詹 昕 ，趙芳芳 ，高志強 ，楊珍平 ，楊文平

（1.山西農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，山西 太谷 030801；2.山西省黃土高原特色作物優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801；3.山西農(nóng)業(yè)大學 食品學院，山西 太谷 030801；4.華北理工大學 生命科學學院，河北 唐山 063210）

硒是人和動物的必需微量元素，人體缺硒會導致硒蛋白代謝和表達紊亂，產(chǎn)生疾病，如克山病[1-2]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦，正常成年人每日攝入膳食硒約55～200μg[3]，目前全球大約10億人硒攝入不足[4-7]。解決人體缺硒的主要途徑是利用生物強化手段提高糧食作物硒含量。

葉面噴施硒肥對作物籽粒硒含量增加快速而有效[8-11]。姬玉梅[12]在豫北地區(qū)通過葉面噴施不同種類硒肥發(fā)現(xiàn)，小麥籽粒硒含量均隨著噴硒量的增加而增加，富硒有機肥效果最好，籽粒硒含量高達800μg/kg。此外，噴施次數(shù)也會影響作物硒積累。劉春菊等[13]研究發(fā)現(xiàn)，玉米大喇叭口期、抽雄期和采收前 7 d 分別噴施 1.0 mol/L 富硒康 1、2、3 次，隨次數(shù)增多，籽粒硒含量由27μg/kg增加到380μg/kg，且噴施3 次效果最佳。陳泊寧[14]的盆栽試驗表明，小麥抽穗期、齊穗期、揚花期噴施300 mg/L 硒酸鈉溶液，籽粒硒含量達3 793μg/kg，高于單個時期噴施等量硒酸鈉的籽粒硒含量之和，小麥對硒的耐受性也增強，但籽粒硒中毒。因此，相對于無機硒肥，有機硒肥風險較低，但目前多數(shù)研究集中在無機硒肥施用上[15-16]。

多數(shù)研究表明，硒和花青素具有協(xié)同作用。朱帥蒙[17]在陜西關(guān)中的葉面噴施氨基酸螯合態(tài)富硒肥試驗發(fā)現(xiàn)，葡萄果實的花青素含量顯著增加，而噴施次數(shù)在各品種間表現(xiàn)不同。陳文紅等[18]在四川地區(qū)的試驗表明，苗期噴施硒質(zhì)量濃度為15 g/L的康硒富硒劑提高了馬鈴薯整薯的花青素含量，達360～450 mg/kg。黑糯玉米作為鮮食玉米的一種，較高的花青素具有較強的抗氧化作用，可以清除人體內(nèi)自由基，不僅可以抗衰老、增強免疫力，還對治療高血糖、高血脂、心血管疾病有一定作用[19-24]。但關(guān)于黑糯玉米硒肥應(yīng)用研究甚少。也有研究發(fā)現(xiàn)，硒與重金屬可能存在交互作用。管文文等[25]在蘇州地區(qū)的試驗表明，施用120 kg/hm2硒肥可降低水稻穗部鉻、鎘含量，分別降低約53%、45%；而開建榮等[26]研究發(fā)現(xiàn)，外源噴施螯合葉面硒肥提高了糙米鎘、鉻等重金屬含量。

本試驗通過設(shè)置葉面噴施不同用量和次數(shù)的有機硒肥，探究同時提高黑糯玉米籽粒硒和花青素含量的最佳施用方法，明確有機硒肥對黑糯玉米籽粒鉻和鎘等重金屬元素的影響，以期為黑糯玉米合理施用有機硒肥提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在山西省大同市左云縣山西農(nóng)業(yè)大學試驗田（44°13?N，112°55?E）進行。該地地處塞北高原，屬北溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫6.1 ℃，年均日照時數(shù)2 760 h，年平均降雨量399 mm，無霜期125 d。供試土壤pH值8.0，有機質(zhì)16.62 g/kg，全氮0.79 g/kg，硝態(tài)氮15.07 mg/kg，有效磷5.65 mg/kg，速效鉀101.12 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試玉米品種為黑甜糯632。硒肥為水溶性硒肥（SETEK-BF-003），有效成分為氨基酸螯合態(tài)硒，其中，硒含量≥2 000 mg/L，氨基酸≥100 g/L，含有促吸收輔料，由蘇州硒谷科技有限公司提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用二因素完全隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)3個施硒水平，即Se1、Se2、Se3，用量分別為1.5、3.0、6.0 g/hm2；2 個噴硒次數(shù)（1、2 次），其中，噴施1 次于玉米吐絲期進行，2 次分別在吐絲期和之后7 d 進行，每次噴硒量為相應(yīng)硒用量的1/2；另以噴施等體積（450 L/hm2）清水為對照，共7 個處理，重復3 次，總計21個小區(qū)，每個小區(qū)面積67 m2。噴施時，選擇晴朗無風的傍晚，用手持壓縮噴霧器均勻噴在葉片表面。噴施1次時，硒用量分別為1.5、3.0、6.0 g/hm2的處理分別以Se1-1、Se2-1、Se3-1表示，噴施2次分別以 Se1-2、Se2-2、Se3-2 表示。田間玉米播種量為14.2 kg/hm2，行距50 cm，株距45 cm，待玉米出苗后進行間苗。生育期病、蟲、草害管理與當?shù)剞r(nóng)戶相同。

