生物有机硒对水稻农艺经济性状及硒吸收分配的影响

郑威 万晟杰 龙小玲 蔡端午 刘金龙

[摘要]在施硒量和施用时期相同条件下，设置不同施用浓度处理进行田间小区试验。结果表明，不同处理对水稻植株生长发育没有影响;不同处理对水稻经济形状有影响，施硒处理提高每穗实粒数、结实率、千粒重，从而提高产量，产量顺序为Se4>Se3>Se2>Se1>Se0;不同处理对稻米的整精米率有较大影响，施硒处理提高稻米的整精米率，Se3、 Se4处理的整精米率分别为65%和64%，显著高于对照;水稻吸收硒的总体规律是叶片>茎秆>稻米，不同处理叶片、茎秆、稻米中硒含量均以Se3处理最高，施硒处理稻米硒含量（总硒和有机硒）、有机硒占总硒的比例均稳定达到湖北省食品安全地方标准《富有机硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）;施硒处理水稻植株对硒的利用率较高，为51.26%～64.12%，均超过50%。

[关键词]生物有机硒;水稻;农艺经济性状;吸收分配

[中图分类号]S511 [文献标识码]B

水稻是世界第二大粮食作物，播种面积和总产量仅次于小麦。我国水稻播种面积占粮食作物播种面积的30%左右，而稻谷总产量占粮食总产量的40%以上，播种面积和总产量均居粮食作物之首。我国约有65%的人口以稻米为主食。稻米的营养成分80%左右是淀粉，但淀粉颗粒极小，易于被人体吸收利用，7%左右的蛋白质，2%左右的脂肪，其他营养成分如纤维素、矿物质及维生素B群等均含量丰富，且粗纤维少，不含胆固醇。稻米中营养成分可消化率和吸收率均较高，特别是蛋白质含量虽少，但易于被人体吸收利用的蛋白质较多，且含有丰富的赖氨酸和苏氨酸。随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们已经从吃饱转向吃好，现在正向吃安全、吃健康转变。发展富硒产业正是顺应这一历史潮流，可以满足人们日益增长的美好生活的需要。稻米是人们日常补硒的理想载体，富硒稻米是人们最便捷、最大众化的补硒产品，发展优质绿色安全的富硒稻米产业对促进农业供给侧结构性改革，实施乡村振兴战略，改善人们的日常膳食结构，促进全民健康具有重要作用和积极意义。

硒是人体必需的微量营养元素。硒是动物和人体谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px） 的组成成分及酶家族活性部位的辅基， 具有防癌抗癌、保护心脑血管、保肝护肝、保护眼睛、解毒排毒抗重金属、抗氧化、提高免疫力、延缓衰老和增强生殖功能等多种作用，可预防克山病、大骨节病、心血管病、癌症、糖尿病等40多种疾病。我国72% 地区处于缺硒、低硒带，在低硒土壤中生产出的食物往往硒含量较低，而膳食中硒摄入量的不足严重影响着人们的身体健康。因此仅靠天然食物中的硒难以满足人体的正常需要，人体处于低硒、缺硒状态已严重威胁着人们的身体健康并造成潜在的危害。中国近2/3的人缺硒或处于缺硒边缘。中国营养学会推荐硒的日摄入量不能低于60 μg，正常成人日摄入硒的安全和合适范围为60～250 μg，2017年国家卫计委制定标准，推荐硒日最高安全摄入量为400 μg。

自然界中存在的硒元素分为化学硒和生物硒两种。化学硒一般指无机硒（亚硒酸钠和硒酸钠）和人工合成的有机硒化物以及化学纳米硒;生物硒是通过生物转化使硒与生物体内有机物质结合而成，一般以硒蛋白、硒多肽、硒氨基酸、硒多糖、硒核酸等形式存在或者通过富硒微生物转化而来的生物纳米硒。化学硒的毒性很强且吸收率低，与化学硒相比，生物硒具有使用安全、无毒副作用、吸收利用率高、营养价值高等优点，是补硒的首选。微生物富硒发酵是利用生物资源对硒开发的一项重要课题，具有广阔的前景。硒蛋白、硒多肽、硒氨基酸、硒多糖、硒核酸都是易于动植物吸收的优良补硒剂，具有良好的药理及保健作用。

