不同育秧方式对水稻硒富集的影响

黄太庆，路 丹，江泽普*

(1. 广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西 南宁 530007；2.广西大学农学院，广西 南宁 530004)

【研究意义】硒(Selenium)是人体必需的微量元素之一[1]，其缺乏与过量均会对人体健康产生影响。人体的硒主要通过食物摄入而获得。我国约有72 %的地区约22个省份的土壤存在不同程度的缺硒[2]，缺硒地区作物硒含量也较低。我国居民硒摄入量低于中国营养学会推荐的硒摄入下限值60 μg/d，仅为43.3 μg/d[3]，如果人体长期处于低硒摄入水平，必会因缺硒而引发各种疾病。大米是我国国民的主粮之一，食用富硒稻米是安全有效的补硒措施[4]。因此研究一种安全有效的提高稻米硒含量的方法，对低硒人群安全补硒具有重要的意义。【前人研究进展】有关水稻硒富集的研究已有不少报道，土施硒肥[5-6]和叶面喷施硒肥[7-8]是常用的提高稻米硒含量的有效措施，研究表明后者的效果要优于前者[9]。王兆双等[10]在10个天然富硒土壤(全硒含量范围为0.46～9.22 mg/kg，有效硒含量范围为0.11～0.73 mg/kg)上种植水稻，通过土施3 mg/kg亚硒酸钠的对比试验表明，在10个土壤上施硒处理后的稻米硒含量相比对照提高0.71～16.36倍。周鑫斌等[11]通过大田试验研究表明，叶面喷施10 g/hm2亚硒酸钠，可使水稻籽粒硒含量达到0.255～0.587 mg/kg，是不喷硒处理的7.9～11.0倍。施入土壤的外源硒，其有效性受土壤理化性质的影响，因此，不同类型的土壤会影响水稻对外源硒的吸收。水稻在紫色土上对外源硒的吸收转运要优于青紫泥和小粉土[12]。相关研究表明：通过外源土施硒肥可以提高作物硒的含量，但是仅有5 % ～ 30 %的外源硒会被作物吸收利用[13]，而水稻盆栽试验则表明，水稻对外源硒的当季吸收利用率仅为2.87 %～3.75 %[14]，未被作物吸收利用的硒则残留在土壤中，被土壤黏土矿物吸附固定或者随地下水淋溶，给生态环境带来了极大的安全风险。叶面喷施硒肥具有硒利用率高，硒含量提高显著，技术简单等特点，但也存在着费时费工、作物硒容易超标、施用条件易受气候条件影响、生产出的农产品安全性相对较低等缺点。【本研究切入点】目前关于水稻富硒技术的研究多集中于富硒水稻品种筛选、土施硒肥和叶面喷施硒肥的外源调控技术等方面。而有关硒溶液浸种、富硒基质育秧等措施对水稻后期生长中硒素营养特征及水稻籽粒硒富集影响的研究还鲜见报道。【拟解决的关键问题】本研究拟通过设置3种不同育秧方式培育水稻秧苗，移栽后通过常规管理，并分析水稻硒素营养特征，明确育秧方式对水稻籽粒硒富集的影响，为安全、简单和低成本的富硒水稻生产技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

盆栽试验于2016年7-11月在广西农业科学院科研核心区的大棚内进行，盆栽土壤采自广西农业科学院农场的水稻田，土壤的主要理化性质为：土壤pH 6.150、全氮1.620 g/kg、全磷1.210 g/kg、全钾12.400 g/kg、有机质25.800 g/kg、全硒0.370 mg/kg和有效硒0.034 mg/kg。施用的常规有机肥：有机质含量≥45 %，氮磷钾总养分含量≥5 %。富硒基质：有机质含量≥45.0 %，总氮磷钾含量≥5.0 %，硒含量0.6 g/kg。

