蛋氨酸硒不同增施方式对南瓜品质、产量及土壤酶活性的影响

高虎　穆晓国　安磊　王玉娟　周筠　王翰霖　李建设　叶林

摘要：为了探究蛋氨酸硒的不同施入方式对南瓜生长、光合特性、果实品质、产量及土壤酶活性的影响，并为大田南瓜的富硒栽培提供理论依据，以蛋氨酸硒为外源硒处理南瓜，分别采用不施硒（CK）、土壤施硒（T1）、叶面施硒（T2）以及土壤与叶面结合施硒（T3）的施硒方法，研究不同处理对南瓜生长、光合、品质、产量及土壤酶活性的影响。结果表明，T1、T2、T3处理下的南瓜主蔓长、最大叶长、叶片数均显著高于CK，根系生物量均显著增加，T1、T2、T3南瓜根系活力分别较CK提高97.30%、78.38%、145.95%，T2处理南瓜叶片的SPAD值开花期、果实膨大期、结果期分别较CK提高35.73%、26.08%、19.44%，不同施硒处理均可以提高南瓜叶片的净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度，其中T2、T3处理下南瓜叶片的净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔導度均显著高于CK。不同施硒处理可以增加土壤酶活性，T1、T2、T3处理下的脲酶活性均分别较CK提高34.65%、24.75%、28.71%。土壤纤维素酶活性T1处理和T3处理较CK提高23.65%、11.62%；土壤过氧化氢酶活性T1处理和T3处理较CK提高21.53%和17.70%。不同施硒处理均能提高南瓜果实中的维生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量，而对南瓜可溶性固形物和淀粉含量没有显著影响。T1、T2、T3处理南瓜单果质量和产量均显著高于CK。T2处理较CK单果质量提高24.32%，T1、T2、T3硒含量较CK提高440.07%、659.625%、557.04%，均极显著高于CK，对于硒的积累效果显著，综上可知，土壤施硒（T1）、叶面施硒（T2）以及土壤与叶面结合施硒（T3）3种施硒方式均能提高南瓜品质和产量，叶面施硒（T2）对南瓜光合特性、硒含量和产量的提升效果最佳，确定以叶片施硒（T2）为最优处理，同时有机硒可以替代无机硒为外源硒，为南瓜富硒生产栽培提供理论依据。

关键词：蛋氨酸硒；施硒方式；南瓜；品质；产量；硒含量；土壤酶活性

中图分类号：S642.106文献标志码：A文章编号：1002-1302（2023）11-0153-07

硒是植物生长所需的一种有益元素，适宜浓度的硒能促进植物生长发育，提高果实品质及产量［1］。此外，硒是一种人体无法自身合成的微量元素，人体长期缺硒会引起一系列疾病，如克山病、大骨节病等［2］，因此摄入适量的硒可以保持健康的身体。许多地区硒含量极低，导致新鲜瓜果蔬菜的天然硒含量太低。富硒蔬菜是目前研究的热点，当今市场上也出现各种的富硒农产品，例如富硒蔬菜、富硒水果这些产品市场销路也都很好，消费者十分欢迎，现在市面上多是以亚硒酸钠为外援硒，而有机硒的毒害比无机硒低，可以降低对环境的污染。

目前，对于硒在蔬菜上的应用前人已经做了大量研究，在番茄［3］、莴苣［4］、辣椒［5］、油菜［6］等蔬菜上已证明一定适宜浓度的外源硒可以促进其生长，提高果实品质，但外源硒浓度过高会对蔬菜有毒害作用，不利于蔬菜生长。想要生产富硒作物大都通过外源施硒的方式添加，主要有土壤施硒、叶片施硒、浸种拌种以及土壤与叶面结合施硒，这些施硒方式均能提高植物体内硒含量［7-9］。程丹等通过对杭白菊进行土壤施硒、叶面喷施硒肥、土壤与叶面相结合施硒肥3种施硒方式均显著提高了杭白菊黄酮含量和绿原酸含量以及开花量和产量［10］。陈火云等的研究结果显示，土壤施硒、叶面喷施硒肥、土壤与叶面相结合施硒肥3种施硒方式均显著提高了油菜籽粒中的硒含量［11］。

