土壤施硒酸鈉對鹽堿地油用向日葵產量及營養品質的影響①

昝亞玲，張麗光，王創云，王 磊，原紅娟，鄧 妍，趙 麗，郭虹霞

土壤施硒酸鈉對鹽堿地油用向日葵產量及營養品質的影響①

昝亞玲1，張麗光2*，王創云2，王 磊1，原紅娟1，鄧 妍2，趙 麗2，郭虹霞2

(1運城學院生命科學系，山西運城 044000；2山西農業大學農學院/山西功能農業研究院，太原 030032)

對鹽堿地油用向日葵施用硒酸鈉，探討不同施Se量(0、100、200、300、400 g/hm2)對油用向日葵產量及營養品質的影響。結果表明：施用適量Se (300 g/hm2) 有利于提高油用向日葵產量，而過低(100 ~ 200 g/hm2) 或過高量Se (400 g/hm2) 均降低了油用向日葵產量；土施100 ~ 200 g/hm2Se，提高了K、S、Fe、Zn、Mn、Cu、Se、油酸和亞油酸含量，降低籽仁Cr、Cd、Pb含量；施用Se 300 g/hm2左右有利于降低籽仁棕櫚酸和硬脂酸含量。綜合考慮油葵產量和各營養指標的變化情況，在鹽堿地生產富Se油用向日葵最適宜的施Se量為200 ~ 300 g/hm2?

油葵；土施硒；產量；品質

硒(Se)與生物體的健康密切相關，被譽為“奇效生命元素”。環境中Se的含量過多或不足，均會對人和動物身體產生不良影響。適量Se可以增強動物及人體的免疫力、預防多種疾病的產生，還可以促進作物的代謝生長，提高作物的產量和品質[1]。有研究表明，適宜濃度的Se對作物的生長和產量均有促進作用[2]。土施Se可顯著提高作物籽粒Se、Zn、Fe等元素含量[3]。翁伯琦等[4]研究發現，在Se濃度150 g/hm2范圍以內，施Se可提高植物的株高、莖葉、干重及總生物量。Se還能減少作物對一些化學致癌物質的吸收[5]。通過施用硒肥，對土壤中有害物質的吸收也會有所降低，從而提高作物品質。但Se含量超過一定的濃度，就會對生命體發生毒害作用[2]，植物黃萎、徒長、葉片萎縮干枯、蛋白質合成下降及未老先衰等現象[6-7]。土壤或人們膳食中Se不足會引發一些地方病，如大骨節病、克山病等。山西是大骨節病的高發區，運城地區Se含量水平低，夏縣等地曾引發大骨節病。因此，研究當地農作物施Se技術，對于提高該地區人們的Se水平至關重要。

油葵是一種抗旱作物，它具有耐瘠薄、耐高溫、適應性廣、生育周期短等優點，種植油葵可以減輕鹽堿土壤中的鹽分，有良好的經濟生態效益。但目前對鹽堿地向日葵的研究主要集中在育種、栽培等各方面的研究，作物施Se技術也主要集中在農業生產區的大豆、玉米、小麥等作物，而對于向日葵的施Se技術研究報道較少。因此，研究鹽堿地的富Se油葵生產技術，對于開發利用鹽堿地，提高生產者的效益有著重要價值。2014—2016年，在鹽堿地上進行了硒肥對油用向日葵產量及品質影響的研究，取得初步結果。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，設5個處理：硒酸鈉的用量分別為0、100、200、300、400 g/hm2，用CK、Se100、Se200、Se300、Se400表示。供試品種為油用向日葵“矮大頭567DW”。基肥用量為N 120 kg/hm2(尿素)、P2O535 kg/hm2(磷酸二銨)、K2O 130 kg/hm2(硫酸鉀)。試驗小區面積為16 m2，重復3次。播種前將氮、磷、鉀肥及硒酸鈉作為基肥一次施入，氮、磷、鉀肥直接撒施，硒肥配制成溶液，噴施在每個小區土壤表面，然后將土壤深翻混合均勻，再進行播種。在苗期和花期各灌水一次，田間管理與當地農戶相同。

