余 瓊,張 翔,司賢宗,索炎炎,李 亮,余 輝
(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,鄭州 450002;2.正陽縣花生研究所,河南 正陽 463600)
花生是中國(guó)重要的糧食、油料作物,具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能,在中國(guó)黃淮海流域、東南沿海及長(zhǎng)江流域等地區(qū)廣泛種植,花生對(duì)硒元素的富集能力較強(qiáng)[1,2]。硒是人體和動(dòng)物體必需的微量元素之一,且是一些抗氧化酶和硒蛋白的重要組成成分,對(duì)植物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆及抗氧化水平等均有重要的調(diào)節(jié)作用[3-5]。硒的化合物分無機(jī)硒(亞硒酸鈉、硒酸鈉)和有機(jī)硒(硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸等),硒代蛋氨酸毒性低于亞硒酸鈉,吸收利用率較高。無機(jī)硒需先經(jīng)動(dòng)植物、微生物等轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒才能被人體吸收利用。植物性食物是人體和動(dòng)物碳水化合物及礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)的重要來源,植物可以吸收利用環(huán)境(主要是土壤)中的硒,將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒,通過食物鏈被人體吸收利用[6-9]。張楊楊等[10]采用盆栽試驗(yàn)研究土施蛋氨酸硒對(duì)厚皮甜瓜生理特性和品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)蛋氨酸硒可以促進(jìn)厚皮甜瓜植株的生長(zhǎng),提高果肉硒含量、產(chǎn)量和綜合品質(zhì)。吳江等[11]研究硒代蛋氨酸對(duì)毛竹冬筍的品質(zhì)及礦物質(zhì)等的影響,硒代蛋氨酸可以提高磷和維生素C 的含量,總硒含量隨著硒代蛋氨酸濃度的增加而增加。萬亞男等[12]通過基質(zhì)栽培試驗(yàn),研究硒酸鈉、亞硒酸鈉和硒代蛋氨酸對(duì)金針菇富集硒的影響,發(fā)現(xiàn)外源硒顯著增加金針菇原基和子實(shí)體的硒含量;在相同硒濃度下,對(duì)金針菇子實(shí)體硒含量的增加效果表現(xiàn)為亞硒酸鈉>硒代蛋氨酸>硒酸鈉。通過施用外源硒可以提高土壤硒含量,進(jìn)而可改善預(yù)防硒缺乏狀況?;ㄉ侵袊?guó)主要的油料作物之一,由于其豐富的營(yíng)養(yǎng)成分深受人們喜愛,其品質(zhì)與人體健康關(guān)系密切。目前,硒在水稻[13]、小麥[14]、玉米[15]、油菜[16]等作物中的研究較多,對(duì)花生的研究主要集中于硒含量、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面的影響,且施用較多的硒源為無機(jī)硒源(硒酸鈉和亞硒酸鈉)及各種含硒液體肥等[17-19],而關(guān)于有機(jī)硒源(硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸等)對(duì)花生產(chǎn)量、硒含量的影響鮮有報(bào)道。本研究擬采用盆栽試驗(yàn),探討不同外源硒(亞硒酸鈉、硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸)對(duì)花生產(chǎn)量性狀、花生子粒中富硒情況等方面的差異,旨在為富硒花生的生產(chǎn)提供參考。
