侯青光，韋林汕，盧亞妮，黃柄壬，韋貴劍，黃小英，趙峰進(jìn)，李世奇

(河池市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院桂西分院，廣西 河池 546306)

【研究意義】硒是人體必需的15種營(yíng)養(yǎng)元素之一，也是延長(zhǎng)人類壽命的重要微量元素，人體缺硒會(huì)導(dǎo)致克山病等多種缺硒病發(fā)生[1]。我國(guó)約有72%地區(qū)缺硒，其中約1/3地區(qū)嚴(yán)重缺硒，在缺硒土壤中生長(zhǎng)的農(nóng)作物通常達(dá)不到富硒標(biāo)準(zhǔn)。玉米作為世界上最重要的糧食作物之一和畜牧養(yǎng)殖業(yè)主要的飼料來(lái)源作物，具有吸收和富集外源無(wú)機(jī)態(tài)硒并將其轉(zhuǎn)化為安全、有效生物有機(jī)態(tài)硒的特性[2]。因此，通過(guò)施用硒肥提高玉米籽粒硒含量是人體補(bǔ)硒的有效途徑。鎘和砷是人體非必需元素，但會(huì)通過(guò)食物鏈傳遞進(jìn)入人體，長(zhǎng)期食用鎘和砷含量超標(biāo)食物，存在慢性中毒風(fēng)險(xiǎn)[3]。全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，我國(guó)約有7.0%土地鎘超標(biāo)，2.7%土地砷超標(biāo)。多項(xiàng)研究表明，通過(guò)提高土壤硒含量，可拮抗和減弱機(jī)體內(nèi)砷和鎘等重金屬元素的毒性[4]。因此，探討外源硒肥施用時(shí)期及篩選安全高效的硒肥種類，對(duì)提高玉米籽粒硒含量、降低砷和鎘等重金屬含量及滿足人體對(duì)硒的需求和確保食品安全具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】前人關(guān)于富硒玉米栽培技術(shù)、葉面噴施硒肥對(duì)玉米硒富集影響的研究報(bào)道較多。劉春菊等[5]、楊德平等[6]研究認(rèn)為，葉面噴施硒肥是生產(chǎn)富硒玉米行之有效的途徑。田惠萍[7]在寧夏引黃灌區(qū)開(kāi)展玉米不同生育時(shí)期、不同補(bǔ)硒方式對(duì)玉米籽粒硒含量影響試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在玉米大喇叭口期和灌漿期噴施螯合硒葉面肥4500.0 mL/hm2，可使玉米籽粒達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)。鄭陽(yáng)等[8]研究認(rèn)顯示，葉面噴施硒肥能顯著提高糯玉米籽粒的硒含量和產(chǎn)量，但對(duì)糯玉米品質(zhì)無(wú)明顯影響。李圣男等[9]通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析我國(guó)近35年來(lái)與富硒玉米相關(guān)的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)硒肥施用以葉面噴施為主，以玉米抽雄期噴施亞硒酸鈉效果最佳，最適噴施濃度為40.0～70.0 mg/kg。黃麗美等[10]研究玉米抽雄期葉面噴施不同濃度亞硒酸鈉對(duì)玉米籽粒硒含量、產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和安全性的影響，發(fā)現(xiàn)玉米籽粒硒含量隨著外源硒濃度的增加而提高，重金屬鉛、鎘和汞含量顯著下降。此外，已有研究認(rèn)為硒對(duì)鎘存在拮抗作用，添加硒元素能減少植物對(duì)鎘的吸收，并增強(qiáng)植物的抗氧化能力，從而在一定程度上緩解鎘對(duì)植物的毒害作用[4]。黃愛(ài)花等[11]研究顯示，在甜玉米抽雄期葉面噴施硒肥具有降低鎘在其籽粒中累積的作用，但對(duì)砷含量累積影響不明顯。郝玉波[2]研究表明，施用低濃度硒可刺激玉米生長(zhǎng)，提高生物產(chǎn)量，同時(shí)獲得較高的籽粒產(chǎn)量，而劉慶等[12]研究顯示，施用外源硒粉對(duì)玉米產(chǎn)量提高效果不明顯。【本研究切入點(diǎn)】目前，有關(guān)施用外源硒對(duì)玉米富硒作用的研究多集中于鮮食糯玉米和甜玉米，針對(duì)普通玉米品種硒肥噴施時(shí)期、增硒效果、安全的硒肥種類篩選及硒肥拮抗重金屬效果的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】在玉米品種河玉397不同生育時(shí)期噴施不同種類硒肥，探討外源硒肥對(duì)其籽粒產(chǎn)量、品質(zhì)及硒、鎘和砷含量的影響，為普通玉米品種合理安全施用硒肥及生產(chǎn)富硒玉米提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年8—12月在廣西河池市宜州區(qū)洛西鎮(zhèn)河池市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試玉米品種為廣西河池市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的河玉397。硒肥種類有：鋅硒葆(B1)(湖南長(zhǎng)沙隆農(nóng)農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司)、亞硒酸鈉(B2)(西安浩天生物工程有限公司)、硒硅肥1號(hào)(B3)、硒硅肥2號(hào)(B4)和硒硅肥3號(hào)(B5)。其中，硒硅肥1號(hào)(B3)、硒硅肥2號(hào)(B4)和硒硅肥3號(hào)(B5)由國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣西玉米創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)栽培崗位專家團(tuán)隊(duì)提供。試驗(yàn)地土壤pH 5.60有機(jī)質(zhì)含量10.39 mg/kg，堿解氮含量65.8 mg/kg，有效磷含量15.68 mg/kg，速效鉀含量157.5 mg/kg，砷含量19.457 mg/kg，鎘含量0.211 mg/kg，全硒含量0.152 mg/kg。

