葉面噴施外源硒對谷子產量及品質的影響

閆鋒 董揚 趙富陽 侯曉敏 李清泉 王立達 范國權 劉凱

摘要：為探究不同生育時期噴施不同劑量的外源硒對谷子產量因子及品質的影響，并明確最佳施用期及施用量，以黑龍江省主栽谷子品種嫩選18為參試材料，采用裂區(qū)設計，設置3個富硒時期（拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期）、5個外源硒劑量（0、15、30、60、120 g/hm2），以葉面噴施的方式進行富硒處理，研究不同富硒時期下外源硒劑量對嫩選18產量因子及籽粒品質、硒含量的影響。結果表明：拔節(jié)期施用中低劑量的外源硒處理對產量因子無顯著影響，其余各處理主要表現(xiàn)為隨著施硒劑量增加產量因子呈先升高后下降的變化趨勢；葉面富硒可顯著提高谷子籽粒粗蛋白、粗脂肪、總氨基酸含量，不同品質指標對富硒時期及劑量響應不同，不同富硒時期下各品質指標均在T2或T3劑量下達到最高，拔節(jié)期施硒對粗脂肪含量無顯著影響；葉面施硒能提高籽粒的硒含量，不同富硒時期內隨著施硒劑量增加，籽粒中硒含量逐漸增大，富硒時期對籽粒中硒積累的影響表現(xiàn)為灌漿期>抽穗期>拔節(jié)期。從施硒時期來看，灌漿期施硒對嫩選18各指標的提高效果優(yōu)于拔節(jié)期和抽穗期。模糊隸屬函數(shù)分析表明，在灌漿期施用60 g/hm2? 的亞硒酸鈉對提高嫩選18產量因子及籽粒品質、含硒量效果最好。

關鍵詞：谷子；硒含量；產量；品質；亞硒酸鈉

中圖分類號：S515.06? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）23-0035-05

谷子起源于我國黃河流域，在我國已經有8 000年的種植歷史，對我國農耕文明產生了深遠影響，其具有抗逆性強、營養(yǎng)價值高等特點，是典型的環(huán)境友好型作物，在我國的種植面積位居世界第一［1-2］。硒（selenium）最初被認為是一種對環(huán)境不利的有害元素，是致癌元素之一［3］。直至20世紀50年代，人們才開始關注到硒元素對動物的營養(yǎng)學功能［4］。隨著科研工作的不斷深入，發(fā)現(xiàn)硒能夠維持植物和動物的正常生理活動和功能，是植物體內的非必需元素、動物體內的必需元素，已被證實可以提高人體機能、預防心血管疾病及高血壓等，嚴重缺硒可導致糖尿病、克山病、心血管疾病、貧血等疾病［5］。

在自然界中的硒元素被植物吸收形成硒蛋白，轉化為有機硒存在于植物體內，人和動物通過食用植物是攝入硒最直接有效的手段［6］。前人關于農作物對硒的生理響應已做過較多研究［7-10］。侯青光等研究發(fā)現(xiàn)，在玉米大喇叭口期或抽雄期噴施硒肥可顯著提高籽粒產量和硒含量［11］。龔天芝等指出，在核桃果實膨大期，通過葉面富硒可以顯著提高核桃果實硒含量，提高果實抗氧化能力和品質［12］。我國約有3/4的國土面積屬缺硒地區(qū)，以華北、東北、西北地區(qū)為主，黑龍江地區(qū)為我國嚴重缺硒貧硒地區(qū)，該地區(qū)生產的谷子籽粒中硒含量偏低，不能滿足人們通過使用谷子補硒營養(yǎng)的需求［13-14］。因此，本研究以黑龍江省主栽谷子品種嫩選18為研究對象，以亞硒酸鈉為外源硒供體，在谷子拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期對其葉面噴施進行富硒處理，探究葉面噴施外源硒對谷子產量形成和品質的影響。進一步探討谷子各項指標對不同噴硒時期和不同施硒劑量的響應規(guī)律，進而明確最佳施硒時期和劑量，為本地區(qū)谷子生產提質增效和富硒谷子生產提供技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 參試材料

供試谷子品種嫩選18為黑龍江省農業(yè)科學院齊齊哈爾分院育成品種；外源硒為亞硒酸鈉（Na2SeO3）分析純，購自上海泰瑞公司。

1.2 試驗地概況

試驗于2022年在黑龍江省農業(yè)科學院齊齊哈爾分院試驗田（123°45′E，47°15′N）進行，試驗地點屬于中溫帶大陸性季風氣候，年降水量415 mm，年均溫度3.2 ℃，活動積溫為2 900 ℃。土壤類型為碳酸鹽黑鈣土，pH值=7.82，理化性質見表1。

