不同配方含硒葉面肥對水稻富硒降鎘的影響

摘要：【目的】探索不同配方含硒葉面肥對水稻的富硒降鎘效應及適宜施用環境，為富硒降鎘型葉面肥開發和利用提供參考。【方法】以噴施清水為對照（CK），配制4種配方的含硒葉面肥，分別在低硒中低度鎘污染和富硒高鎘污染的稻田中施用，水稻成熟后測定水稻精米中的硒含量和鎘含量。【結果】在低硒中低度鎘污染稻田中，不同配方含硒葉面肥對水稻精米均有富硒降鎘效果，配方1～4處理水稻精米中的硒含量分別比CK增加57.3%、83.4%、27.1%和108.6%，鎘含量分別比CK顯著降低62.5%、88.6%、88.9%和86.1%（P<0.05，下同）。在富硒高鎘污染稻田中，配方1～4處理水稻精米中的硒含量分別比CK顯著提高280.1%、422.1%、152.7%和503.2%，但不同配方含硒葉面肥處理水稻精米鎘含量與CK無顯著差異（P>0.05）。【結論】在有氮、磷、鉀營養元素存在且葉面肥呈酸性的條件下，含硒葉面肥對水稻精米的富硒效果最佳，而硫酸鋅和硫酸鎂的存在可能降低其富硒效率。在低硒中低度鎘污染的稻田中施用含硒葉面肥能顯著降低水稻精米中的鎘含量，但在富硒高鎘污染的稻田中施用并無降鎘效果。

關鍵詞： 水稻；含硒葉面肥；配方；富硒降鎘

中圖分類號： S511.062 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）07-1185-05

0 引言

【研究意義】硒是人體必需的微量營養元素之一，是人體氧自由基清除酶—谷胱甘肽過氧化物酶活性位點的必要組成成分。已有研究表明，硒與抗癌、防止心血管疾病等有重要關系（Tapiero et al.， 2003；Reid et al.， 2008）。鎘是人體非必需元素，對人體和動植物均有毒害作用，長期食用鎘含量超標的食物，將面臨慢性中毒的風險。我國72%縣、市土壤存在不同程度的缺硒（Cao et al.， 2001），且根據2014年公布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國耕地土壤鎘污染的點位超標率為7%。水稻是我國50%以上人口的主食來源，但水稻具有富集重金屬鎘的習性，是吸收鎘能力最強的大宗谷類作物（Chaney et al.， 2004）。因此，探討水稻生產中便捷且效果穩定的稻米富硒降鎘方法，對稻米的營養價值及糧食安全均具有重要意義。【前人研究進展】前人研究中關于作物富硒的方法較多。朱智偉等（2014）研究表明，通過施用磷灰石、石灰水稻秸稈、硅肥、多羥基氨基酸螯合劑等土壤修復劑，以及采取適當的農藝措施，可減少稻米中鎘的積累。鄭甲成和劉婷（2014）研究表明，葉面噴施硒肥可提高秈稻材料硒含量，隨著硒肥濃度增加，不同秈稻材料硒含量均出現快速增長，但后期增速減緩。賀前鋒等（2015）研究了不同富硒葉面肥對輕度鎘污染稻田稻米降鎘富硒的效果，認為噴施富硒葉面肥可使稻米達到增硒降鎘的作用，但不同葉面肥種類其效果不同，且相同葉面肥在不同地點施用，其結果也存在差異。李圣男等（2015）研究表明，貧硒土壤中添加富硒有機肥可增加玉米對硒的吸收，且植株根部吸收硒后更易于轉運到地上部，硒在植株體內的遷移率高。王磊等（2016）研究表明，在春秋茶季茶葉采摘前噴施不同濃度的有機態硒，葉面噴硒20 d后能顯著提高臺茶12號茶葉的硒含量，且茶葉硒含量與噴施濃度存在極顯著相關。此外，有研究認為在土壤和植物中硒和鎘之間存在一定的拮抗作用，土壤施硒既可提高鎘脅迫下水稻糙米和精米硒含量，又能降低鎘污染土壤上水稻各營養器官和糙米、精米的鎘含量，且能顯著降低精米中鎘的分配比例（劉春梅等，2015）。【本研究切入點】前人主要探討了施用肥料對水稻富硒作用的影響，而通過施用葉面肥降低水稻籽粒鎘含量的研究較少，且葉面肥中不同元素配比對水稻富硒降鎘效應的研究也鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】通過在不同程度土壤污染稻田中施用不同配方的含硒葉面肥，探索各配方含硒葉面肥對水稻的富硒降鎘效應及適宜施用環境，為富硒降鎘型葉面肥的開發和利用提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗用水稻品種為百香139，秧苗由巴馬豐硒農業開發有限公司提供。配制含硒葉面肥料的主要材料有：亞硒酸鈉（Na2SeO3，西亞試劑公司生產，分析純，硒含量≥44.7%）；融地美硅試劑（美國太瑞國際科技有限公司生產，單硅酸[Si（OH）4]含量210 g/L）；海藻硅（領先生物農業股份有限公司生產，Si>120 g/L，K2O>120 g/L）；一水合檸檬酸（C6H8O7·H2O，分析純）；尿素（N>46%）；氯化鉀（KCl，分析純，K2O>60%）；磷酸二氫鉀（KH2PO4，分析純，P2O5>52%，K2O>34%）；七水合硫酸鋅（ZnSO4·7H2O，分析純，Zn>22.7%）；七水合硫酸鎂（MgSO4·7H2O，分析純，Mg>9.7%）。