表1 硒肥不同噴施時(shí)期和種類對(duì)河玉397產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的F值

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)硒肥噴施時(shí)期(A)和不同硒肥種類(B)兩個(gè)因素。其中，A因素(主處理)設(shè)A1(拔節(jié)期或7、8葉期)、A2(大喇叭口期或玉米葉片封行期)和A3(抽雄期或抽雄—雄花散粉前)3個(gè)主處理；B因素(副處理)設(shè)噴施5種葉面硒肥及清水對(duì)照(CK)共6個(gè)副處理，分別為B1(鋅硒葆1.4 g/L) 、B2(亞硒酸鈉60.0 mg/L)、B3(硒硅肥1號(hào)10.0 mL兌水100倍)、B4(硒硅肥2號(hào)10.0 mL兌水100倍) 、B5(硒硅肥3號(hào)10.0 mL兌水100倍)和B6(CK)。合計(jì)18個(gè)處理，3次重復(fù)。4行區(qū)，行長(zhǎng)4.5 m，種植密度5.1萬(wàn)株/hm2。不同硒肥選擇晴天17：00后在玉米植株上進(jìn)行均勻噴灑處理，以噴至葉片濕潤(rùn)而不滴水為度。其他田間管理措施與大田生產(chǎn)相同。

1.2.2 調(diào)查項(xiàng)目及方法 玉米果穗農(nóng)藝性狀考查與籽粒成分測(cè)定：在玉米成熟采收后，摘取中間兩行果穗，抽樣考查每處理的穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)和百粒重等農(nóng)藝性狀；每處理隨機(jī)采5個(gè)果穗的籽粒送至廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院測(cè)定籽粒硒、鎘、砷、粗蛋白、淀粉和脂肪含量。其中，硒和砷含量采用原子熒光光度法測(cè)定，鎘含量采用原子分光光度計(jì)測(cè)定，粗蛋白含量采用凱式定氮法測(cè)定，淀粉含量采用旋光法測(cè)定，脂肪含量采用索氏提取法測(cè)定。試驗(yàn)地土壤硒與養(yǎng)分含量測(cè)量：玉米播種前采用五點(diǎn)取樣法取0～30 cm耕作層土壤，均勻混合后，取1.0 kg送至廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院測(cè)定pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、活性硒、全硒、砷和鎘含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和DPS 7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以O(shè)riginPro 2018制圖，以LSD法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 硒肥不同施用時(shí)期和種類對(duì)河玉397產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，除硒肥種類對(duì)河玉397的百粒重影響顯著(P<0.05，下同)外，噴施時(shí)期、硒肥種類及噴施時(shí)期與硒肥種類的交互效應(yīng)對(duì)河玉397產(chǎn)量及產(chǎn)量其他構(gòu)成因素的影響均不顯著(P>0.05，下同)。

