司清林,孙改格,王铁良,李 冰,段栓成,田瑞昌

(1.济源市农业科学院,河南济源 459000;2.河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所,河南郑州 450000)

硒(Se)是人体必需的微量营养元素,但人体自身无法合成,必须通过膳食摄入的途径来维持体内硒水平,我国有2/3的人口缺硒[1-2],可通过日常补充富硒食品来减少硒缺少的危害[3]。水稻是世界最重要的粮食作物,是我国一半以上居民的主食,但75%的水稻样品无法满足人类日常硒需求[4]。而通过农学方式获得的强化生物硒是一种可行、高效、快速、可靠、可持续、更易获得、成本效益高的策略[5]。目前,富硒大米作为一种补充硒摄入量的功能食品已逐渐得到我国缺硒人群的认可,而且已证实通过外源施硒可以有效提高大米中硒的含量[6-7]。周鑫斌等[8]认为提高食物链硒水平,从源头上调控硒营养和预防有关硒缺乏病的根本出路是提高植物性产品硒含量。叶面施用硒肥能明显提高稻米硒含量[9-11],狄雪荣等[12]研究发现在土壤施硒时湿润灌溉比常规灌溉更有利于Se向籽粒转运。刘春梅等[11]采用盆栽试验研究认为孕穗期叶面喷硒0～60 mg/kg,其精米硒含量为0.023～0.173 mg/kg,比不施硒增加3.65～7.52倍。 DE Lima Lessa等[13]认为土壤分别施硒(硒酸钠)47和36 g/hm2能够满足巴西和全世界人体的硒需要。Liang等[3]研究发现富硒红稻对外源硒更敏感,富硒稻根部硒达20 μmol时施用效果最好。Song等[14]研究土壤-植物系统硒吸收和含量的动态变化,结果发现,植物体内的硒含量和土壤有效硒含量密切相关,且在植物不同生长时期和不同器官中变化较大。有关水稻富硒的研究大都采用盆栽试验或者土壤施硒,而对北方碱性土壤中粳稻在大田条件下叶面喷施硒肥的时期、浓度、次数等系列关键技术的研究尚未见报道。笔者采用一种复配亚硒酸钠液肥对碱性土壤大田水稻富硒的关键技术进行梯度研究,以期为北方碱性土壤富硒水稻的规范化种植和大田推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料试验在河南省济源市水稻科技示范基地进行,水稻品种为黄金晴和新丰2号等(种子由原阳县农业科学研究所提供)。该基地土壤pH为8.26,硒含量为0.42 mg/kg,富硒液采用复配亚硒酸钠液肥(以亚硒酸钠为硒原料,由腐殖酸钾、磷酸二氢钾等多种成分复配而成的液肥),其含硒量为11.42 g/kg。

1.2 方法

1.2.1不同浓度富硒液对同一水稻品种硒含量的影响。设n1、n2、n3和n44个处理,n1(CK)以清水为对照喷施,n2喷施浓度为30 mL/15 kg,n3喷施浓度为40 mL/15 kg,n4喷施浓度为50 mL/15 kg,小区面积为4 m×5 m,每处理设3次重复,随机区组排列。在黄金晴水稻抽穗期(刚抽穗时)进行叶面喷施,水稻成熟后分区收获稻谷脱粒,对其精米进行全硒含硒量检测(GB 5009.93—2017第一法)。

1.2.2不同水稻品种间稻米硒含量的差异。在水稻抽穗期用农硒宝富硒液喷施水稻不同品种新丰2号、黄金晴和获稻008,666.7 m2水稻富硒液用量为30 mL/15 kg,水稻成熟后测定其精米总硒含量。

1.2.3富硒液施用时期和次数对稻米硒含量的影响。设7个处理,处理①～⑦分别为清水对照(CK)、抽穗期(C)、齐穗期(Q)、灌浆期(G)、抽穗期+齐穗期(C+Q)、抽穗期+灌浆期(C+G)、抽穗期+齐穗期+灌浆期(C+Q+G)。每处理设 3 次重复,随机区组排列,小区面积4 m×5 m,将富硒液稀释500倍,即30 mL/666.7 m2。富硒液喷施的具体时间界定:水稻抽穗期是在水稻刚抽穗时,齐穗期是在第一次喷施后7 d,灌浆期是齐穗扬花后7 d。成熟后分区收获,测其精米硒含量。

