的響應鮮有報道。

本試驗通過葉面噴施的方式，研究不同生育時期不同劑量亞硒酸鈉對高粱光合作用、產量及籽粒硒含量的影響，以期為富硒高粱的安全生產提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試高粱品種為晉糯3 號，由山西冠豐高粱科技有限公司提供。硒源為亞硒酸鈉（純度＞97.0%），由天津市福晨化學試劑廠生產。

1.2 試驗方法

試驗于2017 年5—10 月在山西省晉中市榆次區修文鎮高粱試驗基地進行。試驗土壤為棕壤土，0～20 cm 耕層土有機質含量為11.3 g/kg，全氮含量為0.88 g/kg，速效氮含量為49.29 mg/kg，速效磷含量為 19.15 mg/kg，速效鉀含量為 129.5 mg/kg，pH 值7.1，土壤基礎硒含量為0.165 mg/kg。

試驗設 5 個亞硒酸鈉劑量，即 40（T1）、80（T2）、120（T3）、160 mg/kg（T4）及清水（對照，T0）。采用隨機區組排列，重復3 次，共15 個小區，小區面積為10 m2。于高粱苗期、拔節期和挑旗期，將各劑量的亞硒酸鈉溶液均勻噴于高粱葉部的正反兩面，對照組噴施等量的清水。播種密度為12 萬株/hm2。試驗地施用氮、磷、鉀三元復合肥（N 15%，P2O515%，K2O 15%）750 kg/hm2作底肥。于 2017 年 5 月 1 日播種，10 月1 日收獲。田間管理進行中耕1 次，除草2 次，拔節期灌溉1 次。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 SPAD 值的測定 在高粱苗期、拔節期和挑旗期噴硒15 d 后，利用SPAD-502 葉綠素測定儀測定高粱倒二葉SPAD 值。每處理測定3 株，取均值作為各處理的SPAD 值。

1.3.2 光合作用的測定 在高粱苗期、拔節期和挑旗期噴硒 15 d 后，于晴天 9：00—11：00 采用LCpro-SD 便攜式光合儀，測定高粱倒二葉的凈光合速率、氣孔導度和胞間CO2濃度。

1.3.3 產量的測定 高粱成熟后，按小區全部收獲，風干后，脫粒，稱質量計產。

1.3.4 籽粒硒含量的測定 每個小區隨機取300 g高粱籽粒，于干燥箱中烘至恒質量，用不銹鋼粉碎機粉碎過0.147 mm 篩，封口袋儲存，以備測定。硒含量的測定采用原子熒光法[10]。

1.4 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2013 和SPSS 13.0 軟件進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 葉面施硒對高粱SPAD 值的影響

由圖1 可知，葉面噴施亞硒酸鈉后，高粱葉片（倒二葉）葉綠素的相對含量SPAD 值隨亞硒酸鈉劑量的增加呈現先升高后降低的變化趨勢，T2 處理達到峰值。T2 處理時，苗期SPAD 值最高為45.90，比對照提高2.50%，差異不顯著；拔節期SPAD 值最高為48.90，比對照提高2.90%，差異不顯著；挑旗期SPAD 值最高為58.30，比對照提高4.70%，差異不顯著。當噴硒劑量為T3、T4 處理時，SPAD 值均有下降趨勢。說明葉面噴施低劑量的亞硒酸鈉對高粱葉片葉綠素含量有一定促進作用。

2.2 葉面施硒對高粱光合作用的影響

從圖2 可以看出，葉面噴施亞硒酸鈉后，高粱葉片（倒二葉）凈光合速率隨亞硒酸鈉劑量的增大變化趨勢不明顯，與對照相比，差異不顯著。說明葉面噴施亞硒酸鈉對高粱凈光合速率的影響微弱。

