喷施富硒植物营养素对冬小麦硒含量、产量及品质的影响

赵建云，汪娟梅，王 雅，李高远，武 蓉，雷红量，王笑鸽，高国英，王云奇,张 睿

(1.西北农林科技大学 农学院,陕西杨凌 712100；2.陕西省三原县农业科学技术中心,陕西三原 713800；3.陕西省兴平市农技站,陕西兴平 713100；4.陕西省武功县农业技术推广站,陕西武功 712200;5.陕西省渭南市临渭区农业技术推广中心,陕西渭南 714000)

硒(Se)一直被医学界和营养学界列为人体第一元素[1]，美国营养学会已经将硒元素列为和维生素、胡萝卜素具有同等重要地位的生命营养元素，具有提高人体免疫力、防癌抗癌、防治心脑血管疾病、抗氧化及延缓衰老等多种作用[2]。由于人体自身不能合成硒，只有通过补充外源硒才能满足人体日常需求。小麦是中国主要的粮食作物，种植面积和产量居禾谷类作物第三位。同时小麦又是硒敏感型植物，在禾谷类植物中对硒的富集能力最强[3]，所以选择小麦作为富硒载体，对提高国民富硒水平具有重要意义。

有关小麦富硒技术前人进行了大量研究，主要通过亚硒酸钠或硒酸钠进行叶面喷施[4-6]，从而改善小麦活力，增强抗氧化能力，提高籽粒硒含量，甚至促进产量增加。前人对小麦富硒研究多集中于无机硒肥的施用[7-10]，但无机态硒具有吸收率低、毒性大等特点；单质硒通常形成纳米硒，用于医疗和营养；而有机硒则具有更多形式，包括硒代氨基酸、硒多糖、含硒蛋白、硒核酸和各种甲基化硒，由生物体代谢产生，更易被吸收[11]，而对于有机硒肥产品的施用研究较少。小麦品质主要受基因型和环境因素的影响[12]，且不同生产区域间品质差异较大[13-15]。本试验通过对不同地区叶面喷施不同浓度和次数的有机硒从而研究其对小麦产量、面粉硒积累和品质的效应，为改善小麦营养品质和该产品在生产上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试小麦品种为冬小麦‘西农511’，于2018年通过国审，是黄淮南片主推强筋品种之一，由西北农林科技大学农学院提供。供试硒肥富硒植物营养素(有效成分为Se、Ti≥600 mg·kg-1)，从长沙福山农业科技有限公司购买。

1.2 试验设计

试验于2018年10月至2019年6月在陕西关中地区的三原县陂西镇安乐发展服务中心的西毛村、兴平市汤坊镇的上新庄村、武功县武功镇的凉马村和临渭区辛市镇的满寨村进行。试验地点经纬度、土壤基本养分含量见表1。2018-10-11进行播种，播量为180 kg·hm-2，2019-06-10收获。其他管理技术措施与大田管理相同。富硒植物营养素于2019-04-22小麦开花期进行第1次喷施，7 d后进行第2次喷施。喷施富硒植物营养素用自来水稀释后使用喷雾器进行喷施，喷施时各小区间使用塑料布进行遮挡，确保不影响周边小区。试验采用单因素随机设计，试验共设计5个处理，分别为T1(CK，水450 kg·hm-2)、T2(推荐用量1次，2.7 kg·hm-2+水450 kg·hm-2)、T3(推荐用量的2倍1次，5.4 kg·hm-2+水450 kg·hm-2)、T4(推荐用量喷2次，间隔7 d，2.7 kg·hm-2+水450 kg·hm-2；2.7 kg·hm-2+水450 kg·hm-2)、T5(第1次为推荐用量的2倍，第2次为推荐用量，5.4 kg·hm-2+水450 kg·hm-2；2.7 kg·hm-2+水450 kg·hm-2)，其中产品推荐用量为固体肥2.7 kg·hm-2，纯硒含量1.62 g·hm-2，4个重复，随机排列，小区面积20 m2。