由表2可知，在A1條件下，各副處理產(chǎn)量排序?yàn)锽1>B5>B3>CK>B2>B4，其中B1副處理的產(chǎn)量最高，極顯著高于CK 8.3%(P<0.01，下同)，而B2、B3、B4和B5副處理與CK差異不顯著；在A2條件下，各副處理的產(chǎn)量排序?yàn)锽1>B3>B5>B2=B4>CK，其中B1副處理的產(chǎn)量最高，與B2、B3、B4和B5副處理差異不顯著，但顯著高于CK 6.6%；在A3條件下，B2和B5副處理的產(chǎn)量高于CK，B1、B3和B4副處理的產(chǎn)量低于CK，但各副處理與CK間均無(wú)顯著差異。說(shuō)明在玉米拔節(jié)期至大喇叭口期(生長(zhǎng)中前期)噴施鋅硒葆對(duì)玉米增產(chǎn)作用顯著或極顯著，而在玉米抽雄期(生長(zhǎng)中后期)噴施硒肥對(duì)其產(chǎn)量無(wú)顯著影響。

從表2還可看出，在A1和A2條件下，各副處理的穗長(zhǎng)與CK差異不顯著，而在A3條件下B3副處理的穗長(zhǎng)顯著短于CK，其他副處理與CK差異不顯著；在A2條件下，B4副處理的穗粗極顯著高于CK，B2和B5副處理的穗粗高于CK，但差異不顯著；在A1和A3條件下，各副處理的行數(shù)與CK差異不顯著，而在A2條件下，各副處理的行數(shù)均少于CK，且B3副處理顯著、B2副處理極顯著少于CK；在A1條件下，B2副處理的行粒數(shù)極顯著大于CK，其他副處理與CK差異不顯著，而在A2條件下，B2副處理的行粒數(shù)顯著大于CK，其他副處理的行粒數(shù)與CK差異不顯著；在A1和A3條件下，各副處理的百粒重與CK間均無(wú)顯著差異，而在A2條件下，B1、B2和B4副處理的百粒重極顯著大于CK，其他副處理的百粒重與CK差異不顯著。綜上所述，噴施硒肥主要通過(guò)影響玉米的穗粗、行粒數(shù)和百粒重來(lái)提高其籽粒產(chǎn)量，噴施時(shí)期以大喇叭口期為佳。

表2 不同硒肥處理對(duì)河玉397產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2 硒肥不同施用時(shí)期和種類對(duì)河玉397籽粒品質(zhì)的影響

由表3可知，與CK相比，各硒肥處理河玉397籽粒的粗蛋白、脂肪和淀粉含量均存在一定差異，其中A3B4處理籽粒的淀粉含量顯著低于CK，其他處理的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)與CK均無(wú)顯著差異。說(shuō)明在玉米抽雄期噴施硒硅肥2號(hào)會(huì)降低河玉397籽粒的淀粉含量，在其他時(shí)期噴施不同種類硒肥對(duì)河玉397籽粒品質(zhì)的影響不明顯。