試驗于2014年4月27日至2016年8月25日在運城學院校內實訓基地進行。該試驗基地位于運城西南部，屬于黃河流域中部，黃土高原第一臺階，屬大陸溫帶季風氣候，海拔高度約370 m，年平均氣溫13.6 ℃，年平均降雨量559.3 mm，季節分布不均，多集中在7—9月。土壤類型為石灰性褐土，土壤全氮0.62 g/kg，硝態氮5.42 mg/kg，銨態氮2.41 mg/kg，有效磷1.43 mg/kg，速效鉀85 mg/kg，土壤容重1.22 g/cm3，有機質8.01 g/kg，pH 8.3。

1.2 測定指標與數據處理

油葵收獲時，每小區隨機選取5株樣品，將采集的地上部分植株混合作為植物樣品，取部分樣品105 ℃殺青20 min，50 ~ 55 ℃ 烘箱中烘干至恒重，磨細后密封備用。樣品中礦質元素含量由江西農科院資環研究所檢測，全氮含量采用凱氏定氮法測定，其余元素含量采用原子吸收光譜法測定。油葵籽仁脂肪酸含量由陜西省雜交油菜研究中心采用氣相色譜法進行測定。

數據采用Excel、SAS軟件進行數據處理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同用量硒酸鈉對油葵籽仁產量的影響

從表1可看出，施用硒酸鈉對油葵籽仁產量有增產效果，但未達顯著水平。與對照相比，Se300處理，油葵籽仁產量達最高值4 217 kg/hm2，比對照增加24.9%，繼續增加Se用量，油葵籽仁產量有下降趨勢。由此可見，在鹽堿地，土壤施適宜用量Se (0 ~ 300 g/hm2)有利于提高油葵籽仁產量，而較高用量Se (≥400 g/hm2)對油葵籽仁產量提高有抑制作用。

表1 不同處理對油葵產量的影響

注：表中同列字母不同表示處理間差異顯著(< 0.05)，下表同。

2.2 不同用量硒酸鈉對油葵籽仁大中量元素含量的影響

從表2可看出，施用硒酸鈉，油葵籽仁大中量元素的含量呈不同趨勢。與對照相比，油葵籽仁中N、P、Mg的含量都呈下降趨勢，Se200處理籽仁中N、P含量均達最低值，分別為40.17 g/kg和1.47 g/kg，比對照減少了8.50% 和48.30%；Se400處理籽仁中Mg含量達最低值0.065 0 g/kg，比對照降低了17.55%。油葵籽仁中K含量一直呈上升趨勢， Se400處理達最高值4.98 g/kg，比對照增加了25.36%。籽仁中S的含量呈先上升后下降的趨勢，Se100處理達最高值2.04 g/kg，Se200處理達最低值1.74 g/kg。籽仁中Ca的含量呈先下降再上升的趨勢，Se100處理達最低值0.067 2 g/kg，比對照減少了4.59%；Se400處理達最高值0.074 7 g/kg，比對照增加了6.01%。

由以上可知，Se對油葵籽仁中N、P、Mg含量的提高有抑制作用，對籽仁中K的含量有提高作用。施用100 g/hm2硒酸鈉有利于籽仁中S含量的提高，施用400 g/hm2硒酸鈉有利于籽仁中K、Ca含量的提高；但施用0 ~ 300 g/hm2硒酸鈉抑制籽仁中Ca含量的提高，施100 ~ 300 mg/hm2硒酸鈉抑制籽仁中S含量的提高。

表2 不同處理對油葵籽仁大中量元素含量的影響

2.3 不同用量硒酸鈉對油葵籽仁微量元素含量的影響

從表3可看出，施用不同濃度硒酸鈉，油葵籽仁中微量元素含量呈不同變化趨勢。與對照相比，油葵籽仁中Zn和Se含量均顯著增加，其他元素含量沒有明顯變化。在Se100和Se200處理中，籽仁Zn和Se含量分別達最高值19.17 mg/kg和0.95 mg/kg，分別比對照增加了31.9% 和156.8%。籽仁中Fe、Mn含量呈先增加后降低的趨勢，Se300處理籽仁Fe含量達最高值52.50 mg/kg， Se200處理籽仁Mn含量達最高值10.17 mg/kg，繼續增加硒用量，籽仁Fe、Mn含量呈下降趨勢。籽仁中Cu含量呈增加的趨勢，Se400處理達最高值13.47 mg/kg。籽仁中Cr、Cd、Pb含量呈先增加后下降的趨勢，Se200處理籽仁Cd含量達最高值0.10 mg/kg，Se300處理籽仁Cr、Pb含量達最高值1.04、1.09 mg/kg；繼續增加Se用量，Cr、Cd、Pb含量有下降的趨勢。綜合考慮，施Se對油葵籽仁Fe、Zn、Mn、Cu、Se元素含量有提高作用，對籽仁Cr、Cd、Pb含量有抑制增加效應，建議在鹽堿地富Se油葵的生產中，硒酸鈉的用量為200 g/hm2左右。