1.4 測定項目及方法

玉米播前，移除地表覆蓋物，用不銹鋼土鉆以5 點混合法采集0～20 cm 土層土壤，去除石礫、植物殘根等雜物，用自封袋密封帶回實驗室，四分法取樣，部分存于4 ℃冰箱，備測土壤硝態(tài)氮；部分風干后通過1 mm 尼龍網(wǎng)篩，用于測定土壤pH、有效磷和速效鉀，另取小部分土樣，磨至全部通過0.25 mm網(wǎng)篩，用于土壤有機質(zhì)和全氮的測定。

收獲前2 d 采集玉米植株樣品，在各小區(qū)隨機選擇10 株玉米果穗，去掉苞葉、手工脫粒，脫粒后一部分在60 ℃烘箱中烘干，再進行粉碎，存于塑封袋中，用于花青素含量的測定。另取一部分籽粒，用自來水和去離子水分別清洗3遍，去除塵土等污染，60 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量，再粉碎，密封于自封袋中，用于測定籽粒硒、鐵、錳、銅、鋅、鐵、鎘、鉻等元素含量。

土壤pH值用2.5∶1水土比浸提，pH計測定；硝態(tài)氮用CaCl2浸提，AA3流動分析儀測定；有效磷用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀用乙酸銨溶液浸提，火焰光度計測定；有機質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測定；全氮用凱氏定氮法測定[27]。

花青素含量采用pH示差法[28]測定。稱取1 g黑糯玉米粉干樣，將提取液（95%乙醇4 mL、0.1 mol/L檸檬酸1 mL、蒸餾水7 mL 為溶劑；料液比1∶12）和30 mg/g纖維素酶一并加入50 mL小燒杯內(nèi)，混合浸泡，置于40 ℃超聲波清洗器中提取20 min，提取液在8 000 r/min 離心10 min，取上清液經(jīng)濾紙過濾后，采用UV-5500 紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）測吸光度，根據(jù)吸光度計算得出花青素含量。

硒及礦質(zhì)元素采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法（ICP-MS）[29]測定。稱取粉碎黑糯玉米0.300 0 g 于消化管中，加入 8 mL 混酸（6 mL 硝酸+2 mL 雙氧水），蓋上消化管蓋子過夜。次日將消化管放于消化爐上加熱至溶液變?yōu)槌吻逋该髑沂Ｓ囿w積為2 mL 左右，取下。冷卻后轉(zhuǎn)移至10 mL 容量瓶中，用去離子水定容，混勻，然后用0.22 nm濾膜過濾于5 mL離心管中，ICP-MS測定分析。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel 2010 和SAS 9.4 軟件處理數(shù)據(jù)和圖表制作，采用二因素隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析檢驗施硒量、噴硒次數(shù)效應(yīng)以及二者的交互作用（ANOVA），相關(guān)性分析處理變量間關(guān)系。多重比較采用LSD（Least Significant Difference）法，顯著性水平為5%。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面有機硒肥對黑糯玉米籽粒花青素含量的影響

由圖1可知，施硒量和噴施次數(shù)均可增加黑糯玉米籽粒花青素含量。同一噴硒次數(shù)，隨著施硒量的增加，籽?；ㄇ嗨睾恐饾u降低，且施硒量為1.5 g/hm2時，花青素含量最高，達0.50 mg/g。同一施硒量，噴施2 次的花青素含量明顯高于1 次，且施硒量為1.5 g/hm2時，噴施2次的花青素含量達0.53 mg/g，高于其他處理。說明試驗條件下，施硒量為1.5 g/hm2且分2次噴施，利于提高黑糯玉米籽?；ㄇ嗨睾?。

2.2 葉面有機硒肥對黑糯玉米籽粒硒含量的影響

從圖2可以看出，施硒量和噴施次數(shù)也可增加玉米籽粒硒含量。噴施次數(shù)相同時，籽粒硒含量隨施硒量的增加呈先升高后降低趨勢，且施硒量為3.0 g/hm2時，籽粒硒含量最高，達0.21 mg/kg。施硒量相同時，噴施2次的籽粒硒含量高于噴施1次，且施硒量為3.0 g/hm2時，噴施2 次的硒含量最高，達0.24 mg/kg。說明試驗條件下，施硒量為3.0 g/hm2、噴施2次更有利于改善玉米籽粒硒營養(yǎng)。