1.3 試驗設計

試驗地塊前茬為大豆。2022年4月22日滅茬、旋耕、起壟，施磷酸二銨200 kg/hm2、尿素 100 kg/hm2、硫酸鉀75 kg/hm2，4月27日灌水，5月10日采用機械開溝，人工播種，播后鎮(zhèn)壓。試驗采用裂區(qū)設計，以富硒時期為主處理，富硒劑量為副處理，噴施分別設定在3個時期：拔節(jié)期（7月1日）、抽穗期（7月30日）和灌漿期（8月15日）。亞硒酸鈉設 15 g/hm2（T1）、30 g/hm2（T2）、60 g/hm2（T3）、120 g/hm2（T4）4個劑量梯度，清水（T0）為對照，共計15個處理，按照各處理設計劑量將亞硒酸鈉溶于2 L清水中，采用水溶液葉面噴施的方法對各小區(qū)進行富硒處理，每小區(qū)硒溶液噴施量均為2 L。每個小區(qū)為6行區(qū)，行長 4 m，小區(qū)面積15.6 m2，3次重復。各處理定植密度均為40萬株/hm2。

1.4 測定內容及方法

1.4.1 產量因子指標 于成熟期每處理中間4行中選取長勢均勻的植株20株，測定穗粒質量、千粒質量并對小區(qū)測產。

1.4.2 硒含量及品質指標 采用唐玉霞等的方法［15］測定不同處理下的谷子籽粒硒含量。粗脂肪、粗蛋白、總氨基酸含量的測定參考鮑士旦的方法［16］。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

用Microsoft Excel 2019、SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及方差分析。參照孫東雷的方法［17］運用模糊隸屬函數(shù)和均方差系數(shù)賦予權重對參試品種進行綜合評價，具體公式如下：

Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。（1）

式中：Uij表示第i處理第j個指標的隸屬函數(shù)值；Xij表示第i處理第j個指標值；Xjmax和Xjmin分別表示第j個指標值中的最大值和最小值。

式中：Wj表示第j個指標在所有指標中的權重系數(shù)；Pj為第j個指標的均方差系數(shù)。

式中：Di表示第i個處理的綜合評價值，根據(jù)D值大小可以對各處理下谷子綜合表現(xiàn)進行排序。

2 結果與分析

2.1 外源硒對谷子產量因子的影響

2.1.1 對穗粒質量的影響

由表1可知，葉面噴施不同劑量外源硒對嫩選18穗粒質量有顯著影響，在T0～T4劑量范圍內，穗粒質量在各富硒時期整體表現(xiàn)為先上升后下降，在拔節(jié)期除T4處理外各劑量均與對照相比沒有顯著差異。在抽穗期和灌漿期噴硒，嫩選18穗粒質量隨著富硒劑量增加表現(xiàn)為先上升后下降，抽穗期T2劑量下穗粒質量達到最高（15.70 g），比對照增加11.27%，顯著高于T0、T1劑量處理，但與T3、T4劑量處理差異不顯著；灌漿期噴施處理穗粒質量也是在T2劑量下達到最高（16.28 g），分別比對照增加16.12%，且顯著高于其他處理。

2.1.2 對千粒質量的影響

由表1可知，在拔節(jié)期進行T1～T4劑量外源硒噴施處理后，嫩選18的千粒質量與對照相比沒有顯著變化，在抽穗期和灌漿期進行各劑量外源硒處理對千粒質量產生了一定影響，具體表現(xiàn)為在抽穗期噴施T2、T3劑量處理可顯著增加千粒質量，分別為3.20 g和3.19 g，顯著高于其他劑量處理及對照，T1、T4劑量處理下千粒質量與對照差異不顯著；在灌漿期進行噴硒處理，除T1計量外，其他劑量處理均顯著高于對照，具體 表現(xiàn)為隨著劑量升高呈先升高后下降的變化趨勢，在T2、T3劑量下千粒質量達到最高，分別為3.18 g和3.15 g，顯著高于其他處理及對照。

2.1.3 對產量的影響

由表1可知，在拔節(jié)期對嫩選18噴施外源硒處理后，T4劑量處理下的產量顯著低于對照及其他處理，T1～T3劑量處理的產量與對照差異不顯著；在抽穗期和灌漿期進行富硒處理，嫩選18的產量隨著富硒劑量增加表現(xiàn)為先上升后下降，且均在T2劑量處理下產量達到最高，分別為6 279.42、6 510 kg/hm2，分別比對照增加11.25%、17.81%。