移栽后使用的肥料为复合肥(15-15-15)、尿素和氯化钾。供试作物为常规优质稻，品种为桂育9号。

1.2 试验方法

试验设置3种育秧方式，分别为：常规浸种-常规肥料育秧(处理C-C)、常规浸种-富硒基质育秧(处理C-Se)和硒溶液浸种-富硒基质育秧(处理Se-Se)。常规浸种为用清水浸没24 h后放置于阴凉地方，保持湿润，催芽；常规肥料育秧为在育苗框中按土壤重量添加有机肥6.250 g/kg，复合肥0.125 g/kg作为基肥。通过前期的预备试验，使用以下浓度硒溶液浸种和育苗基质育苗对水稻的发芽没有显著影响：硒溶液浸种为使用上述亚硒酸钠溶液浸没24 h后，用清水冲洗2遍，放在阴凉地方，保持湿润，催芽；富硒基质育秧为在育苗框中按土壤重量添加富硒基质6.250 g/kg(相当于施用外源硒3.750 mg/kg土)，复合肥0.125 g/kg 作为基肥。育秧用育秧框尺寸：长×宽×高为50 cm×40 cm×30 cm；播种后25 d，将秧苗移栽到直径为30 cm，高为22 cm的种植盆中，每种育秧方式种植4盆作为重复。

育秧：盆栽土壤经风干，过2 mm筛后，在育苗框中装土50 kg，加水浸泡15 d，把水排干，按上述处理加入基肥，搅拌均匀，使土壤呈泥浆状，摊平，用秧盘播种，每孔放两粒发芽健壮的种子，待秧苗扎根，并长出叶片后，灌水，保持水层。其它按照常规管理进行。

移栽及管理：在种植盆中装入过2 mm筛的风干土8 kg，加水浸泡15 d，加入基肥，搅拌均匀，沉淀1 d，然后选择2棵健壮的长于同一个播种孔里的秧苗，拔出并直接移栽至种植盆中，每盆种植2穴(每穴两苗)。按常规水肥及病虫害管理。基肥为复合肥(15-15-15)2.0 g·盆-1；移栽后10 d第1次追肥，尿素0.7 g/盆；移栽后25 d左右第2次追肥，尿素0.35 g/盆，氯化钾0.50 g/盆。在水稻够苗后晒盆10 d，控制无效分蘖。

1.3 数据调查及样品采集分析

1.3.1 水稻农艺性状调查 从水稻返青开始，每隔10 d左右调查各处理水稻的株高和分蘖数，直至水稻晒田(盆)结束。在水稻收获时，记录水稻的株高及有效穗数，并采集稻穗样品，带回实验室进行考种。

1.3.2 样品采集与制备 水稻成熟之前植株样品：在水稻移栽时的苗期及移栽后的拔节期，分别采集水稻整株植株样品，根系用水冲洗干净后，分离地上部和地下部，再用去离子水冲洗，分别放在鼓风烘箱105 ℃条件下杀青0.5 h，后将烘箱温度调至65 ℃烘干。分别称重后，粉碎，保存好样品，待测全硒含量。

水稻成熟时稻谷采样：水稻成熟后，剪下每个有效穗，在阴凉处自然风干，后考种，脱粒，以及分离空粒和实粒，烘干后分别称重，用砻谷机、精米机将稻谷分离为谷壳、糙米和精米3部分，分别用粉碎机粉碎后，制得样品，保存好，待测全硒含量。

相同日期不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同 Different letters mean significant difference among different treatments in the same date(P<0.05). The same as below图1 不同育秧方式对水稻株高的影响Fig.1 Effect of seedling raising methods on rice height

水稻成熟时植株采样：剪完有效穗的水稻植株，挖出全部根系，并用清水洗净，分离地上部和地下部，分别烘干和称重，粉碎后制备得样品，保存，待测全硒含量。

1.3.3 植株全硒含量测定 植株样品的测定采用国家标准方法(GB 5009.93-2010)中的微波消解-氢化物原子荧光光谱法，原子荧光光度计为吉天AFS-9330。

1.4 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2007 和 SPSS 22.0 等软件进行数据统计分析和图表制作，用LSD法分析各处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同育秧方式对水稻农艺性状的影响

