王海江 高嵩 李瑞春 趙丹 王超 王子勝

(遼寧省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

硒(Se)最早由德國(guó)科學(xué)家Jons Jacob Berzelius于1817年發(fā)現(xiàn)[1]，是人類必需的微量元素之一，也是許多酶的重要組成部分，包括一些過(guò)氧化酶及其它具有抗氧化功能的酶[2]，臨床醫(yī)學(xué)試驗(yàn)證明，約40種威脅人類健康的疾病與人體缺硒有關(guān)，如心血管、癌癥、肝病等[3]。因此，提高農(nóng)作物和蔬菜中的硒含量，對(duì)于改善人類缺硒狀況非常重要。

自然界的硒大多是以無(wú)機(jī)物的形式存在，很難被人體所吸收，而有機(jī)硒具有更高的生物活性，更容易被人體吸收，開(kāi)發(fā)有機(jī)硒補(bǔ)充劑對(duì)人體健康具有重要意義[4]。據(jù)調(diào)查，中國(guó)有72%的縣(市)不同程度缺硒，其中1/3地區(qū)為嚴(yán)重缺硒區(qū)，硒缺乏被認(rèn)為是一個(gè)全球性問(wèn)題[5]。人體硒的主要來(lái)源是食物，食物中硒含量在很大程度上取決于土壤的硒濃度，因此，食品和飼料中的硒含量會(huì)因地而異[6]。成人平均硒攝入量為26～32μg·d-1，但有些地區(qū)甚至低于10μg·d-1，低于安全攝入量[7]，用硒或直接補(bǔ)充食物和飼料進(jìn)行田間處理可改善人體缺硒問(wèn)題。研究表明，富硒小麥產(chǎn)品能夠顯著提高硒的血液水平和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性[8]；對(duì)大豆噴硒可以增加籽粒蛋白含量，降低油分含量[9]；在馬鈴薯苗期和花期噴施硒，可明顯提高馬鈴薯產(chǎn)量和塊莖硒含量[10]。硒還具有降低金屬毒性的作用，如硒可以在一定條件下抑制水稻對(duì)重金屬汞的吸收，即使土壤中的As和Pb含量很高，大米中的As和Pb含量卻甚微[11]。

富硒生物肥為富硒農(nóng)產(chǎn)品的拓展作出了重大貢獻(xiàn)，為農(nóng)作物提供了大量的活化硒營(yíng)養(yǎng)，研究表明，農(nóng)作物應(yīng)用富硒有機(jī)肥以后，硒含量可達(dá)40～60μg·kg-1，最高可達(dá)200μg·kg-1，符合國(guó)家富硒產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，目前應(yīng)用于玉米、油菜、水果等作物上，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。富硒農(nóng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)所需技術(shù)與資金投入較低，而價(jià)格卻高于普通農(nóng)產(chǎn)品，加之企業(yè)宣傳和人們對(duì)健康的追求，被市場(chǎng)普遍看好[12]。但同時(shí)，我國(guó)在富硒產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)上面臨眾多瓶頸，主要有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不健全，質(zhì)量參差不齊，農(nóng)產(chǎn)品種類多、規(guī)模小，產(chǎn)品趨同嚴(yán)重，創(chuàng)新性不夠等。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于遼寧省朝陽(yáng)市建平縣萬(wàn)壽街道小平房村、遼寧省經(jīng)濟(jì)作物研究所試驗(yàn)田、遼寧省朝陽(yáng)市建平縣萬(wàn)壽街道老西店村等地開(kāi)展。

1.1.1 主要材料

棉花(“新陸早61”“遼1940”)，遼五味子，芝麻，大豆(“鐵豆45”)，紅小豆(“遼紅小豆8號(hào)”)，遼寧省經(jīng)濟(jì)作物研究所；玉米(“遼單575”)，遼寧省農(nóng)科院玉米所；高粱(“遼粘3”“遼糯11”)，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱所；谷子(“遼谷10號(hào)”)，遼寧省旱地農(nóng)林研究所。

1.1.2 試驗(yàn)藥劑

微元富硒有機(jī)肥，遼寧微元生物科技有限公司。

1.2 測(cè)定方法

本試驗(yàn)在不同地點(diǎn)采用小區(qū)試驗(yàn)和大田試驗(yàn)的設(shè)計(jì)，采用自主研制的有機(jī)硒多元素微肥配方調(diào)控不同噴施量對(duì)作物進(jìn)行葉面噴施。植物微量元素(Se、Mo、Mn、Zn)的測(cè)定采用硝酸-雙氧水消解，ICP-MS/aes多元素含量；以GB 5009.68-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測(cè)定》為標(biāo)準(zhǔn)；采用電感耦合等離子發(fā)射質(zhì)譜儀(ICP-MS)，電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP-aes)。稱取樣品0.1g，加入聚四氟乙烯消解罐中，加入5mL濃硝酸，2mL過(guò)氧化氫，消解至澄清，冷卻后，定容至50mL，過(guò)濾，上機(jī)測(cè)定元素含量。每個(gè)樣品設(shè)3次重復(fù)，對(duì)照組均使用等量清水噴施，根據(jù)不同作物的生長(zhǎng)特性選用合適的噴施濃度和最佳噴施時(shí)期，具體方案如表1所示。