試驗采用4種配方的含硒葉面肥，具體配方如下：

配方1：亞硒酸鈉20 g/1000 mL， 融地美硅試劑500 mL/1000 mL。

配方2：一水合檸檬酸40 g/1000 mL，亞硒酸鈉20 g/1000 mL，尿素220 g/1000 mL，氯化鉀68 g/1000 mL，磷酸二氫鉀80 g/1000 mL，七水合硫酸鋅10 g/1000 mL，七水合硫酸鎂10 g/1000 mL。

配方3：亞硒酸鈉20 g/1000 mL，海藻硅400 mL/1000 mL。

配方4：一水合檸檬酸40 g/1000 mL，亞硒酸鈉20 g/1000 mL，尿素220 g/1000 mL，氯化鉀68 g/1000 mL，磷酸二氫鉀80 g/1000 mL。

4種配方的含硒葉面肥均在配制后3個月內進行富硒降鎘效應試驗。

1. 2 試驗方法

試驗分別于2015年8～11月在廣西河池巴馬（試驗點一）和2016年4～7月在廣西河池金城江（試驗點二）進行大田試驗。試驗地土壤基本理化性質見表1。

根據李家熙等（2000）對土壤硒的劃分標準及單項污染指數法（賀前鋒等，2015），試驗點一為低硒中低度鎘污染試驗點，試驗點二為富硒高鎘污染試驗點。每個試驗點設5個處理，其中4個處理分別噴施4種配方的含硒葉面肥，以噴施清水為對照（CK），每處理3次重復，小區面積40 m2，共15個小區，所有小區安排在同一塊大田內，小區之間以加大行距進行區分，各處理隨機排列，并進行相同的田間管理。基肥施用復合肥（15-15-15）450 kg/ha；水稻移栽后7～10 d進行第1次追肥，施用尿素225 kg/ha；移栽后20 d左右進行第2次追肥，施用尿素105 kg/ha，氯化鉀150 kg/ha。水稻移栽后保持3～4 cm淺水，促返青；移栽后10 d保持3～5 cm淺水，只添水不排水；夠苗時曬田（10～15苗/蔸），有水含胎抽穗，后期干濕交替管理，收割前7 d斷水。進行常規的病蟲害管理。

含硒葉面肥噴施方法：水稻破口前15～20 d進行噴施，其中，試驗點一不同配方含硒葉面肥施用量為1500 mL/ha，稀釋400倍噴施， CK以等量清水噴施；在2015年試驗點一能降鎘的試驗結果下，由于試驗點二稻田的鎘含量高于試驗點一，因此2016年提高試驗點二的葉面肥用量，以期達到降鎘目的，試驗點二每處理不同配方含硒葉面肥施用量為2250 mL/ha，稀釋300倍噴施， CK以等量清水噴施。

1. 3 測定項目及方法

水稻種植前采集稻田土壤樣品，由廣西益譜檢測技術有限公司檢測土壤全硒、全鎘、有效鎘含量及基本理化性質。水稻成熟后，在每小區的中央劃定3個2 m2的方塊，收割每個方塊上其中一條對角線上的所有稻株，脫粒，即采得每小區的稻谷樣品。晾曬干后打成精米，用粉碎機粉碎，制得稻米樣品。

稻米全硒和全鎘含量分析：稱取植物樣品0.3000 g至微波消解管中，加入8 mL濃硝酸，在120 ℃的電爐下預消解30 min，轉移到微波消解爐中，消解條件為：10 min內功率加到800 W，在800 W保持5 min；再用10 min將功率提高至1400 W，保持20 min；后冷卻至60 ℃，取出樣品。再將樣品放在120 ℃電爐上趕酸2 h。之后把消煮液轉移至50 mL容量瓶中，用水定容，搖勻，靜置過夜，用原子熒光分光光度計測定全硒含量，用原子分光光度計測定鎘含量。

1. 4 統計分析

試驗數據采用Excel 2007和JMP 7.0進行統計分析和制圖。

2 結果與分析

2. 1 不同配方含硒葉面肥的理化性質特征

從表2可知，不同配方含硒葉面肥中硒含量均為8.8 g/L。配方1和配方3含有硅元素，呈強堿性；配方2和配方4含有檸檬酸，呈強酸性，加檸檬酸的目的在于平衡葉面肥的穩定性。其中配方2中增加了鋅和鎂元素，該配方葉面肥在放置3個月后有少量沉淀生成，說明其穩定性相對較差。