南瓜作为一类重要的果菜类蔬菜，栽培技术简单、生长周期短、经济效益好，同时也是一种高效经济的蔬菜作物。栽培南瓜可优化农业种植结构，增加农民收入，在脱贫致富中发挥了巨大的作用，人们对它的重视度越来越高。目前，在南瓜的栽培中有关施有机硒对南瓜影响以及富硒南瓜的施硒方式选择尚未见报道。因此，本试验通过对南瓜不同施蛋氨酸硒的方式，研究不同喷硒处理对南瓜生长、光合、果实品质产量及土壤酶活性的影响，旨在为大田生产和种植富硒南瓜提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地点

本试验于宁夏回族自治区吴忠市红寺堡区宏德村进行。试验地处于宁夏中部干旱带核心区，常年干旱少雨，昼夜温差大。

1.2试验材料

供试硒源：蛋氨酸硒，其中硒元素的主要成分为硒代蛋氨酸，蛋氨酸含量≥10%，与赋形剂构成类白色粉末，易溶于水。

供试南瓜：品种为印度香栗南瓜，来源于富阳公司，在本地常年栽培，适应性强，生长较好，具有较好的经济效益。

1.3试验方法

于2021年5月23日覆盖地膜，5月28日进行田间定植，垄宽1.6 m，沟深0.25 m，沟宽0.3 m，单行种植，行距1 m，株距均0.75 m，3次重复。通过水肥一体化膜下滴灌的方式进行灌溉和施肥，其余与大田南瓜进行相同的管理（如除草等），9月29日采集样本，待测。本试验设置以下4个处理：（1）清水对照（CK），不施硒。（2）处理T1（土壤施硒），在南瓜抽蔓期和开花期土施蛋氨酸硒，每期各施2 g/667 m²。（3）处理T2（叶面施硒），在南瓜抽蔓期和开花期叶面喷施蛋氨酸硒，每期各施2 g/667 m²。（4）处理T3（土壤与叶面结合施硒），在南瓜抽蔓期和开花期土施蛋氨酸硒和叶片施蛋氨酸硒结合，每期总施用量为2 g/667 m²，即每期土施1 g/667 m²、叶面喷施 1 g/667 m²。

土壤施硒将蛋氨酸硒溶入水中，通过滴灌施入，叶面喷施采用3WBD-220型背负式电动喷雾器（容量为20L，厂家为山东省临沂市鲁农喷雾公司）。蛋氨酸硒配比浓度为0.01 g/L，T1处理土施、T2处理叶面喷施每期兑水200 L/667 m²，T3处理土施、叶面喷施每期分别兑水100 L/667 m²。连续3 d天气晴朗的情况下选取中间那一天即7月3日（抽蔓期）和8月10日（开花期）19：00—20：00太阳落山之后进行施肥处理。

1.4测定指标及方法

1.4.1南瓜生长指标的测定用卷尺对南瓜主蔓长、最大叶长、最大叶宽进行测量，用电子游标卡尺对南瓜主蔓粗进行测量， 用电子天平称量南瓜根鲜质量，使用烘箱烘24 h后称量干质量。用TTC法测南瓜根系活力，每个处理3次重复（下同）。

1.4.2南瓜光合特性的测定选取主蔓上生长 15～18张的完整叶片，使用Li-6400光合仪对南瓜叶片净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度和蒸腾速率进行测定。使用便携式叶绿素仪对南瓜叶片SPAD值进行测定。

1.4.3土壤酶活性的测定用铲子将南瓜根部周围0～20 cm深度的土壤混合，取2 kg，带回实验室，在自然风干之后，去除里面杂物，过0.15 mm筛。土壤蔗糖酶活性采用 3，5-二硝基水杨酸比色法测定；土壤脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定；土壤碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定；过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定；土壤纤维素酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法［12］测定。

1.4.4南瓜品质及产量的测定南瓜样品的采集：2021年9月29日随机采集各处理南瓜9个，带回实验室测定。南瓜维生素C含量采用钼蓝比色法测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定；可溶性固形物含量采用手持式糖度计测定；淀粉含量采用蒽酮法［13］测定；用直尺对南瓜纵横径及果肉厚度测量，南瓜单果重采用电子天平测量。