表1 富硒有機(jī)肥噴施方案

表2 不同處理下產(chǎn)量對(duì)比

2 結(jié)果與分析

2.1 作物在不同處理下對(duì)硒的吸收

在對(duì)照組中均沒(méi)有檢測(cè)出硒元素，可見(jiàn)作物在自然生長(zhǎng)過(guò)程不能從土壤中吸收硒元素。除遼五味子以外，棉花、玉米、高粱、谷子、大豆、芝麻、紅小豆在噴施富硒有機(jī)肥條件下均檢測(cè)出了不同量的硒元素，由此可知，不同作物對(duì)富硒有機(jī)肥中硒元素的轉(zhuǎn)化和利用存在差異，如圖1所示。

圖1 不同噴施次數(shù)下作物硒含量

圖2 不同噴施次數(shù)下鉬元素含量

圖3 不同噴施次數(shù)下鋅元素含量

圖4 不同噴施次數(shù)下錳元素含量

不同作物對(duì)噴施硒含量的響應(yīng)不同，P1處理的硒含量吸收均低于P2和P3處理，相比較P1處理，高粱、大豆、芝麻在噴施2次時(shí)能起到更好的效果，棉花、玉米、谷子、大豆紅小豆在噴施3次時(shí)一定程度上提高了作物硒元素的吸收量，但效果不顯著。芝麻在噴施1次時(shí)的硒含量為88μg·kg-1，噴施2次時(shí)的硒含量為536μg·kg-1，噴施3次時(shí)則降低為121μg·kg-1，并且P2和P3存在顯著性關(guān)系，棉花在噴施2次富硒有機(jī)肥的效果最好。棉花、玉米、高粱、谷子、大豆和紅小豆硒含量吸收均隨著噴施次數(shù)的增加而增加，谷子和大豆在噴施3次時(shí)，硒含量顯著高于噴施1次，但棉花、玉米和紅小豆3個(gè)處理均不存在顯著性差異。

2.2 噴施富硒有機(jī)肥對(duì)其他微量元素吸收的影響

大豆和紅小豆對(duì)鉬元素的吸收量整體要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他6種作物，其中，在P3處理下對(duì)鉬元素的吸收最大，分別為8376μg·kg-1和8770μg·kg-1，顯著高于對(duì)照組和P1、P2處理，因此，大豆和紅小豆在噴施3次對(duì)鉬元素的吸收效果最好。

其他6種作物包括棉花、玉米、高粱、谷子、芝麻、遼五味子對(duì)鉬元素的吸收含量均較低。玉米試驗(yàn)組與對(duì)照組存在顯著性差異，噴施富硒肥一定程度上促進(jìn)了對(duì)鉬元素的吸收，棉花、高粱和遼五味子試驗(yàn)組與對(duì)照組均無(wú)顯著差異。另外，谷子和芝麻在不同噴施次數(shù)下對(duì)鉬元素吸收有一定影響，谷子在噴施2次時(shí)鉬含量最高，噴施3次反而降低，而芝麻噴施2次時(shí)鉬含量最低，噴施3次時(shí)鉬含量最高。

棉花、大豆和芝麻3種作物對(duì)鋅含量的吸收整體較高，芝麻最多可以達(dá)到57.3mg·kg-1。噴施富硒有機(jī)肥對(duì)鋅含量的吸收會(huì)因不同作物和噴施次數(shù)而有所差異，棉花、高粱和遼五味子鋅含量與噴施次數(shù)無(wú)關(guān)，芝麻的鋅含量會(huì)隨著噴施富硒有機(jī)肥的增加而增加，P3處理顯著高于其它處理，玉米在噴施后降低對(duì)鋅元素的吸收，對(duì)照組顯著高于其他處理，表現(xiàn)為CK>P3>P2>P1。谷子和大豆含鋅量會(huì)隨著噴施富硒有機(jī)肥的增加而增加，其中谷子對(duì)照組顯著低于試驗(yàn)組，大豆在P1處理下鋅含量最高，隨著噴施次數(shù)的增加而降低。

遼五味子對(duì)錳含量的吸收在8種作物中表現(xiàn)較為充分，不同噴施次數(shù)下，CK處理最高，為101.9mg·kg-1，P2處理最低，為86.4mg·kg-1，CK與P2處理錳含量有顯著性差異。

棉花錳含量會(huì)隨著噴施次數(shù)的增加而降低，但各處理之間無(wú)顯著差異，大豆在P1處理下錳含量最高，不噴施時(shí)最低，依次表現(xiàn)為P1>P2>P3>CK，CK和P1對(duì)錳含量的吸收具有顯著性差異。玉米在P1處理下錳含量最低，為16.43mg·kg-1，不噴施處理最高，為49.32mg·kg-1，整體表現(xiàn)為CK>P2>P3>P1。