目前有机硒的获得包括微生物转化法、植物转化法和动物转化法等。微生物转化法中较多的是利用酵母和乳酸菌，但这种微生物将无机硒转化成生物硒的转化效率不高，最高只有30%，至少残存70%的无机硒，而利用其他富硒微生物进行生物硒高效转化已有成功研究。在缺硒和低硒地区通过提高作物中硒的含量是改善人体硒营养的有效途径，而在富硒区，仅仅依靠土壤中的硒则农产品的硒含量很难达到标准，必须依靠生物富硒强化，即通过生物转化来获得有机硒含量较高的农产品，但目前生产上多用亚硒酸钠根外喷施来获得富硒农产品，不仅硒的利用率不高，而且对作物和人体有害，对土壤和水体形成二次污染。因此，本研究通过在水稻上施用微生物转化而来的生物有机硒，进而在优质绿色安全的基础上，生产出精准达到湖北省食品安全地方标准《富有机硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）且有机硒含量高的稻米提供依据。

1    材料与方法

1.1    试验基本情况

试验于2016年在湖北省英山县红山镇叶坊村九组叶柏华责任田进行，土壤不含硒。供试品种为鄂中5号，大田用种量2kg。4月21日播种，播种后20d在秧田每667m2施尿素10kg提苗;5月23日移栽，株行距为16.5cm×26.4cm（5寸×8寸），双本插，东西行向，大田底施16-10-10复合肥50kg /667m2，移栽后7d再施16-10-10复合肥5kg/667m2。其他管理同一般大田。

1.2    试验设计

试验用生物有机硒制剂为湖北省农科院富硒研究团队自主研发的专利产品（专利号 201610338121.6），试验设0（Se0，对照）、10 mg/L（Se1）、20 mg/L（Se2）、30 mg/L（Se3）、40 mg/L（Se4）5个施硒浓度（以Se计），3次重复，共15个小区，小区面積20m2（4m×5m）。每小区施用生物有机硒制剂9mL（生物有机硒制剂硒含量5000 mg/L， 以Se计），即每小区施硒（以Se计）45mg，折合每667m2施用生物有机硒制剂300mL，施硒（以Se计）1.5g，于8月18日灌浆初期叶面喷施1次。

1.3    取样分析

9月15日田间取样，每小区5点取样，每点取3兜，共计15兜。统计每667m2有效穗数，每小区从15兜中随机选取10穗进行考种。9月16日收获，每小区单收单脱，统计小区实收产量，计算每667m2产量。不同处理3个重复小区每小区随机选取1/2样品混合，将籽粒、叶片和茎秆分开，送国家硒产品质量监督检验中心检测水稻植株不同部位硒含量，另1/2样品将籽粒脱下，利用小型加工机加工成精米，统计整精米率。利用SAS v9.4分析不同处理差异显著性。

2    结果与分析

2.1    不同处理对水稻农艺性状的影响

2.1.1    不同处理对水稻株高和单位面积有效穗数的影响。不同处理株高和每667m2有效穗数见表1。表1结果表明，不同处理株高和每667m2有效穗数没有差异，这是因为施硒时水稻生长发育已经完成，株高和单位面积有效穗数已经形成，因此施硒不构成对株高和单位面积有效穗数的影响。

2.1.2    不同处理对水稻结实性状的影响。不同处理对水稻每穗总粒数、每穗实粒数、结实率等结实性状的影响见表2。表2结果表明，4个施硒处理在每穗总粒数、每穗实粒数上均比对照高，以喷施

浓度为30mg/L最高，与对照以及喷施浓度为10、20mg/L的处理差异显著，与喷施浓度为40mg/L的处理差异不显著，结实率也以喷施浓度为30mg/L最高，但处理之间差异不显著。

2.1.3    不同处理对水稻千粒重的影响。不同处理对水稻千粒重的影响见表3。表3结果表明，以喷施浓度为40mg/L的处理千粒重最高，与对照及喷施浓度为10mg/L的处理间差异显著，与其他处理之间差异不显著。

2.2    不同处理对水稻产量性状的影响

不同处理对水稻产量性状的影响见表4。表4结果表明，施硒处理小区实收产量均比对照高，以喷施浓度为40mg/L的处理最高，小区产量为18.67kg，比对照的16.83kg增产10.9%，差异达显著水平，其次为喷施浓度为30mg/L的处理，小区产量为17.83kg，比对照的16.83kg增产5.9%，达显著差异。

2.3    不同处理对水稻整精米率的影响

不同产量对水稻整精米率的影响见表5。从表5可以看出，施硒处理提高水稻整精米率1～5个百分点，以喷施浓度为30mg/L的处理最高，整精米率达到65%，与对照处理差异显著。

