硒对玉米产量及籽粒营养品质、重金属含量的影响

黄丽美 徐宁彤 曲琪环

摘要：采用德美亚3号为试验材料进行田间试验，研究在抽雄期叶面喷施不同浓度的亚硒酸钠对玉米籽粒硒含量、产量、营养品质和安全品质的影响。结果表明：玉米籽粒中硒含量随着外源硒浓度的增加而增加（P<0.05）。与不施硒肥相比，叶面喷施30 g/hm2的硒肥时，产量可提高4.14%，喷施30 g/hm2硒肥和45 g/hm2硒肥处理的玉米籽粒中蛋白质含量显著高于对照，施硒利于作物对锰元素的吸收，提高了玉米籽粒的营养品质。随着硒肥浓度的增加，玉米籽粒中铅、镉和汞含量显著下降（P<0.05）。

关键词：玉米；产量；硒含量；营养品质；重金属含量

中图分类号： S513.06文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）10-0059-03

硒是植物体谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的主要成分，是人体和动物必需的有益元素。据调查，中国有72%的县（市）不同程度地缺硒[1]，其中1/3为严重缺硒区，全世界范围内有2/3的地区缺硒[2]。硒在保护生物膜、提高机体免疫力、清除活性氧自由基等方面具有重要的生理功能。补硒对预防肿瘤病、大骨节病、心血管疾病、排毒解毒、关节炎等方面也有重要作用[3]。许多学者认为，通过食物摄入补硒是最简单可行的办法，然而粮食作物等天然食品中的硒含量普遍较低，不能满足人体的正常需要[4]，目前主要是通过施用硒肥增加农作物中的含硒量，从而达到补硒的目的[5-6]。

随着人们生活水平的提高，农产品的营养价值越来越受到人们的关注。而如何提高农产品的营养价值、降低农产品中的重金属含量，已成为目前的首要任务。目前关于富硒玉米的栽培技术、玉米籽粒中硒的分布规律、不同喷施方法對玉米硒富集影响[7-9]的报道较多，而关于硒对玉米籽粒营养元素的吸收及安全品质的影响方面却从未报道。玉米是我国第二大粮食作物和饲料来源，其品质与人体健康和肉蛋奶质量密切相关。抽雄期是玉米生长的关键时期，此时叶面喷施硒肥，硒可以通过叶面吸收并转移至其他器官。本试验以玉米德美亚3号作为试验材料，在抽雄期叶面喷施不同浓度的硒肥，系统地研究了硒对玉米籽粒硒含量、产量、品质及重金属含量的影响，为外源硒在玉米籽粒中的富集、玉米籽粒品质的改善、降低重金属含量方面的研究提供理论依据。

1材料与方法

1.1研究区基本概况

试验于2015年5—10月在东北农业大学试验基地（哈尔滨市向阳乡）进行。其地理位置为：125°42′～130°10′E、44°04′～46°40′N，属中温带大陆性季风气候，海拔1 45.1 m，全年日照时数达2 641～2 732 h。冬长夏短，全年平均降水量为569.1 mm，降水主要集中在6—9月，夏季占全年降水量的60%。试验前采集0～20 cm深的土壤（属缺硒地区）。试验地土壤基本理化性状为：黑土，有机质含量33 g/kg，碱解氮含量93 mg/kg，速效钾含量158 mg/kg，有机磷含量49 mg/kg，pH值6.11，水溶性硒含量0.015 mg/kg。

1.2试验设计

共设置4个处理，即亚硒酸钠浓度为0、15、30、45 g/hm2（以纯硒计算），分别以CK、C1、C2、C3表示。稀释至等量水中进行叶面喷施。采用随机区组的设计，每个处理设置3次重复，小区面积为19.5 m2，每小区3 垄（垄宽为 0.65 m，垄长10 m）。供试植物为德美亚3号玉米，于2015年5月3日播种，10月7日收获。硒肥于玉米抽雄期在晴朗无风的下午均匀喷施在叶片表面（如6 h内遇雨及时补喷），为防止喷雾扩散，喷施时各小区采用塑料薄膜高墙围隔。其他肥料依据当地常规施用量统一施用，田间管理同一般生产田。硒肥和底肥均由哈尔滨绿食嘉农业有限公司提供。

1.3试验测定方法

收获后每小区取10 m2进行实收测产；每小区再另取20个具有代表性的果穗，测定产量构成因素。籽粒硒含量采用原子荧光光度法进行检测；籽粒蛋白质含量测定采用凯式定氮法；籽粒粗脂肪含量测定采用索氏提取法；籽粒淀粉含量测定采用旋光法；籽粒赖氨酸含量测定采用茚三酮显色法；籽粒磷含量采用钼锑抗-比色法进行检测；籽粒钾含量采用火焰光度法测定；籽粒营养元素（Fe、Cu、Mn、Zn）采用原子吸收光谱法测定；采用氢化物原子荧光光谱法测定汞元素的含量；石墨炉原子吸收光谱法测定铅和镉元素的含量。

1.4数据分析

采用SPSS 17.0软件对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

[HTK]2.1叶面施硒对玉米籽粒硒含量的影响[HT]

