李 樂(lè)，田敏嬌，高艷明，2，李建設(shè)，2，*

(1.寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021； 2.寧夏現(xiàn)代設(shè)施園藝工程技術(shù)研究中心，寧夏 銀川 750021)

硒是人和動(dòng)物生命活動(dòng)中必需的生命元素，具有多種生物學(xué)功能，在清除自由基、抗腫瘤和抗癌方面貢獻(xiàn)突出，缺硒會(huì)引起克山病、心血管等疾病。1980年調(diào)查顯示，世界上有42個(gè)國(guó)家和地區(qū)缺硒，而中國(guó)有72%的地區(qū)屬于缺硒地區(qū)[1]。所以各種補(bǔ)硒產(chǎn)品成為我國(guó)乃至世界缺硒國(guó)家的焦點(diǎn)。番茄作為種植最廣泛的設(shè)施蔬菜之一，不但口感好，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，而且市場(chǎng)需求量大，能夠帶來(lái)豐厚的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使得其總產(chǎn)量在我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)中位居首位[2-3]?；|(zhì)是無(wú)土栽培的主要形式，邵泱峰等[4]研究表明，基質(zhì)栽培可以提高番茄產(chǎn)量，改善番茄品質(zhì)；在栽培方式上，由于槽式栽培和土壤栽培管理的相似性，易于學(xué)習(xí)和掌握，所以我國(guó)大面積使用基質(zhì)栽培方式[5]?；|(zhì)栽培可以增加番茄產(chǎn)量，提高植株抗病性[6]，更甚者可以克服蔬菜土壤栽培中的連作障礙，在生產(chǎn)應(yīng)用中效果較好[7-8]。

對(duì)植物施硒不僅能夠提高硒的生物活性，而且可以提高植物產(chǎn)量、改善品質(zhì)。張明中[9]研究表明，施硒后番茄硝酸鹽含量隨土壤硒濃度的增加而降低。郭開(kāi)秀等[10]研究也發(fā)現(xiàn)，隨著硒濃度上升，雞毛菜硝酸鹽含量下降。楊文秀等[11]研究表明，施硒可以提高油菜的維生素C和可溶性糖含量。在礦質(zhì)元素方面，陳銘等[12]研究認(rèn)為，硒在適宜濃度范圍內(nèi)能促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，濃度過(guò)高則作用相反。前人對(duì)富硒番茄果實(shí)品質(zhì)研究較多，而在硒對(duì)果實(shí)礦質(zhì)元素影響方面報(bào)道甚少?；|(zhì)培是無(wú)土栽培中應(yīng)用最廣泛的栽培形式，本試驗(yàn)選用基質(zhì)栽培，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液滴灌施入不同濃度的硒，研究硒對(duì)番茄植株生物量、果實(shí)品質(zhì)、番茄產(chǎn)量、果實(shí)中礦質(zhì)元素積累4個(gè)方面的影響來(lái)探究番茄硒效應(yīng)，以期篩選出能夠增產(chǎn)提質(zhì)的硒濃度，用于番茄的富硒生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年8月在銀川國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)(寧夏園藝產(chǎn)業(yè)園)科研開(kāi)發(fā)區(qū)2號(hào)日光溫室進(jìn)行。供試番茄品種為大果番茄詩(shī)洛奇，購(gòu)于寧夏天緣種業(yè)有限公司。外源硒為山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司所產(chǎn)的硒酸鈉，含硒量為40.96%。試驗(yàn)中所用營(yíng)養(yǎng)液配方為1單位日本園試配方+200 mg·L-1CaCl2·2H2O。

栽培方式為基質(zhì)槽培，槽子用磚砌成，槽子長(zhǎng)5.8 m，高0.22 m，寬0.75 m，內(nèi)徑寬0.52 m?；|(zhì)購(gòu)于寧夏中青農(nóng)業(yè)科技有限公司，基質(zhì)理化性質(zhì)為：pH 6.05、電導(dǎo)率2.653 ms·cm-1、全氮28.408 g·kg-1、全磷6.614 g·kg-1、速效氮53.9 mg·kg-1、速效磷276.72 mg·kg-1和速效鉀796.35 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