表3 不同硒肥處理對(duì)河玉397籽粒品質(zhì)的影響

表4 不同硒肥處理對(duì)河玉397籽粒硒含量的影響

2.3 硒肥不同施用時(shí)期和種類對(duì)河玉397籽粒硒含量的影響

2.4 硒肥不同施用時(shí)期和種類對(duì)河玉397重金屬含量的影響

2.4.1 對(duì)鎘含量的影響 方差分析結(jié)果表明，硒肥噴施時(shí)期對(duì)河玉397籽粒鎘含量影響的F=1.025，硒肥種類對(duì)河玉397籽粒鎘含量影響的F=2.173，二者對(duì)河玉397籽粒鎘含量均無(wú)顯著影響，而兩因素互作對(duì)河玉397籽粒鎘含量的影響達(dá)顯著水平(F=2.5370*)。由表5可知，與CK相比，A1B4、A2B4和A2B5處理籽粒的鎘含量均極顯著降低，A2B2和A2B3處理籽粒的鎘含量顯著降低，說(shuō)明在拔節(jié)期和大喇叭口期噴施硒硅肥2號(hào)、在大喇叭口期噴施硒硅肥3號(hào)均可極顯著降低河玉397籽粒的鎘含量，在大喇叭口期噴施硒硅肥1號(hào)可顯著降低河玉397的籽粒鎘含量；在A1、A2和A3條件下，各副處理河玉397籽粒的鎘含量均未超出GB2762—2017《食品中污染限量》中的鎘含量限定值(0.2000 mg/kg)，其平均值間無(wú)顯著差異。說(shuō)明在拔節(jié)期和大喇叭口期，尤其在大喇叭口期噴施硒硅肥2號(hào)和硒硅肥3號(hào)對(duì)降低河玉397籽粒鎘含量的效果較佳。

2.4.2 對(duì)砷含量的影響 方差分析結(jié)果表明，硒肥噴施時(shí)期對(duì)河玉397籽粒砷含量影響的F=0.624，硒肥種類對(duì)河玉397籽粒砷含量影響的F=1.880，兩因素互作對(duì)河玉397籽粒砷含量影響的F=0.8020，二者及兩因素互作對(duì)河玉397籽粒砷含量均無(wú)顯著影響。由表6可知，在A1、A2和A3條件下，B4副處理玉米籽粒的砷含量均低于CK，其中，在A2條件下B4副處理玉米籽粒的砷含量與CK差異極顯著；A1B1、A3B1、A1B2和A2B6處理河玉397籽粒的砷含量均超過(guò)GB2762—2017《食品中污染限量》中的砷含量限定值(0.5000 mg/kg)。說(shuō)明施用不同硒肥對(duì)河玉397籽粒砷的吸收拮抗能力存在差異，但僅以噴施硒硅肥2號(hào)對(duì)砷含量的降低作用較明顯。

表5 不同硒肥處理對(duì)河玉397籽粒鎘含量的影響

表6 不同硒肥處理對(duì)河玉397籽粒砷含量的影響

3 討 論

本研究結(jié)果表明，噴施硒肥對(duì)玉米品種河玉397的籽粒產(chǎn)量具有一定影響，但除在拔節(jié)期和大喇叭口期噴施鋅硒葆增產(chǎn)(分別增產(chǎn)8.3%和6.6%)顯著外，其他硒肥處理的增產(chǎn)或減產(chǎn)均未達(dá)顯著水平，其中產(chǎn)量的提高主要由玉米行粒數(shù)和百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素增加而引起，說(shuō)明外源硒肥對(duì)河玉397生長(zhǎng)具有一定促進(jìn)作用；百粒重增加是河玉397籽粒產(chǎn)量提高的重要因素，可間接驗(yàn)證黃麗美等[10]研究得到硒肥可有效延緩玉米生育后期葉片衰老、有利于粒重提高的結(jié)果。

鄭陽(yáng)等[8]研究認(rèn)為，鮮食玉米噴施硒肥后其籽粒的蛋白、淀粉和可溶性糖含量有所提高。黃麗美等[10]研究表明，玉米噴硒可通過(guò)顯著提高其籽粒蛋白含量而改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。也有研究表明，噴施過(guò)高濃度的硒對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育有毒害作用，影響玉米正常生理代謝，抑制玉米籽粒淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)合成[2]。本研究中，多數(shù)硒肥處理對(duì)河玉397籽粒粗蛋白、脂肪和淀粉等營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響不顯著，與郝玉波等[2]的研究結(jié)果一致，而在抽雄期噴施硒硅肥2號(hào)的玉米籽粒淀粉含量較CK顯著降低，但其籽粒硒含量極顯著高于CK?？梢?jiàn)，葉面噴施硒肥對(duì)河玉397籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)具有一定程度影響，但其影響機(jī)制有待進(jìn)一步探究；噴施硒肥濃度過(guò)高會(huì)影響玉米生長(zhǎng)和籽粒干物質(zhì)積累，降低品質(zhì)。因此，在富硒玉米生產(chǎn)中需兼顧硒積累量與其他營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)系。

