土壤施硒对淮山硒含量的影响

王晓丽，张泽洲，曹 升，陈清清，4，严华兵，王张民*

(1．中国科学技术大学 地球和空间科学学院，安徽 合肥 230026；2．苏州硒谷科技有限公司，江苏省硒生物工程技术研究中心，江苏 苏州 215000；3．广西壮族自治区农业科学院 经济作物研究所，广西 南宁 530007；4．宜春学院，江西 宜春 336000)

硒是人体必需微量元素之一，硒维持人体正常生理活动，具有保护心脏、预防癌症、抗氧化、提高免疫力、抗病毒等多种生物学功能，对人体健康至关重要[1-3]。中国有72%的地区属于低硒和缺硒地区，我国13省份普查结果显示，人均每日硒摄入量仅约40 μg，低于中国营养学会推荐的每日补充60-250 μg的量[4-5]。人体吸收的硒取决于膳食摄入的硒，通过外源硒营养强化方法提高农产品硒水平，对改善人类硒营养健康具有重要意义，因此开发富硒农产品的需求日益迫切。

近年来，关于富硒水稻、富硒小麦、富硒马铃薯等富硒农产品的研发已受到了人们的关注[6-8]。淮山含有丰富的蛋白质、微量元素等营养成分及多种药用成分，具有较高的药理作用和食用价值[9]。目前外源硒营养强化技术研究多集中在水稻、小麦等粮食作物和番茄、大白菜等蔬菜作物方面，而对淮山的硒营养强化报道较少，富硒淮山的种植具有广阔的应用前景。广西是农业大省，也是我国最大的天然富硒区，本试验以淮山为材料，选择广西南宁和玉林两个试验区，采用土壤根施方式，比较不同施肥时期和施肥量对淮山可食部分含硒量的影响，确定适合富硒淮山种植的最适施肥时期和施肥量，旨在为富硒淮山的生产种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试淮山品种为“桂淮7号”和“紫玉淮山”，分别由桂平市金田村家春合作社和玉林市兴业县大水庄园提供；供试硒肥为苏州硒谷科技有限公司提供的基准肥料，根部撒施用粉末硒肥产品代码SETEK-BF-002，总硒含量1000.0 mg/kg。

1.2 试验地自然状况

表1 试验地土壤理化性质

试验区在南宁市武鸣县里建镇和玉林市玉州区仁厚镇进行，属于亚热带季风气候，光热充足，雨量充沛。里建镇试验地土壤总硒含量背景值为544.4μg/kg。仁厚镇试验地土壤总硒含量背景值为183.7 μg/kg。

1.3 试验设计

试验于2019年4月30日分别在南宁市武鸣县里建镇和玉林市玉州区仁厚镇试验田开展。采用大田小区试验，一次性基施氮肥、磷肥、钾肥、有机肥，根据淮山的生育阶段，分别在8月20日(淮山块茎初期)、9月30日(淮山块茎膨大期)、11月30日(淮山块茎成熟期)三个施肥时期，设置两个施肥梯度：低硒组(100 kg/hm2，即100g Se/hm2)和高硒组(250 kg/hm2，即250g Se/hm2)，共6个处理组和1个CK组(不施加硒肥)，施用时将硒肥均匀撒施于试验区表层土中，具体试验设计如下：CK：在淮山生长期间未施加硒肥；A：在淮山块茎初期施加100 kg/hm2硒肥；B：在淮山块茎初期施加250 kg/hm2硒肥；C：在淮山块茎膨大期施加100 kg/hm2硒肥；D：在淮山块茎膨大期加250 kg/hm2硒肥；E：在淮山块茎成熟期施加100 kg/hm2硒肥；F：在淮山块茎成熟期施加250 kg/hm2硒肥。试验区采取随机区组排列，每个小区面积 60 m2，每个处理组 3 次重复。各小区田埂用塑料薄膜包裹隔离，田间栽培管理按大田常规操作进行。2020年1月20日采摘各处理组的成熟块茎样品，并去除土壤表层杂物约10厘米，采集根际附近2cm左右的耕作层(10～30cm)土壤样品。

1.4 测试方法及项目

将采摘的淮山样品洗净、去皮、烘干、研磨后，过200目筛，常温保存，土壤样品自然风干，研磨后过200目筛，常温保存。土壤与淮山样品采用HNO3-HClO4混酸消解处理，氢化物发生原子荧光光谱法(HG-AFS)测定样品总硒浓度[10]。其中淮山富集系数计算方式如下：

(1)

1.5 数据处理

数据采用Excel和SPSS进行统计分析及图表绘制，多重比较采用新复极差法(Duncan’s)进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥时期和不同施肥量对南宁淮山硒强化的影响。