表3 不同處理對油葵籽仁微量元素含量的影響(mg/kg)

2.4 不同用量硒酸鈉對油葵籽仁不飽和脂肪酸含量的影響

從表4可看出，施硒酸鈉對油葵籽仁不飽和脂肪酸含量沒有明顯影響。與對照相比，籽仁油酸含量呈下降趨勢；籽仁亞油酸含量均呈先上升后下降的趨勢。Se100、Se200、Se300、Se400處理，籽仁油酸含量分別下降了3.25%、0.38%、0.28%、1.64%； Se100處理，籽仁亞油酸含量達最大值243.1 g/kg，較對照增加了8.29%，在Se200、Se300處理中，籽仁亞油酸降低了0.85% 和0.71%， Se400處理，籽仁亞油酸含量增加了4.14%。由以上可知，土施適宜硒肥濃度(100 ~ 200 g/hm2)有利于籽仁油酸和亞油酸含量的提高。

2.5 不同用量硒酸鈉對油葵籽仁飽和脂肪酸含量的影響

不同用量硒酸鈉對油葵籽仁飽和脂肪酸含量同樣沒有明顯變化(表4)。與對照相比，籽仁棕櫚酸和硬脂酸含量呈先增加后下降的趨勢。在Se100、Se200處理中，籽仁棕櫚酸和硬脂酸含量分別達最高值48.2、23.4 g/kg，分別比對照增加了3.66%、4.46%。繼續增加硒用量，籽仁棕櫚酸和硬脂酸含量有所下降，Se300處理，籽仁棕櫚酸達最低值為45.5 g/kg，比對照降低了2.15%，籽仁硬脂酸比對照僅增加了0.45%； Se400處理，籽仁硬脂酸含量下降了2.23%。綜合考慮油葵品質評定中的高品質油品對低飽和脂肪酸的要求，施硒300 g/hm2左右有利于降低籽仁棕櫚酸和硬脂酸含量。

表4 不同處理對油葵籽仁脂肪酸含量的影響(g/kg)

3 討論

3.1 不同用量硒酸鈉對油葵產量的影響

人體補Se最安全有效的方法是生物補Se，在作物栽培時進行土施Se或噴施Se、種子浸種等方式將無機態Se轉化成有機態Se，從而達到人體安全有效的補Se效果。目前在農業生產中作物補Se常用的產品多為硒酸鈉、亞硒酸鈉等無機態Se，而有機態Se、納米Se較少，且價格較高，在大面積的農業生產中使用較少。無機態Se毒性較大，土施時對土壤、水體有一定的污染，但作物地上部可食部分Se殘留較葉噴少。

施用硒酸鈉可調節植物體的光合作用[8]，清除植物體內自由基，提高植物體內脯氨酸、谷胱甘肽抗氧化酶等酶的活性，增強植株的抗逆性，而且可以增加根際微生物的種類，促進植物根系活力，增強植物對養分的吸收[9-10]，最終提高作物產量；而過量施用Se則抑制植物生長，甚至有一定的毒害作用，降低作物產量[3]，這在蔬菜、小麥、玉米等作物上均有證實[1, 3, 11-14]。李登超等[15]的研究發現，當營養液中Se濃度在0.5 mg/L范圍以內，菠菜、小白菜的株高、產量增加；當營養液中Se濃度大于0.5 mg/L，菠菜、小白菜的株高、產量降低。郭天宇等[16]噴施2.5 g/hm2螯合Se，水稻產量增產19.35%、糙米Se達到0.236 mg/kg。王晉民等[17]在胡蘿卜上噴施高濃度Se(50 ~ 500 mg/kg)時，胡蘿卜葉面有Se中毒癥狀，葉片細弱，葉緣焦黃，產量下降。也有研究表明，施Se對作物產量及生物量影響不大，但可顯著提高作物各部位Se的含量[18]。在本試驗中施用0 ~ 300 g/hm2硒酸鈉有利于提高油葵籽仁產量，而較高Se用量(≥400 g/hm2)對油葵籽仁產量提高有抑制作用。可見，適量地施用硒酸鈉可促進植物生長發育，進而提高產量，但施用過量的Se對植株生長有毒害作用，使作物產量降低。