从表1可以看出，随着叶面喷施亚硒酸钠浓度的增加，玉米籽粒中硒的富集量也显著增加。玉米籽粒硒含量从对照组的0.031 mg/kg提高到了0.050～0.185 mg/kg，硒含量提高了约1～5倍，各施硒处理均与清水处理达显著水平（P<005），施硒处理间差异也较为显著（P<0.05）。表明在玉米生产的关键时期通过向玉米叶面喷施硒肥来提高玉米籽粒硒含量的方法是行之有效的，可以提高其营养价值。

2.2叶面施硒对玉米产量及产量构成因素的影响

施硒对玉米产量及产量构成因素的影响如表2所示，抽雄期叶面喷施不同浓度的亚硒酸钠可以不同程度地提高玉米产量，C1～C3条件下，可分别增产0.41%、4.14%和346%。经方差分2.3叶面施硒对玉米籽粒品质的影响

如表3所示，在抽穗期施用硒肥后，玉米籽粒的营养品质发生变化。玉米籽粒的蛋白质含量和淀粉含量显著提高（P<0.05）。玉米籽粒中蛋白质含量随施硒量的增加而增加。在硒肥施用量为45 g/hm2（C3处理）时，玉米籽粒蛋白质含量最高，为9.13%，比对照组提高了8.95%，与对照差异显著（P<0.05）；在硒肥施用量为30 g/hm2（C2处理）时，玉米籽粒的淀粉含量为69.00%，比对照组提高了2.97%，与对照差异显著（P<0.05），但与其他施硒处理间差异不显著。叶面施硒对玉米籽粒的粗脂肪含量和赖氨酸含量没有显著的影响。总体来说，施硒提高了玉米籽粒的营养品质。[FL）]

2.4叶面施硒对玉米籽粒营养元素组成的影响

施硒可使玉米籽粒中的营养元素组成发生一定的变化。如表4所示，不同浓度的硒对于玉米籽粒中铁和锌的含量无显著影响。施硒使籽粒中铜含量显著降低，但施硒处理间差异不显著（P>0.05）。这说明硒与铜元素之间存在拮抗作用，施硒则不利于作物对铜的吸收。随着硒肥浓度的增加，籽粒中锰含量呈先升高后降低的趋势，当施硒量达到30 g/hm2时，籽粒中的锰含量达到最高，为4.12 mg/kg，比CK提高了16.38%，表明一定浓度的硒肥利于作物对锰的吸收。

而且对产量也有一定的促进作用。东北地区的试验表明，施硒处理可使玉米、小麦、大豆达到增产的效果[10]。罗连光等采用富硒植物营养素进行富硒玉米栽培试验，试验结果表明玉米硒含量显著提高，且出籽率和百粒质量分别比清水对照增加了16.09%和28.7%[11]。郑阳等的试验表明，通过叶面喷施硒肥可以显著提高糯玉米籽粒的硒含量，且随外源硒量的增加而增加，田间产量也略有增加[12]。本试验与他们的研究结果一致，抽穗期叶面施硒可以显著提高玉米籽粒中硒的含量，随着硒肥浓度的增加，玉米含硒量也随之增加。各处理均与对照达显著水平（P<0.05）。施硒处理可使玉米的产量有所提高，增产幅度为0.41%～4.14%。其增产机制可能是，硒是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，适宜的硒浓度刺激了酶的合成和活性，减少了自由基等对植株的损害，有效延缓了叶片生育后期的衰老，最终使产量提高。

增施外源硒不仅能提高植物体内的硒含量，还可以提高农产品的品质，进一步增强其营养功能。杨莉等研究硒对水稻生长发育的影响，其结果表明硒可参与水稻体内生理生化代谢，调节对其他元素吸收，增加籽粒中的蛋白质和氨基酸的含量，从而提高水稻营养品质[13]。本试验条件下，不同浓度的硒肥使籽粒中的蛋白质含量和淀粉含量显著增加，提高了其营养品质，但对于赖氨酸和粗脂肪含量并没有显著的影响。 在一定浓度范围内，硒对植物吸收P、Ca、Mg、Mn和 Zn等元素有一定的促进作用[14]。赵镭等研究硒对灵芝矿物质组成的影响时，发现灵芝可以有效地吸收和富集硒，同时还能影响灵芝中矿物质营养元素的组成，但没有呈现明显的规律[15]。方勇等的试验表明，对水稻叶面喷施硒肥，适宜的硒浓度可以提高水稻籽粒中硒含量，有利于稻米中锰和铁元素吸收，稻米籽粒中的粗蛋白质含量显著提高，有效地改善了其营养品质[16]。本试验结果认为，施硒有利于玉米籽粒对锰和钾元素的吸收，当施硒量达到30 g/hm2时，籽粒中的锰元素含量达到最高，与对照差异达显著水平（P<0.05）。施硒抑制了玉米籽粒中铜的积累，但处理间差异不大，这与方勇等的研究结果[16]一致。硒对铁、锌元素的含量影响不大。

[JP+1]硒与金属之间具有很强的结合力，硒还能拮抗和减弱机体内砷、汞、铅、铬、镉等重金属元素的毒性[17]。许多研究表明，施用硒肥对于作物中重金属的积累有一定的拮抗作用[18-20]。本研究结果表明，低浓度的亚硒酸钠对于农作物中的有毒元素的拮抗作用不明显，随着硒浓度的升高，玉米籽粒中的铅、镉和汞含量显著下降。说明硒元素与汞、铅和镉之间可能存在拮抗作用，但其拮抗作用机制还需要进一步研究。[JP]

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