表1 试验地基本信息

1.3 测定项目与方法

小麦收获前，每个小区选择长势均匀、有代表性的样段(1 m双行)调查穗粒数。小麦成熟后，每个小区收取4 m2，脱粒，并测定籽粒质量(使用电子天平测定)和籽粒含水量(使用 PM-8188-A 谷物水分测定仪测定)，计算实际产量(按13%含水率折算)，并测定千粒质量。每个处理取500 g的混合样，送至西北农林科技大学测试中心，按照GB 5009.93-2017标准方法采用原子荧光光谱仪检测小麦面粉硒含量。采用德国赛多利斯集团生产的 Sartorius PMD 511-00U 近红外品质分析仪测定小麦籽粒体积质量(g·L-1)、籽粒硬度(%)、吸水率(%)、蛋白质含量(%)、湿面筋(%)、沉降值(mL)、稳定时间(min)、最大拉伸面积(cm2)、延展性(mm)和最大拉伸阻力(B.U)。

1.4 数据处理

采用WPS office 2020和SPASS 20软件对数据进行统计和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 富硒植物营养素对小麦籽粒总硒含量的 影响

喷施富硒植物营养素可显著提高小麦籽粒硒含量，由图1可见，小麦籽粒硒含量随着用量的增加而增加。T5(1.33 mg·kg-1)>T3(1.11 mg·kg-1)>T4(1.00 mg·kg-1)>T2(0.54 mg·kg-1)。处理间差异极显著。同时，喷施2次时，籽粒硒含量随着用量的增加呈增加趋势，不同地区变化趋势略有不同。其中推荐用量喷2次的T4较喷1次的T2，三原籽粒硒含量下降0.07 mg·kg-1，降低7.04%，但差异不显著；兴平、武功和临渭籽粒硒含量提高0.47 mg·kg-1、0.43 mg·kg-1和1.03 mg·kg-1，分别提高 58.62%、189.85%和508.83%，处理间差异显著；推荐用量2倍基础上加喷1次推荐用量T5较推荐用量2倍1次的T3，三原和武功籽粒硒含量分别降低0.33 mg·kg-1和0.16 mg·kg-1，降幅20.13%和20.45%，处理间差异显著；兴平和临渭地区籽粒硒含量提高0.81 mg·kg-1和0.54 mg·kg-1，提高50.11%和131.97%，处理间差异显著。

其次，不同地区间籽粒硒含量差异显著，硒含量处于最高时的处理也不同，其中三原籽粒硒含量由高到低T3(1.650 mg·kg-1)>T5(1.320 mg·kg-1)>T4(0.970 mg·kg-1)>T2(0.90 mg·kg-1)，兴平籽粒硒含量由高到低T5(2.417 mg·kg-1)>T3(1.610 mg·kg-1)>T4(1.163 mg·kg-1)>T2(0.733 mg·kg-1)，武功籽粒硒含量由高到低T3(0.791 mg·kg-1)>T4(0.706 mg·kg-1)>T5(0.629 mg·kg-1)>T2(0.244 mg·kg-1)，临渭籽粒硒含量由高到低T4(1.230 mg·kg-1)>T5(0.940 mg·kg-1)>T3(0.410 mg·kg-1)>T2(0.200 mg·kg-1)。可见在本试验中，只有临渭喷施2次是喷施1次的4.23倍。其他3个地区均是T3效果好，虽然兴平地区T5籽粒硒含量很高，但是较T3增幅仅有50%。上述试验结果一方面表明，叶面喷施富硒营养素可显著提高籽粒硒含量；另一方面表明，富硒营养素推荐用量2倍内，随着用量增加，籽粒硒含量呈增加趋势。如果使用量超过推荐用量2倍，改变使用次数，籽粒硒含量有增有减，其原因可能与土壤质地及地力水平差异有关，三原和武功的试验地土壤偏粘，兴平和临渭试验地土壤偏砂，这有待进一步研究。