3.2 不同用量硒酸鈉對油葵籽仁礦質元素含量的影響

在植物的抗氧化系統中，Se對植物必需元素的吸收和分配有一定的調節作用。Se元素對礦質元素的影響作用較為復雜，與Se的施用量、施用方法、植物取樣部位等因素有關[19]。施用高濃度Se被植株吸收轉化后形成的有機酸可以促進植株對于陽離子的吸收，而對于P等陰離子的吸收有拮抗作用[17, 20]。但也有研究表明，在低Se區或施用Se量較低時，Se和P有協同作用，施用Se量較高情況下，二者有拮抗作用[13]。關于N元素，Se參與蛋白質的合成，施用Se可提高N元素含量。目前大多數研究認為，適量施Se促進作物對N、K的吸收，然而作物對P的吸收在施Se水平、作物品種方面表現不同。李登超等[21]的研究表明，施用Se能夠提高小白菜體內N含量，但小白菜體內P、K等元素的含量卻降低了。王晉民等[17]、楊蘭芳和丁瑞興[22]在胡蘿卜及煙草上研究得出，隨著Se濃度增加，胡蘿卜對K的吸收一直增強。本試驗中，隨著硒酸鈉施用量的增加，籽仁中N、P、K元素含量沒有明顯變化，N、K有增加的趨勢，而P有降低的趨勢，這一研究結果與王晉民等[17]、杜振宇等[20]研究結果相同。對于Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu元素，不同施Se量對這些陽離子吸收的促進作用有所不同，與施Se量、作物取樣部位等有關。一般來說，在生理濃度的范圍以內，總體上施用Se后，植物中Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu含量均會增加，極個別元素濃度的減少，被視為稀釋效應；若在生理濃度的范圍以外，植物中營養元素的含量就會減少[13]。Avry等[23]認為植物體中Se與Mn、Zn等元素的濃度呈正相關，而與Fe等元素呈負相關。胡瑩等[24]研究發現，不同濃度的Se對水稻谷殼Fe含量有顯著降低作用，但對水稻根系、莖葉和糙米中Fe沒有顯著影響。本試驗中施用Se后Ca含量有增加趨勢，Mg有降低趨勢，但未達顯著水平。施用100 g/hm2硒酸鈉處理油葵籽仁中Zn含量顯著增加，施用200 g/hm2硒酸鈉處理籽仁中Se含量較高，施用300 g/hm2硒酸鈉處理籽仁中Fe、Mn含量較高；對于重金屬Cr、Cd、Pb，200 g/hm2硒酸鈉處理，籽實Cr和Pb降低，Cd在施用400 g/hm2硒酸鈉處理中有最低值。可見，施用硒酸鈉對植物體內營養元素的吸收和分配與植物種類、部位和施Se量等因素都有關系。

