刘红恩，李金峰，赵 鹏，刘世亮，王代长，史志伟，秦晓明，高 巍，聂兆君

(河南农业大学资源与环境学院/河南省土壤污染控制与修复工程技术研究中心,河南郑州 450002)

施硒对冬小麦产量及硒吸收转运的影响

刘红恩，李金峰，赵 鹏，刘世亮，王代长，史志伟，秦晓明，高 巍，聂兆君

(河南农业大学资源与环境学院/河南省土壤污染控制与修复工程技术研究中心,河南郑州 450002)

为探明施硒(Se)对冬小麦产量及Se吸收转运的影响规律，采用盆栽试验，研究了北方石灰性潮土中5种施Se量对冬小麦产量、Se吸收及分布的影响。结果表明，随着施Se量的增加，冬小麦籽粒产量、成穗数和穗粒数均呈先增加后降低的趋势，其中，Se0.5、Se1处理的籽粒产量和各产量构成要素均高于Se0处理，最大值均出现在Se0.5处理。施Se显著增加了冬小麦各部位的Se含量、Se累积量以及植株总Se累积量；施Se增加了Se元素从颖壳向籽粒的迁移系数，降低了Se元素从地下部向地上部、茎叶向颖壳的迁移系数；施Se增加了Se在冬小麦籽粒中的占比，降低了Se在颖壳、茎叶中的占比。Se0.5、Se1较Se0处理，增加了冬小麦籽粒产量、籽粒Se含量、籽粒Se累积量及籽粒Se的占比。

Se；冬小麦；籽粒产量；Se含量；迁移系数；分配比例

20世纪70年代，国内外一些专家学者发现硒是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性成分，是有机体的保护因子，能有效预防克山病[1-2]。之后，有关硒元素的营养功能逐渐被重视。硒作为人体和动物生命中必需的微量元素之一，对促进生物体内抗氧化与免疫系统的形成发挥着至关重要的作用[3]。硒缺乏可加速机体衰老，或导致大骨病、克山病、癌症以及40多种地方性流行疾病[4]，硒过量则导致机体生殖能力下降、高畸胎率，并引发多种癌症[5]。相关研究表明，我国有72%的地区，约7亿人口处于缺硒状态，硒摄入量的不足严重影响着我国广大人民群众的身体健康[5]。人体所需要的硒营养主要来自于食物，在人体对硒的吸收利用效率及安全性上，有机硒远高于无机硒，而植物性硒源又高于动物性硒源[6]。因此，植物作为将无机硒转化为有机硒的天然有机化工厂[7]，被认为是人体安全摄入硒的主要来源[8]。通过土壤施用硒肥来提高食物中的硒含量成为低硒地区人体补硒的重要途径[9]。硒并非高等植物所必需的微量元素，但适量的硒可促进植株生长，提高作物产量，用量过高则会抑制植株生长，产生毒害效应[10-11]。外源施硒可使蔬菜硒含量增加7～60倍[12]，水稻硒含量增加5～10倍[13]，烟叶硒含量增加107～304倍[14]。但对北方石灰性土壤通过土施硒肥提高冬小麦硒含量的相关研究并不多见。

小麦是我国重要的粮食作物，小麦从土壤中吸收的硒有63%分布在籽粒中，并且主要以有机态形式存在[15]。食用较高硒含量的小麦食品是我国北方缺硒地区人民安全有效的补硒途径。本试验通过盆栽方式，研究不同土壤硒肥施用水平对冬小麦产量、产量构成要素、硒的吸收和分配特性的影响，以期为小麦合理施用硒肥、提高籽粒硒含量提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料及试点概况

供试小麦品种为郑麦9023，购于河南秋乐种业科技股份有限公司。

试验于2014年10月至2015年6月在河南农业大学许昌校区农场进行，供试土壤为北方石灰性壤质潮土，其基本地力为碱解氮含量23.69 mg·kg-1，速效磷含量5.19 mg·kg-1，速效钾含量38.97 mg·kg-1，有机质含量6.18 g·kg-1，pH 7.92，有效Se含量0.005 mg·kg-1，全Se含量0.178 mg·kg-1。