8月20日定植，單干整枝，3穗果摘心。定植后清水緩苗5 d后施日本園試1單位基礎(chǔ)肥，其中大量元素濃度為：NO3-N 16 mmol·L-1、NH3-N 1.3 mmol·L-1、P 1.3 mmol·L-1、K 8 mmol·L-1、Ca 4 mmol·L-1、Mg 2 mmol·L-1和S 2 mmol·L-1；微量元素濃度為：Fe 3 mg·L-1、B 0.5 mg·L-1、Mn 0.5 mg·L-1、Zn 0.05 mg·L-1和Cu 0.02 mg·L-1。9月15日開(kāi)始，通過(guò)土壤施硒的方式添加外源硒，將硒酸鈉溶于營(yíng)養(yǎng)液，每天每株澆營(yíng)養(yǎng)液500 mL；從9月22日植株進(jìn)入開(kāi)花坐果期開(kāi)始，施加外源硒+1單位日本園試配方+200 mg·L-1CaCl2·2H2O，番茄植株拉秧前20 d停止施肥，12月30日植株拉秧。硒濃度分別設(shè)為0(CK)、0.25、0.50、1.00、2.50、5.00、10.00、20.00、40.00、80.00 μmol·L-1，具體處理見(jiàn)表1。完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理3次重復(fù)，定植密度為4株·m-2，每34株為1個(gè)重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 品質(zhì)測(cè)定

在番茄二穗果成熟時(shí)每小區(qū)選取9株健康番茄植株，各摘1個(gè)發(fā)育程度、果實(shí)大小一致的番茄進(jìn)行清洗，對(duì)其進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定：蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[13]；鉬藍(lán)比色法測(cè)定維生素C(VC)含量[13]；NaOH滴定法測(cè)定有機(jī)酸含量[14]；水楊酸比色法測(cè)定硝酸鹽含量[13]；用比色法測(cè)定蔗糖、果糖和葡萄糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

表1 試驗(yàn)處理Table 1 Test treatment

糖酸比=可溶性糖含量/有機(jī)酸含量。番茄中硒的轉(zhuǎn)移系數(shù)=地上部分各器官中硒元素含量/根系中硒元素含量。轉(zhuǎn)移系數(shù)反映植物將硒元素從地下器官運(yùn)到地上器官的能力，其值的大小表明運(yùn)送能力的大小。

1.3.2 番茄產(chǎn)量測(cè)定

小區(qū)產(chǎn)量：果實(shí)成熟時(shí)按第1穗果至第3穗果分別稱(chēng)量，計(jì)算每一穗果平均單株產(chǎn)量和整株單株產(chǎn)量，最后折算每667 m2產(chǎn)量。單果重：記產(chǎn)小區(qū)每一穗果產(chǎn)量分別稱(chēng)量，并統(tǒng)計(jì)番茄個(gè)數(shù)，計(jì)算每一穗平均單果重，將3穗果的單果重進(jìn)行平均得到小區(qū)單果重。

1.3.3 番茄生物量和養(yǎng)分的測(cè)定

在番茄拉秧期，每個(gè)處理選擇生長(zhǎng)狀況良好、長(zhǎng)勢(shì)一致的番茄植株9株，分別對(duì)其根、莖、葉、果4個(gè)部位的鮮樣稱(chēng)量。之后將其放入烘箱中105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至恒質(zhì)量，對(duì)干樣進(jìn)行稱(chēng)量。將烘干后的樣品按部位分別粉碎，過(guò)100目篩，用自封袋裝好，做好標(biāo)記，待測(cè)。

將植株粉碎，進(jìn)行元素測(cè)定。N、P、K元素測(cè)定：稱(chēng)取0.10 g樣品，采用H2SO4-H2O2進(jìn)行消煮，用AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀對(duì)N和P進(jìn)行測(cè)定，用火焰光度計(jì)測(cè)K。Ca、Mg、Na、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Se元素測(cè)定：稱(chēng)取0.15 g樣品加入6 mL HNO3、1 mL HF和1 mL H2O2，放在BHW-09A型恒溫消解儀，120 ℃預(yù)消解30 min，轉(zhuǎn)入ETHOS A型微波消解儀中160 ℃消解1 h左右，再放入BHW-09A型恒溫消解儀160 ℃消解、趕酸至消煮液1 mL左右，定容至45 mL；用ICE3500原子吸收光譜儀測(cè)定Ca、Mg和Na，用NexION 350X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和Se元素。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019軟件進(jìn)行整理與計(jì)算，數(shù)據(jù)分析使用SPSS 22軟件Duncan(P<0.05)進(jìn)行差異性分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，用Origin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度硒處理對(duì)番茄生物量的影響

