施硒及不同形態(tài)磷肥對小麥硒吸收和磷肥利用率的影響

安軍妹，范曉芳，侯振安，閔 偉，冶 軍，索常凱，安映荷，王宗偉

（石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 石河子 832003）

硒既可以防癌、抗癌，又能保護細(xì)胞膜，還有增強機體免疫力的功能［1］。在大自然中，雖然硒主要的來源是植物,但其本質(zhì)上最終的來源是土壤，影響自然界中硒水平的因素主要有土壤中硒的含量以及作物吸收和轉(zhuǎn)運硒的能力［2］。富硒土壤指的是全硒含量>0.45 mg·kg-1且≤2.00 mg·kg-1的土壤［3］。新疆第八師天業(yè)生態(tài)園是典型的石灰性土壤，平均硒含量達(dá)到0.582 mg·kg-1，符合土壤的富硒標(biāo)準(zhǔn)，但即使土壤達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)，也不能保證作物籽粒一定能達(dá)到富硒水平。因此，提升人體硒營養(yǎng)健康最有意義的方式就是提高作物吸收和轉(zhuǎn)運硒的能力。

小麥?zhǔn)俏覈钪饕募Z食作物之一且種植面積較大，通過增強小麥籽粒吸收硒的能力，間接地用飲食來提高人體對硒的攝入量是一種既安全又有效的補硒措施。磷是作物生長必需的大量元素之一，施用磷肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為了提高作物產(chǎn)量所采取的必要措施之一。土壤中硒和磷的存在狀態(tài)以及其化學(xué)行為均有相似性，在很多研究土壤對硒和磷吸附的試驗中已得到驗證［4］。在土壤-植物這一系統(tǒng)中，磷酸鹽與亞硒酸鹽之間的相互作用非常復(fù)雜。其一，磷酸鹽與亞硒酸鹽在土壤里有相同的吸附位點，且磷酸鹽的吸附能力強于亞硒酸鹽［5］。施磷肥會通過降低亞硒酸鹽在土壤表面的吸附量從而使硒的生物有效性提高［6］。其二，作物吸收磷酸鹽、亞硒酸鹽時用相同的轉(zhuǎn)運通道，二者在吸收上又存在競爭關(guān)系［7］。因此，磷和硒在作物體內(nèi)的相互作用，出現(xiàn)了不一致的研究結(jié)果。

當(dāng)前的研究多以水培或者盆栽試驗為主，主要研究作物在不同磷濃度與硒濃度下對硒吸收的影響［8-10］，關(guān)于不同形態(tài)磷肥對小麥硒吸收的研究鮮有報道。本文進行施用硒肥和4種不同形態(tài)磷肥對小麥吸收硒、磷肥利用率及產(chǎn)量影響的研究，為提高小麥籽粒硒含量并達(dá)到富硒水平提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2019年4～7月在新疆石河子市天業(yè)生態(tài)園進行。土壤類型為灌耕灰漠土，質(zhì)地為壤土，土壤基本理化性質(zhì)見表1。供試硒肥為分析純亞硒酸鈉（Na2SeO3），磷肥種類和養(yǎng)分含量N-P2O5-K2O為：磷酸（0-62-0）、聚磷酸銨（12-67-0）、磷酸一銨（12-60-0）和磷酸二銨（18-46-0，滴灌二銨），供試作物為小麥（新春20號）。

1.2 試驗設(shè)計

以硒肥和磷肥為試驗因素，硒肥設(shè)不施硒（SE0）和施硒（SE）2個處理，施硒量為7.2 kg·hm-2，每個硒肥處理下設(shè)5個磷肥處理，分別為不施磷肥（CK）、施用磷酸（AP）、聚磷酸銨（APP）、磷酸一銨（MAP）和磷酸二銨（DAP）。磷肥全部作追肥分3次隨水滴施，施用量為P2O5180 kg ·hm-2。試驗共10個處理，每個處理重復(fù)3次，30個試驗微區(qū)，微區(qū)面積為9 m2，微區(qū)間設(shè)1 m保護行。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