本研究結(jié)果表明，在大喇叭口期和抽雄期葉面噴施硒肥后河玉397籽粒的硒含量均極顯著高于在拔節(jié)期的噴施效果，可能與大喇叭口期或抽雄期玉米長(zhǎng)勢(shì)旺盛和葉面積較大且對(duì)硒的吸收能力強(qiáng)和轉(zhuǎn)化效率高有關(guān)，與黃愛(ài)花等[11]的研究結(jié)果一致；在拔節(jié)期、大喇叭口期和抽雄期噴施不同種類硒肥均可顯著或極顯著提高河玉397籽粒的硒含量，其中，噴施鋅硒葆和硒硅肥2號(hào)的效果較佳，尤其在大喇叭口期和抽雄期噴施鋅硒葆的籽粒硒含量分別達(dá)0.8228和1.2187 mg/kg，高于廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《富硒農(nóng)產(chǎn)品硒含量分類要求》的標(biāo)準(zhǔn)限量，以其作為原料生產(chǎn)的富硒產(chǎn)品存在硒中毒風(fēng)險(xiǎn)。黃愛(ài)花等[11]對(duì)甜玉米開(kāi)展鋅硒葆不同噴施時(shí)期和濃度試驗(yàn)，結(jié)果表明除在大喇叭口期噴施2.00 mg/L后其籽粒硒含量超標(biāo)外，其他處理玉米籽粒的硒含量均在安全范圍。說(shuō)明施用鋅硒葆對(duì)提高玉米籽粒硒含量效果明顯，但為確保硒含量在安全范圍內(nèi)，需進(jìn)一步做好噴施濃度篩選試驗(yàn)。

硒與重金屬間具有很強(qiáng)的結(jié)合力。黃麗美等[10]、譚周磁等[14]、陳平等[15]研究表明，施用硒肥對(duì)作物中重金屬積累具有一定拮抗作用。本研究結(jié)果表明，在河玉397拔節(jié)期和大喇叭口期噴施硒硅肥2號(hào)、在大喇叭口期噴施硒硅肥3號(hào)均可極顯著降低其籽粒鎘含量，在大喇叭口期噴施硒硅肥1號(hào)可顯著降低其籽粒鎘含量，僅噴施硒硅肥2號(hào)對(duì)降低其籽粒砷含量作用明顯，說(shuō)明施用不同硒肥對(duì)河玉397籽粒拮抗鎘和砷的能力存在差異，與黃愛(ài)花等[11]的研究結(jié)果一致；A1B1、A3B1、A1B2和A2B6處理河玉397籽粒的砷含量均超過(guò)GB2762—2017《食品中污染限量》中的砷含量限定值(0.5000 mg/kg)，說(shuō)明河玉397噴施鋅硒葆后其籽粒除硒含量存在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)外，砷含量也存在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，具體原因有待進(jìn)一步探究。

本研究中，玉米籽粒硒含量與鎘和砷含量存在很強(qiáng)的相關(guān)性，其中，硒富集能在一定程度上阻隔玉米籽粒對(duì)土壤中鎘和砷的吸收，但隨著硒在玉米籽粒中富集量的提高，硒富集仍會(huì)促進(jìn)植物吸收土壤中的鎘和砷，與潘麗萍等[16]、李慧云[17]的研究結(jié)果相似；河玉397籽粒的鎘和砷含量隨著硒含量的升高均呈相似的正弦函數(shù)波動(dòng)變化，由此推測(cè)，河玉397籽粒硒富集對(duì)阻隔鎘和砷吸收可能存在相似的調(diào)控機(jī)理，但該調(diào)控機(jī)理需在控制硒肥施用時(shí)期和種類的條件下開(kāi)展硒肥濃度精密試驗(yàn)才能明確。

4 結(jié) 論

在大喇叭口期或抽雄期噴施鋅硒葆或硒硅肥2號(hào)可顯著或極顯著提高河玉397籽粒的硒含量，在拔節(jié)期和大喇叭口期噴施鋅硒葆可顯著或極顯著提高河玉397籽粒產(chǎn)量；在拔節(jié)期和大喇叭口期噴施硒硅肥2號(hào)具有降低玉米籽粒鎘和砷含量的作用。