外源硒、鈣對優質食味粳稻產量、品質及稻米硒、鈣含量的影響

魏 杰， 吳傳萬， 尹 航， 張豪杰， 文章榮， 邵 青， 陳紫巖， 章安康， 彭 杰，杜小鳳

(江蘇徐淮地區淮陰農業科學研究所，江蘇淮安223001)

水稻(OryzasativaL.)是重要的糧食作物，全球50%以上的人以稻米為主食[1]，隨著人口增加以及耕地面積的不斷減少，增加水稻產量對保障中國糧食安全起著重要的作用[2]。近年來，隨著居民生活水平和消費品質的提高，人們對稻米的消費需求逐漸由“吃飽”向“吃好”轉變[3]，優質食味稻米的需求進一步增加，但優質稻米供應與市場需求存在較大的差距[4]。因此，如何在維持產量的同時，進一步改良稻米品質是當前迫切需要解決的問題。

氨基多糖主要以幾丁質、脫乙酰幾丁質的形式存在于節肢動物外骨骼和真菌細胞壁中，在自然界中的含量僅次于纖維素，是大量存在的堿性多糖[5]。大量研究結果表明，氨基多糖及其衍生物可以調節并促進水稻[6]、小麥[7-8]、玉米[9]、西瓜[10]、水果蘿卜[11]、大白菜[12]等作物的生長，提質增產，提升作物對逆境的抗性。

硒是人體必需的微量元素，大量臨床研究結果表明，硒在防治大骨節病和克山病、防癌抗癌、抗衰老以及提高人體免疫力等方面具有重要作用，被稱為“生命的神奇元素”和“長壽元素”[13-14]。然而，中國是缺硒大國，有三分之二的人口面臨缺硒帶來的健康威脅。已有研究結果表明，通過根施硒肥或葉面噴施硒肥均可顯著提高水稻籽粒硒的含量[15-16]，對稻米進行硒生物強化是解決中國居民缺硒的有效途徑之一[17]。同時，外源硒還具有提高種子發芽率，增強光合作用，促進生長，增加產量，提升抗逆性，提高稻米品質等作用[13]。但是，目前關于外源硒對水稻產量、品質和營養強化效應影響的研究不多，尤其關于優質食味水稻硒營養強化的研究和技術方案極少。

鈣是人體必需的大量元素，也是植物所必需的營養元素之一，在植物生長發育以及應對環境脅迫中具有重要作用[18]，鈣肥可促進植物對養分的吸收，促進其生長[19]，還可提升植物生物膜結構的穩定性[20]，改善植物的光合作用以及參與第二信使傳遞信號等作用[21]。但是目前關于鈣制劑對水稻產量、品質、鈣營養強化影響的研究還比較缺乏。

本研究擬以南粳9108、南粳46、南粳2728、南粳505、淮稻5號和徐稻9號為試驗材料，設置田間試驗，探究氨基多糖硒鈣水溶肥對不同優質食味粳稻產量、品質和硒、鈣營養強化的影響，以期為水稻的營養強化栽培提供理論、實踐依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究選取江蘇主導的優質食味水稻品種為試驗材料，包括江蘇省農業科學院選育的南粳9108、南粳46、南粳2728和南粳505，江蘇徐淮地區淮陰農業科學研究所選育的淮稻5號，江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所選育的徐稻9號。

本研究所用氨基多糖硒鈣水溶肥為江蘇雙林海洋生物藥業有限公司產品，氨基多糖≥100 g/L，產品形態為水劑。

1.2 試驗設計

試驗于2019年在江蘇省現代農業(稻麥)科技綜合示范基地(淮陰區凌橋鎮夏家湖農場)進行。前茬作物為小麥，淤泥質土，0～20 cm土層的有機質含量為24.2 g/kg，全氮含量為1.23 g/kg，速效磷含量為55.9 mg/kg，速效鉀含量為126.1 mg/kg。

