拔節期噴施亞硒酸鈉對小麥籽粒硒積累特性和產量的影響

董石峰，孫 敏，林 文，任愛霞，高志強

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

硒是人體必需的微量元素之一，在提高免疫和 抗癌方面具有突出表現[1]。植食性硒源是人體硒攝入的主要途徑，但在缺硒或少硒地區，天然狀態下難以滿足人體對硒的需求[2]。通過硒生物強化技術可有效提高作物硒含量，小麥作為我國主要的糧食作物之一，具有全民補硒的潛在價值[3]。硒不是作物生長的必需元素，但對其生長具有一定調控作用[4]。低濃度外源硒有利于提高小麥種子發芽率、根系活性和葉片抗氧化酶活性，促進各器官干物質積累[5-6]。而高濃度硒不僅抑制了小麥苗期的生長，還會對作物產生毒害[7]。這是由于較高的硒含量在作物體內引起過氧化反應，提高丙二醛等含量，抑制了小麥生長[8]。不同時期噴施硒肥對小麥產量的影響也有所差異。有研究表明，灌漿期、開花期噴施外源亞硒酸鈉促進了小麥穗粒數、千粒質量的形成，進而增產5%～16%[6，9-10]；而拔節期和成熟期噴施硒肥，小麥產量會隨施硒濃度的提高呈先升高后降低的趨勢[11-12]，可見，硒對小麥生長發育的影響受施硒濃度及施硒時期的影響。此外，硒對作物的影響還受其生長特性的影響，作物生長后期對硒的敏感程度降低，硒過量積累引起的過氧化反應降低，可以承受更高的硒濃度，而生長前期在較高濃度下表現毒害效應[13]。拔節期作為小麥生長發育的關鍵時期之一，研究外源硒對小麥生長及硒富集的影響，有利于實現作物產量及硒營養的同步提升。

本試驗通過拔節期施用不同濃度外源硒，研究小麥干物質積累、產量形成特性、硒元素富集對硒濃度的響應，以探索小麥產量和硒營養價值同步提升的最佳施硒濃度技術，試圖為富硒小麥生產提供理論指導和技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018—2019 年在山西洪洞縣辛村鄉山西農業大學試驗基地（36°31′N，111°65′E）進行。該地屬典型的半干旱地區，年平均氣溫12.1 ℃、降雨量460 mm；屬冬小麥- 夏玉米兩茬制，冬小麥于10 月中上旬種植，第2 年6 月上旬收獲；玉米于6 月中下旬種植，同年10 月上旬收獲，秸稈全部粉碎還田；試驗地土壤為壤土，0～20 cm 土層土壤基礎肥力為：有機質含量13.15 g/kg，全氮含量0.79 g/kg，堿解氮含量42.12 mg/kg，速效磷含量17.52 mg/kg，速效鉀含量209.46 mg/kg，全硒含量0.69 mg/kg，pH 值為8.03。

1.2 試驗材料

試驗以亞硒酸鈉分析純試劑為硒源，以山農20 為供試品種，由洪洞農業農村局提供。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素完全隨機設計，設0、10、20、30、60、120 g/hm2共6 個水平（分別用Se0、Se10、Se20、Se30、Se60、Se120 表示），共18 個處理，小區面積3 m×10 m，重復3 次。前茬夏玉米收獲后秸稈還田，2018 年10 月4 日播種，播量為300 kg/hm2，播種前基施N 126 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，其中，氮、磷、鉀肥分別為尿素（含氮量46%）、過磷酸鈣（P2O5含量12%）和氯化鉀（K2O 含量60%）；越冬期、拔節期、開花期各灌水一次，每次灌水60 mm，拔節期隨灌水追施N 84 kg/hm2，2019 年6 月18 日收獲。于拔節期晴朗無風的下午進行外源硒葉片噴施處理，用量100 mL/m2。其他管理同常規管理。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 植株干物質量測定 于成熟期進行植株取樣，按葉片、莖稈＋葉鞘、穗3 部分分樣，于105 ℃殺青0.5 h 后，置于75 ℃烘干至恒質量，稱取并記錄各器官干物質量。

1.4.2 產量及其構成 于冬小麥成熟期，取0.667 m2長勢均勻的小區進行測產，并記錄穗數，置網袋脫粒后曬干稱質量，即為實際產量，同時調查千粒質量。

1.4.3 籽粒硒含量測定 將成熟期籽粒烘干樣粉碎后，采用微波消解法進行消解后，用原子熒光光譜儀（海光AFS-9780）測定硒含量[14]。

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel 2010 整理數據并繪圖；采用SPSS 16.0 軟件進行顯著性差異檢驗，采用LSD法進行多重比較（α＝0.05）。

2 結果與分析

2.1 拔節期噴施亞硒酸鈉對小麥成熟期干物質量的影響

拔節期噴施亞硒酸鈉與不噴施相比，小麥成熟期植株各器官干物質量均顯著提高（表1），隨噴硒濃度的增加，各器官干物質量呈先升后降趨勢，其中，以Se20 和Se30 處理較高。與Se10、Se60、Se120處理相比，Se20 處理的莖、穗和整株干物質量分別提高1.1%～5.9%、0.7%～6.5%、0.8%～5.9%，Se30處理的莖、穗和整株干物質量分別提高1.5%～6.3%、0.8%～6.5%、1.4%～6.6%，且Se20 和Se30 處理間差異不顯著?？梢?，拔節期噴施硒肥有利于促進小麥植株各器官干物質的積累，且以Se20 和Se30 處理效果較好。