如圖1所示：0.50 μmol·L-1硒處理的番茄根干物質(zhì)含量最大，1.00～5.00和10.00 μmol·L-1硒處理次之，20和80 μmol·L-1硒處理的番茄根干物質(zhì)含量略低于CK，但差異不顯著。硒處理的莖干物質(zhì)含量高于CK，除2.50 μmol·L-1硒處理外，0.25～5.00 μmol·L-1硒處理的番茄莖干物質(zhì)含量高于10.00～80.00 μmol·L-1硒處理。0.25～40.00 μmol·L-1硒處理的葉干物質(zhì)含量均顯著高于CK，其大小為5.00 μmol·L-1處理>1.00 μmol·L-1處理>10.00 μmol·L-1處理>20.00 μmol·L-1處理>40.00 μmol·L-1處理>0.50 μmol·L-1處理>0.25 μmol·L-1處理>2.50 μmol·L-1處理，0.25、0.50和40.00 μmol·L-1硒處理間無(wú)顯著差異，1.00和10.00 μmol·L-1硒處理無(wú)顯著性差異。除2.50、10.00、40.00和80.00μmol·L-1硒處理外，其他處理果干物質(zhì)含量均顯著高于CK，0.25 μmol·L-1硒處理果干物質(zhì)含量最高。

柱狀圖上無(wú)相同小寫(xiě)字母的表示各處理間差異顯著(P<0.05)，下同。Data on the bars marked without the same lowercase letter indicated significant differences among treatments at P<0.05. The same as below.圖1 不同濃度硒處理對(duì)番茄植株干物質(zhì)含量的影響Fig.1 Effects of different concentrations of selenium on dry matter content of tomato plants

2.2 硒處理對(duì)番茄植株中礦質(zhì)元素積累的影響

2.2.1 番茄各器官硒積累與各器官硒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

硒處理對(duì)番茄硒積累的影響見(jiàn)表2，隨硒濃度的增加番茄各個(gè)器官的硒含量隨之增加。與CK相比，硒處理的番茄果實(shí)中硒含量成倍增加，0.25、0.50、1.00、2.50、5.00、10.00、20.00、40.00、80.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實(shí)中硒含量分別為CK的1.59、2.57、4.24、6.19、12.27、22.14、54.68、99.81、204.11倍。番茄對(duì)硒的轉(zhuǎn)移系數(shù)大小順序?yàn)槿~>莖>果，各器官對(duì)硒的轉(zhuǎn)移系數(shù)分別為：莖0.72～1.64，葉1.61～5.20，果0.57～1.28，硒處理下葉和果的轉(zhuǎn)移系數(shù)均大于CK。

2.2.2 果實(shí)中大量礦質(zhì)元素積累

由圖2可知，2.50、5.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實(shí)中N含量顯著高于CK，分別較CK增加6.36%和10.75%。0.50～10.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實(shí)中P含量顯著高于CK，較CK增加9.48%～22.57%，1.00～10.00 μmol·L-1硒處理間無(wú)顯著差異。0.50～2.50 μmol·L-1硒處理的番茄果實(shí)中K含量均顯著高于CK。所有硒處理的果實(shí)中Ca含量均顯著高于CK，5.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實(shí)中Ca的積累量最多，較CK增加295.20%，并顯著高于其他處理。除1.00 μmol·L-1和10.00 μmol·L-1處理外，其他濃度硒處理的番茄果實(shí)中Mg含量均顯著高于CK，較CK升高18.78%～55.25%。硒濃度小于5.00 μmol·L-1的處理中，Na含量隨硒濃度增加而降低；硒濃度大于5.00 μmol·L-1時(shí)，可促進(jìn)番茄果實(shí)對(duì)Na的吸收。

2.2.3 果實(shí)中微量元素積累

如圖3所示，0.25～80.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實(shí)中Fe元素含量呈波動(dòng)式變化，硒濃度為1.00、5.00、40.00、80.00 μmol·L-1時(shí)，F(xiàn)e元素含量較高，且顯著高于CK。80.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實(shí)中Cu元素含量顯著高于其他處理，2.50、5.00和20.00 μmol·L-1硒處理與CK無(wú)顯著差異。硒濃度為0.25～40.00 μmol·L-1時(shí)，Mn元素含量呈先增加后下降的趨勢(shì)，2.50 μmol·L-1

表2 番茄各器官硒含量與各器官硒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Table 2 Selenium content and selenium transport coefficient in different organs of tomato

同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。
Values within a column followed by different lowercase letters indicated significant difference at 0.05 level. The same as below.