2.2 外源硒對谷子籽粒品質的影響

2.2.1 對籽粒粗蛋白含量的影響

由表2可知，葉面噴施不同劑量外源硒對嫩選18粗蛋白含量有顯著影響，在T0～T4劑量范圍內，籽粒粗蛋白含量在各富硒時期整體表現(xiàn)為先上升后下降。拔節(jié)期噴硒處理的粗蛋白含量在T3劑量下達到最高（11.65%），比對照增加4.48%，抽穗期T3劑量下粗蛋白含量最高（12.03%），比對照增加6.65%；灌漿期T2劑量下粗蛋白含量最高（12.63%），比對照增加13.78% 。總體來看，灌漿期對谷子進行葉面噴施硒處理對提高籽粒中粗蛋白含量效果最好。

2.2.2 對籽粒粗脂肪含量的影響

由表2可知，谷子籽粒中粗脂肪含量對外源硒富硒時期響應不同，在拔節(jié)期噴硒各劑量處理下粗脂肪含量與對照相比沒有顯著變化；在抽穗期和灌漿期噴硒，嫩選18籽粒粗脂肪含量隨著富硒劑量增加表現(xiàn)為先上升后下降趨勢，抽穗期T2劑量下粗脂肪含量達到最高（3.21%），比對照增加18.89%，顯著高于抽穗期下其他劑量處理；灌漿期噴施硒粗脂肪含量也是在T2劑量下達到最高（3.27%），比對照增加20.22%。

2.2.3 對籽粒總氨基酸含量的影響

在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期進行噴施外源硒處理后，嫩選18籽粒中總氨基酸含量整體比對照明顯提高（表2），在不同噴硒時期內，總氨基酸含量隨著劑量升高整體表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢。拔節(jié)期噴硒處理的總氨基酸含量在T3劑量硒達到最高（10.27%），顯著高于對照，但與T1、T2處理差異不顯著；抽穗期T3劑量下總氨基酸含量最高（10.80%），比對照增加6.72%；灌漿期T3劑量下總氨基酸含量最高（10.85%），比對照增加8.50%。

2.3 外源硒對谷子籽粒硒含量的影響

嫩選18在拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期不同劑量下的葉面噴硒處理，均可提高籽粒中的硒含量，且硒含量隨著施用劑量的增加呈逐漸上升的變化趨勢（圖1）。不同富硒時期的富硒效果總體表現(xiàn)為灌漿期>抽穗期>拔節(jié)期，在灌漿期進行富硒處理對谷子籽粒硒富集效果最好。

從施用劑量看，各富硒時期處理中籽粒硒含量在T1～T4處理劑量下均顯著高于對照，不同富硒時期處理下籽粒硒含量均在T4劑量下達到最高，分別為0.46、0.57、0.62 mg/kg，分別為對照的11.5倍、14.25倍和15.5倍。

2.4 不同噴硒處理的綜合評價

為避免單一指標的片面性，本試驗將產量指標（穗粒質量、千粒質量、產量）與品質指標（粗蛋白、粗脂肪、總氨基酸、硒含量）相結合，通過模糊隸屬函數(shù)將數(shù)據(jù)標準化，而后采用均方差系數(shù)賦予權重法綜合評價了不同施硒處理下嫩選18各性狀指標的綜合價值。結果顯示，將原始數(shù)據(jù)通過公式（1）進行隸屬函數(shù)標準化（表3），然后通過公式（2）和公式（3）確定各指標的權重系數(shù)，權重系數(shù)分別為穗粒質量（4.65%）、千粒質量（2.12%）、產量（5.20%）、粗蛋白含量（3.95%）、粗脂肪含量（6.77%）、總氨基酸含量（2.80%）、硒含量（74.47%），利用公式（4）計算出各施硒處理下嫩選18的綜合評價值。由表3可知，嫩選18在灌漿期T3、T4處理及抽穗期T4處理下的綜合評價值最高，分別為0.81、0.79、0.77，富硒效果最好。

3 討論

3.1 外源硒與谷子的產量

在外源硒對谷子的影響中，形態(tài)指標和產量形成因素是判斷谷子對噴硒時期和噴硒濃度響應最直觀的指標，也是農業(yè)生產中最關心的指標。本試驗結果表明，適宜濃度硒肥能提高谷子產量及產量構成因素，T2濃度達到最大值，但施硒濃度過高會產生抑制作用。這一結果符合Bertrand生物劑量規(guī)律，即低濃度時，對植物的生長有促進效應，過量則對植物構成毒害［18］，本研究結論與張曉等的研究結果［9，19］一致。

