余 琼 张 翔* 索炎炎 司贤宗 李 亮 邱岭军 程培军余 辉

(1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所,河南 郑州 450002;2.正阳县花生研究所,河南 正阳 463600)

硒是人体和动物体必须的微量元素之一,机体适量摄入硒可预防大骨节病和克山病等,然而全世界有40多个国家属于低硒或缺硒地区,我国土壤含硒量为0.006～9.130 mg·kg-1,约72%的国土面积属低硒或缺硒地区,通过适当途径适量补硒尤显必要[1-3]。硒在生命体中主要以硒代半胱氨酸的形式存在,可有效增加谷胱甘肽过氧化物酶、脱碘酶等含硒酶的活性,协同其他物质清除体内过氧化物和自由基,具有防止细胞膜受损,延缓衰老,强化免疫系统,解毒等重要生物功能[4-5]。人体补硒主要通过动物、植物和微生物食品进行,膳食补硒是较直接便捷的一种补硒方式,植物性食品富硒最广泛,植物富集硒主要通过根和叶进行吸收富集,将无机态硒转化为生物有机态硒[6-8]。因此,通过作物施硒及膳食补硒可改善人体硒缺乏状况。

花生是我国主要的油料作物之一,由于其丰富的营养成分深受人们喜爱,其品质与人体健康关系密切。花生对硒具有富集作用,可吸收利用外源无机硒,并将其转化为易被人体吸收利用的生物有机硒,研究富硒花生及其制品具有重要意义。目前花生施硒方面的研究主要集中于施硒效果、富硒能力及硒在花生中的赋存形态等[9-11];诸多文献报道硒主要在小麦[12]、水稻[13]、玉米[14]等粮食作物、茶叶[15]及瓜果蔬菜[16-18]等上研究较多,施硒可明显提高作物硒含量,但对作物产量的影响结论不一。河南既是我国花生主要产区,又是土壤严重缺硒地区,然而目前关于此区域条件下硒在不同基因型花生中的吸收、转移和分配差异却鲜有报道。

因此,本文采用大田试验,研究两种基因型的花生对硒的吸收富集特征及硒对花生产量及品质的影响,旨在明确硒在花生植株体内的迁移变化规律,为花生生产中科学施硒及选择合适富硒花生品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验安排在河南省正阳县兰青乡大余村,地势平坦,地力均匀,排灌条件良好。土壤基础肥力:有机质17.7 g·kg-1,全氮0.12%,有效磷18.23 mg·kg-1,速效钾95 mg·kg-1,土壤总硒含量0.15 mg·kg-1,pH 4.95。供试品种为远杂9102(YZ9102)和高油酸品种豫花37(YH37),二者均在豫南地区普遍种植。硒源为亚硒酸钠(Na2SeO3(Se IV),98%),山东西亚化工有限公司。

1.2 试验设计

设置3个处理,施硒量分别为(CK 对照)0、(S1) 400 g·hm-2Na2SeO3、(S2) 800 g·hm-2Na2SeO3,小区面积15 m2(宽3 m×长5 m),重复3次,随机排列,小区间设宽1 m 的保护行。各处理施肥量均为N 120 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 120 kg·hm-2。肥料品种为尿素、过磷酸钙、氯化钾,肥料全部作基肥均匀撒施,Na2SeO3施用方法为:选择晴朗无风的下午,将称量好的Na2SeO3(S19 g、S218 g)溶解于550 mL 自来水中,用小型喷雾器均匀喷施于每个小区地表。

肥料施用后整地起垄播种,每垄播种两行花生,株距15 cm,行距20 cm,垄间距75 cm,种植密度18万穴·hm-2,每穴播2粒,于2018-06-04施肥播种。其他田间管理按一般丰产大田进行管理。

1.3 样品采集与分析

在花生收获时(2018-09-24),每处理选取有代表性的10株花生,分别按照花生茎、叶、根、果壳和花生仁等部位分开,于65 ℃恒温烘干并称质量计数,而后将样品粉碎测定不同部位硒含量。硒含量采用HNO3-HClO4(体积比4∶1)消解,原子荧光光谱法测定[19];土壤硒测定按照标准NY/T1104-2006 《土壤中全硒的测定》。

花生品质分析:按照GB/T 14772-2008测定粗脂肪含量,按照GB/T 14377-2008测定脂肪酸组分相对百分含量。

硒富集系数=植株体内硒元素含量/土壤中硒元素含量[20]

硒转移系数=植株非根部位硒元素含量/植株根部硒元素含量[21]