硒肥在播種前人工翻入土壤中，深度為20 cm。小麥采用1帶4行的模式（即4行小麥1條滴灌帶，行距為15 cm，滴頭間距30 cm），播種量為150 kg·hm-2。小麥整個生育期灌水450 mm，灌溉次數(shù)為6次。氮肥（尿素）和鉀肥（氯化鉀）均作為追肥與磷肥一同隨水滴施，施用量分別為N 300 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2。各磷肥處理中所含氮計入施肥量，按施氮量300 kg·hm-2用尿素調(diào)節(jié)，使所有處理含氮量相同。其他栽培管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)一致。

1.3 測定項目及方法

樣品采集：1）土壤樣品取土深度為0～20 cm，采集后的土壤樣品在室內(nèi)陰涼處自然風(fēng)干，除去植物殘體和石礫后磨碎分別過0.25和0.15 mm篩，待測。2）植株樣品在小麥蠟熟期進行采集，先用流水沖洗根部泥沙，然后用去離子水沖洗根部3次，再把洗干凈的植株樣品用濾紙吸干水分，按莖葉、穎殼和籽粒分開。于烘箱中105℃殺青30 min，而后在60℃下烘干至恒重，冷卻至室溫后進行稱重，用小型粉樣機粉碎后過1 mm篩，存于自封袋中密封，待測。

土壤全硒含量的測定按照NY/T 1104-2006《土壤中全硒的測定》進行。土壤有效硒含量的測定選擇0.25 mol·L-1的KH2PO4溶液作為浸提劑［11］。植株全硒含量的測定參照GB 5009.93-2017《食品中硒的測定》進行。土壤全硒、有效硒及植株全硒測定所用儀器為海光LC-AFS 9800原子熒光光度計。植株全磷的測定參照《土壤農(nóng)化分析》書植株中磷的測定（H2SO4-H2O2消煮，釩鉬黃比色法）進行［12］。小麥蠟熟期，各微區(qū)均選擇1 m×1 m樣方用來測定穗數(shù)，在樣方內(nèi)連續(xù)采集20株長勢一致的小麥測定每穗粒數(shù)，將小麥脫殼后測定千粒重并計算產(chǎn)量。

1.4 計算公式

硒 累 積 量（μg·株-1）=植 株 全 硒 含 量（mg·kg-1）×生物量（g·株-1）［13］

硒富集系數(shù) = 植株各器官全硒含量/土壤全硒含量（mg·kg-1）［14］

磷吸收（kg·hm-2）=植株全磷含量（%）×生物量（g·株-1）×每公頃株數(shù)/1000

磷肥利用率（%）=（施磷區(qū)作物吸磷總量-不施磷區(qū)作物吸磷總量）/ 施磷量（kg·hm-2）×100［15］

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理并作圖表，用SPSS 19.0進行方差分析和Duncan多重比較，為了確定硒肥和磷肥對小麥植株硒含量、磷吸收、磷肥利用率和產(chǎn)量的影響，對數(shù)據(jù)進行兩因素方差分析，硒肥和磷肥作為獨立變量，用單因素方差分析比較不同處理間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 施硒及不同磷肥對小麥植株硒含量及硒累積量的影響

2.1.1 小麥植株硒含量

由表2可知，硒肥（S）、磷肥（P）及硒肥與磷肥的交互作用（S×P）對植株硒含量的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。SE處理后莖葉、穎殼和籽粒的硒含量均顯著高于SE0處理。SE0條件下，磷肥處理的莖葉硒含量在0.001～0.008 mg·kg-1之間，其中籽粒硒含量僅在0.001～0.002 mg·kg-1之間，遠(yuǎn)不及富硒稻谷國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低硒含量要求0.04 mg·kg-1。SE條件下，各磷肥處理的莖葉硒含量達(dá)0.132～0.207 mg·kg-1，籽粒硒含量也有0.185～0.311 mg·kg-1，滿足富硒稻谷國家標(biāo)準(zhǔn)（0.04～0.30 mg·kg-1）。APP和MAP處理穎殼和籽粒硒含量顯著高于AP、DAP和CK處理。