2.3 噴施富硒有機(jī)肥對(duì)產(chǎn)量的影響

通過(guò)對(duì)比，本研究發(fā)現(xiàn)，噴施富硒有機(jī)肥還可以不同程度上提高作物產(chǎn)量，為了便于研究選擇將噴施3次富硒有機(jī)肥和噴施清水作為對(duì)照，結(jié)果表明，遼五味子噴施3次的增產(chǎn)幅度最大，對(duì)照處理產(chǎn)量為1010.59g/株，試驗(yàn)組為1546.81g/株，試驗(yàn)組比對(duì)照增產(chǎn)34.67%。其次為紅小豆對(duì)照組產(chǎn)量為36.02 kg·667m-2，試驗(yàn)組為46.02 kg·667m-2，比對(duì)照增產(chǎn)21.74%。另外，谷子、玉米和高粱試驗(yàn)組相比對(duì)照組產(chǎn)量都有小幅增長(zhǎng)，增長(zhǎng)幅度分別為7.81%、9.52%和6.57%，大豆產(chǎn)量增幅不明顯，只有1.16%。

3 討論

目前對(duì)富硒有機(jī)肥仍缺乏深入研究，大多數(shù)作物通過(guò)外源添加無(wú)機(jī)硒肥來(lái)補(bǔ)充硒[13]，增加作物硒含量的主要方法有土壤施硒和葉面噴施，但土壤施硒會(huì)導(dǎo)致硒的大量浪費(fèi)，因?yàn)?0%～95%的無(wú)機(jī)硒可能因灌溉和降雨損失[14]，葉面噴施消除了硒從土壤到根部的運(yùn)輸，而是直接從葉子運(yùn)輸?shù)阶蚜?，比土壤施硒具有更高的利用效率，葉面噴施富硒肥的效果是土壤施硒的8倍[15]。大量研究表明，葉面噴施硒可顯著提高水稻、小麥、玉米、扁豆和鮮食葡萄等作物的硒濃度[16]，這與本研究結(jié)果基本一致，植物富集硒含量通常與噴施的濃度和次數(shù)有關(guān)，作物在自然生長(zhǎng)狀態(tài)下一般不會(huì)從土壤或空氣中吸收硒元素。但適量補(bǔ)硒不僅可以增加植物體內(nèi)的硒含量，而且可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高植物對(duì)干旱脅迫、鹽脅迫、紫外線B脅迫、寒冷脅迫等脅迫環(huán)境的抵抗力和抗氧化能力等，主要原因?yàn)槲强寡趸腹入赘孰倪^(guò)氧化物酶(GSH-Px)等多種蛋白質(zhì)的必需成分，可以有效清除氧自由基[17]。

以往研究對(duì)于不同硒源在不同生長(zhǎng)階段葉面噴施的效果還缺乏系統(tǒng)、深入的研究。假設(shè)葉面噴施硒是提高作物硒濃度，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的有效途徑，那么葉面噴施硒肥對(duì)其他微量元素如鋅、錳、鉬等微量元素的吸收機(jī)制和影響尚不清楚，因?yàn)椴煌魑镂⒘吭刂g或存在拮抗作用，或存在輔助作用，本研究結(jié)果認(rèn)為，作物對(duì)其他微量元素吸收含量更多取決于本身特性，這就需要根據(jù)不同作物的特性來(lái)選擇相應(yīng)的噴施措施。與此同時(shí)，增加富硒農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量是必要的，因?yàn)閺奶烊皇澄飦?lái)源補(bǔ)充硒被認(rèn)為比直接攝入無(wú)機(jī)硒更安全[18]，本研究也表明，噴施富硒肥對(duì)遼五味子和紅小豆產(chǎn)量的提高具有明顯的作用，在生產(chǎn)實(shí)踐中可以得到廣泛推廣。

4 結(jié)論

作物在自然生長(zhǎng)過(guò)程中，對(duì)土壤中的硒元素吸收有限，葉面噴施富硒有機(jī)肥促進(jìn)了作物對(duì)硒元素的吸收，是補(bǔ)充食物中硒含量的有效途徑。硒含量一般會(huì)隨著噴施濃度和次數(shù)的增加而增加(芝麻除外)，表明噴施富硒肥可以作為提高作物硒含量的一般措施。但根據(jù)不同作物體內(nèi)硒含量的表現(xiàn)，并非噴施越多越好，而是要根據(jù)作物的特性選擇不同噴施量和噴施時(shí)期，為此，還需對(duì)硒在作物體內(nèi)的生理機(jī)制、生長(zhǎng)發(fā)育影響及有效施用方式作進(jìn)一步的探討和研究。

另外，富硒有機(jī)肥會(huì)影響到作物對(duì)其他微量元素的吸收，其總體含量更重要的是取決于作物本身，而且噴施富硒有機(jī)肥具有一定的增產(chǎn)效果，明顯提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。