于2019 年6 月在河南省正陽縣蘭青鄉(xiāng)大余村進(jìn)行盆栽試驗(yàn),盆栽土壤為休整一冬的土壤,將土壤分裝到直徑為30 cm、高45 cm 的塑料盆中,每盆裝土15 kg。用適量水溶解硒試劑均勻噴灑于土壤表面,與土壤混勻后每盆播種2 穴,每穴2 粒花生?;ㄉL(zhǎng)期間進(jìn)行常規(guī)的田間管理。播種日期為2018 年6月4 日。播種前測(cè)定耕層土壤(0~20 cm)的基礎(chǔ)地力和總硒含量:土壤全硒含量為1.30 mg/kg,堿解氮含量為335 mg/kg,有效磷含量為84.3 mg/kg,速效鉀含量為180 mg/kg,pH 4.92。供試花生品種為高油酸花生豫花37。盆中土壤不施肥,試驗(yàn)土壤施硒(Se)濃度為2.0 mg/kg。
試驗(yàn)共設(shè)置3 個(gè)處理,供試硒源有3 種:亞硒酸鈉 Na2SeO3(≥ 98%,Mr=172.94,CAS:10102-18-8),67.0 mg/盆;硒代蛋氨酸 SeMet(≥98%,Mr=196.106,CAS:3211-76-5),76.0 mg/盆;硒代半胱氨酸 SeCys(≥98%,Mr=182.08,CAS:26046-90-2),70.6 mg/盆,每個(gè)處理均種植10 盆,共30 盆,硒均為分析純?cè)噭?/p>
在花生收獲時(shí),每個(gè)處理取有代表性的10 株花生,分別按照花生莖、葉、根、殼和子粒等部位分開,65 ℃恒溫烘干并稱重計(jì)數(shù),樣品粉碎后,測(cè)定全硒含量。
硒含量采用HNO3-HClO4(體積比4∶1)消解,原子熒光光譜法測(cè)定[20],花生子粒硒積累量=單株花生子粒重量×花生子粒含硒量,硒轉(zhuǎn)移系數(shù)=植株非根部位硒元素含量/植株根部硒元素含量,硒收獲指數(shù)=(子粒硒含量/全株硒含量)×100%。
花生收獲時(shí),每個(gè)處理分別取4 m2花生進(jìn)行收獲、晾曬、稱重計(jì)產(chǎn);每個(gè)處理取有代表性的10 株花生進(jìn)行考種,測(cè)定其主莖高、第一側(cè)枝長(zhǎng)、分枝數(shù)、單株結(jié)果數(shù)(飽果個(gè)數(shù))、單株飽果重、百果重等。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)初步整理;用SPSS 16.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析;用Duncan′s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。
由表1 可知,在同一施硒水平下,3 種硒源相比較,有機(jī)硒源(SeCys 和SeMet)較無機(jī)硒源(Na2SeO3)可增加花生植株的主莖高(SeMet 除外)、第一側(cè)枝長(zhǎng)(SeCys 除外)和分枝數(shù),但對(duì)花生植株的主莖高、第一側(cè)枝長(zhǎng)的影響均無顯著差異,SeCys 和SeMet 處理植株分枝數(shù)較Na2SeO3分別顯著增加21.5%、24.3%;SeCys 處理植株的主莖高最高、分枝數(shù)均最多,SeMet 處理植株的第一側(cè)枝長(zhǎng)最長(zhǎng),說明施用有機(jī)硒(SeCys 和SeMet)較無機(jī)硒(Na2SeO3)對(duì)促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育的效果優(yōu)。
表1 不同硒源對(duì)植株主要農(nóng)藝性狀的影響
由圖1 可知,在同一施硒水平下,不同硒源對(duì)花生植株各部位硒含量的影響具有顯著差異,Na2SeO3處理花生植株各部位硒含量高低表現(xiàn)為根>子粒>殼>莖>葉,SeMet 和SeCys 處理花生植株各部位硒含量高低表現(xiàn)為根>子粒>葉>殼>莖,3 種硒源花生植株各部位硒含量均表現(xiàn)為根部最高,其次為子粒,說明根部對(duì)硒的吸收能力較強(qiáng)。Na2SeO3處理花生植株的根、莖、殼和子粒中硒含量均高于或顯著高于SeMet 和SeCys 處理,其中,子粒硒含量分別顯著增加212.4%、180.4%;但葉片中硒含量顯著低于SeMet和SeCys 處理。SeCys 處理花生子粒中硒含量(0.225 mg/kg)較SeMet(0.202 mg/kg)增加11.4%,未達(dá)顯著差異水平。3 種外源硒對(duì)花生子粒硒含量的增加效果表現(xiàn)為Na2SeO3> SeCys > SeMet。