2.1.2 小麥硒累積量

S、P以及S×P對植株硒累積量的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。SE處理的莖葉、穎殼、籽粒和總硒累積量均顯著高于SE0處理。SE0條件下，各磷肥處理的植株總硒累積量為0.008～0.054 μg·株-1（表3）。APP處理的籽粒和總硒累積量均顯著高于AP、MAP、DAP和CK處理。SE條件下，各磷肥處理植株總硒累積量達(dá)到了1.185～3.180 μg·株-1。MAP處理總硒累積量、莖葉和穎殼硒累積量均顯著高于其他處理。籽粒硒累積量最多的是MAP和APP處理。

表2 施硒及不同磷肥對小麥植株硒含量的影響

2.2 施硒及不同磷肥對小麥植株硒富集系數(shù)的影響

由表4可知，S、P以及S×P對植株硒富集系數(shù)的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。SE處理的莖葉、穎殼以及籽粒硒富集系數(shù)均顯著高于SE0處理。SE0條件下，磷肥處理的硒富集系數(shù)大小為0.005～0.208。APP處理的莖葉、穎殼和籽粒硒富集系數(shù)表現(xiàn)出顯著高于AP、MAP、DAP和CK處理的現(xiàn)象。SE條件下，各磷肥處理植株硒富集系數(shù)較高，大小普遍介于0.269～0.564之間，籽粒的硒富集系數(shù)相較于莖葉和穎殼要高。莖葉硒富集系數(shù)較高的是MAP和DAP處理，籽粒硒富集系數(shù)，AP、APP和MAP處理顯著高于DAP和CK處理，但前三者之間無差異。

表4 施硒及不同磷肥對小麥植株硒富集系數(shù)的影響

2.3 施硒及不同磷肥對小麥植株磷吸收和磷肥利用率的影響

2.3.1 小麥磷吸收

S對莖葉和籽粒磷吸收的影響分別達(dá)到極顯著 水 平（P<0.01）和 顯 著 水 平（P<0.05）。P以及S×P對植株磷吸收的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。SE0處理的莖葉磷吸收顯著低于SE處理，而籽粒磷吸收規(guī)律恰好與之相反（表5）。SE0條件下，施不同形態(tài)磷肥均提高了植株磷吸收量。各器官磷吸收量之和從大到小依次為：APP>AP>MAP>DAP>CK。APP處理的籽粒磷吸收量最大，分別較AP、MAP和DAP處理高10.82%、17.81%和84.18%。SE條件下，磷總吸收量、籽粒、穎殼和莖葉磷吸收量均表現(xiàn)為MAP處理最高且顯著高于AP、APP、DAP和CK處理。CK處理的磷總吸收量分別較MAP、DAP、APP和AP處理低71.74%、21.69%、21.11%和17.53%。

表5 施硒及不同磷肥對小麥植株磷吸收的影響

2.3.2 小麥磷肥利用率

從圖1可以看出，S、P以及S×P對植株磷肥利用率的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。SE0條件下，AP、MAP和DAP處理的磷肥利用率較APP處理分別低2.49、4.86和7.07個百分點。SE條件下，MAP處理磷肥利用率最高，比AP、APP和DAP處理高出16.10、15.04和14.86個百分點，AP、APP和DAP三者之間磷肥利用率無差異。

2.4 施硒及不同磷肥對小麥產(chǎn)量的影響

S對產(chǎn)量的影響不顯著，P以及S×P對產(chǎn)量的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。SE0條件下，施磷肥處理產(chǎn)量顯著高于CK，具體表現(xiàn)為APP、MAP、DAP和AP處理產(chǎn)量分別較CK處理增加55.73%、49.74%、35.26%和23.86%。SE條件下，也是施磷肥處理產(chǎn)量明顯高于不施磷肥處理，MAP、DAP、AP和APP處理分別較CK處理增產(chǎn)56.70%、49.62%、33.13%和31.04%。