1.2 试验设计

以Na2SeO3·5H2O作为Se源，试验共设0、0.5、1.0、5.0、10.0 mg·kg-15个施Se水平(分别以Se0、Se0.5、Se1、Se5、Se10表示)。采用盆栽试验，聚乙烯塑料盆型号为直径310 mm×深度200 mm，每盆用风干、磨碎并过2 mm筛的土壤8.5 kg，按设计将Se源与土壤混合均匀后装盆，重复4次，共20盆。小麦于2014年10月12日播种，出苗后每盆定苗8株。盆栽试验在透明的玻璃钢瓦防雨棚中，以防止雨水淋洗、污染。所有盆栽试验的底肥用量均为纯N 0.2 g·kg-1土，P2O50.2 g·kg-1土和K2O 0.2 g·kg-1土,分别以尿素、KH2PO4·2H2O、KCl作为肥源，并于拔节期每盆追施1 g尿素。以保持盆内土壤田间持水量70%为原则，平均每3天浇一次水，每次每盆定量浇水1 L。

待小麦成熟后整株收获，风干后进行考种，记录籽粒产量以及有效穗数、穗粒数和千粒重等产量构成要素。将小麦植株样品分为籽粒、颖壳、茎叶和地下部，60 ℃下烘干至恒重，记录各部位的干物质重量；粉碎、过筛，用于测定植株Se含量。

1.3 测定项目和方法

供试土壤的基本理化性质均按照鲍士旦[16]的方法进行。参考张 妮等[17]的方法，用原子荧光光度计AFS-8220测定植株Se含量。

1.4 数据处理

所有试验数据采用SAS 8.1进行统计分析，多重比较采用LSD-test，采用Excel 2010、SigmaPlot 10.0作图。

2 结果与分析

2.1 施Se对冬小麦籽粒产量及其构成因素的影响

由表1可知，随着施Se量的增加，冬小麦籽粒产量呈先增加后降低的趋势，在Se0.5处理下达到最大(57.03 g·pot-1)，且与其他处理(Se1除外)间差异显著。Se0.5处理的籽粒产量较Se0处理增加10.46%；Se5、Se10处理较Se0处理的籽粒产量分别降低了8.13%、28.57%，差异显著。说明适宜水平的外源Se可以提高冬小麦籽粒产量，但过量则导致冬小麦大幅度减产。

有效穗数、穗粒数均随着施Se量的增加呈先增加后降低的趋势，均在Se0.5处理下显著高于其他处理，较Se0处理的有效穗数、穗粒数分别增加10.16%、13.75%。与Se0处理相比， Se5和Se10处理的有效穗数分别降低15.63%和28.91%， 穗粒数分别降低14.04%和19.75%。

籽粒千粒重也以Se0.5处理最大，以Se5处理最小。Se0.5、Se1、Se10处理的千粒重均显著(P<0.05)高于Se0处理。说明适宜的施Se量(Se0.5和Se1)可提高冬小麦有效穗数、穗粒数和千粒重，而过量的Se肥则导致冬小麦产量及产量构成要素降低。

表1 不同施硒量对冬小麦产量及其构成要素的影响

同列数据后不同字母代表处理间在P<0.05水平上差异显著。

Different letters in the same column indicate significant difference among treatments (P<0.05).

图柱上不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Different letters above the columns indicate significant difference among treatments(P<0.05). The same below.

图1 不同施硒量对冬小麦各部位硒含量的影响

Fig.1 Effect of different amounts of Se fertilizer on Se content in different parts of winter wheat

2.2 施Se对冬小麦各部位Se含量的影响

由图1可知，冬小麦各器官内Se含量差异较大，平均依次为根部>籽粒>颖壳>茎秆。施Se可显著提高冬小麦各部位的Se含量，各部位Se含量随着施Se量的增加而增加。Se0.5、Se1、Se5和Se10分别较Se0处理的籽粒Se含量提高85.96%、180.79%、1 122.71%和4 361.56%；颖壳Se含量分别增加了90.14%、242.15%、470.78%和2 372.83%；茎叶Se含量分别增加了210.34%、513.88%、992.46%和3 529.92%；根部Se含量则分别增加了685.63%、1 871.57%、3 396.26%和10 247.35%。其中，不同施Se处理间在颖壳、茎叶、根部的硒含量差异均达到显著水平(P<0.05)。籽粒Se含量在较低浓度的施Se量(Se0.5、Se1)条件下与Se0差异不显著。

