施硒对不同密度春小麦产量和籽粒硒含量的影响

冯 魁 ，贾莉莉，贾永红，迪里夏提·尔肯，刘 俊，石书兵

(1.新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐 830052；2.金正大生态工程集团股份有限公司，山东临沭 276700；3.新疆农业科学院奇台麦类试验站，新疆奇台 831800)

硒是植物生长所需的一种有益元素，适量施硒能促进植物的光合作用和生长发育，提高作物产量、品质和抗逆能力[1-2]。同时，硒还是人和动物维持机体健康必需的微量元素。研究表明，人体长期硒摄入量不足，可导致一些慢性病和癌症的发生[3-4]。植物的根系、茎秆和叶片均可吸收外源硒，因此，生产中常通过土壤施硒、叶面喷硒、硒浸种或茎部注射等方法施硒肥[5-6]。叶面喷施硒是一种便捷、安全、有效提高粮食作物含硒量的方法[7]。小麦对硒较敏感，对硒的富集能力明显高于玉米、水稻等其他禾谷作物，因此小麦作为较好的富硒载体备受相关研究者重视[8]。研究发现，新疆小麦主要产区的土壤大多属于足硒、甚至是富硒土壤，生产出的小麦籽粒含硒量却不高，甚至偏低，这可能与土壤质地以及土壤中有效硒含量有关[9]。叶面喷施硒肥可提升粮食作物中的硒含量[10]。

目前，国内外学者关于富硒小麦的研究较多[11-12]，大多研究认为，施硒可提高小麦产量和籽粒硒含量，但施硒过量不仅不能使作物增产，还会导致小麦硒中毒或者环境污染。张 晓等[13]研究表明，在小麦抽穗至灌浆前期喷施一定浓度的硒溶液，不但能增加穗长、穗粒数、千粒重、产量，还能明显提高籽粒的硒含量，且硒含量随着施硒量的增大而提高。孙发宇等[14]认为，叶面喷施硒酸钠，可明显增加小麦籽粒中的硒含量，但增幅因品种(系)而异。穆婷婷等[15]研究发现，在灌浆期喷施67.84 g·hm-2硒可提高谷子的营养品质和产量。以上报道多集中于施硒量对作物籽粒产量、硒含量影响，有关种植密度和施硒量共同作用对作物籽粒产量和硒含量的影响鲜见报道。北疆地区的春小麦多为密播种植，近些年随着“精量播种”技术的推广，探讨最佳的种植密度和施硒量尤为迫切。本试验拟研究叶面喷施亚硒酸钠对不同密度春小麦产量、籽粒硒、氮、磷、钾含量的影响，以期探索富硒小麦的最适宜种植密度和施硒量，为新疆春小麦富硒生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试点概况

试验以中早熟春小麦品种新春31号为供试材料，于2016年4月在新疆农业科学院奇台麦类试验站进行，硒源为分析纯亚硒酸钠(Na2SeO3)。试验地前茬作物为冬小麦，0～20 cm土层有机质为15.157 g·kg-1，总氮0.933 g·kg-1，速效磷7.1 mg·kg-1，速效钾351 mg·kg-1，总硒0.096 mg·kg-1，pH值为8.6。

1.2 试验设计

试验采取两因素裂区设计，密度为主区，分别为450万株·hm-2(D1)、600万株·hm-2(D2)、750万株·hm-2(D3)三个处理；副区为不同浓度的亚硒酸钠，5个浓度分别为纯硒0 g·hm-2(Se1)、15 g·hm-2(Se2)、30 g·hm-2(Se3)、45 g·hm-2(Se4)、60 g·hm-2(Se5)。试验小区行长5.0 m，行距0.2 m，小区面积10 m2(2 m×5 m)，采用等行距播种，周边设置保护行。在灌浆前期(花后5 d)按照设计配置不同浓度的硒溶液，使用手持压缩式喷雾器进行均匀喷雾，各小区喷雾时用1.2 m高的隔板隔离。生育期间分两次随水追施尿素(含N约46%)共300 kg·hm-2，其他田间管理同普通中产田。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量及构成因素测定

成熟期于每个小区随机取3个1 m2样点，调查成穗数，每个样点选取10株小麦考种，统计穗粒数、穗长、千粒重等指标。各小区选取4 m2(2 m×2 m)样点进行人工收割、脱粒并计产。

1.3.2 籽粒硒含量测定

烘干并粉碎籽粒，称取过1 mm筛的粉末1.000 g并置于125 mL的三角瓶中，加入10 mL混酸(HNO3∶HClO4=10∶1)消解至无色透明，加入2 mL浓HCl，于电热板上加热5～6 min，待溶液冷却后用蒸馏水转移至100 mL容量瓶中，加入2 mL 10%的K3[Fe(CN)6]并定容，使用AFS-810原子荧光光谱仪测定籽粒中的总硒含量[16]，参考Sun等[17]的方法测定无机硒的含量。