1.4.5南瓜硒含量的测定根据 GB 5009.93—2017《食品安全国家标准食品中硒的测定》测定南瓜硒含量。

1.5数据统计分析

试验数据采用Excel 2019整理，利用SPSS软件进行分析，用Origin软件进行作图。

2结果与分析

2.1不同施硒方式对南瓜生长的影响

由表2可知，T1、T2、T3处理下的南瓜主蔓长、最大叶长、叶片数均明显高于CK，其中T3处理的收获期主蔓长达到489.23 cm，生长最好。表明施硒处理可以促进南瓜植株的生长。

不同施硒处理对南瓜根系的影响如表3所示，在南瓜幼苗期，各处理的南瓜根鲜质量和根干质量均没有显著差异。在南瓜结果期，T1、T2、T3处理的南瓜根鲜质量和根干质量均显著高于CK，T1、T2、T3处理南瓜的根系活力均显著高于CK，分别较CK提高97.30%、78.38%、145.95%，表明施硒处理可以显著提高南瓜根系生物量以及南瓜根系活力，T3处理效果最为明显。

2.2不同施硒处理对南瓜光合特性的影响

由图1可知，T1、T2、T3处理的SPAD值在开花期、结果期、收获期均高于CK，T2处理在开花期和果实膨大期显著高于CK、T1和T3处理，T2处理下南瓜叶片的SPAD值在开花期、果实膨大期、结果期均显著较CK提高35.73%、26.08%、19.44%。表明施硒可以提高南瓜叶片叶绿素含量，其中T2处理效果最好。

不同施硒处理对南瓜光合参数的影响由表4可知，不同施硒处理均可以提高南瓜叶片的净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度，其中T2、T3处理南瓜叶片的净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度均与CK产生显著性差异。T2处理下南瓜叶片的净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度均最高。不同施硒处理下的南瓜叶片蒸腾速率与CK无显著差异。表明不同施蛋氨酸硒处理均能提高南瓜叶片的光合能力。

2.3不同施硒处理对土壤酶活性的影响

如表5所示，施硒处理的土壤酶活性较CK均有不同程度的提高。T1、T2、T3处理下的脲酶活性均显著高于CK，分别较CK提高34.65%、24.75%、28.71%。T1处理和T3处理下的土壤纤维素酶活性和土壤过氧化氢酶活性均明显高于CK，其中T1和T3处理土壤纤维素酶活性较CK提高23.25%和11.62%；T1和T3处理土壤过氧化氢酶活性较CK提高21.53%和17.70%。T1处理土壤纤维素酶活性显著高于CK和T2处理。表明不同施硒处理均可提高土壤酶活性，T1处理对土壤酶活性的激发效果最为明显。

2.4不同硒处理对南瓜品质及产量的影响

由表6可知，不同施硒处理南瓜维生素C含量较CK均有不同程度的提高，T2和T3处理的维生素C含量显著高于CK，T1、T2、T3处理分别较CK提高30.00%、50.87%、54.07%。所有施硒处理可溶性糖含量均高于CK，且T2、T3处理显著提高，T1、T2、T3处理分别较CK提高28.74%、41.30%、60.79%，T3处理的含量最高，为14.60%。可溶性蛋白含量均顯著高于CK，T1、T2、T3处理分别较CK增加72.41%、34.27%、65.09%。不同施硒处理与CK的南瓜可溶性固形物含量和淀粉含量未产生显著性差异。表明不同施硒处理均能提高南瓜果实中的维生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量，而对南瓜可溶性固形物和淀粉含量没有显著影响。

由表7可知，不同施硒处理的南瓜果实横径均显著高于CK，T2处理南瓜单果质量和产量均显著高于其他处理，单果质量较CK提高24.32%，T1、T2、T3处理的南瓜单果质量和产量均显著高于CK，表明不同施硒处理均可以提高南瓜产量，其中T2处理的效果最好。

2.5不同施硒处理对南瓜硒积累的影响

由图2可知，不同施硒处理中南瓜硒含量在0.01～0.08 mg/kg范围内，T1、T2、T3处理的硒含量均极显著高于CK，分别较CK提高440.07%、659.625%、557.04%，T1、T2、T3处理之间存在显著差异，其中T2处理显著高于T1、T3处理，硒含量表现为T2>T3>T1>CK。表明施硒处理可以显著提高南瓜果实中的硒含量，T2处理较T1、T3处理更能有效提高南瓜果实中硒的累积。