2.3 施Se对冬小麦各部位Se迁移系数的影响

元素迁移系数用源器官中元素含量与库器官中该元素含量的比值表示，是评价元素在作物各个器官之间迁移能力的重要指标之一。如图2所示，施Se显著提高了籽粒-颖壳的Se迁移系数，Se0.5、Se1、Se5处理间差异不显著；显著降低了颖壳-茎叶的Se迁移系数，Se0.5、Se1、Se5处理间差异不显著；显著降低了茎叶-根的Se迁移系数，各施Se处理间差异不显著。说明施Se促进了Se元素从颖壳向籽粒的转移，抑制了Se从根部向茎叶及从茎叶向颖壳的迁移，使更多的Se留在籽粒、地下部和茎叶中。随着施Se量的增加，籽粒-颖壳Se的迁移系数较不施Se处理增加幅度达383.26%～556.45%；与Se0处理相比，颖壳-茎叶Se的迁移系数、茎叶-根Se的迁移系数降低幅度分别达27.65%～41.40%和71.51%～74.70%。

籽粒-颖壳Se迁移系数=籽粒Se含量/颖壳Se含量，其余部位计算方式相同。

Se transport coefficient of grain-glume=Se concentration of grain/Se concentration of glume.The same as other parts.

图2 不同施硒量对冬小麦各部位硒迁移系数的影响

Fig.2 Effect of Se fertilizer on Se migration rate in different parts of winter wheat

图3 不同施硒量对冬小麦各部位硒累积量的影响

2.4 施Se对冬小麦各部位Se累积量的影响

由图3 可知，冬小麦不同部位Se累积量依次为籽粒>茎叶>根>颖壳(Se0处理除外)。随着施Se量的增加，冬小麦各部位Se累积量均呈逐渐增加的趋势。较Se0处理，施Se均可显著提高冬小麦各部位Se累积量，其中，籽粒、茎叶中Se累积量在各处理间差异显著；颖壳、根部的Se累积量在Se1、Se5和Se10处理间差异显著，且均显著高于Se0处理。与不施Se处理相比，施Se使冬小麦籽粒、颖壳、茎叶和根部Se累积量增加的幅度分别达1 135.00%～8 879.58%、108.17%～2 317.88%、185.30%～3 217.74%和1 405.83%～13 632.26%。籽粒的Se累积量最高，但根部Se累积量的增幅最大。

图4 不同施硒量对冬小麦各部位硒累积量分配比例的影响

2.5 施Se对冬小麦各部位Se占比的影响

由图4可知，在Se0处理下，小麦各部位Se累积量占比依次为茎叶>籽粒>颖壳>根部；而在施Se(Se0.5、Se1、Se5、Se10)处理中，各部位Se累积量占比依次为籽粒>茎叶>根部>颖壳。

施Se提高了冬小麦籽粒中Se累积量所占的比例，较Se0处理增加幅度达71.98%～126.45%。在Se1处理下，籽粒Se累积量的占比达到最大(59.08%)。施Se降低了冬小麦颖壳、茎叶中Se的占比，较Se0处理，施Se使冬小麦颖壳中Se累积量占比降幅达52.73%～68.26%，茎叶中Se累积量占比降幅为36.46%～51.70%，其中，Se1处理下茎叶Se累积量占比最小(23.14%)。

图5 不同施硒量对冬小麦硒累积总量的影响

2.6 施Se对冬小麦植株Se累积总量的影响

由图5可知，施外源Se可显著提高冬小麦植株Se的累积量，并随施Se量的增加呈逐渐增加趋势。与不施Se处理(Se0)相比，Se0.5、Se1、Se5、Se10各处理植株Se累积总量分别增加了487.59%、1 030.48%、1 831.21%和5 121.27%。