1.3.3 籽粒氮、磷、钾含量测定

籽粒粉碎后，选用浓H2SO4-H2O2消解，并采用凯氏定氮法测定籽粒中全氮含量，钒钼黄比色法测定籽粒磷素含量，火焰光度法测定钾素含量。

1.3.4 相关指标计算公式[18-19]

籽粒硒累积量=单位面积籽粒产量×籽粒硒含量。

硒利用率=(施硒籽粒硒累积量-不施硒籽粒硒累计量)÷单位面积施硒量×100%

有机硒含量=籽粒总硒含量-无机硒含量

籽粒硒强化指数=(施硒籽粒硒含量-不施硒籽粒硒含量)÷施硒量

1.4 数据处理

采用Excel 2010进行数据统计并制作图表，采用DPS 7.05进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 种植密度和施硒量对春小麦产量及其构成因素的影响

种植密度对穗粒数、穗长、成穗数、千粒重和产量的影响均达到极显著水平，影响程度依次为成穗数>穗粒数>穗长>千粒重>产量(表1)。种植密度对成穗数的影响表现为D2>D3>D1，D3和D1处理分别比D2处理降低了8.41%和24.09%，处理间差异显著；D2处理下穗粒数分别比D1和D3处理上升了3.46%和18.51%，处理间差异显著；D2处理穗长最高，比最低的D3处理穗长高6.89%；千粒重在D1和D2处理间差异不显著，但二者较D3处理增加显著，比D3处理增加了4.38%和5.09%；D2处理的产量显著高于其他处理， D1和D3处理间差异不显著(表2)。

叶面喷施硒对春小麦穗长和成穗数影响不显著，对千粒重、穗粒数和产量影响达极显著水平(表1)。随着施硒量的增加，穗粒数逐渐增加，至Se4时达到最大。千粒重在Se3、Se4、Se5处理间差异不显著，但三者均显著高于Se1处理，比Se1处理依次增加了5.51%、7.78%和5.51%。Se2、Se3、Se4、Se5处理较Se1处理的产量分别提高了4.59%、10.05%、16.21%和10.66%，差异显著(表2)。说明叶面喷硒可有效增加小麦产量。密度和施硒互作对上述指标影响均不显著(表1)。

表1 不同处理对春小麦的产量及其构成因素的F值Table 1 F value of the yield and its components of spring wheat under different treatments

**:P<0.01.

2.2 种植密度和施硒量对小麦籽粒硒含量的影响

国家规定的富硒小麦中硒含量上限为0.3 mg·kg-1，一般情况下，籽粒中的硒含量在0.1～1.0 mg·kg-1间被认为是安全的，150～300 μg·kg-1即可视为富硒小麦[19]。

表2 不同处理春小麦的产量及其构成因素Table 2 Yield and its components of spring wheat under different treatments

同行数据后不同小写字母表示硒处理间差异显著；相同指标同列数据后不同大写字母表示不同密度间差异显著(P<0.05)。

Different lowercase letters following data at same line mean significant difference among Se levels;Different capital letters following data of same index at same column mean significant difference among different densities(P<0.05).

方差分析表明，种植密度对籽粒总硒含量、有机硒含量、无机硒含量均无显著影响。叶面喷施硒能显著提高小麦籽粒中有机硒含量，施硒后籽粒中有机硒含量达140.90～346.32 μg·kg-1，占总硒含量的79.17%～82.47%，是不施硒的3.53～9.53倍(表3)。说明叶面喷施硒能有利于籽粒中有机硒富集。

由表3可知，籽粒硒强化指数受施硒水平影响显著。随着施硒量的增加，籽粒硒强化指数整体呈减小趋势。籽粒硒强化指数在5.55～8.90 μg·kg-1·(g·hm-2)-1之间，表明每施硒1 g·hm-2，籽粒硒含量平均提高5.55～8.90 μg·kg-1。

2.3 种植密度和施硒量对籽粒硒累积量和吸收利用率的影响

经方差分析发现，种植密度和施硒量对籽粒硒累积量、硒利用率的影响均达到显著水平(P<0.05)；密度和施硒互作对籽粒硒累积量影响显著，但对硒吸收利用率影响不显著。密度对籽粒硒累积量影响程度表现为D2>D3>D1；籽粒硒累积量随着施硒量的增大而增多，处理间差异显著。总体来看，D2Se5处理硒累积量最大。密度对硒吸收利用率影响表现为D2>D3>D1，平均分别为5.03%、4.77%、4.56%。随着施硒量的增加，硒吸收利用率呈逐渐降低趋势，以Se2处理最高，利用率达5.08%～ 6.15%，与其他处理间差异显著，Se4与Se5间差异不显著(表4)。说明随着施硒量的增大，籽粒对硒的利用率逐渐降低。