1.4 收获与计产

花生收获时,每个处理分别取4 m2花生进行收获、晾晒、称质量计产;每个处理取有代表性的10株花生进行考种,测定其株高、侧枝长、分枝数、结果枝数、百果质量等。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2013 软件进行数据整理,采用SPSS 16.0软件进行方差分析和线性回归分析,采用Duncan's新复极差法对平均值进行多重比较(显著性差异p＜0.05)。

2 结果与分析

2.1 成熟期花生植株农艺性状及产量性状

由表1可知,不同施硒量对花生植株分枝数及产量构成的影响无显著差异,但YZ9102花生呈现出施硒量越高,植株的主茎高及分枝数就越低的规律,说明高浓度硒对花生植株生长有抑制作用,低浓度硒促进植株生长。与CK 相比,YZ9102品种的S1、S2处理主茎高、第一侧枝长分别增加22.4%和7.5%、32.5%和24.1%;YH37品种的S1较S2处理的第一侧枝长增加7.7%。YZ9102花生品种S2处理的分枝数、出仁率及产量均低于S1处理,而主茎高、第一侧枝长和百果质量则表现出相反趋势;YH37花生品种S2处理的第一侧枝长、分枝数、百果质量、出仁率及产量均低于S1处理。

2.2 硒对不同品种花生植株成熟期各器官硒含量的影响

表2可看出,植株各器官中硒含量随着施硒量的增加呈现显著增加趋势,与CK 相比,各施硒处理对植株各器官硒含量均表现出显著差异,即土壤施硒可显著提高植株各器官硒的含量,但两基因型花生硒的分布特点不同。就施硒处理而言,YZ9102各器官中硒含量以茎、叶部位最低,根系中硒含量最高;YH37的是果壳中硒含量最低,其次是茎,根中硒含量最高。植物根部硒含量最高,说明植物根系对硒的富集能力强。YH37 S1、S2处理花生仁硒含量较YZ9102分别增加36.8%、48.5%。YH37和YZ9102的S2处理花生仁中硒含量比S1分别增加159.0%、138.6%。

表1 花生植株的农艺性状及产量构成Table 1 Agronomic characters and yield components of peanut plant

表2 成熟期花生植株各器官的硒含量/(mg·kg-1)Table 2 Se content in different organs of two genotypes of peanuts

2.3 花生植株各器官硒的富集系数和转移系数

花生仁硒含量的高低直接影响其加工和食用品质。转移系数即植株从根部转移到地上部的能力,花生品种及各器官间转移系数变化情况均存在显著差异。由表3、表4可知,花生各器官对土壤中硒的富集能力表现出显著差异,两基因型花生同一部位对硒的富集能力表现出显著差异;多数情况下,花生各器官硒富集指数表现为S2处理大于S1处理,而硒转移系数则表现出相反趋势。YH37 S1、S2处理花生仁中硒转移系数均大于YZ9102,即YH37花生植株根部转移硒至地上部的能力较强。

表3 花生植株各器官硒的富集系数Table 3 Accumulation coefficients of Se in the organs of peanut

表4 花生植株各器官硒的转移系数Table 4 Transfer coefficients of Se in the organs of peanut

2.4 花生植株各器官硒积累量及其分配情况

表5可知,花生植株各器官硒的积累量均呈随施硒量增加而增加的趋势,施硒处理YZ9102和YH37两种基因型花生植株各器官硒积累量的分配比率均表现为:花生仁＞叶＞茎＞果壳＞根,S1、S2处理花生仁的分配比率分别为17.2%、29.0%、43.0%、54.7%。与CK 相比,YZ9102 S1、S2花 生仁硒含量分别显著增加136.6%、597.8%。YH37 S1、S2处理花生仁硒积累量较YZ9102分别显著增加195.8%、164.6%,YH37花生仁中硒的积累量显著高于YZ9102。

2.5 不同施硒量处理对花生仁脂肪酸组成的影响

表6可知,同一施硒水平下,YH37的油酸和花生一烯酸这两种不饱和脂肪酸的含量均高于YZ9102,施硒肥对花生仁其他脂肪酸成分含量无显著影响。与CK相比,YZ9102 S1处理比S2处理脂肪含量降低1.31个百分点,YH37 S1比S2处理脂肪含量增加1.95个百分点;随着施硒量的增加,YH37花生仁中油酸、花生一烯酸的含量均有所下降,但未达到显著水平;YZ9102花生仁中油酸和花生一烯酸则呈相反趋势。YZ9102的S2处理花生仁的油酸含量最高,与CK 相比,S2处理比S1处理油酸含量增加0.77个百分点,S2处理油酸/亚油酸比值最高为0.94;YH37的S1处理花生仁的亚油酸及花生一烯酸含量均高于其他施肥处理,油酸含量均低于CK,但差异不显著;S1处理的油酸/亚油酸比值最高为21.94。