1.3 数据分析试验数据采用DPS数据处理系统和Excel进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度富硒液对同一水稻品种稻米硒含量的影响从图1可以看出,随着富硒液浓度的增加,稻米的硒含量逐渐增加(n4>n3>n2>n1),但增加的幅度逐渐减少。水稻不喷施富硒叶面肥时,稻米的硒含量为0.068 mg/kg,当喷施富硒液的浓度是n2(30 mL/15 kg)时,稻米的硒含量为0.153 mg/kg,比对照n1高0.085 mg/kg,差异达显著水平;当浓度是n3(40 mL/15 kg)时,稻米的硒含量为0.197 mg/kg,与n1差异达极显著水平;当浓度是n4(50 mL/15 kg)时,稻米的硒含量为0.227 mg/kg,与n3处理差异不显著,与n1(对照)和n2处理差异显著;处理n2和n3的稻米硒含量相差0.044 mg/kg,两者间差异不显著,处理n4、n3和n2的硒含量均显著高于对照n1,但随着富硒液喷施浓度的增加,稻米硒含量增幅逐渐减少。

注:不同大小写字母分别表示不同硒处理间差异达0.01和0.05显著水平。Note:Different capital letters and lowercases indicated extremely significant and significant difference between different selenium treatments at 0.01 and 0.05 level.图1 不同浓度富硒液稻米硒含量Fig.1 Selenium content in rice with different concentrations of selenium enriched liquid

2.2 不同水稻品种间稻米硒含量的差异在水稻抽穗期用迷雾机对3个水稻品种新丰2号、黄金晴和获稻008进行富硒液叶面喷施,成熟后测定稻谷精米的总硒含量,3个品种的硒含量分别 0.22、0.19和0.15 mg/kg,新丰2号比黄金晴高0.03 mg/kg,比获稻008高0.07 mg/kg,黄金晴比获稻008高0.04 mg/kg,说明在同一时期喷施同样浓度的富硒液,不同品种对硒的富集效应不同,精米硒含量相差0.03～0.07 mg/kg(图2)。

图2 不同水稻品种间稻米硒含量的差异Fig.2 Differences in selenium content of rice among different rice varieties

2.3 富硒液施用时期和次数对稻米硒含量的影响从图3可以看出,喷硒和不喷硒(CK)的稻米硒含量差异显著,说明喷硒能显著提高稻米的硒水平,且每多喷一次硒肥均能显著提高稻米的总硒含量,即C+Q+G>C+Q>C+G>G>C>Q>CK。喷施3次硒肥的(C+Q+G)极显著大于喷施2次的(C+Q或者C+G),喷施2次显著大于喷施1次(抽穗期、齐穗期或者灌浆期),喷施1次富硒液的稻米硒含量显著高于不喷施的。在水稻抽穗期、齐穗期和灌浆期3个时期均喷施农硒宝富硒液的稻米硒含量均极显著高于喷施2次、1次和0次的稻米硒含量。水稻不同时期不同次数喷施富硒液稻米硒含量在0.084～0.367 mg/kg,随着喷施次数的增加,其硒含量逐渐增加,喷施次数间差异达显著水平。

注:不同大小写字母分别表示不同硒处理间差异达0.01和0.05显著水平。Note:Different capital letters and lowercases indicated extremely significant and significant difference between different selenium treatments at 0.01 and 0.05 level.图3 富硒液施用时期和次数对稻米硒含量的影响Fig.3 Effect of application period and frequency of selenium rich solution on selenium content in rice

在水稻抽穗期(C)、齐穗期(Q)和灌浆期(G)3个时期分别喷施1次富硒液,其稻米硒含量差异不显著,但与对照(CK)相比,可以显著提高稻米的硒含量。3个时期稻米硒含量分别为0.150、0.153和0.160 mg/kg,硒含量为G>C>Q,3个时期硒含量相差在0.003～0.010 mg/kg,差异不显著,但3个时期的硒含量均比对照CK(0.084 mg/kg)的硒含量显著升高。因此,在喷施一次富硒液时,在C、Q和G 3个不同时期喷施均可。

在2个不同的时期(水稻抽穗期+齐穗期或者抽穗期+灌浆期)分2次喷施富硒液,其硒含量差异不显著,C+Q和C+G稻米硒含量分别为0.233和0.227 mg/kg,两者差异仅0.06 mg/kg;在3个不同的时期分3次喷施富硒液,其硒含量为0.367 mg/kg,比1次和2次喷施富硒液的稻米硒含量分别增高约0.213、0.137 mg/kg,说明增加喷施次数能显著提高稻米的硒含量,在喷施量一定的条件下,可通过增加喷施次数提高稻米的硒含量。

3 讨论

3.1 富硒液浓度对稻米硒含量的影响不同的富硒液浓度对稻米硒含量的影响较大,在该研究中,在粳稻抽穗期喷施1次富硒液,浓度在30～50 mL/15 kg,其精米硒含量在0.153～0.227 mg/kg,随着富硒液浓度的增加,稻米硒含量不断增加,但增幅逐渐减少,从开始增幅0.085 mg/kg,到0.044 mg/kg,再减少到0.030 mg/kg。郑甲成等[15]研究籼稻糙米的硒含量时,也发现随着硒肥浓度的增加,糙米硒含量快速增长,但后期增速减缓,与该研究结果一致,说明粳稻和籼稻在这一点上没有区别。另外,硒在增强人体免疫力和防癌抗癌等方面发挥重要作用,但当硒的浓度过高,也会对人体产生毒害作用[16-17],因此,更高浓度的富硒液喷施效应研究有待进一步深入。