2.1.1 不同育秧方式对水稻生长过程中株高及分蘖数的影响 从图1可以看出，在分蘖盛期(8月21日)之前，株高由高到低依次表现为：处理C-C>Se-Se>C-Se；而进入拔节期(9月1日)后，处理C-Se的株高最高。在水稻分蘖方面，水稻晒田(盆)之前的分蘖表现为处理Se-Se>C-C>C-Se，但在水稻收获时的有效穗数则表现为处理C-C>C-Se>Se-Se(图2)。从水稻移栽至收获的生长期内，在上述3种不同育秧方式下，水稻株高、分蘖数及有效穗数均无显著差异。说明合适浓度的硒溶液浸种和富硒基质育秧等措施，并不会显著影响水稻的正常生长发育。

图2 不同育秧方式对水稻分蘖的影响Fig.2 Effect of seedling raising methods on rice tiller number

2.1.2 不同育秧方式对水稻生物量的影响 如表1所示，拔节期水稻根系的生物量大小为：处理Se-Se>C-C>C-Se，而地上部茎叶生物量的大小顺序为处理C-Se>C-C>Se-Se；成熟期水稻根系的生物量大小为处理C-Se>C-C>Se-Se，茎叶的生物量大小为处理C-Se>Se-Se>C-C，但以上水稻各部位生物量之间的差异不显著。在总的生物量上，无论是在拔节期还是成熟期，均以处理C-Se的最大，分别为77.3 g/盆和100.4，在拔节期和成熟期分别比处理C-C和处理Se-Se高7.3 %、10.1 %和 7.9 %、4.6 %。

2.1.3 不同育秧方式对水稻产量及产量形成要素的影响 千粒重、总实粒数和结实率是水稻产量形成的关键要素。研究表明，处理C-C的产量最高，分别比处理C-Se和处理Se-Se的高2.4 %和6.9 %(表2)。处理C-C的产量比处理C-Se高的原因在于，后者降低了水稻的有效穗数，在总粒数上低于前者； C-C处理的产量比Se-Se处理高的主要原因是，后者降低了水稻的有效穗和结实率(图2，表2)。虽然处理Se-Se有减低水稻产量的趋势，但在本研究浓度控制下，3种不同育秧方式处理下的水稻千粒重、结实率、总粒数及产量之间的差异并不显著(表2)。

表1 不同育秧方式对水稻生物量的影响Table 1 Effect of different seedling raising methods on rice biomass

注：同列数据后不同字母表示处理间差异达显著水平(P<0.05)，下同。
Note： Different letters mean significant difference among different treatments in the same date(P<0.05). The same as below.

表2 不同育秧方式对水稻产量及产量形成要素的影响Table 2 Effect of different seedling raising methods on rice yield and yield formation factors

表3 不同育秧方式对水稻苗期和拔节期地上部和地下部硒含量的影响Table 3 Effect of different seedling raising methods on selenium content in rice plant at seedling stage and jointing stage

2.2 不同育秧方式对水稻硒富集的影响

2.2.1 不同育秧方式对水稻苗期和拔节期植株硒含量的影响 如表3所示，与处理C-C相比，处理C-Se和处理Se-Se显著提高了水稻苗期植株的全硒含量，其中地上部分别是处理C-C的14.9和14.7倍；地下部分别是处理C-C的12.0和15.4倍。随着水稻生长，到拔节期处理C-Se和处理Se-Se的水稻植株硒含量显著降低，地上部的全硒含量分别只是苗期的1/60和1/44；地下部的全硒含量则分别为苗期的1/18和1/13；处理C-C水稻拔节期地上部全硒含量也明显低于苗期地上部，但地下部的全硒含量比苗期的略有提高。在水稻拔节期，3个处理地上部的全硒含量没有显著差异，但在地下部，处理C-Se的全硒含量要显著低于其余2种处理。

2.2.2 不同育秧方式对水稻成熟期各部位硒富集的影响 3种育秧方式下水稻各部位硒含量均表现为处理Se-Se>C-Se>C-C(表4)，且水稻精米和糙米硒含量之间的差异均不显著，处理Se-Se和处理C-Se的精米硒含量比处理C-C的提高17.3 %和5.1 %，而其糙米的硒含量分别提高22.7 %和19.1 %。在稻秆、稻根和谷壳硒含量上，处理Se-Se的稻秆和谷壳硒含量显著高于其余2种处理；处理Se-Se的稻根硒含量显著高于处理C-C，处理C-C和处理C-Se的稻秆、稻根和谷壳硒含量之间的差异均不显著。