表5 花生植株各器官硒积累量/(μg·plant-1)Table 5 Se accumulation in different organs of peanut

表6 硒对花生仁脂肪含量及脂肪酸组成的影响/%Table 6 Effects of Se on fat and fatty acid composition of peanut kernel

图1 植株各器官硒的分布情况Fig.1 Distribution of Se in different organs of plant

3 讨论

王孟等[22]报道土壤不同含硒量(富硒区、非富硒区)对玉米农艺性状及籽粒含硒量的影响,发现土壤一定含硒量利于提高玉米的株高、穗位,延缓玉米叶片衰老;富硒地区与非富硒区种植的8种玉米材料其产量无显著差异;土壤硒含量对玉米籽粒的含硒量有促进作用。熊军等[23]探索不同土壤条件外源施硒对紫甘薯硒含量及产量的影响,发现在富硒黏壤土中,不同施硒量对3个紫甘薯鲜薯产量的影响无显著差异,但鲜薯硒含量随施硒量增加而增加。龙世方等[24]研究硒与氮磷钾配施对水稻产量及硒含量影响,发现施氮是水稻产量和外观品质变化的主控因子;在一定范围内水稻硒含量随硒水平增加呈增加趋势。赵雪梅等[25]研究发现不同时期喷施含硒肥料对花生产量的影响既有增产亦有减产作用;朱薇等[10]研究发现施硒量3 mg·kg-1土时,部分花生品种产量较不施硒降低,施硒量6 mg·kg-1土时,18个花生品种均表现不同程度的增产。本试验结果,与CK 相比,施硒处理YZ9102和YH37产量有所下降,硒属微量营养元素,花生生长发育对硒的需求量范围较窄,适量促进,过量则抑制[26]。在大田环境条件下,除了施肥影响花生产量外,还受出苗情况、气候环境等外部因素的影响,施硒对花生产量的影响机理尚需进一步研究。

外源施硒可不同程度提高花生仁中硒含量,本试验结果中,土壤施用亚硒酸钠可显著提高两种基因型花生仁硒含量。不同作物对硒的富集能力有差异,同一作物不同基因型对硒的吸收存在差异,通过不同途径增加土壤硒含量可达到提高该土壤类型上农作物硒含量的目的。徐聪[27]等研究不同农产品硒含量与土壤硒的关系,发现土壤硒含量高,该地区同类农产品硒含量亦较高,豆科(花生、大豆)硒含量显著高于茄科的辣椒和旋花科的甘薯。不同农作物硒富集系数大小趋势相似,大豆、花生和白萝卜的富硒能力较强,甘薯、玉米则较低。本试验结果表明花生植株各器官对硒的富集能力表现出显著差异,YH37花生仁的转移系数高于YZ9102,YH37富集能力较强。

朱薇[10]等采用盆栽试验选取18个花生品种研究其富硒能力的强弱,发现不同花生类型,硒的富集能力有差异,筛选出7个花生品种属于硒高积聚类型,适宜在山东地区种植。试验结果显示,施硒对两种基因型花生产量构成、脂肪含量及脂肪酸组分含量均无显著差异。这与黄太庆[9]等的研究结果相似,通过田间试验研究不同花生品种的自然富硒能力,发现不同花生品种间硒的富集能力有差异,施用外源硒后花生有增产趋势,但各处理间差异不显著。

4 结论

本试验结果发现,不同施硒量对花生植株分枝数及产量构成的影响无显著差异,但呈现出施硒量越高,植株的主茎高、第一侧枝长及分枝数就越低的规律,说明高浓度硒对花生植株生长有抑制作用,而低浓度硒可以促进植株生长;花生植株各器官硒含量随土壤施硒量的增加呈增加趋势,根对土壤硒的富集能力最强,两种基因型花生同一部位对硒的富集能力表现出显著差异,施硒花生植株各器官硒积累量的分配比率均表现为:花生仁＞叶＞茎＞果壳＞根,施硒肥对两种基因型花生中脂肪含量及脂肪酸组分含量影响均无显著差异。YH37花生仁中硒的积累量较YZ9102显著增加195.8%、164.6%,花生仁的硒转移系数高于YZ9102,但YH37硒富集能力较强。

本研究使用的施硒浓度范围及花生品种数量的选择均有限,仍需更丰富的试验进行论证。综合分析,土壤施硒浓度800 g·hm-2对两品种花生仁中的硒含量提高较明显;相较YZ9102,YH37表现出易富集硒的特性,在不影响产量前提下,YH37富含大量不饱和脂肪酸,更益于人体健康。