图1 不同施肥时期和施肥量对南宁淮山硒含量影响

从图1可以看出，不同时期施肥对南宁淮山硒含量影响不同。3个不同施肥时期均可提高淮山硒含量，并达到显著差异(P<0.05)，在块茎初期和块茎膨大期施肥显著大于块茎成熟期施肥。在块茎初期，低硒组淮山含量为对照组的12.5倍(P>0.05)，随着施肥量的增加，高硒组淮山硒含量提高至CK组的31.5倍，淮山含量最高，为767 μg/kg，显著大于CK组和低硒组(P<0.05)。在块茎膨大期，低硒组、高硒组淮山硒含量均显著大于CK组，分别提高至CK组的16.6、13.1倍，高硒组淮山硒含量相比低硒组略低(P> 0.05)。在块茎成熟期，低硒组、高硒组淮山硒含量略高于CK组(P> 0.05)，分别为CK组的1.2、1.6倍。综合来看，南宁选择在块茎初期施加高含量硒肥，对于淮山中硒强化效果最好，从对照组淮山的含量较低可以看出，这可能是因为南宁地区土壤理化性质导致土壤中的硒在施加低硒肥时难以被淮山吸收利用，只有施加高含量硒肥，才能提高淮山硒含量。

2.2 不同施肥时期和不同施肥量对玉林淮山硒强化效应研究。

图2 不同施肥时期和施肥量对玉林淮山硒含量影响

从图2可以看出，在玉林，不同时期施肥对玉林淮山硒含量影响不同，表现为：块茎膨大期>块茎初期>块茎成熟期，其中块茎初期、块茎膨大期施肥可提高淮山硒含量，块茎成熟期施肥使淮山硒含量降低。在块茎初期，低硒组、高硒组淮山硒含量与CK组达到显著差异(P<0.05)，分别为CK组的3、4倍，且随着施肥量的增加，淮山硒含量增加(P> 0.05)。在块茎膨大期，低硒组、高硒组均显著大于CK组(P<0.05)，淮山含量为498、491 μg/kg，分别为CK组的5.5、5.4倍，但随着施肥量的增加，高硒组硒含量略低(P> 0.05)。在块茎成熟期，相比CK组，施硒后淮山硒含量降低(P> 0.05)。综合来看，玉林选择在块茎膨大期施肥强化效果最好，从玉林对照组淮山的硒含量较高可以看出，这可能是因为玉林淮山较为容易吸收土壤中硒，而块茎膨大期又是淮山吸收转化硒的关键时期，因此在淮山块茎膨大期施肥能快速有效地提高淮山硒含量。

2.3 南宁和玉林土壤-淮山富集系数。

图3 南宁和玉林土壤-淮山富集系数

CK：在淮山生长期间未施加硒肥；A：淮山块茎初期低硒组；B：淮山块茎初期高硒组；C：淮山块茎膨大期低硒组；D：淮山块茎膨大期高硒组；E：淮山块茎成熟期低硒组；F：淮山块茎成熟期高硒组；

根据根际施肥后成熟淮山的根际土壤数据，计算各处理组淮山富集系数，结果如图3所示。从图中可以看出，在CK、块茎初期低硒组、块茎膨大期高硒组、块茎成熟期低硒组、块茎成熟期高硒组中，玉林淮山的富集系数显著大于南宁淮山的富集系数(P<0.05)，块茎初期高硒组、块茎膨大期低硒组间南宁淮山和玉林淮山的富集系数差异不显著(P> 0.05)。在南宁，各处理组淮山富集系数表现为：块茎初期高硒组>块茎膨大期低硒组>块茎初期低硒组>块茎膨大期高硒组> CK >块茎成熟期高硒组>块茎成熟期低硒组。块茎初期高硒组淮山富集系数最大，为109.3%，显著大于其他各处理组(P<0.05)；块茎初期低硒组、块茎膨大期低硒组、块茎膨大期高硒组间淮山富集系数差异不显著(P> 0.05)，但显著大于CK组和块茎成熟期低硒组、块茎成熟期高硒组；块茎成熟期低硒组和块茎成熟期高硒组淮山富集系数最小(P> 0.05)。在玉林，各处理组淮山富集系数表现为：块茎膨大期高硒组>块茎膨大期低硒组>块茎初期高硒组>块茎初期低硒组> CK>块茎成熟期低硒组>块茎成熟期高硒组。块茎膨大期高硒组淮山富集系数最大，为136.8%，块茎膨大期低硒组、块茎膨大期高硒组淮山富集系数显著大于CK、块茎成熟期低硒组和块茎成熟期高硒组(P<0.05)；块茎初期低硒组、块茎初期高硒组与其他处理组间淮山富集系数差异不显著(P> 0.05)。