試驗采用隨機區組設計，于水稻破口期在葉面噴施133 ml/L的氨基多糖硒鈣水溶肥，以噴施等量清水為對照，每個處理重復3次，小區面積為15 m2。田間管理措施參照當地水稻常規高產栽培管理[22]。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產量及其構成因素 在水稻成熟期測定產量及其構成因素(穗數、每穗粒數、結實率和千粒質量)，具體參照龔金龍等[23]的測定方法。

1.3.2 稻米品質、米飯食味值 糙米率、整精米率、堊白粒率、堊白度、不完善粒率、黃米粒率、粒型(長寬比)等的測定方法參照中華人民共和國國家標準《GB/T17891-1999 優質稻谷》[24]。精米蛋白質、直鏈淀粉含量利用近紅外快速品質分析儀(PerkinElmer公司產品)測定。采用米飯食味計[佐竹機械(蘇州)有限公司產品]測定米飯的食味值。

1.3.3 硒含量和鈣含量 成熟期從每個小區選取3個觀察點，摘下稻穗裝袋，委托通標標準技術服務(上海)有限公司測定硒含量和鈣含量，硒含量檢測方法參照文獻[25]，鈣含量檢測方法參照文獻[26]。

1.4 數據分析與處理

使用IBM SPSS Statistics 23.0和 Microsoft Excel 2003對試驗數據進行處理和統計分析，利用SPSS進行方差分析，各品種間、處理間差異采用t檢驗進行比較，采用R3.4中的ggplot2包進行圖形處理。

2 結果與分析

2.1 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻產量及其構成因素的影響

圖1顯示，氨基多糖硒鈣水溶肥噴施處理對水稻的穗數、每穗粒數、結實率、千粒質量和產量具有一定的促進作用。方差分析結果表明，品種對穗數、每穗粒數、千粒質量和產量具有極顯著影響，處理對每穗粒數、產量具有極顯著影響，只有產量受到品種和處理互作效應的顯著影響。

CK表示對照；T表示處理；G表示品種；G×T表示品種和處理的互作；*表示在0.05水平上影響顯著；**表示在0.01水平上影響顯著。

表1顯示，與對照組相比，氨基多糖硒鈣水溶肥處理下各品種的每穗粒數都表現為顯著增加，南粳9108增幅最小(7.36%)，南粳505增幅最大(12.77%)，6個供試品種平均增幅為10.01%；氨基多糖硒鈣水溶肥處理下各品種產量較對照都表現為極顯著增加，南粳505增幅最小(6.24%)，南粳46增幅最大(8.44%)，6個供試品種平均增幅為7.10%。氨基多糖硒鈣水溶肥處理下的穗數、結實率和千粒質量較對照組雖有一定的增加，但差異不顯著。

表1 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻產量及其構成因素的影響

2.2 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻外觀品質的影響

對不同處理下水稻外觀品質進行分析，結果(圖2)表明，品種和處理對粒型(長寬比)、堊白粒率和堊白度均具有極顯著影響，粒型(長寬比)、堊白度受到品種和處理互作效應的極顯著影響。

CK表示對照；T表示處理；G表示品種；G×T表示品種和處理的互作；*表示在0.05水平上影響顯著；**表示在0.01水平上影響顯著。

表2顯示，與對照相比，氨基多糖硒鈣水溶肥噴施處理對水稻的粒型(長寬比)具有促進作用，除南粳9108和南粳46外，其余4個品種均表現為顯著或者極顯著增加，南粳505增幅最大(15.15%)，6個供試品種的平均增幅為6.46%。與對照組相比，氨基多糖硒鈣水溶肥噴施處理下各品種的堊白粒率均表現為極顯著降低，南粳505降幅最小(20.53%)，徐稻9號降幅最大(26.46%)，6個供試品種的平均降幅為23.03%；除徐稻9號外，氨基多糖硒鈣水溶肥噴施處理下各品種的堊白度較對照組均表現為顯著或極顯著降低，南粳2728和淮稻5號的降幅均大于25.00%，6個供試品種平均降幅為18.52%。

表2 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻外觀品質的影響

2.3 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻加工品質的影響

對水稻的加工品質進行分析，結果(圖3)表明，品種對糙米率、整精米率、不完善粒率、黃米粒率具有極顯著影響，處理對整精米率、不完善粒率、黃米粒率具有極顯著影響，只有不完善粒率受到品種和處理互作效應的極顯著影響。

