2种施硒方式对水稻硒吸收及分布的影响

蒋雄英　莫千持　蒋云伟　黄丽秀　尹辉　赵恒志　范大泳

摘要：【目的】探究不同施硒方式對水稻硒吸收及分布的影响，为富硒水稻栽培和品种选育提供参考。【方法】通过盆栽试验，以3个具有相同遗传背景的水稻品种（中早22、陵两优22和株两优22）为研究对象，设土壤施硒（Na2SeO3）1 mg/kg和叶面喷硒20 mL/L 2种处理，成熟期分别测定3个水稻品种的相关农艺性状、产量、植株各部位的硒含量及土壤养分含量。【结果】外源施硒对水稻的生长及产量影响不明显，但能有效调控水稻各部位的硒含量。土壤施硒不同处理水稻品种的硒吸收累积量依次为中早22>陵两优22>株两优22，而叶面喷硒处理品种间的硒吸收累积量表现为株两优22>陵两优22>中早22。土壤施硒处理各品种的经济集硒率表现为中早22>株两优22>陵两优22，中早22稻米硒含量比例为16.5%，是陵两优22（6.6%）的2.5倍;叶面喷硒处理各品种的经济集硒率则表现为株两优22>陵两优22>中早22，株两优22的稻米硒含量比例为17.3%，是中早22（7.9%）的2.2倍。与叶面喷硒处理相比，土壤施硒处理抑制了土壤的水解性氮含量，提高了土壤全硒和速效钾的含量。【结论】添加外源硒能有效调控稻米的硒含量，土壤施硒方式下中早22更易产出富硒稻米;而叶面喷硒处理后，株两优22的稻米硒含量更高。杂交水稻亲本的富硒特性对杂种后代的富硒能力具有不同影响。

关键词： 水稻;土壤施硒;叶面喷硒;硒分布

中图分类号： S511                            文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）01-0123-06

Abstract：【Objective】The different ways of applying selenium on absorption and distribution of selenium in rice were studied to provide reference for cultivation and variety selection of selenium-enrichment rice. 【Method】 Through pot experiment， the three rice varieties with the same genetic background（Zhongzao 22， Lingliangyou 22 and Zhuliangyou 22）as the research object， set two treatments of soil application of selenium（Na2SeO3） 1 mg/kg and foliar application of selenium 20 mL/L， the agronomic characters， yield， selenium content in various positions and soil nutrient content of three rice varieties were determined respectively at the mature stage. 【Result】Adding exogenous selenium had no obvious effects on rice growth and yield， but could effectively control the selenium content of each part in rice. Selenium absorption accumulation of different rice varieties applying selenium to soil ranked as follows：Zhongzao 22>Lingliangyou 22>Zhuliangyou 22， and the absorption accumulation of exogenous selenium for spraying on the leaf was Zhuliangyou 22>Lingliangyou 22>Zhongzao 22. After soil application of selenium， the set of economic rate of selenium performance for each variety was Zhongzao 22>Zhuliangyou 22>Lingliangyou 22， the selenium content ratio of Zhongzao 22 rice was 16.5%， 2.5 times as that of Lingliangyou 22（6.6%）， and after foliar application of selenium， the economic selenium collection rate of each variety was Zhuliangyou 22>Lingliangyou 22>Zhongzao 22， the selenium content ratio of Zhuliangyou 22 rice was 17.3%， 2.2 times as that of Zhongzao 22（7.9%）. Compared with the foliar application of selenium， soil selenium treatment inhibited the hydrolysis nitrogen content of soil， increased the content of total selenium and availa-ble potassium in soil. 【Conclusion】Adding exogenous selenium can effectively regulate the selenium content of rice，  Zhongzao 22 is more likely to produce selenium-rich rice under the mode of soil application of selenium; and after foliar application of selenium， Zhuliangyou 22 selenium content of rice is higher. The selenium-enriched characteristics of hybrid rice parents have different effects on the selenium-enriched ability of hybrid offspring.