3 讨论与结论

通过土壤根施硒肥的方式来提高农作物中的硒含量，是一条可行的途径。关于农作物吸收外源硒对作物硒含量的影响已有较多报道，研究表明，对小麦施加5～100ghm-2的硒酸钠溶液，能显著增加小麦的硒含量，且对小麦的生长发育没有毒害作用[11]；潘晓红等发现土施硒肥可以显著提高黑花生的硒含量，且随着土壤施硒量的增加，黑花生的硒含量呈递增趋势[12]；曹升等对食用木薯进行外源硒强化研究发现，根施硒肥可有效地提高块根硒含量[13]；廖青等发现土施硒肥能有效增加甘薯薯块的硒含量，且随着施硒量增加，甘薯薯块硒含量明显提高[14]。殷金岩等研究不同硒肥对马铃薯硒含量的影响表明，在一定范围内施硒能显著提高作物硒含量，但过量施硒会对作物产生毒害作用[15]。与前人研究相似，本试验在块茎初期和块茎膨大期对南宁和玉林淮山土施硒肥都可以显著提高淮山硒含量(见图1、2)，且在块茎初期随着施硒量的增加，淮山硒含量提高，这与潘晓红、廖青等的结论类似；而在块茎膨大期施高浓度硒肥时淮山硒浓度无明显上升，可能是因为块茎膨大期是吸收硒的关键时期，由于植物的自身防御机制，施加过高的硒肥时会对淮山硒积累有一定的抑制作用，阻止硒向可食部分高度富集[16]。

从不同时期施肥的差异比较来看，南宁和玉林在块茎初期和块茎膨大期的施肥效果均显著大于块茎成熟期，南宁在块茎初期施肥优于块茎膨大期，而玉林在块茎膨大期施肥更好(见图1、2)。王斐对不同时期土施硒肥对梨树的影响发现，盛花期施肥可以显著提高叶片中的硒含量，而果实发育期施肥叶片中硒含量却没有显著增加[17]。杨明等对毛竹笋的富硒施肥研究表明，施肥时间和硒肥浓度显著影响竹笋硒含量，在1月施肥竹笋硒浓度大于在3月施肥[18]。张巽等在不同生育时期对谷子施用硒肥，发现各时期籽粒硒含量表现为：灌浆期>孕穗期>拔节期，这可能是因为谷子在生长发育时，硒有向籽粒富集的趋势[19]。陈文红等研究不同时期喷施硒肥对紫色马铃薯块茎硒含量的影响表明，不同品种的最适喷施时期不一样，黑美人在花期喷施硒肥更有效，紫云一号在蕾期效果最好[20]。本试验淮山外源硒强化在不同施肥时期有显著差异可能是淮山品种原因和自身生长机制导致，而南宁和玉林两地的最佳施肥时期不同可能是因为两地土壤理化性质不同从而使淮山对硒的吸收利用效率不同，具体原因还需要进一步探究。

土壤中的硒是植物硒的主要来源，植物对硒的吸收主要取决于土壤硒的有效性。影响硒的有效性因素主要包括土壤类型、质地、pH、氧化还原电位(Eh)、有机质含量等[21]。研究表明，在微酸性和低氧化还原环境的土壤中，硒易被铁、铝氧化物或氢氧化物所固定，对植物有效性不高[22]。对低硒茶园土壤施硒发现，硒易被氧化物吸附固定，可溶性硒含量较少，因此施硒对提高茶叶含硒量的效果较小[23]。熊军等研究不同土壤条件下外源施硒对紫甘薯硒含量的影响发现，薯块硒含量与土壤硒含量无明显线性关系，砂壤土相比粘壤土可能更有利于甘薯块根对土壤中硒元素的吸收[24]。虽然土壤总硒与黏粒含量呈正比，但植物硒含量则与土壤黏粒呈负相关，随着质地变黏土壤中硒的有效性降低[25]。本试验中，南宁试验地土壤类型为壤土，硒含量较高，玉林试验地土壤类型为砂土，硒含量较低，但南宁CK组淮山的富集系数显著小于玉林CK组(p<0.05)，表明两地土壤质地差异很大，从而导致淮山对硒的吸收转运能力不同(见图3)。南宁土壤硒有效性低，在块茎初期施加低浓度硒肥后，硒易被固定难以被淮山吸收利用，只有施加高浓度硒肥，才能达到淮山富硒效果；而玉林试验地砂土硒有效性高，在块茎膨大期对淮山土施硒肥便可增加淮山硒含量，从经济效应考虑角度，施低浓度硒肥比高浓度硒肥更节约成本。因此南宁选择在块茎初期施加高浓度硒肥对淮山硒强化效果最好，玉林在块茎膨大期施加低浓度硒肥效果最好。