本研究在抽穗期及灌漿期T1、T4劑量范圍內進行噴硒處理，嫩選18的穗粒質量、千粒質量和產量均隨施硒劑量升高而呈先升高后降低趨勢。由于抽穗期和灌漿期施硒，此時谷子的有效穗數(shù)己基本確定，說明嫩選18施硒增產效應是通過提高千粒質量及穗粒質量實現(xiàn)的，這與吳季蓉等的研究結果［20］一致。總體來看灌漿期施硒對提高谷子產量因子效果最好，優(yōu)于拔節(jié)期和抽穗期。穆婷婷等在谷子的不同時期進行葉面噴硒發(fā)現(xiàn)，在抽穗期施硒更利于谷子產量的提高［21］，本研究結果與其有一定出入，這可能是由于施硒劑量及谷子品種差異造成的。

3.2 外源硒與谷子的品質

本研究中，除了拔節(jié)期施硒對粗脂肪含量無明顯影響外，在抽穗期和灌漿期施用T2～T3劑量的外源硒均可以促進嫩選18粗蛋白、粗脂肪及總氨基酸含量的提高，具有顯著的正效應，可以改善其營養(yǎng)品質，但在T4劑量下各營養(yǎng)指標從高峰期開始下降。這說明該作物在適宜硒劑量下可提高其品質，但在高劑量下會出現(xiàn)硒中毒現(xiàn)象，從而導致品質下降［12］。彭曉偉等對4個谷子品種在孕穗期進行噴硒處理，結果發(fā)現(xiàn)4個谷子品種籽粒中粗蛋白含量變化規(guī)律并不一致，這可能是品種間對硒的敏感度差異造成的［22］。高貞攀等在谷子灌漿期葉面噴施不同劑量的亞硒酸鈉，發(fā)現(xiàn)籽粒中粗蛋白含量隨施用劑量呈先升高后降低的變化趨勢［23］，本研究結果的變化趨勢與之相一致。谷子的品質是由多個指標共同決定的，由于本研究試驗條件有限，只探究了外源硒對粗蛋白、粗脂肪、總氨基酸含量的影響，對于施用外源硒能否提高谷子全部的品質指標，需要進一步研究。

3.3 外源硒與谷子籽粒的硒含量

前人關于不同作物的富硒報道，相比拌種或土壤施用，葉面噴施具有富硒效果好、簡單易操作的優(yōu)點［24］。糧食作物經過葉面噴施硒肥后，籽粒含硒量一般可提高3～32倍，但富硒效果與作物種類、噴施劑量、富硒時期有關［25］。本研究中嫩選18在不同生育時期進行噴硒處理均可顯著提高籽粒含硒量，且富硒效果與劑量呈正相關，這與張鵬飛等的研究結果［26-27］一致。不同生育時期葉面噴硒對嫩選18籽粒硒富集效果好的時期為灌漿期，與劉秀桃等的研究結果［28-29］一致。這說明生育后期噴施硒肥更有利于谷子對硒的吸收積累，因為灌漿期是谷子籽粒形成的關鍵生育期，所以此時噴施硒可以更好地提高成熟后籽粒的硒含量。

4 結論

通過不同施硒時期及劑量下對嫩選18的產量因子及籽粒品質指標、硒含量的研究表明，所有處理中，除拔節(jié)期施用中低劑量的外源硒處理對產量因子無顯著影響外，其余各處理隨著施硒劑量增加產量因子及品質指標均呈先升高后下降的變化趨勢，籽粒中硒含量則呈逐漸上升的變化趨勢。從施硒時期來看，灌漿期施硒對嫩選18各指標提高效果優(yōu)于拔節(jié)期和抽穗期。利用模糊隸屬函數(shù)分析計算出在灌漿期施用60 g/hm2? 的亞硒酸鈉對提高嫩選18產量因子及籽粒品質、含硒量效果最好。

參考文獻：

［1］刁現(xiàn)民. 中國谷子產業(yè)與產業(yè)技術體系［M］. 北京：中國農業(yè)科學技術出版社，2011.

［2］李順國，劉 斐，劉 猛，等. 新時期中國谷子產業(yè)發(fā)展技術需求與展望［J］. 農學學報，2018，8（6）：96-100.

［3］萬春云，郭定宗. 微量元素硒生物學作用研究進展［J］. 畜禽業(yè)，2004（1）：20-21.

［4］Schwarz K，F(xiàn)oltzs C M.Selenium as an integral part of factor 3 against dietary necrotic liver degeneration［J］. Nutrition Reviews，1978，36（11）：338-340.