3.3 不同用量硒酸鈉對油葵籽仁脂肪酸含量的影響

在食用油中，不飽和脂肪酸(亞油酸、亞麻酸、油酸)對人體的作用比飽和脂肪酸(棕櫚酸、硬脂酸)的作用大，不飽和脂肪酸中，亞油酸的含量越高，其營養品質就越好。Se是不飽和脂肪酸代謝過程兩種重要酶的成分(烯酰-CoA異構酶和2,4-二烯酰-CoA)，施Se量多少影響了酶的活性，從而影響脂肪酸的含量[25]。關于Se對油料作物油葵脂肪酸成分影響的相關研究較少。胡居吾和熊華[26]在天然Se土壤中研究得出Se對大豆油脂有顯著的負效應，但對脂肪酸組成沒有顯著影響，對軟脂酸和硬脂酸、亞油酸和亞麻酸的比例在數量上有一定的變化。本試驗發現，土施適宜硒肥量(100 ~ 200 g/hm2)有利于籽仁油酸和亞油酸含量的提高，施用硒酸鈉300 g/hm2左右有利于降低籽仁棕櫚酸和硬脂酸含量。一般來說，土壤施Se對籽仁脂肪酸組分的影響是：亞油酸>硬脂酸>棕櫚酸>油酸。盡管受Se用量的影響，油葵籽仁油酸的含量下降，但是油葵的主要品質指標亞油酸的比例卻上升了。從經濟和社會的需求角度以及鹽堿地的改良與開發利用角度考慮，在鹽堿地種植富Se油用向日葵，對有效利用鹽堿地、擴大食用油來源、提高食用油品質、提升當地人們Se水平營養將是一個非常有益的方案。由以上可知，綜合考慮油葵產量、籽仁礦質元素含量，尤其是Se含量、高品質油品要求高不飽和脂肪酸和低飽和脂肪酸的要求，在鹽堿地的富Se油用向日葵的生產技術中，土施Se 200 ~ 300 g/hm2有利于提高油用向日葵的營養品質。

4 結論

本研究中，施用0 ~ 300 g/hm2硒酸鈉有利于油葵產量的提高；施用100 ~ 200 g/hm2硒酸鈉，可提高油葵籽仁K、S、Fe、Zn、Mn、Cu、Se、油酸和亞油酸含量，降低籽仁重金屬Cr、Cd、Pb含量；施用硒酸鈉300 g/hm2左右有利于降低籽仁棕櫚酸和硬脂酸含量。綜合考慮，建議在鹽堿地富Se油葵的生產中，施用200 ~ 300 g/hm2硒酸鈉對于提高當地油用向日葵的Se水平及營養品質效果較好，并且可以適當減少Fe、Cu、Mn等微量元素的施用。在后續的研究中，考慮到無機態Se的風險性，可以將生物有機Se、納米Se的制備及吸收機理作為研究重點。

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Effect of Applying Sodium Selenate on Yield and Nutritional Quality of Oil Sunflower in Saline-alkali Land

ZAN Yaling1, ZHANG Liguang2*, WANG Chuangyun2, WANG Lei1, YUAN Hongjuan1, DENG Yan2, ZHAO Li2, GUO Hongxia2

(1Department of Life Science, Yuncheng University, Yuncheng, Shanxi 044000, China; 2Institute of Crop Science, Shanxi Academy of Agricultural Sciences/Shanxi Institute for Functional Agriculture, Taiyuan 030032, China)

A field experiment was conducted to study the effects of applying sodium selenate (0, 100, 200, 300 and 400 g/hm2) on the yield and nutritional quality of oil sunflower in order to provide scientific reference for the comprehensive utilization of local saline-alkali land and the production of selenium-rich agricultural products. The results showed that the yield of oil sunflower was increased by applying 300 g/hm2of sodium selenate, while decreased by applying 100-200 g/hm2or 400 g/hm2of sodium selenate; Applying 200-300 g/hm2of sodium selenate increased the contents of K, S, Fe, Zn, Mn, Cu, Se, oleic acid and linoleic acid, inhibited the absorption of Cr, Cd and Pb, and decreased the contents of palmitic and stearic acids in sunflower seed kernels. By considering both yield and its nutritional quality, applying 300 g/hm2of sodium selenate is recommended as the effective way for oil sunflower in the saline-alkali soil.

Oil sunflower; Soil application selenium; Yield; Nutritional quality

S147.7+9

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.05.019

昝亞玲, 張麗光, 王創云, 等. 土壤施硒酸鈉對鹽堿地油用向日葵產量及營養品質的影響. 土壤, 2020, 52(5): 1011–1016.

國家自然科學青年基金項目(31301851)、山西農谷建設科研專項(SXNGJSKYZX201704)、山西省面上青年基金項目(201601D202061)、院級學科項目(XK-2019008)和院士工作站專項資助項目(20190423)資助。

昝亞玲(1976—)，女，陜西扶風人，博士，副教授，主要研究方向為植物營養、功能農業。E-mail: zanyaling@126.com