CK表示對照；T表示處理；G表示品種；G×T表示品種和處理的互作；*表示在0.05水平上影響顯著；**表示在0.01水平上影響顯著。

表3顯示，與對照相比，噴施氨基多糖硒鈣水溶肥有助于糙米率的提高，但效果不顯著；但是噴施氨基多糖硒鈣水溶肥可以顯著提高南粳9108和南粳46的整精米率。與對照相比，噴施氨基多糖硒鈣水溶肥可顯著或極顯著降低南粳505、淮稻5號和徐稻9號的不完善粒率；噴施氨基多糖硒鈣水溶肥可顯著降低南粳505的黃米粒率。

表3 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻加工品質的影響

2.4 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻營養品質和食味值的影響

對水稻營養品質和食味值進行分析，結果(圖4)表明，品種對蛋白質含量、直鏈淀粉含量和米飯食味值均具有極顯著影響，只有米飯食味值受到品種和處理互作效應的極顯著影響。

CK表示對照；T表示處理；G表示品種；G×T表示品種和處理的互作；*表示在0.05水平上影響顯著；**表示在0.01水平上影響顯著。

表4顯示，與對照相比，噴施氨基多糖硒鈣水溶肥對提高米飯食味值具有顯著作用，淮稻5號增幅最大(9.13%)，南粳2728增幅最小(2.01%)，6個供試品種的平均增幅為6.53%。與對照相比，氨基多糖硒鈣水溶肥對提高水稻蛋白質含量和直鏈淀粉含量雖有一定的功效，但效果不顯著。

表4 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻營養品質和食味值的影響

2.5 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻大米硒含量和鈣含量的影響

圖5顯示，品種、處理對硒含量和鈣含量具有極顯著影響，硒含量和鈣含量還受到品種和處理互作效應的顯著影響。

CK表示對照；T表示處理；G表示品種；G×T表示品種和處理的互作；*表示在0.05水平上影響顯著；**表示在0.01水平上影響顯著。

表5顯示，與對照相比，氨基多糖硒鈣水溶肥處理的大米硒含量和鈣含量極顯著提高。就硒含量而言，6個供試品種平均增幅為357.01%，南粳46增幅最大(463.88%)，徐稻9號增幅最小(308.08%)；6個供試品種鈣含量平均增幅為86.82%，南粳9108增幅最大(121.52%)，南粳2728增幅最小(63.14%)。

表5 氨基多糖硒鈣水溶肥對優質食味粳稻大米硒含量和鈣含量的影響

3 討論

氨基多糖硒鈣水溶肥是一種新型肥料，目前多以葉面噴施為主。葉面肥具有針對性強、營養吸收快、養分利用率高等特點[27-28]。作物從葉面吸收養分與從土壤中吸收養分的效果相同[29]。陳雪等[30]的研究結果表明，通過土壤或葉面施用硒肥對水稻的生物量和產量無顯著影響，葉面肥還可解決作物生長后期因根系吸收能力減弱而導致養分吸收不足的問題[28,31]。

氨基多糖、硒、鈣在調節植物產量方面具有重要作用。劉和眾等[32]的研究結果表明，甲殼素可顯著提高玉米的穗長、穗粗、穗粒數、百粒質量等產量構成因素；杜小鳳等[7]發現在小麥拔節期、抽穗期和灌漿期噴施氨基多糖水溶肥，可顯著提高小麥的千粒質量和產量；園藝作物方面，有學者在研究氨基多糖對西瓜[33]、青蘿卜[34]和花心大白菜[12]的影響中發現，氨基多糖可顯著提高西瓜產量、青蘿卜肉質根莖粗和大白菜母株產量及其種子的千粒質量。葉面噴施硒肥可顯著提高小麥產量、每穗粒數和千粒質量等[35]。有研究發現，在水稻葉面噴施10 g/hm2或者21 g/hm2的亞硒酸鈉，水稻的千粒質量和產量顯著提高[36]。戴志華[13]發現，當處理中硒的質量分數為5 mg/kg時，水稻的千粒質量和產量相較于對照組分別提高3.46%和30.42%，而當處理中硒的質量分數大于5 mg/kg時，則不利于水稻的生長。孫義祥等[37]研究發現，鈣肥的施用有助于增加水稻單位面積有效穗數和千粒質量。本研究發現，噴施氨基多糖硒鈣水溶肥可顯著提高水稻的每穗粒數和產量，6個水稻品種的每穗粒數和產量平均增加10.01%和7.10%，本研究結果與前人的研究結果具有相似之處。但是氨基多糖硒鈣水溶肥處理的結實率、千粒質量與對照相比無顯著差異，說明氨基多糖硒鈣水溶肥可能是通過影響每穗粒數來增加產量的。