表1 拔節期噴施亞硒酸鈉對小麥成熟期干物質量的影響 kg/hm2

2.2 拔節期噴施亞硒酸鈉對小麥產量及其構成的影響

表2 拔節期噴亞硒酸鈉對小麥產量及其構成的影響

從表2 可以看出，拔節期噴施亞硒酸鈉與不噴施相比，小麥穗數和產量顯著提高，產量的增加幅度為6.9%～14.2%；隨施硒濃度的增加，產量及其構成均呈先升后降趨勢；穗粒數、千粒質量、產量均以Se20、Se30 處理較高，二者間差異不顯著，但Se20、Se30 處理的產量顯著高于Se60、Se120 處理?？梢?，拔節期噴施硒肥有利于提高穗數，促進增產，且以施硒量20、30 g/hm2時效果更好。

2.3 拔節期噴施亞硒酸鈉對小麥籽粒硒積累特性的影響

拔節期噴施亞硒酸鈉與不噴施相比，小麥籽粒硒含量及積累量均顯著提高（表3），隨著施硒濃度的增加，籽粒硒含量及硒積累量呈增長趨勢，Se120處理較其他濃度分別提高50.3%～276.9%、46.4%～259.2%，各處理間差異顯著，但由于人體對硒的耐受程度有限，國標推薦谷物類籽粒硒含量不超過300 μg/kg[15]，Se10 和Se20 處理的籽粒硒含量處于安全范圍，且以Se20 處理最高（P＜0.05），達273.76 μg/kg。籽粒硒利用效率隨硒濃度增加呈降低趨勢，各處理間差異顯著；籽粒硒強化指數以Se20、Se60 處理顯著高于其他處理，增幅達0.7%～17.6%?？梢?，拔節期噴施硒肥有利于提高籽粒硒含量及積累量，施硒量Se20 處理的籽粒硒含量較高，且處于安全范圍，籽粒硒利用效率、強化指數也較高。

2.4 施硒濃度與籽粒硒含量、利用效率、生物強化指數的相關性

從圖1 可以看出，籽粒硒含量與施硒濃度呈線性正相關，質量濃度高于25.1 g/hm2時，籽粒硒含量高于推薦范圍300 μg/kg；籽粒硒含量與籽粒硒利用效率呈線性負相關，與籽粒硒強化指數呈拋物線趨勢（y＝-0.000 2x2＋0.014 5x＋5.998 1），以20～60 g/hm2籽粒硒生物強化指數較高，以36.3 g/hm2達最大?？梢姡?～120 g/hm2，綜合考慮籽粒硒生物強化指數和籽粒硒含量，當地最佳噴硒推薦量為20.0～25.1 g/hm2。

3 討論

3.1 硒肥與小麥產量的關系

硒對小麥的生長具有一定促進作用。有研究表明，施加外源硒顯著提高了小麥根系活力，促進地上部干物質積累[6，16]；有研究也得出類似的結論，低濃度外源硒促進了小麥苗期的生長[17-18]。本研究中，拔節噴施外源硒顯著提高了成熟期各器官干物質積累，但隨施硒濃度提升，促進效果有所下降，可能是由于低濃度外源硒代謝生成谷胱甘肽等抗氧化酶，有利于光合作用提高，促進干物質積累；而高濃度硒取代硫，破化Fe-S 簇，影響光合作用，且過量硒容易引起過氧化作用，損傷膜結構，抑制作物生長[19]。

硒對作物產量的研究主要集中在開花期，張妮等[20]在小麥灌漿期進行葉面噴亞硒酸鈉，穗粒數、千粒質量均有增加，從而提高產量2.9%～15.2%；但也有研究認為，小麥產量對外源硒不敏感，未發生顯著變化；也有部分研究發現，施硒可能導致小麥減產4.2%～8.2%[21-22]。本試驗結果表明，拔節期噴施亞硒酸鈉有利于促進小麥穗數增加2.8%～7.1%，增產6.9%～14.2%，這與張妮等[20]研究的結果類似，施硒促進了小麥產量的增加，但由于噴硒時間的提前，本研究中硒對穗數的形成也有一定的促進作用。外源硒處理可提高小麥光合能力和抗氧化能力，降低無效分蘗的形成，對穗數具有一定的積極作用，這與基施外源硒結果類似[12]。

3.2 硒肥與籽粒硒富集的關系

施加外源硒可顯著提高作物各器官硒含量，且隨硒濃度的增加而增加[23]。本試驗中，隨拔節期外源硒濃度的提高，籽粒硒含量逐漸提高。但由于硒對人體的有益范圍較窄，選用硒肥時應著重考慮籽粒硒含量。本研究中，籽粒硒含量與施硒濃度呈線性正相關，這與前人研究結論一致。籽粒硒利用效率隨施硒濃度的提高而降低，合理施用外源硒以實現硒肥的高效利用，有利于降低外源硒肥可能引起的環境污染問題。此外，本研究還表明，拔節期籽粒硒強化指數與噴硒濃度呈拋物線關系，可能是由于作物對硒的吸收具有一定的限值，濃度較低時，作物的硒吸收水平較高，而較高的硒含量難以被作物吸收，降低了作物硒強化指數。本研究結合施硒濃度對籽粒硒含量及硒強化指數等的影響，推薦當地施硒量范圍為20.0～25.1 g/hm2。

4 結論

本研究結果表明，與不噴硒相比，拔節期施加10～120 g/hm2外源硒均提高了小麥成熟期干物質積累，促進穗數的增加，有利于小麥產量和籽粒硒含量的增加。但是綜合考慮籽粒硒安全范圍、硒利用效率和硒強化指數，硒質量濃度為20 g/hm2時效果最好，因此適于推廣施用。