圖1 不同硒源對(duì)花生成熟期植株各部位硒含量的影響
轉(zhuǎn)移系數(shù)可用于評(píng)價(jià)植株將離子從根系向地上部的運(yùn)輸能力,轉(zhuǎn)移系數(shù)越大,則根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力越強(qiáng)。由表2 可知,在同一施硒水平下,植株各部位對(duì)不同硒源硒的轉(zhuǎn)運(yùn)能力具有顯著差異,在花生子粒中轉(zhuǎn)移系數(shù)大小表現(xiàn)為Na2SeO3>SeCys>SeMet,說明根部吸收利用無機(jī)硒源(Na2SeO3)的硒轉(zhuǎn)運(yùn)至花生子粒的能力強(qiáng)于有機(jī)硒源(SeMet 和SeCys)。不同外源硒對(duì)花生子粒硒收獲指數(shù)具有一定的影響,其中,Na2SeO3較 SeMet 和 SeCys 分別增加125.1%和58.4%,即施用Na2SeO3處理花生子粒硒收獲指數(shù)效果較優(yōu)。
表2 花生植株各部位硒的轉(zhuǎn)移系數(shù)和硒收獲指數(shù)
由圖2 可知,在同一施硒水平下,不同硒源植株各部位硒累積量高低順序均表現(xiàn)為子粒(5.40~16.75 μg/株)>葉(3.33~4.86 μg/株)>莖(2.11~3.47 μg/株)>殼(2.05~3.23 μg/株)>根(0.85~1.75 μg/株)。花生子粒硒的累積量均最高,施用有機(jī)硒源(SeMet和SeCys)與無機(jī)硒源(Na2SeO3)相比,根、莖、殼和子粒中硒的累積量均降低,其中子粒中硒累積量分別降低60.8%、67.8%,即施用有機(jī)硒源對(duì)花生子粒累積量的提高不如無機(jī)硒源;但葉片中硒累積量均顯著高于Na2SeO3。
圖2 不同硒源對(duì)花生成熟期植株各部位硒累積量的影響
由圖3 可知,在同一施硒水平下,Na2SeO3處理花生植株各部位硒累積量占比表現(xiàn)為子粒>莖>葉>殼>根,SeMet 和SeCys 處理花生植株各部位硒累積量占比表現(xiàn)為子粒>葉>莖>殼>根,3 種硒源花生子粒的硒累積量占比均最高,根部均最低。不同硒源花生子粒硒累積量占比相比較,SeMet(37.17%)和SeCys(35.34%)處理較 Na2SeO3(58.72%)分別降低36.7%、39.8%;SeCys 處理根部(5.55%)硒累積量占比最低,較 Na2SeO3(6.13%)處理降低 9.5%;SeMet(8.01%)較Na2SeO3(6.13%)處理增加30.7%。與無機(jī)硒源(Na2SeO3)相比,施用有機(jī)硒源(SeMet 和SeCys)可降低花生子粒中硒累積量占比。
圖3 不同硒源對(duì)花生植株各部位硒累積量分配占比的影響
由表3 可知,在同一施硒水平下,施用SeMet 處理的花生單株飽果重、百果重和產(chǎn)量均最高。3 種硒源相比較,花生植株的單株飽果個(gè)數(shù)、百果重和出仁率均無顯著差異,但SeMet和SeCys產(chǎn)量較Na2SeO3分別顯著增加22.5%、18.8%;SeMet 單株飽果重較SeCys、Na2SeO3分別顯著增加50.8%、35.4%。SeMet處理除花生單株飽果個(gè)數(shù)低于Na2SeO3外,單株飽果重、百果重及產(chǎn)量均高于Na2SeO3;但SeCys 處理花生的單株飽果個(gè)數(shù)、單株飽果重、百果重、出仁率均低于Na2SeO3。不同硒源產(chǎn)量高低順序表現(xiàn)為SeMet>SeCys>Na2SeO3。
表3 不同硒源對(duì)植株產(chǎn)量構(gòu)成的影響
