施硒方式对高粱富硒效果、产量及品质的影响

史丽娟，白文斌，曹昌林，李 光，江佰阳，张建华，范 娜，彭之东，郭瑞峰，高 鹏

（1.山西农业大学高粱研究所，山西晋中030600；2.高粱遗传与种质创新山西省重点实验室，山西晋中030600）

硒是人体必需的微量营养元素之一，对增强人体免疫力、延缓衰老和预防疾病具有重要作用[1]。据统计，全世界有40多个国家和地区缺硒。我国是一个缺硒大国，有22个省（市）的部分地区，约7亿人口处在低硒带[2]。近年来，国内外研究发现，癌症、糖尿病、心脑血管疾病、肝病等多种疾病的发生都与体内硒缺乏有关[3-4]。硒在人和动物体内无法自主合成，必须从食物中获取，植物是自然界硒生态循环中的关键性环节，是人和动物获取硒的最直接来源[5]。因此，科学生产富硒作物，对解决人体缺硒问题至关重要。

高粱是世界第五大禾谷类作物，具有光合效率高、抗旱、耐盐碱、耐瘠薄等特点[6]，是我国干旱地区重要的粮食作物，也是我国酿造业和饲料加工业的重要原料[7]。随着农业供给侧结构性改革，小杂粮迎来了发展机遇，而高粱作为优质山西老陈醋、优质汾酒的主要原料，市场需求量也在不断增加[8]，其在农业生产中拥有巨大产业优势和发展空间。因此，探索富硒栽培技术应用于高粱生产实践，对于高粱产业发展、产品竞争力提高以及人体硒营养状况的改善具有重要意义。

叶面喷施、土壤基施和根施硒肥是目前常用的硒生物强化方法[9]，不同作物对硒的响应效果不尽相同。张城铭等[10]研究表明，土壤基施硒肥能够有效提高水稻籽粒硒含量，能够显著提高籽粒中镁、硫、铁、锰和锌等矿质营养元素含量。廖青等[11]研究表明，不同硒肥施用方式对鲜薯产量无显著影响，但能够有效提高甘薯薯块硒含量，富硒的效果表现为土施＋喷施＞喷施＞土施。穆婷婷等[12]研究认为，叶面喷施外源硒肥能够显著提高谷子籽粒硒含量，可以提高谷子粗蛋白、脂肪、赖氨酸和叶酸等营养品质含量。郝玉波等[13]研究表明，基施硒肥量在0～10 mg/kg时能够显著增加玉米生物量和籽粒产量；基施硒肥量在25～50 mg/kg时玉米干物质积累量减少，籽粒产量和品质均有下降。但关于硒肥施用方式对高粱的影响尚未见报道。

本研究在施硒量相等的条件下，采用土壤基施和叶面喷施2种方式，比较硒肥不同施用方式对高粱产量、籽粒富硒效果及营养品质的影响，以期为富硒高粱生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在山西省晋中榆次修文镇高粱试验基地进行。试验土壤为棕壤土，采用多点取样法采集表层土（0～20 cm），其基本理化性质为：pH值7.9，有机质13.5 g/kg，全氮0.92 g/kg，有效磷18.2 mg/kg，速效钾132.2 mg/kg，全硒0.162 mg/kg。

1.2 试验材料

供试土壤经自然风干后磨碎过2 mm筛，充分混匀用于盆栽试验。供试外源硒为山东西亚化学工业有限公司生产的亚硒酸钠（纯度＞97.0%）。供试高粱品种为山西省冠丰高粱科技有限公司生产的晋糯3号。

1.3 试验设计

采用盆栽试验，用容器为聚乙烯塑料桶，桶的上口直径为30 cm、下底直径为27 cm、高为38 cm，桶底留有直径为2.5 cm的4个孔，每桶装入供试土壤18 kg＋复合肥（N、P、K含量比为29%∶9%∶9%）200 g，反复混匀。高粱全生育期内保持土壤湿度60%～70%，至高粱收获。试验在施硒量相等的条件下，以不施硒肥为对照，设土壤基施和叶面喷施硒肥2种方式，其中，土壤基施硒肥，于高粱幼苗移栽前每千克供试土壤添加1 mg的亚硒酸钠（以硒计）与基肥充分混合施入；叶面喷施硒肥，于高粱挑旗期喷施含硒量为20 mg/L的亚硒酸钠溶液（以硒计），每盆喷300 mL，同时土壤基施硒肥和对照处理叶面喷施等体积的水，以保证试验条件一致。试验采用随机区组设计，每个处理3次重复。高粱种子经过10%的NaClO表面消毒15 min后用去离子水彻底洗净，于不透光培养盆中催芽24 h，待种子露白后移至石英砂中进行育苗，10 d后移栽，每盆移栽3株生长情况一致的幼苗，7 d后每盆最终保留1株。