［5］聶婷婷，李 暉. 硒與心血管疾病相關性的研究進展［J］. 中國食物與營養(yǎng)，2019，25（9）：9-13.

［6］馬秀杰，張躍安. 硒對人體健康影響研究進展［J］. 中國公共衛(wèi)生，2009，25（8）：1021-1023.

［7］陳 金，潘根興，王雅玲. 土壤硒水平對兩種春大豆硒吸收與轉化的影響［J］. 中國農業(yè)科學，2005，38（2）：428-432.

［8］滕世輝，李曉霞，曹洪祥，等. 葉面噴硒對稻米產量和含硒量影響研究初報［J］. 農學學報，2015，5（11）：1-3.

［9］張 曉，卜冬寧，李瑞奇，等. 葉面噴施微肥對冬小麥產量和品質的影響［J］. 麥類作物學報，2012，32（4）：747-749.

［10］蔣曦龍，喬月彤，李曉靖，等. 葉面過量施硒對玉米產量、硒和礦質營養(yǎng)元素含量的影響［J］. 核農學報，2021，35（12）：2841-2849.

［11］侯青光，韋林汕，盧亞妮，等. 硒肥不同噴施時期和種類對玉米產量、品質及硒和重金屬含量的影響［J］. 西南農業(yè)學報，2021，34（9）：1900-1906.

［12］龔天芝，張德健. 外源硒對核桃硒含量和果實品質的影響及生理作用機制［J］. 果樹學報，2022，39（8）：1443-1449.

［13］趙雙玲，銀永安，黃 東，等. 富硒肥對膜下滴灌水稻農藝性狀、產量及品質的影響［J］. 中國稻米，2021，27（2）：93-94，97.

［14］吳永堯，彭振坤，羅澤民. 植物對硒的吸收及其效應［J］. 湖北民族學院學報（自然科學版），1997，15（3）：10-13，51.

［15］唐玉霞，王慧敏，劉巧玲，等. 原子熒光法測定小麥中硒含量的研究［J］. 華北農學報，2009，24（增刊1）：218-220.

［16］鮑士旦. 土壤農化分析［M］. 3版.北京：中國農業(yè)出版社，2000.[HJ2mm]

［17］孫東雷，卞能飛，王 幸，等. 高油酸花生萌發(fā)期耐冷性綜合評價及種質篩選［J］. 核農學報，2021，35（6）：1263-1272.

［18］Djanaguiraman M，Devi D D，Shanker A K，et al. Selenium-an antioxidative protectant in soybean during senescence［J］. Plant and Soil，2005，272（1）：77-86.

［19］王建偉. 硒鋅對典型旱地主要作物產量及礦質營養(yǎng)的影響［D］. 楊凌：西北農林科技大學，2012：12-13.

［20］吳季蓉，王宏富. 不同生育時期噴施硒肥對谷子農藝性狀及產量的影響［J］. 山西農業(yè)科學，2018，46（4）：595-598，619.

［21］穆婷婷，杜慧玲，景小蘭，等. 外源硒對谷子產量因子及硒含量的影響［J］. 作物雜志，2017（1）：73-78.

［22］彭曉偉，蔣沛含，張愛軍，等. 葉面噴施硒肥對谷子農藝性狀及品質的影響［J］. 山西農業(yè)大學學報（自然科學版），2022，42（1）：1-9.

［23］高貞攀，郭平毅，原向陽，等. 葉面噴施亞硒酸鈉對谷子籽粒含硒量及品質的影響［J］. 山西農業(yè)大學學報（自然科學版），2015，35（2）：157-161.

［24］Li H F，McGrath S P，Zhao F J. Selenium uptake，translocation and

speciation in wheat supplied with selenate or selenite［J］. New Phytologist，2008，178（1）：92-102.

［25］Hawkesford M J，Zhao F J. Strategies for increasing the selenium content of wheat［J］. Journal of Cereal Science，2007，46（3）：282-292.

［26］張鵬飛，張愛軍，張建恒，等. 葉面施硒對谷子硒富集及品質的影響［J］. 華北農學報，2010，25（4）：231-234.

［27］李 冉，劉宇航，梁 杉，等. 硒肥對谷子產量因子及其籽粒富硒效果的影響［J］. 中國農業(yè)科技導報，2021，23（6）：140-146.

［28］劉秀桃，薛海龍，李萍花，等. 硒肥對谷子產量構成因子及其籽粒含硒量的影響［J］. 現(xiàn)代農業(yè)科技，2013（12）：13，15.

［29］許佳昕. 葉面噴施硒肥對谷子生理特性、產量形成及元素吸收的影響［D］. 太谷：山西農業(yè)大學，2020：18-20.