2.2 富硒植物营养素对小麦籽粒产量及产量构成要素的影响

表2显示，小麦开花期喷施富硒植物营养素，对小麦产量及产量构成因素有一定影响，产量较对照增加100～300 kg·hm-2，增产幅度为 1.08%～3.76%，但处理间差异并不显著。就产量构成要素看，本试验是在开花期实施，因此对成穗数没有显著影响。就穗粒数看，不同处理的穗粒数较对照增加0.91～1.45个·穗-1，增加幅度为2.59%～4.15%，处理间差异不显著。就千粒质量看，不同处理的千粒质量较对照减少0.18～1.18 g，降低幅度为0.39%～2.61%，处理间差异不显著。

表2 不同处理小麦产量及产量构成要素的效应

不同地区间产量和产量构成要素差异显著，产量由高到低排列分别是武功>三原>临渭>兴平，差值分别为0.07×104kg·hm-2、0.09×104kg·hm-2、0.13×104kg·hm-2。穗粒数和千粒质量在不同地区间差异显著，穗粒数由高到低排列分别是兴平>临渭>武功>三原，差值分别为2.23粒、0.25粒、0.33粒。千粒质量由高到低排列分别是兴平>武功>临渭>三原，差值分别为5.10 g、3.44 g、1.50 g。而成穗数在不同地区间差异不显著。不同试验地点间差异的原因是由于不同试验点的环境差异和地力基础差异所致。

2.3 富硒植物营养素对小麦品质的影响

图2显示，喷施富硒植物营养素，小麦品质指标有不同程度的影响，除稳定时间差异显著外其余指标差异均不显著。喷施富硒植物营养素后，会增加其稳定时间，但不同地区，不同处理间增幅不同，并且差异显著。其中地点之间影响差异尤为显著，增幅最为明显的是兴平，增幅为 194.17%～351.46%，其次是武功、三原和临渭，增幅分别为44.53%～97.36%、14.50%～45.04%、24.81%～44.67%。不同用量对稳定时间也有影响。T2、T3、T4、T5较对照分别增加 0.72 min、0.66 min、0.86 min、0.77 min，增幅分别为56.58%、52.52%、67.80%、60.53%。

不同地区间最高值出现的处理不同，三原和武功出现最高值的是T2，而兴平和临渭则是T4。而在喷施1次的2个浓度处理下，兴平和临渭的稳定时间随浓度的增加而增加，增幅为 107.13%～154.30%，而三原和武功则是T2增加 55.29%，T3降低16.62%，并且T2达到最大值。因此，在小麦开花期喷施富硒植物营养素对其品质的影响主要表现为稳定时间的增加，增幅为14.5%～351.46%，而对其他品质指标无显著影响。

3 讨论与结论

3.1 喷施富硒植物营养素对小麦籽粒硒含量的影响

叶面喷硒可以提高作物籽粒硒含量，在东北黑龙江(典型的缺硒地区)[16]，作物叶面喷施亚硒酸钠11.3～22.5 g·hm-2，可显著提高玉米、水稻、大豆、小麦籽粒中的硒含量，并且随着用量的增加而增加，硒含量达到0.1～0.2 mg·kg-1，达到富硒标准(国家标准中粮食硒含量在0.1～0.3 mg·kg-1为正常，高于5 mg·kg-1会产生硒中毒[17])，可基本满足低硒区居民补硒的需要[18]。本研究通过施用不同用量的富硒植物营养素，可显著提高籽粒硒含量，达到富硒效果，并随着施用量的增加而增加，这与张妮等[19]试验表明不同施用量的亚硒酸钠叶面喷施，可线性提高小麦籽粒硒含量结果一致。同时不同地区间差异显著，这与刘慧等[20]对不同麦区小麦叶面喷施0.017%的亚硒酸钠发现不同麦区籽粒硒含量差异显著结果一致，土壤硒含量对于叶面喷施有一定的促进作用。而对于喷施次数对小麦籽粒硒含量的影响，前人研究较少，王鹏等[21]通过在酿酒葡萄上增加硒肥施用次数，表明其可显著提高果实硒含量和产量，改善葡萄品质。而本试验通过增加硒肥喷施次数，对小麦籽粒硒含量有影响，但是不同地区呈现的规律不一致，其中4个地区中有2个地区喷施1次效果大于2次，而另外2个地区则与酿酒葡萄表现的规律一致，喷施2次籽粒硒含量大于1次，但根据小麦籽粒硒含量和投入成本综合考虑，喷施1次效果最佳。