2.3 葉面有機硒肥對黑糯玉米籽粒微量營養(yǎng)元素的影響

玉米籽粒微量元素含量變化因施硒量和噴施次數(shù)而異（表1）。對于鐵、鋅、錳而言，噴施1次下，雖然籽粒鐵、鋅、錳含量隨施硒量的增加有降低趨勢，但鋅、錳含量均明顯高于對照，而鐵差異不顯著；噴施2 次，籽粒鐵、鋅、錳均有上升趨勢，且施硒量為6.0 g/hm2時達最高值，分別較對照提高39%、35%、27%。對于銅而言，噴施有機硒肥降低籽粒銅含量，噴施1 次，籽粒銅含量隨施硒量增加而降低，但噴施2次，籽粒銅含量先降低后增加，施硒量6.0 g/hm2的籽粒銅含量達最高。說明施硒量為6.0 g/hm2、噴施2次更利于綜合改善黑糯玉米籽粒鐵、鋅、錳、銅營養(yǎng)。

表1 施硒量和噴施次數(shù)對黑糯玉米籽粒鐵、鋅、錳、銅含量的影響Tab.1 Effects of selenium application amount and spraying times on the contents of iron，zinc，manganese and copper in black waxy maize grain mg/kg

2.4 葉面有機硒肥對黑糯玉米籽粒鉻和鎘含量的影響

由圖3 可知，隨施硒量和噴施次數(shù)增加，黑糯玉米籽粒鎘含量降低，但噴施1 次和噴施2 次下鉻含量隨施硒量增加變化不同。噴施1次，鉻含量隨施硒量的增加而降低，施硒量6.0 g/hm2時，籽粒鉻含量最低，為0.63 mg/kg，噴施2 次，鉻含量隨施硒量的增加先降低后增加，施硒量為3.0 g/hm2籽粒鉻含量最低，為0.49 mg/kg。相同噴施次數(shù)下，鎘含量隨施硒量的增加而降低，且施硒量6.0 g/hm2鎘含量最低，均為0.014 mg/kg。同一施硒量下，噴施2 次較噴施1 次鉻和鎘含量均降低，且施硒量為3.0 g/hm2時差異顯著。說明噴施2 次可以更有效地抑制玉米籽粒鉻、鎘的累積，且施硒量3.0 g/hm2分2次噴施更利于降低玉米籽粒鉻含量，施硒量6.0 g/hm2分2 次噴施更利于降低玉米籽粒鎘含量?？傊?，合理的施硒量和噴施次數(shù)可抑制黑糯玉米籽粒鉻和鎘的積累。

2.5 硒含量與花青素、微量營養(yǎng)元素和鉻、鎘的相關(guān)性分析

葉面噴施有機肥條件下，玉米籽粒硒含量與籽粒銅、鉻含量呈顯著或者極顯著負相關(guān)（表2）。因此，黑糯玉米籽粒硒可對銅、鉻起拮抗作用，而與籽?；ㄇ嗨?、鐵、鋅、錳、鎘無線性關(guān)系。

表2 黑糯玉米籽粒硒含量與花青素、微量元素及鉻、鎘的相關(guān)性Tab.2 Correlation of selenium content with anthocyanin，micronutrients，chromium and cadmium in black waxy maize grain

3 討論

3.1 外源噴硒對黑糯玉米籽?；ㄇ嗨睾康挠绊?/h3>

本研究發(fā)現(xiàn)，外源噴硒提高了玉米籽粒花青素含量，但隨施硒量增加，籽?；ㄇ嗨睾砍式档挖厔荩瑖娢? 次籽?；ㄇ嗨睾匡@著高于噴施1 次。劉丹丹[30]在紫色生菜的研究也發(fā)現(xiàn)，生菜花青素含量隨亞硒酸鈉濃度增加呈先升高再降低，究其原因，主要是因為噴高濃度硒在一定程度上會抑制F3H（黃烷酮3-羥化酶）和UFGT（類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶）基因表達，從而減少花青素的合成。郭函[31]也研究發(fā)現(xiàn)，亞硒酸鈉噴施質(zhì)量濃度由250 mg/L增至750 mg/L時，各小麥品種籽粒花青素含量先增加后降低，主要由于低濃度亞硒酸鈉提高了花青素結(jié)構(gòu)基因和合成相關(guān)酶基因表達量，而高濃度時表達量相對較低。說明，噴硒確實可以影響玉米籽?；ㄇ嗨氐姆e累，但是花青素含量卻與施硒量不呈單一線性關(guān)系，確定適宜施硒量至關(guān)重要。