由圖3 可知，葉面噴施亞硒酸鈉后，高粱葉片（倒二葉）氣孔導度隨亞硒酸鈉劑量的增加呈現先升高后降低的變化趨勢。與對照相比，3 個噴硒時期，高粱葉片氣孔導度均在T2 處理時達最高值，分別為0.133、0.196、0.233 mol/（m2·s），較對照分別提高2.30%、4.80%、5.90%，差異不顯著；當噴硒劑量大于T2 處理時，氣孔導度呈下降趨勢。說明葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉對高粱葉片氣孔導度有一定的提高作用。

由圖4 可知，葉面噴施亞硒酸鈉后，高粱葉片（倒二葉）胞間CO2濃度隨亞硒酸鈉劑量的增加呈現先降低后升高的變化趨勢。在T2 處理下，苗期、拔節期、挑旗期高粱葉片胞間CO2濃度值均為最低，分別為 33.00、40.67、41.00 μL/L，較對照分別降低3.87%、3.92%和2.38%，差異不顯著。說明葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉對高粱光合機構利用CO2的能力有一定的增強作用。

2.3 葉面施硒對高粱產量的影響

從圖5 可以看出，高粱產量隨著葉面噴硒劑量的增大呈現先升高后降低的變化趨勢。苗期、拔節期、挑旗期高粱的產量均在T2 處理下最大，分別為8 391.40、8 398.10、8 469.00 kg/hm2，比對照分別提高1.75%、1.84%和2.00%，差異均不顯著。表明葉面噴施亞硒酸鈉對高粱的產量有一定的增益作用，但影響幅度較小。

2.4 葉面施硒對高粱籽粒硒含量的影響

由表1 可知，葉面噴施亞硒酸鈉能夠有效提高高粱籽粒硒含量，且隨著噴硒劑量的增大籽粒硒含量呈逐漸上升趨勢。從噴硒時期來看，挑旗期葉面噴施亞硒酸鈉高粱籽粒的富硒效果最好。

表1 不同時期不同劑量亞硒酸鈉對高粱籽粒硒含量的影響 mg/kg

從葉面噴施亞硒酸鈉劑量看，在國家糧食作物富硒標準的限量值（≤0.3 mg/kg）范圍內，苗期以T4處理效果最好，籽粒硒含量為0.255 mg/kg，比對照提高58.39%，差異極顯著；拔節期以T2 處理效果最好，籽粒硒含量為0.254 mg/kg，比對照提高56.79%，差異極顯著；挑旗期以T2 處理效果最好，高粱籽粒硒含量為0.297 mg/kg，比對照提高84.47%，差異極顯著；除苗期外，葉面噴硒劑量大于T2 處理，高粱籽粒硒含量超標（≥0.3 mg/kg），會導致人體中毒。因此，在谷物富硒限定范圍內，高粱在挑旗期葉面噴施80 mg/kg 的亞硒酸鈉籽粒富集硒的效果最好。

3 討論

3.1 葉面施硒對高粱葉綠素含量和光合作用的影響

葉綠素含量、光合效率的高低與作物的產量是密切相關的。因此，常以葉綠素含量和光合作用的變化來衡量各處理對作物的影響效果。呂海祥等[11]研究認為，1～3 mg/kg 施硒量能夠顯著提高羅布麻葉片葉綠素含量、葉綠素熒光參數及其光合作用。夏永香等[12]研究表明，葉面噴施10 mg/L 亞硒酸鈉溶液2 次，能夠顯著提高大蒜葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素a＋b 含量，比對照分別提高35.36%、33.27%、31.24%和34.88%；能夠顯著提高大蒜凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度，與對照相比分別提高88.02%、72.30%和92.35%。王淑珍等[13]研究認為，葉面噴施 500、1 000 mg/L 亞硒酸鈉溶液，均可明顯提高大蒜葉片氣孔導度，明顯增加大蒜葉片光合速率，明顯降低大蒜葉片胞間CO2濃度。本研究中，在高粱葉面噴施80 mg/kg 的亞硒酸鈉，高粱葉綠素含量、氣孔導度和凈光合速率均有一定程度的提高，而葉片胞間CO2濃度有所下降。葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉能夠在一定程度上提高高粱葉綠素含量，可能是由于適宜劑量的亞硒酸鈉有促進植物對參與葉綠素生物合成的礦質元素（Fe、Mn、Cu、Zn）等的吸收，進而提高了葉綠素的合成。葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉，提高了高粱葉片氣孔導度，降低了胞間CO2濃度，表明適宜劑量的亞硒酸鈉能夠有效調節高粱葉片氣孔的正常開閉，加強葉片CO2的交換，從而增強高粱光合機構利用CO2的能力，最終增強高粱光合作用。