Key words： rice; soil application of selenium; foliar application of selenium; distribution of selenium

Foundation item：Guangxi Science Research and Technology Development Project（Guike AD16380194）;Guangxi Innovation Team Building Special Project of National Modern Agriculture Industry Technology System（nycytxgxcxtd-01-08）;Guilin Scientific Research and Technology Development Project（20190215-13）

0 引言

【研究意义】硒是人和动物生命中必需的微量元素，对改善人类身体健康有着举足轻重的作用。农业生产中常通过施用硒肥来提高作物的硒含量，这也是目前调控硒生态及补充和改善硒营养最简单易行的有效措施（万海英等，2014）。水稻位列我国三大粮食作物之首，其硒含量直接影响着人体硒营养水平。目前，提高水稻籽粒硒含量的方法主要是通过添加外源硒来提高土壤硒含量，间接促进根系对硒的吸收和转运，或直接进行叶面喷施外源硒肥来提高稻米硒含量等。因此，比较不同施硒方式对水稻硒吸收及转运的影响，探讨不同水稻品种对外源硒的吸收能力和分布差异，对富硒水稻的生产和发展具有重要意义。【前人研究进展】目前，关于提高水稻硒含量的研究及外源硒对水稻生长影响的相关报道较多。陈雪等（2017）研究发现，通过土壤和叶面添加外源硒能不同程度提高水稻籽粒硒含量，对调控稻米主食区人民的硒营养健康有积极作用。黄太庆等（2017，2019）研究表明，添加四价外源硒能显著增加水稻各部位全硒含量，使水稻吸收的硒更容易向地上部转运，且更容易在糙米和精米中富集;但施用适量外源硒对水稻产量及生物量影响不显著。不同水稻品种对外源硒的富集能力也有差异。周鑫斌等（2007）研究发现，叶面喷施亚硒酸钠（Na2SeO3）可显著提高水稻籽粒硒含量，但不同水稻品种对硒的吸收和转运能力存在差异。朱文东（2014）研究指出，不同水稻品种的富硒能力存在差异，富硒土壤仍需配套种植硒富集能力强的水稻品种。赵敏（2015）通过比较21个水稻品种添加外源硒后的硒含量，发现不同水稻品种在同一生育期对硒的富集能力不同，且同一水稻品种对不同形式的外源硒的富集效果也存在差异。【本研究切入点】施用外源硒被认为是提高水稻硒含量的重要途径之一，但不同施硒方式、不同品种富集硒的能力均可影响作物的硒吸收及转运。目前，针对广西稻区土壤和叶面施硒后，不同水稻品种的富硒能力、硒在水稻不同部位的分布及利用率的系统研究较少。【拟解决的关键问题】以3个具有相同遗传背景的水稻品种为研究对象，通过盆栽试验，采用土壤施硒和叶面喷硒2种方式，比较3个水稻品种对土壤硒和叶面硒的吸收、转运、积累和分布情况，探索不同外源施硒方式对不同品种水稻硒营养及外源硒利用率的影响，为深入研究富硒水稻栽培和品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 供试材料

供试水稻品种：中早22、陵两优22和株两优22。3个水稻品种具有相同的遗传背景，其中中早22为陵两优22和株两优22的父本。

供试硒肥：Na2SeO3。

供试土壤：桂林市农业科学研究中心水稻育种核心试验基地0～20 cm耕层土壤。土壤基本理化性质：pH 6.8，水解性氮128.0 mg/kg，有效磷37.9 mg/kg，速效钾93.8 mg/kg，有机质31.8 g/kg，全硒0.68 mg/kg。根据DB45/T 1442—2016《土壤中全硒含量的分级要求》判定该土壤属于富硒土壤（0.45～3.00 mg/kg）。土壤取回后自然风干，去除杂物后过3 mm筛备用。

1. 2 试验方法

试验于2018年7—11月在桂林市农业科学研究中心水稻育种基地进行，采用盆栽法，用直径30 cm、高25 cm的黑色塑料桶，每桶装10 kg风干土。育秧移栽，7月26日催芽播种，8月8日移栽，每桶定植3穴，每穴1株。施肥量按N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶1.1比例施用，每千克土壤加入纯N 0.2 g（尿素，含N 46%），P2O5 0.08 g（生物酶活化磷肥，含P2O5 16%），K2O 0.22 g（氯化钾，含K2O 60%）;其中氮肥和钾肥按基肥∶穗肥=7∶3比例分2次施用，磷肥作基肥一次性施用。