3.2 不同水稻品种间稻米硒含量的差异不同水稻品种对硒元素的富集能力不同,但差异较小。韦燕燕等[18]在自然富硒土壤(0.8 mg/kg)上研究了113份水稻品种稻米的硒含量,不同品种的稻米硒含量差异较大,在0.095～0.546 mg/kg;张标金等[19]对江西(土壤硒含量0.56 mg/kg)80个水稻品种硒含量进行分析,发现水稻糙米中硒含量为0.025～0.143 mg/kg;王永力等[20]研究黑龙江省富硒水稻品种,发现相同条件下,不同水稻品种的平均硒含量差异极显著。这些前人的研究均说明在同一条件下,不同水稻品种其硒含量差异较大,变动幅度也较大,然而该研究中3个粳稻品种的硒含量差异不大,变动幅度也较小,在0.03～0.07 mg/kg,这可能是由于以上研究是在含硒土壤的背景下,水稻硒的来源是土壤,且研究的水稻品种数量多,而该研究是采用叶面喷施外源硒的情况下进行的,相比土壤情况的复杂,外源硒成分和含量均比较稳定,使得品种之间硒含量差异不大;也可能与该研究的品种均是粳稻,且数量相对偏少有关。但总体来看,对于同一地区,进行外源叶面喷施富硒液,有利于减少水稻品种间硒富集能力的差异,有利于水稻富硒的标准化和规模化。

3.3 富硒液施用时期和次数对稻米硒含量的影响富硒液在水稻上的喷施时间和次数对稻米的硒含量影响较大。迟凤琴等[21]研究认为水稻叶面喷施硒肥其富硒效果为扬花期>育苗期>灌浆期>齐穗期>对照;赵学杏[22]对安徽省池州市主推的3个新品种进行研究,结果表明,在同一浓度下,2个品种在抽穗期效果最佳,1个品种在齐穗期效果最佳;朱文东[23]研究认为水稻齐穗期喷施硒肥效果最佳;Deng等[24]研究发现在抽穗完成时喷施硒增加稻米中硒含量的效果显著高于在分蘖后期喷施;冼承斌等[25]研究认为水稻孕穗期喷施1次能达到富硒标准;易苏丹等[26]在水稻孕穗期、破口期、灌浆期叶面喷施900 mL/hm2富硒专用肥3次,提升水稻硒含量效果最佳。这些前人的研究结果不尽相同,为了明确在豫北粳稻的最佳喷施时期和次数,该研究在同一浓度喷施1次富硒液的条件下,虽然与对照(CK)相比,富硒效果显著提高,但抽穗期、齐穗期和灌浆期3个时期其稻米硒含量差异不显著,说明在这3个时期喷施效果相同;且喷硒和不喷硒的稻米硒含量差异显著,喷硒能显著提高稻米的硒水平,每多喷一次富硒液肥均能显著提高稻米的总硒含量,即C+Q+G>C+Q>C+G>G>C>Q>CK,但随着喷施次数的增加水稻富集硒的效应逐渐减少。因此,可以通过增加喷施富硒液次数生产不同程度的富硒稻米,但在生产上为了减少简化农事操作,结合田间管理在水稻C、Q和G 3个时期的任一时期叶面喷施富硒液40 mL/15 kg,其稻米均能满足富硒水稻标准。

4 结论

随着富硒液浓度的增加,稻米的硒含量逐渐增加,但增幅逐渐减少,当在抽穗期喷施富硒液浓度30～50 mL/15 kg时,精米硒含量在0.153～0.227 mg/kg;不同品种对硒的富集效应不同,但相差较小,在0.03～0.07 mg/kg;在C、Q和G 3个时期分别喷施1次富硒液,其稻米硒含量为G>C>Q,但差异不显著;在C+Q和C+G分2个时期2次喷施富硒液的稻米硒含量差异不显著;在水稻C、Q和G 3个时期均喷施富硒液的稻米硒含量均极显著高于喷施2次、1次和0次的稻米硒含量。3个时期不同次数喷施富硒液,其硒含量为C+Q+G>C+Q>C+G>G>C>Q>CK,变化幅度在0.084～0.367 mg/kg,随着喷施次数的增加,其硒含量显著增加,但随着喷施次数的增加水稻富集硒的效应逐渐减少。在生产上,为了简化水稻农事操作,C、Q和G 3个时期的任一时期叶面喷施富硒液40 mL/15 kg,其稻米均能满足富硒水稻标准。