3.2 葉面施硒對高粱產量的影響

前人關于硒對作物產量影響的研究報道有所差異。陳雪等[14]研究認為，葉面噴施和基施亞硒酸鈉后，水稻的生物量和產量與對照相比均無顯著性差異。張新軍等[15]研究表明，葉面噴施含硒量為0.02%的硒肥后，裸燕麥的單株經濟性狀、生物產量、籽粒產量及其構成與對照相比均無顯著性差異。宋麗芳等[16]研究認為，葉面噴施2.50、5.00 mg/L的亞硒酸鈉能夠顯著提高苦蕎的籽粒產量，較對照分別提高10.15%和13.49%。黃麗美等[17]研究認為，與不施硒肥相比，葉面噴施30 g/hm2的硒肥時，玉米產量可提高4.14%。衛玲等[18]研究表明，增施硒肥可顯著增加黑大豆產量，農藝性狀變化規律不明顯。吳季蓉等[19]研究表明，葉面噴施33.92 g/hm2的亞硒酸鈉能夠明顯促進谷子植株的株高、葉面積和穗長的生長，葉面噴施67.84 g/hm2的亞硒酸鈉能夠顯著提高谷子千粒質量、穗粒質量和產量。本研究結果表明，不同時期葉面噴施不同劑量的亞硒酸鈉對高粱產量有一定的增產作用，但與對照相比增產效果不顯著。這與陳雪等[14]、張新軍等[15]的結果相一致，但與宋麗芳等[16]、黃麗美等[17]的研究結果不同。究其原因可能與土壤理化性質、硒肥的施用方式及作物的類別等不同有關。

3.3 葉面施硒對高粱籽粒硒含量的影響

施用外源硒能夠有效提高作物硒含量。郭天宇等[20]研究認為，水稻齊穗期葉面噴施2.5 g/hm2的亞硒酸鈉或2.5 g/hm2螯合硒肥，均可顯著提高水稻糙米硒含量，硒含量分別達0.142、0.236 mg/kg。穆婷婷等[21-22]研究表明，不同生育期葉面噴施亞硒酸鈉，谷子籽粒含硒量均有提高，硒含量增加趨勢為灌漿期＞抽穗期＞苗期＞對照（CK），灌漿期噴硒處理谷子籽粒硒含量平均增加0.250 mg/kg，是對照的8.0～9.9 倍。本試驗研究結果表明，葉面噴施亞硒酸鈉能夠有效提高高粱籽粒硒含量，且隨著噴硒劑量的增大籽粒硒含量逐漸增加，挑旗期高粱籽粒富硒效果最好，噴硒劑量以80 mg/kg 最適宜。在生產中，由于籽粒硒含量不易控制且不同品種對硒的吸收、轉化和積累有很大差異，應根據品種富硒能力的差異，調整硒肥的施用劑量，來滿足人體安全攝入硒的需求。

4 結論

本研究結果表明，葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉對高粱葉綠素含量、光合作用和產量有一定的促進作用，但增效不顯著。適宜劑量的亞硒酸鈉能夠有效提高高粱籽粒硒含量，以挑旗期80 mg/kg 的葉面噴硒劑量高粱籽粒的富硒效果最佳。