試验采用土壤施硒和叶面喷硒2种方式。土壤施硒：每千克土壤加入Na2SeO3 1 mg，作基肥一次性施用。叶面喷硒：于孕穗期喷施20 mg/L的Na2SeO3溶液400 mL。土壤和肥料充分混匀后，淹水浸泡2周以上。每个品种每个处理重复4 次，共计24桶。水稻全生育期保持土壤处于淹水状态，同时进行病虫害防治。

1. 3 测定项目及方法

水稻成熟后，调查株高、分蘖数、有效穗数等相关农艺性状，并进行样品采集。将整株水稻连根拔起后分为根系和地上部分，根系用自来水冲洗干净后，浸泡在0.1%盐酸溶液中10 min后取出，再用去离子水冲洗3次，不锈钢剪刀剪碎后用信封储存，放至恒温烘箱内105 ℃杀青30 min，70 ℃烘干，记载干物重;地上部分装入网袋自然晒干后进行穗长、千粒重、实粒数、含水率等考种测定;稻米、谷壳、茎叶和根系分别用不锈钢磨样机粉碎磨细，用自封袋储存备用。

植株样品和稻米全硒含量按照GB 5009.93—2017《食品安全国家标准 食品中硒的测定》进行测定分析。

基础土壤样品及收获后采集的各处理土壤样品，送至广西益谱检测技术有限公司检测土壤全硒含量及pH、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量。

1. 4 统计分析

试验数据采用WPS进行整理和制图，利用SPSS 21.0进行方差分析，采用Duncans新复极差法进行差异性检验。

2 结果与分析

2. 1 施硒方式对不同水稻品种农艺性状的影响

由表1可知，土壤施硒和叶面喷硒后，3个水稻品种的株高、穗长、千粒重、根系干重、茎叶干重和籽粒重整体以中早22表现较佳。其中，中早22的株高和穗长显著高于陵两优22（P<0.05，下同），土壤施硒处理的千粒重和叶面喷硒处理的根系干重也显著高于陵两优22。但土壤施硒和叶面喷硒后，3个水稻品种的成穗率、结实率和籽粒重差异均不显著（P>0.05，下同），说明外源硒对水稻产量的影响不明显。

2. 2 施硒方式对水稻根系、茎叶和籽粒硒含量的影響

由表2可知，土壤施硒和叶面喷硒后，不同品种水稻植株体内各部位的硒含量存在明显差异。对于中早22品种，土壤施硒后其根系硒含量高达1.329 mg/kg，是叶面喷硒处理的2.56倍;而地上部分中，叶面喷硒处理的茎叶、稻米和谷壳硒含量显著高于土壤施硒处理，分别是土壤施硒处理的35.53、1.32和1.96倍。对于株两优22品种，2种外源施硒方式对其根系硒含量无显著影响;而地上部分中，叶面喷硒处理的茎叶、稻米和谷壳硒含量显著高于土壤施硒处理，分别是土壤施硒处理的9.73、4.13和3.46倍。对于陵两优22品种，土壤施硒后其根系硒含量为1.146 mg/kg，是叶面喷硒处理的1.40倍;而地上部分中，叶面喷硒处理的茎叶、稻米和谷壳硒含量显著高于土壤施硒处理，分别是土壤施硒处理的7.04、5.57和3.18倍。总的来看，土壤施硒处理中，中早22的硒吸收累积量最高（2.033 mg/kg），株两优22最低（1.560 mg/kg）;而叶面喷硒处理则为株两优22的吸收累积量最高（5.872 mg/kg），中早22最低（5.580 mg/kg）。表明土壤施硒处理主要通过提高地下部的硒含量来改善植株地上部对硒的吸收累积效应，而叶面喷硒处理则是通过直接作用于植株地上部各器官来影响植株对硒的吸收累积。