3 讨 论

目前，有关不同育秧方式下水稻生长情况的研究报道较少。本研究表明，不同育秧方式对水稻的株高、分蘖数、地上生物量、地下部生物量以及产量及形成要素(千粒重、穗粒数和结实率)均无显著影响。硒参与植物体内多种酶系反应[15]，以增强植物的抗逆能力[16]；降低重金属在水稻体内的累积[17]，以减少重金属对水稻的毒害。硒还能提高水稻叶片光合作用及SOD、CAT和POD等抗氧化酶活性[18]。

表4 不同育秧方式对水稻各部位硒富集的影响Table 4 Effect of different seedling raising methods on selenium enrichment in different rice parts

因此，很多研究认为，施硒能提高水稻株高、叶面积、穗长及水稻产量[19-20]。但也有研究表明，施用外源硒并不能显著提高水稻产量[14]。这可能与土壤硒本底值含量、外源硒施用时间、硒施用量等因素相关。本研究未在水稻移栽后的土壤中添加外源硒，外来的硒仅为移栽的水稻苗上富集的硒及移栽时秧苗根系携带的极少量土中含有的硒，其本身对水稻生长系统中硒总量的影响甚微。说明通过育苗时5.00 mg/L硒溶液浸种和外源硒含量为3.75 mg/kg土的苗床上育苗，使水稻苗期累积高含量的硒，对水稻后期的生长没有显著的影响。

在常规育苗条件下，水稻从苗期到拔节期，再到成熟期，地上部的硒含量逐渐降低，而根系的硒含量则为拔节期最高，这与张城铭等[21]的研究结果一致。在硒溶液浸种或富硒基质育苗条件下，移栽后水稻植株无论是根系还是地上部的硒含量迅速降低，其主要原因在于：一方面，移栽后土壤中的硒含量较低，水稻体内的硒可能再转移至土壤中去；另一方面，硒在水稻植株内有再运转过程[22]，随着水稻生长，生物量增大，地下部的硒向地上部转移，老组织的硒向新组织中转移，硒在水稻植株内被稀释，含量降低。

本研究发现，处理C-Se的水稻根系和地上部硒含量均小于处理C-C，而到成熟期，除了稻秆，其它部位的硒含量均为处理C-Se高于处理C-C，说明富硒基质育秧改变了水稻的硒素营养过程，且更加促进了硒由茎叶向籽粒的转移，其中机理还有待更多研究。对沙棘种子的研究，硒浸种后沙棘幼苗的过氧化氢酶、过氧化物酶和淀粉酶的活力提高[23]。此外，处理Se-Se各生育期、各部位硒的含量均高于其它2个处理，说明通过硒溶液浸种，能使水稻植株内始终累积高于常规育苗的硒含量。有关小麦[24]、高粱[25]、豆类[26]等的研究结果均表明适当浓度的硒溶液浸种，有助于提高种子的发芽率及活力指数，促进根芽的发育，并对提高作物成熟期籽粒含硒量有一定的促进作用，如苗期低浓度的外源硒能促进小麦幼苗的生长[27]，但不同作物种子浸种的适宜硒溶液浓度[23-24]，及苗期外源硒浓度[27]也不同。

4 结 论

适当浓度的硒溶液浸种和富硒基质育秧，对水稻各时期的生物量及产量没有显著影响。在硒含量为3.75 mg/kg苗床育秧后，对水稻成熟期各部位硒含量有促进作用；在硒含量5.00 mg/kg硒溶液浸种和3.75 mg/kg外源硒苗床育秧后，水稻稻根、稻秆和稻壳的硒含量显著提高，精米和糙米硒含量分别比对照提高17.3 %和22.7 %。综上所述，在水稻生产中，硒溶液浸种和富硒基质育秧均是提高稻米硒含量的有效措施。