3讨论

大量研究结果表明，一定量的硒会对植物生长发育起到促进作用［14］，本研究结果发现，施蛋氨酸硒可以促进南瓜蔓长、叶片面积以及叶片数，同时提高南瓜根系生物量和根系活力。田应兵等的土培试验证明，施一定量的硒可以促进黑麦草的生物量，同时可以提高根系活力［15］，与本试验结果相符。冯涛等通过施用外源硒提高了梨树的气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率和净光合速率［16］。王瑞等发现，施适量的硒烤烟叶片的净光合速率和叶绿素含量均有提高［17］。本研究发现，不同施硒代蛋氨酸处理均提高了南瓜叶片的SPAD值、净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度，其中叶片施硒的效果最好。李亚敏等在试验中发现，对猕猴桃施加适量的Na₂SeO₃溶液，可以增加猕猴桃的气孔导度，从而提高光合作用的净光合速率和蒸腾速率［18］。肖艳辉等通过溶液培养试验，研究了不同硒浓度对落葵光合作用及可溶性糖的影响，结果表明，随着硒浓度的增加，落葵的净光合速率呈现出先增加再降低的趋势，胞间CO₂浓度呈逐渐增加的趋势［19］。硒对光合作用的促进可能是植物在吸收有机硒后会影响多种酶活性，增加叶片叶绿素含量，从而提高光合作用。同时，硒代蛋氨酸会通过提高细胞膜的完整性对叶绿体有保护作用，增加植株叶片光合色素。现在硒对植物的生理规律都处于描述阶段，适宜浓度的硒对作物光合有促进作用，但对于硒如何增强气孔导度的机制以硒对光合作用的调控分子机制仍待深入研究。

土壤是植物生长的基石，土壤的品质可以间接决定作物生长的品质及产量。土壤中的酶活性可作为土壤肥力的指标之一，而且能够直接表征土壤的生物活性。土壤酶的来源有多种途径，包括微生物分泌、动植物残体释放、植物根系分泌等［20］。所以，蛋氨酸硒对土壤酶活性产生影响可能是通过改变微生物的数量、有机质的分解、植物根系分泌以及硒在植物内体的代谢等途径来实现的。樊俊等的研究表明，硒酸钠、亚硒酸钠对土壤蔗糖酶活性均有抑制效应［21］；张杨杨等的研究表明，土壤中施入硒代蛋氨酸对土壤脲酶有激活效应［22］；史雅静等研究表明，不同形态外援硒对土壤酶活性的影响有区别，有机硒比无机硒对土壤酶活性的激发效应更强，更能提高土壤微生物的数量［23］。本研究中施蛋氨酸硒处理均提高了蔗糖酶活性、土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性以及纤维素酶活性。本研究蔗糖酶活性变化与樊俊等的研究结果［21］不同，可能是因为不同硒源类型对土壤酶活性的影响效果存在差异。土壤脲酶活性变化与张扬扬等的研究结果［22］一致。本研究造成土壤酶活性提高的原因有：一是低浓度的有机硒以原料的形式参与土壤酶中蛋白的合成。二是硒代蛋氨酸為土壤微生物提供了原料，提高了土壤微生物数量，从而增加了土壤中酶的合成与分泌，使土壤酶活性为激活状态。三是提高根系活力，从而促进了根系分泌物的增加，提高了微生物数量。程勤等的研究表明，施硒有助于油菜根际土壤富集有益微生物［24］。3种施硒方式相比，叶面喷施有机硒的土壤酶活性低于土壤施有机硒和土壤与叶片结合施有机硒，可能是直接施入土壤的有机硒更加容易与土壤微生物以及植物根系发生作用，从而影响土壤酶活性。叶面施有机硒处理土壤酶活性高于不施硒处理，可能是在喷施硒肥过程中，有少部分撒落到地面上被土壤吸收；也可能是叶面喷施硒肥，有机硒被叶片吸收后，通过植株内部转运到植物根系，从而影响植物根系分泌改变土壤酶活性。