2.4 种植密度和施硒量对小麦籽粒氮、磷、钾含量的影响

经方差分析发现，密度对小麦成熟期籽粒中氮、磷、钾含量的影响均不显著(P<0.05)，施硒量对籽粒氮、磷、钾含量的影响达到显著水平，种植密度和施硒量互作对籽粒氮、磷、钾含量均无显著性影响。随着施硒量的增加，籽粒中氮含量先增加后降低，Se2处理比对照处理平均氮含量增加了1.25%，Se4处理时籽粒中的氮含量最高，达2.23%～2.24%，比不施硒平均增加了4.55%。籽粒中的磷含量随施硒量的增加呈先升高后降低的趋势， Se2～Se5处理分别比Se1处理平均磷含量增加了5.95%、16.58%、16.67%和3.57%。钾含量随施硒量增加呈降低趋势，Se1处理钾含量最高，为0.28%～0.29%，Se5处理中钾含量最低，为0.22%～0.23%(表5)。说明增施硒肥可有效促进籽粒对氮和磷的吸收，抑制对钾的吸收。

表3 不同处理春小麦籽粒硒含量及籽粒硒强化指数Table 3 Organic content and grain selenium biofortification index of spring wheat under different treatments

同列数据后不同字母表示硒处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Different letters following date at same column mean significant difference among Se levels at 0.05 level.The same below.

表4 不同处理下春小麦籽粒硒累积量和吸收利用率Table 4 Selenium accumulation and utilization rate of spring wheat grains under different treatments

表5 不同处理春小麦籽粒的氮、磷、钾含量Table 5 N, P and K contents of spring wheat under different treatments %

3 讨 论

适宜的种植密度和施硒量能够提高小麦群体的光合作用能力，明显改善小麦群体各项指标，对产量提高有益。杨卫君等[20]认为，密度对春小麦各个时期群体质量都有显著影响，密度过大或过小均影响其生长发育和产量；郭美俊等[2]研究表明，适量的亚硒酸钠可明显提高谷子的光合性能，对谷子的穗数、千粒重和产量等均有影响；郝玉波等[21]研究发现，当硒含量≤10 mg·kg-1时，玉米籽粒产量明显增加；张 妮等[22]发现，喷施20 mg·L-1亚硒酸钠可使小麦籽粒达到国家富硒标准，同时产量提高19.5%左右；刘 庆等[18]研究认为，喷硒对小麦产量和千粒重没有显著影响。本研究表明，种植密度对春小麦成穗数、穗粒数、穗长、千粒重和产量影响均达到极显著水平，成穗数、穗粒数、穗长、千粒重和产量均以D2处理最佳。施硒量对穗粒数、千粒重、产量的影响达到极显著水平，以Se4处理产量最佳。关于施硒量对产量及其构成因素影响的结论不尽相同，这可能与环境和作物本身遗传特性有关，具体原因有待于进一步研究。

Ducsay等[23-25]研究表明，叶面喷施5～100 g·hm-2的硒酸钠，能显著增加小麦各器官中的硒含量，且不会产生毒害效应；李 韬等[26]指出，施硒可以明显提高小麦籽粒中的硒含量，品种间存在一定差异；唐玉霞等[27]研究得出，小麦在抽穗期至灌浆期间叶面喷施40 μg·mL-1亚硒酸钠，籽粒硒含量最高。本试验表明，种植密度对籽粒总硒含量、有机硒含量、无机硒含量、籽粒硒强化指数影响不显著，对籽粒硒累积量和硒利用率影响显著；施硒量对上述指标的影响均达显著水平，密度和施硒互作对硒累积累量和利用率影响显著；硒含量随施硒量的增大而显著增大，施硒后籽粒中有机硒占总硒含量的79.17～82.47%，是不施硒的3.53～9.53倍，硒累积量也随施硒量增大而增多，以D2Se5处理时硒累积量最大。硒利用率则随施硒量增大呈逐渐降低的趋势，这和刘 庆等[18]研究结果一致。

已有研究表明，施硒能提高籽粒中的氮和磷含量[28]。尚庆茂等[29]研究发现，叶面施硒后小麦植株中氮含量明显减少；田秀英等[30]研究得出，施硒能使苦荞籽粒中的氮、磷、钾含量有所上升；李登超等[31]研究发现，小白菜地下和地上部分器官的氮含量随施硒量的增加呈明显增加，但地上和地下部分器官的磷含量以及地上部分的钾含量降低。本试验中，叶面喷施硒可明显增加籽粒的氮、磷含量，降低籽粒钾含量。研究结果的差异可能与喷施亚硒酸钠的浓度、作物种类、地域环境等有关，更确切的结论还需更多、更深入的研究。