環境和遺傳特性(基因)共同決定了稻米品質，品種是決定稻米品質的首要因素，而栽培管理措施和化學調控技術則是決定稻米品質的關鍵因素[38]。多項研究結果表明，氨基多糖、硒、鈣在調節作物品質方面也發揮了重要的作用，氨基多糖水溶肥可顯著提高小麥籽粒的蛋白質含量、淀粉含量和直鏈淀粉含量等[7]，還可顯著提高西瓜、青蘿卜的可溶性糖、維生素C含量[10,33-34]，但是在調節水稻品質方面的研究卻很少。孫亞波[39]發現，噴施硒肥處理的稻米堊白粒率和堊白度相較于對照組均存在不同程度的降低，但粒長、粒寬和長寬比沒有顯著變化，水稻精米率、整精米率、直鏈淀粉含量和蛋白質含量則顯著提高。王學武[21]在水稻鈣積累分布規律與調控研究中發現，孕穗期噴施適量鈣肥可顯著提高稻米的精米率、整精米率、直鏈淀粉含量，顯著降低稻米的堊白粒率和堊白度。在本研究中，與對照相比，噴施氨基多糖硒鈣水溶肥后，南粳2728、南粳505、淮稻5號和徐稻9號的粒型(長寬比)得到顯著改善，6個水稻品種的堊白粒率和堊白度平均下降20.03%和18.52%；南粳46和南粳9108的整精米率顯著提高；南粳505、淮稻5號和徐稻9號的不完善粒率顯著降低；南粳505的黃米粒率顯著降低；6個水稻品種的米飯食味值平均提高6.53%。本研究結果與前人的研究結果[21,39]具有一致性，然而不同水稻品種品質性狀對處理的響應情況不同，這可能與遺傳因素存在一定關系，但是本研究中直鏈淀粉含量和蛋白質含量并未得到顯著提高，具體原因還有待探究。

作物的硒強化途徑是人類從天然食物中獲得硒的一種有效手段[40-43]，葉面噴施適宜質量濃度的硒肥可顯著提高水稻籽粒中的硒含量[17,36,39]。稻米鈣含量的增加可以提高稻米的營養價值，有研究發現，施用鈣肥可促進水稻和谷子籽粒對Ca2+的吸收積累，當水稻施用450 kg/hm2和600 kg/hm2的鈣肥時，籽粒的平均鈣積累量分別為2 529.39 mg/kg和2 515.95 mg/kg；葉面噴施鈣肥可促進谷子中鈣含量的增加[21,44]。本研究中，噴施氨基多糖硒鈣水溶肥后6個水稻品種的硒含量和鈣含量平均增加357.01%和86.82%，這與前人的研究結果[17，21，36，39，44]相似；同時，不同水稻品種的硒、鈣含量也有明顯區別，這可能是基因型的差異造成的，但造成這種差異的分子機理尚不清楚。

本研究以6個優質食味粳稻為研究對象，發現在破口期進行氨基多糖硒鈣水溶肥處理可提高水稻產量以及稻米品質、硒含量和鈣含量，表明氨基多糖硒鈣水溶肥具有提質增產以及硒、鈣營養強化的多重功效，具有一定的推廣應用價值。但其作用機理、最佳施用方式以及硒、鈣在水稻不同部位的分配方式還尚未明了，并且稻米中的硒、鈣元素形態、生物可給性及其加工殘留率仍需進一步探究。