2. 3 施硒方式对水稻各部位硒分配比例的影响

由图1可看出，不同施硒方式下，3个水稻品种不同部位对硒的吸收比例存在差异，但整体变化趋势相似。由图1-A可知，土壤施硒处理中早22植株吸收的硒主要滞留在根系中，分配比例为65.4%;其次为稻米和谷壳，硒分配比例分别为16.5%和12.4%，茎叶的硒分配比例最低;叶面喷硒处理中早22植株吸收的硒主要滞留在茎叶中，分配比例为73.9%，稻米的硒分配比例为7.9%，低于土壤施硒处理。由图1-B可知，土壤施硒处理株两优22植株吸收的硒也主要滞留在根系中，分配比例为50.4%，稻米硒分配比例为15.8%;叶面喷硒处理株两优22植株吸收的硒主要滞留在茎叶中，分配比例为57.0%，稻米硒分配比例为17.3%，略高于土壤施硒处理。由图1-C可知，陵两优22在不同施硒方式下，其植株吸收的硒在各部位的变化趋势与株两优22基本一致，其中土壤施硒处理稻米的硒分配比例为6.6%，叶面喷硒处理稻米的硒分配比例为12.6%，高于土壤施硒处理，但低于株两优22叶面喷硒处理稻米的硒分配比例。

由此可见，土壤添加外源施硒，中早22的经济集硒率（可食用部分稻米的硒含量占整个植株体内总硒含量的比例）最高，其次为株两优22，陵两优22最低;叶面喷施外源硒，株两优22的经济集硒率最高，其次为陵两优22，中早22最低。

2. 4 外源硒对水稻土壤养分含量的影响

由表3可看出，3个水稻品种土壤施硒处理的土壤全硒含量均显著高于叶面喷硒处理，但土壤pH和有机质含量无显著差异。中早22叶面喷硒处理的土壤水解性氮含量显著高于土壤施硒处理，土壤有效磷和速效钾含量无显著差异;株两优22土壤施硒处理的土壤有效磷含量显著低于叶面喷硒处理，土壤速效钾含量显著高于叶面喷硒处理，土壤水解性氮含量无显著差异;陵两优22土壤施硒处理的土壤水解性氮含量显著低于叶面喷硒处理，土壤速效钾含量显著高于叶面喷硒处理，土壤有效磷含量无显著差异。

3 讨论

本研究以3个具有相同遗传背景的杂交水稻品种为试验材料，分析比较各水稻品种对硒的吸收特性，以探究杂交后代及亲本对不同方式外源硒的富集能力。研究发现，土壤施硒和叶面喷硒后，3个水稻品种的籽粒重差异均不显著，说明添加外源硒对水稻产量影响不明显，其主要原因可能是硒仅为一种微量元素，并非作物的必须营养元素，故不构成作物产量的主要限制因子。与刘永贤等（2017）研究指出喷施含硒叶面肥后水稻并无明显增产效果及韦叶娜等（2017）研究发现施用一定浓度的硒对籼稻泰选1号产量无显著影响的研究结果相似，但与吴永尧等（2000）研究证实施硒肥能提高水稻抵御外界恶劣条件的抗性，增强抗氧化能力，进而提高水稻产量的结果存在差异，这种差异可能与试验所用水稻品种不同有关，不同水稻品种对硒的吸收和转运能力不同而导致结果的差异性。

本研究发现，添加外源硒能有效调控水稻植株体内各部位的硒含量，3个水稻品种对不同方式外源硒的吸收利用各有差异。土壤添加亚硒酸盐后，中早22较其他2个品种的根系能吸收更多的硒，并更容易将可利用形态的硒通过木质部向地上部转运，与李圣男等（2015）研究得出在缺硒土壤上添加富硒有机肥能有效提高玉米植株对硒的吸收量，且根系吸收的硒更容易转移到地上部的研究结果相似，哈新芳等（2017）也发现施用适量富硒有机肥能显著提高水稻各组织器官特别是根部硒含量。而叶面喷硒处理后，株两优22对硒的吸收累积量最高，且叶面喷硒处理3个品种的硒吸收累积量均高于土壤施硒处理，与陈雪等（2017）研究发现叶面喷施等量的外源硒后，博Ⅲ优和三香628的地上部硒含量显著高于土壤施硒处理的结果相似。这可能是叶面喷施的硒直接被茎叶吸收，未接触土壤，不容易被土壤固定，减少了土壤根系吸收的漫长过程，进而提高了植株对硒的利用率（刘媛媛等，2014）。

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（責任编辑 王 晖）