果实品质直接影响着果实的风味口感以及营养价值，决定果实商品价值。硒对作物品质的影响的途径主要有以下2点：一是有机硒在植物体内形成硒代半胱氨酸、硒代甲硫氨酸等含硒有机化合物，二是外援硒可以促进植物对一些矿质元素的吸收。直接施用有机硒更有利于作物吸收，适当浓度的硒可以改善作物品质。薛原等研究发现，0.3 mg/kg 硒肥可以增加油麦菜的产量，提升维生素C、可溶性糖以及蛋白质含量［25］。张杨杨等以硒代蛋氨酸和厚皮甜瓜为材料，研究发现 10 mg/kg硒处理下果肉中的可溶性糖含量提升14.82%，可溶性蛋白含量提升49.88%，游离氨基酸含量提升23.42%，维生素C含量提升25.03%［26］。本研究发现，土壤施硒、叶面施硒以及土壤和叶片结合施硒均可以提高南瓜果实维生素C、可溶性蛋白以及可溶性糖含量，其中维生素C含量最高提高了54.07%，可溶性蛋白含量最高提高了72.21%，可溶性糖含量最高提高了60.86%；而对淀粉含量和可溶性固形物含量没有显著影响，且不同施硒处理之间无显著差异，与薛原等的研究结果［25-26］一致。邵旭日等研究发现，随着硒浓度的增加，番茄维生素C含量呈现先上升后下降的趋势［27］。耶兴元研究发现，当施硒浓度在1～2 mg/L时，可以提高猕猴桃果实的可溶性糖、维生素C和可溶性蛋白的含量［28］，2～3 mg/L时其含量逐渐降低。说明不同硒浓度对果实品质的影响存在差异，即低浓度激活、高浓度抑制。目前对硒如何影响维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量的机理还没有明确的定论，可能与糖转运蛋白的表达和调控有关。

关于施硒可以促进作物果实硒含量，在大量作物小麦［29］、玉米［30］和生菜［31］等上均已被证实。本研究发现，不同的施硒处理均能极显著地提高南瓜果实的硒含量，硒代蛋氨酸可以作为硒源被南瓜吸收，其中叶片施硒处理南瓜硒含量最高，富集效果最好。适宜浓度的硒可以促进植物生长发育，从而增加南瓜产量，张杨杨等发现，施硒可以促进产量提高［26，29］，本研究发现，不同施硒处理均可以提高南瓜产量，其中叶片施硒对产量的提升效果显著高于其他处理。关于施硒对产量的提高，可能是通过提高作物生长发育及光合参数等，最终汇聚于产量的提高，本研究发现施有机硒对SPAD值及净光合速率均有提高。周勋波等研究证明，大豆叶面喷施适当浓度的硒肥能促进其生长发育和改善生理生态指标，对促进产量提高具有重要作用［32］。

在产量和富硒效果上，叶片施硒的效果比土壤施硒和土壤与叶片结合施硒效果要好，可能是施入土壤的硒被土壤胶体有机质等吸附，从而作物的吸收减少。另外可能是通过根系运输比叶片直接转化过程更加复杂，在长距离的运输中损失更大。叶片施硒处理提高南瓜叶片叶绿素含量和净光合速率，从而促进光能利用率，提高果实产量。

4结论

以硒代蛋氨酸为外源硒处理南瓜，结果显示，（1）不同施硒处理促进了南瓜主蔓长、叶面积、叶片数的生长，提高了南瓜叶片SPAD值及净光合速率、气孔导度及胞间CO₂浓度。对蒸腾速率无显著影响。（2）不同施硒处理促进了土壤过氧化氢酶活性、土壤脲酶活性、土壤纤维素酶活性、土壤蔗糖酶活性的提高，对土壤碱性磷酸酶活性无显著影响。（3）不同施硒处理提高了南瓜果实维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白含量，对可溶性固形物及淀粉含量无显著提高，均提高了南瓜单果质量和产量，且均极显著增加了南瓜果实的硒含量。

3种施硒方式中叶面施硒下南瓜的叶片光合能力强、产量最高、富硒的效果最佳。综上所述，有机硒可以作为外源硒在作物上使用，在南瓜的富硒生产中使用叶面喷施蛋氨酸硒的方式效果最佳，因此建议使用。

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