1.4 样品的采集与测定

1.4.1 样品采集 成熟期对盆栽的全部高粱植株进行株高、穗长的测定，然后将各处理穗部剪下，编号、装沙袋、风干、脱粒，称质量测产后全部封装，带回实验室。将高粱籽粒80℃杀青15 min，70℃烘干，粉碎，一部分过孔径0.149 mm筛，密封袋储存，用于硒含量的测定；一部分过孔径0.25 mm筛，密封袋储存，用于粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、单宁含量的测定。

1.4.2 农艺性状测定 株高采用塔尺（精确度为0.1 cm）、穗长采用直尺（精确度为0.1 cm）测定，千粒质量和产量采用电子天平（精确度为0.01 g）测定。

1.4.3 硒含量测定 采用原子荧光光谱法测定硒含量[14]。取0.5 g样品，加入7 mL混合消化液（4 mL HNO3＋1 mL HClO4），180～200℃消化2 h，待冷却后加入4 mol/L的HCl 10 mL，等待10 min还原，用蒸馏水定容至25 mL，直接上机测定。

1.4.4 营养品质测定 利用酸水解法测定粗淀粉含量[15]；采用H2SO4-H2O2消煮、凯氏定氮法测定粗蛋白含量[16]；采用索氏抽提法测定粗脂肪含量[17]；采用柠檬酸铁铵法测定单宁含量[18]。

1.5 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2010软件进行数据处理，采用SPSS 21.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 施硒方式对高粱产量及农艺性状的影响

由表1可知，土壤基施和叶面喷施硒肥，高粱的株高、穗长、千粒质量和产量与CK相比均有增长趋势，但处理间差异均不显著。表明土壤基施和叶面喷施硒肥对高粱的产量及其农艺性状均无显著影响。

表1 施硒方式对高粱产量及其农艺性状的影响

2.2 施硒方式对高粱籽粒硒含量的影响

从图1可以看出，土壤基施和叶面喷施硒肥均能极显著提高高粱籽粒硒含量（P＜0.01），籽粒硒含量分别达0.291、1.145 mg/kg，分别是对照的1.8倍和7.2倍；土壤基施和叶面喷施硒肥处理间差异极显著（P＜0.01），且以叶面喷施处理效果最佳。表明叶面喷施和土壤基施硒肥均能有效提高高粱籽粒硒含量，且叶面喷施硒肥方式对高粱籽粒硒的积累效果优于土壤基施。

2.3 施硒方式对高粱品质的影响

2.3.1 施硒方式对高粱粗淀粉含量的影响 由图2可知，土壤基施和叶面喷施硒肥处理下高粱籽粒粗淀粉含量均高于CK，分别较CK提高了0.1%和1.3%，但差异均不显著。表明叶面喷施和土壤基施硒肥均对高粱籽粒粗淀粉含量无显著影响。

2.3.2 施硒方式对高粱粗蛋白含量的影响 由图3可知，土壤基施和叶面喷施硒肥处理下高粱籽粒粗蛋白含量均显著高于CK（P＜0.05），且叶面喷施硒肥与CK间达极显著水平（P＜0.01），分别较CK提高了3.6%和7.1%；土壤基施和叶面喷施硒肥处理间籽粒粗蛋白含量差异达显著水平（P＜0.05）。表明土壤基施和叶面喷施硒肥均能有效提高高粱籽粒粗蛋白含量，且叶面喷施较土壤基施硒肥更有利于高粱籽粒粗蛋白合成。