圖1 施硒及不同磷肥對小麥磷肥利用率的影響

圖2 施硒及不同磷肥對小麥產(chǎn)量的影響

3 討論

從本研究得知，施硒肥可以提高小麥各器官硒含量、硒累積量和硒富集系數(shù)，但對提高小麥產(chǎn)量并沒有顯著影響。趙文龍等［16］研究表明，施硒肥能提高小白菜吸收和累積硒的能力且提高程度明顯，直接表現(xiàn)為施硒肥的小白菜地上部和地下部的硒濃度、硒吸收量以及硒富集系數(shù)均會隨施硒濃度的升高而逐漸升高。盆栽試驗中硒的施用量為0～10.0 mg·kg-1時，冬小麥各器官硒的累積量最大的是籽粒，其次是莖葉，再者是根，硒累積量最小的是穎殼（不施硒處理除外）。隨著施硒量的增加，冬小麥各部位硒累積量均呈現(xiàn)緩慢提高的現(xiàn)象。與不施硒處理比較發(fā)現(xiàn)，施硒肥后的冬小麥籽粒硒累積量提高的倍數(shù)達(dá)11.35～88.80。籽粒硒累積量較其他部位都高，但根部硒累積量的增幅最大［17］。在低硒（0.81 mg·kg-1）水平下，穗、籽粒和穎殼的硒濃度因氮素促進硒向生殖器官轉(zhuǎn)運而升高。低硒水平高氮（200 mg·kg-1）會增加轉(zhuǎn)運到小麥籽粒中硒的量，使籽粒中硒占的比例提高18.4%。小麥生殖生長過程中，低硒處理的硒從莖葉轉(zhuǎn)運到穎殼和籽粒中是可以通過提高氮素水平來實現(xiàn)的，而高硒處理（5.02 mg·kg-1）主要出現(xiàn)的結(jié)果是促進了硒到穎殼的轉(zhuǎn)運［18］。根部施用外源硒肥后，茶葉硒含量明顯增加，硒肥的用量大小不會顯著影響茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)［19］。施用外源硒處理后不會降低兩個品種的稻谷產(chǎn)量［20］。

土培盆栽試驗中，供試富硒土壤為赤紅壤和紅壤時，不同用量的磷肥施入后（磷酸二氫鈉）均促進了小白菜對硒的吸收［21］。水培試驗研究結(jié)果表明，磷肥為磷酸二氫鈉（0.31、3.1、和31 mg·L-1）時，隨著磷肥濃度的增加，冬小麥各器官硒的濃度和積累顯著降低［22］。張棟［23］通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，土壤硒含量分別為0.308和1.153 mg·kg-1時，磷酸一銨和磷酸二銨處理顯著提高小麥對硒的吸收，而磷酸脲和聚磷酸銨對小麥的硒吸收量沒有影響。本研究通過田間微區(qū)試驗發(fā)現(xiàn)，不施硒肥條件下，聚磷酸銨處理促進小麥硒吸收的效果要明顯好于磷酸、磷酸一銨和磷酸二銨處理，施硒肥條件下，小麥硒吸收量最好的是磷酸一銨處理。

本研究表明，不施硒肥條件下，磷肥利用率最高的是聚磷酸銨處理，施硒肥條件下，磷肥利用率表現(xiàn)為磷酸一銨處理顯著高于其他磷肥處理。秦永林等［24］研究發(fā)現(xiàn)，施磷量都為160 kg·hm-2時，磷酸二銨的磷肥利用率明顯比磷酸一銨處理低。施用磷肥（P2O5）的量為120 kg·hm-2的小區(qū)試驗中，水溶性聚磷酸銨處理的籽粒產(chǎn)量和磷肥利用率顯著高于磷酸脲和磷酸一銨處理［25］。施用磷肥有助于水稻生長，促進水稻分蘗，提高水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素，并顯著增加稻谷產(chǎn)量［26］。磷肥施用量增加會直接影響小麥粒重、每穗粒數(shù)和穗數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素，小麥產(chǎn)量提高程度明顯［27］。因此，施硒肥和不同形態(tài)磷肥能促進小麥硒吸收，提高籽粒硒含量，施磷肥還能提高小麥產(chǎn)量。

4 結(jié)論

不施硒肥條件下，聚磷酸銨處理的小麥硒含量、磷肥利用率和產(chǎn)量均顯著高于磷酸、磷酸一銨和磷酸二銨處理。施硒肥條件下，小麥植株硒含量提高程度明顯，籽粒硒含量達(dá)到富硒水平。磷酸一銨處理的小麥硒含量、磷肥利用率和產(chǎn)量高于其他磷肥處理。因此，硒肥配合施用磷酸一銨能促進小麥硒吸收，增加籽粒硒含量，提高磷肥利用率和產(chǎn)量。