圖2 硒處理對(duì)番茄果實(shí)大量礦質(zhì)元素的影響Fig.2 Effects of selenium treatment on macroelements in tomato fruits

硒處理Mn元素含量最大，與CK相比增加27.48%。Zn元素含量均低于CK(除40.00和80.00 μmol·L-1處理外)，硒濃度為1.00 μmol·L-1時(shí)較CK低42.86%。硒濃度為0.25和80.00 μmol·L-1時(shí)Mo元素含量顯著高于CK，分別較對(duì)照增加12.33%和13.67%，其他硒濃度處理Mo元素含量顯著下降(0.50 μmol·L-1處理除外)。

圖3 不同濃度硒處理對(duì)番茄果實(shí)中礦質(zhì)元素積累的影響Fig.3 Effects of different concentrations of selenium on mineral elements accumulation in tomato fruits

2.3 不同濃度硒處理對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

表3表明，硒濃度為40.00、0.25～10.00 μmol·L-1時(shí)，番茄果實(shí)中VC含量顯著高于CK，分別較CK高39.23%、12.04%、12.66%、12.66%、16.97%、13.02%和6.05%；硒濃度為20.00和80.00 μmol·L-1時(shí)，VC含量與CK無(wú)顯著性差異。40.00 μmol·L-1硒處理的可溶性糖含量最高，顯著高于其他處理，0.25、0.50和5.00 μmol·L-1處理間差異不顯著，但顯著高于CK。0.25、5.00、和40.00 μmol·L-1硒處理的果實(shí)硝酸鹽含量與CK差異不顯著，其余處理均顯著高于CK(除80 μmol·L-1硒處理外)。硒處理提高了果實(shí)蔗糖含量，其中0.25～1.00和5.00 μmol·L-1處理、2.50和40.00 μmol·L-1處理，以及10.00和20.00 μmol·L-1處理，彼此間差異不顯著。除20.00和40.00 μmol·L-1硒處理果糖含量顯著高于CK外，其他硒處理與CK無(wú)顯著差異。就葡萄糖含量而言，1.00 μmol·L-1硒處理顯著低于CK，其他處理與CK均無(wú)顯著差異。20.00 μmol·L-1硒處理的果實(shí)糖酸比顯著低于CK，其他硒處理均能提升番茄果實(shí)的糖酸比。綜上，0.25和5.00 μmol·L-1處理，除糖酸比前者顯著高于后者外，其他品質(zhì)指標(biāo)均無(wú)顯著差異，二者品質(zhì)次于最優(yōu)硒處理(40.00 μmol·L-1)。

2.4 不同濃度硒處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

產(chǎn)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表4，硒濃度為0.25～5.00 μmol·L-1時(shí)，平均單果重呈波浪式變化，0.25 μmol·L-1硒處理單果最大，為218.85 g，顯著高于CK；硒濃度超過(guò)10.00 μmol·L-1后，平均單果重呈下降趨勢(shì)，且均小于CK。單株產(chǎn)量和667產(chǎn)量存在正相關(guān)，硒濃度為5.00 μmol·L-1時(shí)，產(chǎn)量最高，比對(duì)照增加7.92%。

表3 不同濃度硒處理對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響Table 3 Effects of different concentrations of selenium on tomato fruit quality

表4 不同濃度硒處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of different concentrations of selenium on tomato yield

3 結(jié)論與討論

硒是人和動(dòng)物生命活動(dòng)中的必需元素，而缺硒是全球性的問(wèn)題，硒對(duì)植物存在劑量效應(yīng)，所以探究合適富硒番茄生產(chǎn)的硒濃度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究表明：適宜的硒濃度(0.25～5.00 μmol·L-1)有利于番茄增產(chǎn)，較CK增加1.70%～7.92%，其中5.00 μmol·L-1處理產(chǎn)量最高，高濃度的硒導(dǎo)致番茄減產(chǎn)。與馮學(xué)金等[15-20]對(duì)胡麻、馬鈴薯、小麥、胡蘿卜、大蒜和番茄的研究結(jié)果一致，適量的硒使用能夠促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)，有增產(chǎn)的效果，而硒用量過(guò)大則效果降低，甚至產(chǎn)生毒害。