2.4    不同处理对水稻吸收和分配硒的影响

试验结果（表6）表明，水稻吸收硒的总体规律是叶片>茎秆>稻米，不同处理叶片、茎秆、稻米中硒含量均以喷施浓度为30mg/L的处理最高。叶片硒含量喷施浓度为20、30、40mg/L的处理显著高于喷施浓度为10mg/L的处理和对照处理，喷施浓度为20、30、40mg/L的处理之间差异不显著;茎秆硒含量施硒处理显著高于对照，但施硒处理之间差异不显著;稻米硒含量（总硒和有机硒）施硒处理均显著高于对照，稳定达到湖北省食品安全地方标准《富有机硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）（稻米总硒0.2～0.5mg/kg，有机硒占比≥ 80%），喷施浓度为30、40mg/L的处理总硒含量接近标准上限而不超标准上限，有机硒占比分别为83.6%和84.9%，且显著高于喷施浓度为10、20mg/L的处理，喷施浓度为30、40mg/L的处理之间、喷施浓度为10、20mg/L的处理之间差异不显著，有机硒占总硒的比例施硒处理均超过80%，但差异不显著，说明有机硒占比非常稳定;施硒处理水稻植株硒利用率为51.26%～64.12%，说明水稻植株对硒的利用率在50%以上，利用率非常高。

3    结论与讨论

3.1    结论

在施硒量和施用时期相同条件下，设置不同施用浓度处理进行田间小区试验，得到如下结论：

（1）不同处理对水稻植株生长发育没有影响，这是因为施硒时期在灌浆初期，此时水稻生长发育已经完成，施硒对水稻生长发育没有构成影响，并不代表硒对水稻生长发育没有影响。

（2）不同处理对水稻经济形状有影响，施硒处理提高每穗实粒数、结实率、千粒重，从而提高产量，产量顺序为Se4>Se3>Se2>Se1>Se0。

（3）不同處理对稻米的整精米率有较大影响，施硒处理提高稻米的整精米率，Se3、 Se4处理的整精米率分别为65%和64%，显著高于对照。

（4）水稻吸收硒的总体规律是叶片>茎秆>稻米，与前人的研究结果相同。不同处理叶片、茎秆、稻米中硒含量均以Se3处理最高。施硒处理稻米硒含量（总硒和有机硒）、有机硒占总硒的比例均稳定达到湖北省食品安全地方标准《富有机硒食品硒含量要求》（DBS42/002-2014）。

（5）施硒处理水稻植株对硒的利用率较高，为51.26%～64.12%，均超过50%。

3.2    讨论

（1）目前生产上大多施用无机硒、化学合成的硒化物以及硒矿粉进行生物外源强化，这类硒本质上是一种有毒有害的化学投入品，存在很大风险，例如，安全性低，形成二次污染，作物利用率低，使用量大，产品硒含量不达标，特别是有机硒含量低。在国家日益加强农产品安全和农产品生产环境治理的大背景下，应大力提倡安全、高效、无污染的生物有机硒的使用。

（2）要在优质绿色的基础上开展富硒农产品的生产。在水稻上应选用优质常规稻品种，在产地环境、生产过程、产品质量上执行绿色食品标准，在硒的使用上要形成标准化、规范化，选择生物有机硒作为硒源，掌握最佳用量、最佳浓度、最佳方式、最佳时期，能够精准达标。

（3）研究表明，生物有机硒的施用对水稻经济性状、产量性状和品质性状有一定作用，与黄太庆等研究结果不尽相同，与黄太庆等选用的硒源为无机类的亚硒酸钠有关。

（4）富硒农产品生产首要考察的性状为可食部分的硒含量，特别是有机硒含量，因为只有作物主导吸收硒并转化为自身的营养物质才有较高含量的有机硒，Zhang L H， et al的研究表明，只有根部存在一定量的硒代蛋氨酸，才能通过硝酸盐转运蛋白NRT1.1B向籽粒转运，叶片也是一样，因此外源生物有机硒对提高稻米等农产品的硒含量，特别是有机硒的含量至关重要。不能夸大硒对作物农艺经济性状及品质性状的作用从而掩盖硒含量，特别是有机硒含量不达标的问题。根据本研究结果综合分析，利用生物有机硒进行水稻外源生物强化，推荐每667m2使用量为300mL（以Se计的使用量为1.5g），施用浓度为30～50mg/L，在水稻灌浆初期叶面喷施1次。

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