施用一定含量的外源硒可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育,提高農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,還可以增強(qiáng)植物的抗逆性,以適應(yīng)在特殊環(huán)境(如遇旱澤脅迫等惡劣天氣時(shí)保護(hù)植物的生長(zhǎng)發(fā)育)[21]。亞硒酸鹽主要在偏酸性土壤中被植物吸收利用,且是被動(dòng)吸收過程,不需要消耗能量[22]。
適宜濃度的硒對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育有較為明顯的促進(jìn)作用,余小蘭等[23]研究報(bào)道施硒可以促進(jìn)辣椒長(zhǎng)高和增粗,促進(jìn)辣椒的生長(zhǎng)發(fā)育。饒玲[24]研究蛋氨酸硒和亞硒酸鈉浸種后對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響,發(fā)現(xiàn)在最適濃度水平下,蛋氨酸硒處理黃瓜幼苗株高、莖粗分別比亞硒酸鈉處理高2.49%、2.94%。在同一施硒水平下,3 種硒源相比較,與無機(jī)硒源(Na2SeO3)相比,有機(jī)硒源(SeCys 和SeMet)可增加花生植株的主莖高、第一側(cè)枝長(zhǎng)和分枝數(shù),其中,SeCys和SeMet 處理植株分枝數(shù)較Na2SeO3分別顯著增加21.5%、24.3%,施用有機(jī)硒比無機(jī)硒(Na2SeO3)更能促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育。由此推測(cè)植物利用有機(jī)硒比無機(jī)硒更加迅速高效,可能是因?yàn)橹参镉袡C(jī)硒的吸收過程主要發(fā)生在韌皮部、有機(jī)硒傳輸速度高于無機(jī)硒所致[4]。
王琪[25]通過水培和大田試驗(yàn)探究不同形態(tài)的硒對(duì)作物硒累積和分布的影響,發(fā)現(xiàn)不同有機(jī)硒的形態(tài)(亞硒酸鈉、硒酸鈉、硒代蛋氨酸和硒代蛋氨酸氧化物)對(duì)小麥根系和地上部的硒含量有顯著影響。張俊杰等[26]研究施加硒代蛋氨酸和亞硒酸鈉對(duì)韭菜總硒及硒形態(tài)的影響,發(fā)現(xiàn)韭菜對(duì)無機(jī)形態(tài)亞硒酸鈉的富集效果優(yōu)于有機(jī)形態(tài)的硒代蛋氨酸。蔡天革等[27]報(bào)道噴施外源硒和根施外源硒燕麥硒轉(zhuǎn)移系數(shù)隨外源硒施用量的增加而增加。本試驗(yàn)土壤施入3 種外源硒,花生植株各部位硒含量均表現(xiàn)為根部最高,根部硒含量無機(jī)硒處理大于有機(jī)硒處理;其次為子粒,說明根部對(duì)硒的吸收能力較強(qiáng)。3 種外源硒對(duì)花生子粒硒含量的增加效果表現(xiàn)為Na2SeO3>SeCys >SeMet;花生子粒中轉(zhuǎn)移系數(shù)大小表現(xiàn)為Na2SeO3> SeCys > SeMet;不同硒源植株各部位硒累積量高低均表現(xiàn)為子粒>葉>莖>殼>根。
硒對(duì)作物產(chǎn)量的結(jié)論不一。饒玲[24]報(bào)道蛋氨酸硒和亞硒酸鈉處理可以有效修復(fù)并提高干旱脅迫條件下黃瓜產(chǎn)量,降低畸形果率,其中,最佳濃度下蛋氨酸硒處理效果優(yōu)于亞硒酸鈉處理。施用SeMet處理的花生單株飽果重、百果重和產(chǎn)量均最高。3種外源硒相比較,花生植株的單株飽果個(gè)數(shù)、百果重和出仁率均無顯著差異;不同硒源產(chǎn)量高低表現(xiàn)為SeMet>SeCys>Na2SeO3。
在同一施硒水平下,土壤施入3 種外源硒對(duì)花生的農(nóng)藝性狀、硒含量及累積量分配比例和產(chǎn)量構(gòu)成均產(chǎn)生不同的影響。施入有機(jī)硒源(SeMet和SeCys)較無機(jī)硒源可以更好地促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育,增加主莖高、第一側(cè)枝長(zhǎng)和分枝數(shù),且產(chǎn)量、百果重及單株飽果重均高于無機(jī)硒源(Na2SeO3);無機(jī)硒源對(duì)花生子粒硒含量及硒累積量的效果優(yōu)于有機(jī)硒源。