本试验结果表明喷施富硒植物营养素可使小麦籽粒硒含量达到0.1～2.4 mg·kg-1，而根据刘慧等[20]制定的小麦籽粒硒含量标准(小于0.05 mg·kg-1，缺乏；0.05～0.10 mg·kg-1，偏低；0.10～0.15 mg·kg-1，中等；0.15～0.30 mg·kg-1，富硒；0.30～2.00 mg·kg-1，可耐受；大于2.00 mg·kg-1，可能中毒),本研究只有兴平的T5处理达到中毒范围，其余处理最高为1.6 mg·kg-1均在可耐受范围。而对作物进行硒强化一般都会导致硒含量的超标[22-24]，因此施用有机硒肥后，高硒含量地区全麦面粉可以作为配粉利用。由于硒元素在小麦籽粒中的分布是极不均匀的，表皮中的硒含量大，胚乳中的硒含量小，因此对富硒小麦粉进行配粉处理，能够对小麦硒含量进行有效控制[25]。

3.2 喷施富硒植物营养素对小麦产量和品质的影响

一般认为，硒是有益的微量元素，低浓度能够刺激植物生长发育、提高作物产量与品质，高浓度则产生抑制作用[26]，罗连光等[27]在水稻上施用硒富硒植物营养素后增产8.28%；甜玉米[28]鲜苞上施用硒富硒植物营养素产量增幅达24%，张睿等[29]在小麦上施用富硒植物营养素后增产2.9%～5.9%，宋家永等[30]通过在小麦上喷施亚硒酸钠，也使产量相比对照增加5.1%。而本试验结果显示，于小麦开花期叶面喷施不同浓度和次数的富硒植物营养素，对小麦产量影响差异不显著，与上述结论不一致。2017年张建平[31]通过对9个旱地小麦进行富硒植物营养素的喷施，结果表明仅有一个品种增产达到显著水平。2018年邓洋[32]又对其中的六个旱地小麦进行富硒植物营养素的喷施，结果表明喷硒处理对产量影响差异不显著，与本试验结论一致。这可能与品种的基因型差异和试验年型有关，也可能与不同硒源产品有关，或者与试验点生态环境或栽培管理技术实施的质量差异有关，有待进一步研究。

从产量构成要素看，本试验是在小麦开花期进行喷施，而此时小麦成穗数基本稳定，因此，处理对成穗数没有影响，而穗粒数和千粒质量是此期增产的主要影响因子，本试验选择的‘西农511’表现差异并不显著。硒元素是微量元素，叶面喷施对其深层次影响有待进一步研究。

本试验施用富硒植物营养素后，对小麦加工品质的影响仅表现为稳定时间的增加，其余品质指标均无影响。这与邓洋[32]试验结论富硒植物营养素对小麦品质无影响不尽一致。张建平[31]研究表明，富硒植物营养素在9个旱地品种试验中，仅有两个品种在蛋白质、湿面筋、沉降值、稳定时间、拉伸面积有影响，其余品种影响均不显著。而郝敬爽[33]的研究结果显示，叶面喷施富硒营养素对旱地小麦籽粒硬度、沉降值、稳定时间、拉伸面积和延展性有不同程度的影响。张睿等[29]研究也表明富硒植物营养素对小麦沉降值、稳定时间、拉伸面积和延展性有一定的影响，此外唐玉霞等[5]、张纪元等[34]在小麦叶面喷施亚硒酸钠后对其品质也有一定的改善作用。可见，不同硒肥对不同品种、不同地区和年际之间小麦品质的影响存在一定差异，但对稳定时间有显著的影响是一致的。

喷施富硒植物营养素可以显著提高小麦籽粒硒含量，且随着用量的增加而增加。喷施次数方面一次为最佳。

开花期叶面喷施富硒营养素对‘西农511’小麦产量及构成因素无影响，对品质影响主要表现再显著增加面团稳定时间。

在关中灌区，本研究推荐富硒植物营养素用量为2.7 kg·hm-2，施用浓度为6 g·kg-1。