3 讨 论

一定剂量的外源硒不仅能促进植物的生长，提高农产品产量和品质[18]，还能够通过增强植物的抗逆性来保护其生长发育[19]，调控植物的光合作用、呼吸作用和叶绿素合成代谢[20-21]，但过量的硒肥则会对植物产生毒害，抑制作物的生长发育。本试验结果表明，外源添加0.5～1.0 mg·kg-1亚硒酸钠能够促进冬小麦的生长发育，提高冬小麦产量及其构成要素，较不施Se处理产量分别增加10.46%和3.41%，继续增大施Se量则导致冬小麦减产。原因可能是适宜浓度的Se提高了冬小麦的抗逆性，提高了冬小麦的光合能力和叶绿素合成能力，从而促进冬小麦的生长发育，提高冬小麦的产量，而过量的Se在冬小麦体内富集，对冬小麦产生了毒害作用，从而导致减产。

提高作物硒含量最直接、有效的方式是采用土施和喷施硒的方法[22]，通过这两种方法可将无机态硒通过食物链转化为安全、高效的有机态硒，易于被人体吸收[5]。本试验结果表明，在石灰性土壤中施硒肥，可以显著提高冬小麦各部位Se含量、累积量、植株总Se累积量。随着施Se量的增加，冬小麦籽粒、颖壳、茎叶、根部Se含量增加幅度分别达85.96%～4 361.56%、90.14%～2 372.83%、210.34%～3 529.92%、685.63%～10 247.35%；伴随着各部位Se含量的显著增加，冬小麦各部位Se累积量也显著提高。其中，籽粒Se累积量提高1 135.00%～8 879.58%。适宜用量的外源Se可促进Se元素从颖壳向籽粒的迁移，抑制Se元素从根向茎叶、茎叶向颖壳的迁移。其中，施Se较不施Se处理，Se在籽粒-颖壳的迁移系数提高幅度达383.26%～556.45%；Se在颖壳-茎叶、茎叶-根部迁移系数的降低幅度分别达27.65%～41.40%、71.51%～74.70%。施Se提高了籽粒Se累积量占植株总Se积累量的比例，降低了颖壳、茎叶Se累积量占植株总Se积累量的比例。

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Effect of Different Selenium Levels on Selenium Absorption and Transport and Yield of Winter Wheat

LIU Hong’en,LI Jinfeng,ZHAO Peng,LIU Shiliang,WANG Daichang,SHI Zhiwei,QIN Xiaoming,GAO Wei,NIE Zhaojun

(College of Resources and Environment，Henan Agricultural University/Engineering and Technology Research Center of Agricultural Resources and Environment of Henan Province,Zhengzhou,Henan 450002,China)

In order to study the effect rules of selenium(Se) application on winter wheat yield and the absorption and distribution of Se,a pot experiment was conducted on calcareous fluro-aquic soil in the north of China to study the effects of five different Se amount on winter wheat yield and the absorption and distribution of Se. The results indicated that the grain yield,spike number and grain number of winter wheat were increased first and then decreased with the increase of the application of Se. Grain yield and its components of Se0.5 and Se1 were higher than that of Se0 treatment,and all the maximum values were present under Se0.5 treatment. We also found that application of Se increased the Se content in different parts of winter wheat,the accumulation of Se and total Se in plants significantly. The application of Se promoted the migration of Se from glume to grain and inhibited the migration of Se from underground-part to shoot and from stem to leaf. Se fertilizer increased the proportion of total Se accumulated in the grains of winter wheat,but decreased the ratio of total Se accumulated in glume,stem and leaf. The grain yield,grain Se content,grain Se accumulation and the ratio of Se accumulation in grain of Se0.5 and Se1 were higher than those of Se0 treatment.

Se; Winter wheat; Grain yield; Se content; Transport coefficients;Distribution ratio

时间：2017-05-12

2016-10-31

2016-11-28

河南省青年骨干教师资助计划项目(2013-045)；国家自然科学基金项目(41201286；41501311)

E-mail: liuhongen7178@126.com

聂兆君(E-mail:nzj0511@126.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)05-0694-06

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170512.2001.034.html