2.3.3 施硒方式对高粱粗脂肪含量的影响 由图4可知，与CK相比，土壤基施和叶面喷施硒肥处理下，高粱籽粒粗脂肪含量稍有增加，但与CK间均无显著差异；土壤基施和叶面喷施硒肥处理间差异也不显著。表明土壤基施和叶面喷施硒肥均对高粱籽粒粗脂肪含量无显著影响。

2.3.4施硒方式对高粱单宁含量的影响 单宁是高粱籽粒中含量较多的一种酚类，从营养学角度看，它会与蛋白质、碳水化合物等产生络合作用，从而降低高粱营养价值和可消化性。从图5可以看出，土壤基施和叶面喷施硒肥处理高粱籽粒单宁含量均低于CK，其中，土壤基施硒肥高粱籽粒单宁含量较CK降低了2.0%，但与CK间无显著差异；叶面喷施硒肥高粱籽粒单宁含量较CK降低了2.2%，且与CK间差异显著（P＜0.05）。叶面喷施和土壤基施硒肥处理间籽粒单宁含量差异不显著。表明土壤基施和叶面喷施硒肥均能降低高粱籽粒单宁含量，从而提高高粱营养价值，且叶面喷施效果更佳。

3 结论与讨论

关于硒肥施用方式对作物产量的影响前人已进行了大量的研究。铁梅等[19]研究结果表明，土壤施硒量为40 mg/kg时能够有效提高燕麦产量。赵全利等[20]研究表明，根施和叶面喷施硒酸钠、亚硒酸钠都能提高黄芪地上部和根部干物质质量。陈雪等[21]研究认为，土壤施硒肥和叶面喷硒2种方式对水稻的产量均无显著影响。郑阳等[22]研究认为，喷施和拌种硒肥对糯玉米产量无显著影响。本试验研究发现，土壤基施和叶面喷施硒肥2种方式对高粱产量无显著影响，这与陈雪等[21]、郑阳等[22]的研究结果相一致，与铁梅等[19]、廖青等[11]的研究结果不同，原因可能与作物品种、硒肥种类、施肥方式和硒肥施用剂量等不同有关。

施用外源硒可显著提高作物硒含量。本研究结果表明，叶面喷施和土壤基施硒肥均能有效提高高粱籽粒硒含量，且叶面喷施硒肥高粱籽粒富集硒的效果更佳。张妮等[23]研究发现，施用外源硒对小麦硒利用率具有显著影响，硒利用率表现为喷施>滴施>基施。陈火云等[24]研究表明，播前底施活化硒矿粉和始花期叶面喷施硒肥，油菜籽粒硒含量分别显著增加61.64%和253.42%。这与本研究结果一致。其原因可能是由于亚硒酸钠易于被土壤吸附，基施后一部分被土壤固定，使得植物所能利用的硒肥受到损失，降低了硒肥的有效性；而叶面喷施方式下硒肥直接被叶片吸收转运至籽粒，避免了硒肥的损失，硒肥的富集效果更加高效。

施用硒肥既能提高作物产量，又可改善作物品质。穆婷婷等[25]研究发现，灌浆期叶面喷施亚硒酸钠能够一定程度上增加谷子粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸和叶酸含量，对谷子品质提升最为有效。黄丽美等[26]研究认为，抽穗期叶面喷施亚硒酸钠能够显著提高玉米籽粒蛋白质和淀粉含量，对粗脂肪和赖氨酸含量无显著影响。本研究中，土壤基施和叶面喷施硒肥高粱籽粒蛋白质含量明显提高，粗脂肪、粗淀粉含量在一定程度上有所增加，单宁含量明显降低。产生促进作用的原因可能是由于硒以硒代氨基酸的形式参与了蛋白质的合成，也可能是由于硒对淀粉、蛋白质等合成所需要的酶的活性有增强作用，最终提升高粱品质。但造成单宁含量下降的相关机制还需进一步研究。

本研究结果表明，以亚硒酸钠为硒源，土壤基施和叶面喷施硒肥2种方式对高粱产量无显著影响；叶面喷施和土壤基施硒肥均可显著提高高粱籽粒硒含量，在施硒量相等的条件下，高粱籽粒富硒效果表现为叶面喷施>土壤基施。施用硒肥能够有效提升高粱籽粒营养品质，以叶面喷施硒肥效果更佳。