3.2 外源噴硒對黑糯玉米籽粒硒含量的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，外源噴施有機硒肥可明顯提高玉米籽粒硒含量，隨施硒量增加，籽粒硒含量先增加后降低，同時噴施2次比噴施1次硒含量高，且施硒量 3.0 g/hm2、噴施 2 次，達最高值 0.24 mg/kg。殷金巖等[32]盆栽試驗（土壤硒含量為0.158 mg/kg）表明，隨施硒量增加，馬鈴薯總硒含量呈先增加后降低趨勢。究其原因，可能是因為施硒雖然可以提高作物硒含量，但由于產(chǎn)量增加，致使作物中硒被“稀釋”，所謂的“稀釋效應(yīng)”[33]。山西省中部[34]，玉米籽粒硒含量隨施硒量的增加而增加，但是當施硒量達120 g/hm2時，籽粒硒含量已經(jīng)超過了富硒標準。說明，本試驗施硒量3.0 g/hm2、噴施2次不僅達到了本試驗玉米籽粒的最高硒含量，還在國家食品安全標準值范圍內(nèi)，“稀釋效應(yīng)”是否是導致籽粒硒含量隨施硒量增加先增加后降低的原因，還有待進一步驗證。

3.3 外源噴硒對黑糯玉米籽粒微量營養(yǎng)元素及鉻、鎘的影響

本研究表明，外源噴施有機硒肥，隨施硒量的增加玉米籽粒鐵、鋅、錳、銅含量有不同的變化趨勢，但與噴施清水相比，施硒量6.0 g/hm2且噴施2次，可以同時提高籽粒鐵、鋅、錳含量，均衡營養(yǎng)；外源噴施有機硒肥還可以降低籽粒鉻和鎘含量。不同的硒肥試驗，作物鐵、錳、銅、鋅含量的變化也有所不同，土壤全硒含量為28μg/kg的內(nèi)蒙古地區(qū)試驗發(fā)現(xiàn)[35]，施用硒酸鈉提高了燕麥籽粒銅含量，但卻降低了籽粒鐵、錳含量，而東北地區(qū)（土壤全硒含量0.23 mg/kg）試驗發(fā)現(xiàn)[36]，施用適宜硒礦粉可促進玉米籽粒對鐵、鋅、錳、銅的積累；還有試驗表明[37]，葉面噴施亞硒酸鈉，提高了玉米籽粒錳含量，降低了籽粒銅含量，但對鐵、錳含量沒有影響，因為鐵、錳、鋅、銅等微量元素相互之間的關(guān)系復雜，受影響較多，各試驗結(jié)果也有差異。黃麗美等[37]在缺硒地區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施亞硒酸鈉，隨著施硒量的增加，玉米籽粒中鎘等重金屬元素含量顯著下降。在陜西省土壤硒含量68μg/kg的土壤上，噴施硒肥可以顯著改善葡萄果實的營養(yǎng)品質(zhì)，減少葡萄果實鉻和鎘等重金屬的積累[17]。有試驗表明，硒和鎘之間確實存在拮抗作用，較不施硒、低硒（0.5 mg/kg Na2SeO3）和高硒處理（2.0 mg/kg Na2SeO3）可以減少水稻地上部鎘的積累，緩解水稻鎘脅迫[38]。但在寧夏硒含量為0.175～0.222 mg/kg的土壤上的研究有不同發(fā)現(xiàn)[26]，外源噴硒肥對稻谷、糙米和精米鐵、鋅、錳、銅等營養(yǎng)元素無影響，但提高了糙米鎘和鉻等重金屬的含量，可能是由于各微量元素累積受多種因素影響，但對此方面研究較少，所以，需要進一步進行研究。

4 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，施用有機硒肥可提高黑糯玉米籽?；ㄇ嗨睾臀?，噴施2次的效果優(yōu)于噴施1次，施硒量1.5 g/hm2的玉米籽?；ㄇ嗨睾孔罡撸┪?.0 g/hm2時，籽粒硒含量最高。噴施2次，隨施硒量增加，籽粒鐵、銅含量先降低后增加，鋅、錳逐步增加，施硒量6.0 g/hm2時，籽粒鐵、鋅、錳含量最高。噴施有機硒肥可降低黑糯玉米籽粒鉻和鎘含量，噴施2次，施硒量3.0 g/hm2的玉米籽粒鉻含量最低，施硒量6.0 g/hm2籽粒鎘含量最低。綜上所述，本試驗有機硒肥施用量為1.5～3.0 g/hm2，噴施2次不僅可以有效提高黑糯玉米籽?；ㄇ嗨睾臀浚€可降低鉻含量，施硒量為6.0 g/hm2、噴施2 次可更有效地提高玉米籽粒鐵、鋅、錳含量，降低籽粒鎘含量。