戚霄晨等[21]和邢穎等[22]分別對(duì)甜櫻桃(噴施亞硒酸鈉)和馬鈴薯(有機(jī)硒肥)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，施硒均可提升果實(shí)VC含量。韓亞文等[23]通過(guò)土施硒酸鈉研究硒對(duì)番茄品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，施硒提高了果實(shí)糖酸比和可溶性糖含量。張明中[9]研究表明，番茄施硒后硝酸鹽含量隨施硒量的增加而降低。本研究結(jié)果顯示，40.00 μmol·L-1硒處理的番茄果實(shí)VC和可溶性糖含量最高，硝酸鹽含量次于80.00 μmol·L-1居第二位，0.25、0.50和5.00 μmol·L-1硒處理的VC和可溶性糖含量均次于40.00 μmol·L-1處理，0.25和0.50 μmol·L-1硒處理的硝酸鹽含量次于40.00 μmol·L-1硒處理，0.50 μmol·L-1硒處理的硝酸鹽含量較CK增加21.52%；其他處理糖酸比均高于CK(20.00 μmol·L-1除外)，所以40.00 μmol·L-1硒處理的番茄品質(zhì)最優(yōu)，0.25 μmol·L-1和5.00μmol·L-1硒處理次之。本研究中番茄的品質(zhì)變化與上述研究存在一定差異，可能是因?yàn)槭┪绞?、硒肥種類(lèi)、作物品種等不同，作物對(duì)硒的敏感度不同。為了在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上增加品質(zhì)，硒濃度5.00 μmol·L-1處理較合適。

礦質(zhì)元素是植物生命活動(dòng)中必不可少的養(yǎng)分，參與植物體內(nèi)的各種代謝過(guò)程，探究其積累情況有助于了解植株的生長(zhǎng)。隨外源硒濃度的增加，果實(shí)硒含量隨之增加，對(duì)其他礦質(zhì)元素積累也產(chǎn)生了一定的影響。N元素吸收多少與產(chǎn)量關(guān)系密切。K元素是植物體多種酶的活化劑，維持細(xì)胞滲透壓的平衡，適量的K能夠促進(jìn)根系發(fā)育，提高植物抗性。田秀英等[24]通過(guò)盆栽試驗(yàn)表明，除了最低硒濃度外，施硒促進(jìn)了苦蕎籽粒對(duì)于N的吸收；本研究結(jié)果與此一致，適宜硒濃度(0.25～5.00 μmol·L-1)可促進(jìn)番茄果實(shí)對(duì)N元素的吸收。P元素能促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高抗性。劉勤等[25]研究提出，硒對(duì)于P的吸收既有協(xié)同作用又有拮抗作用，當(dāng)土壤硒含量較多時(shí)表現(xiàn)為拮抗，當(dāng)土壤硒含量較少時(shí)主要表現(xiàn)為協(xié)同。本研究中，硒濃度為0.50～10.00 μmol·L-1時(shí)，表現(xiàn)為顯著的協(xié)同作用，硒濃度過(guò)高表現(xiàn)為拮抗作用。Ca與植物的生理反應(yīng)和細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)發(fā)育有關(guān)[26]。研究表明，Ca不足會(huì)引起番茄下部葉片失綠和果實(shí)臍腐，F(xiàn)e不足會(huì)使葉脈缺綠。本試驗(yàn)中，施硒基本上促進(jìn)了番茄果實(shí)中Fe和Ca元素的積累，硒濃度為5.00 μmol·L-1時(shí)Ca含量最高，與秦玉燕等[27]研究中葉面噴硒一定程度上提高了茶樹(shù)Fe和Ca元素含量相一致。

我國(guó)食品安全標(biāo)準(zhǔn)方面自從2011年取消GB2762—2005中硒的規(guī)定，目前食品中的硒沒(méi)有限量標(biāo)準(zhǔn)。在硒量攝入方面，1988年，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日50 μg的硒攝入量[28]，1996年，國(guó)際學(xué)術(shù)組織聯(lián)合會(huì)指出成年人硒日攝入量上限為每日400 μg[29]。綜上所述，適宜的硒濃度能夠滿(mǎn)足番茄生長(zhǎng)的需求，協(xié)調(diào)植株生長(zhǎng)、增加番茄產(chǎn)量、促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收和改善果實(shí)品質(zhì)。從增產(chǎn)提質(zhì)效果考慮，硒濃度5.00 μmol·L-1時(shí)產(chǎn)量最高，能夠改善番茄品質(zhì)。就硒含量而言，硒濃度為5.00 μmol·L-1處理時(shí)，每100 g鮮果含硒量26.14 μg，能夠滿(mǎn)足人體補(bǔ)硒的要求，建議在番茄富硒生產(chǎn)上使用。