2. 2 不同配方含硒葉面肥在低硒輕度鎘污染稻田對水稻富硒降鎘的效應

2. 2. 1 對水稻精米硒含量的影響 由圖1可看出，在低硒中低度鎘污染稻田，與CK相比，不同配方含硒葉面肥均能促進硒在水稻精米中的累積，不同處理水稻精米硒含量排序為配方4>配方2>配方1>配方3>CK，其中配方1、配方2和配方4處理水稻精米硒含量顯著高于CK（P<0.05，下同），分別較CK增加57.3%、83.4%和108.6%，配方3處理水稻精米硒含量較CK增加27.1%，但差異未達顯著水平（P>0.05，下同）。CK及4種配方含硒葉面肥處理的精米硒含量均達到GB/T 22499-2008《富硒稻谷》中規定的富硒稻谷硒含量標準（0.04～0.30 mg/kg）。

2. 2. 2 對水稻精米鎘含量的影響 由圖2可看出，在低硒中低度鎘污染稻田，CK處理水稻精米中鎘含量為0.12 mg/kg，符合NY 5115-2008《無公害食品稻米》中規定的鎘含量標準（≤0.2 mg/kg），但含量也較高。4種配方含硒葉面肥的施用均能顯著降低精米中鎘的累積，但不同葉面肥配方降低鎘含量的效果存在差異。不同處理水稻精米鎘含量排序為配方3<配方2<配方4<配方1

2. 3 不同配方含硒葉面肥在富硒高鎘污染稻田施用對水稻精米富硒降鎘的影響

2. 3. 1 對水稻精米硒含量的影響 由圖3可看出，在富硒高鎘污染稻田，與CK相比，不同配方含硒葉面肥均能顯著增加水稻精米中的硒含量，配方1～4處理的水稻精米硒含量分別比CK提高280.1%、422.1%、152.7%和503.2%，且各處理間差異均達顯著水平。在富硒高鎘污染稻田施用4種配方含硒葉面肥對精米硒含量的增加趨勢與在低硒中低度鎘污染稻田上施用時相同，說明含有氮、磷、鉀營養元素且呈酸性的葉面肥有利于提高硒利用率；在同樣條件下，額外添加硫酸鋅和硫酸鎂，并不能提高水稻精米對硒的吸收利用。

2. 3. 2 對水稻精米鎘含量的影響 由圖4可看出，在富硒高鎘污染稻田，CK處理水稻精米中鎘含量為2.94 mg/kg，超過NY 5115-2008《無公害食品稻米》規定標準15倍。4種配方含硒葉面肥的施用均不能有效降低精米中的鎘含量，與CK處理無顯著差異，且配方2、配方3和配方4處理水稻精米中鎘含量較CK有增加趨勢。說明在富硒高鎘污染稻田，硒、硅、鋅和鎂等營養元素作為葉面肥在水稻破口前15～20 d噴施，并不能降低稻米鎘含量。

3 討論

本研究結果表明，無論在低硒中低度鎘污染的稻田還是在富硒高鎘污染的稻田，不同配方含硒葉面肥的施用均能增加水稻精米中的硒含量，但不同配方含硒葉面肥對精米的增硒效果存在差異，兩個試驗點的結果均表明，4種配方含硒葉面肥的增硒效果依次為配方4>配方2>配方1>配方3。原因可能是配方4和配方2中含有氮、磷、鉀等元素，其中尿素中的酰胺氮類物質對植物葉面表皮細胞的角質層有軟化作用，可加速其他營養物質的滲入；同時這兩種葉面肥配方以檸檬酸作為螯合劑及pH調節劑，能增加葉面肥硒的活性；與配方4相比，配方2中增加了硫酸鋅和硫酸鐵，導致精米中硒含量低于配方4處理，可能與植物對吸收SeO32-與SO42-存在競爭關系有關（馬友華等，2011）。配方1和配方3中存在硅元素，硅降低了葉面肥中硒的活性，但對于硅和硒元素在葉面吸收方面的相互關系研究較少，其作用機理有待進一步研究。

本研究中，在低硒中低度鎘污染的水稻田和富硒高鎘污染的水稻田施用不同配方含硒葉面肥，對降低水稻精米鎘含量的效果不同，在低硒中低度鎘污染的水稻田，4種配方含硒葉面肥均能顯著降低鎘在水稻精米中的積累；而在富硒高鎘污染的水稻田施用均無降鎘作用，甚至其精米中鎘含量還有升高趨勢。有研究表明，硒與鎘有拮抗作用，能降低鎘對作物的毒害（譚周磁等，2000；He et al.， 2004）；而對硒緩解鎘對水稻毒害的機制有3種可能：一是硒抑制水稻對鎘的吸收，從而減輕鎘的毒害；二是硒能促進植物螯合肽（PCs）的合成，增加鎘與PCs的絡合，降低水稻體內有害鎘形態的含量，緩解鎘對水稻的毒害，增強水稻對鎘的忍耐性；三是硒可能參與能量代謝、蛋白質代謝，以及與其他元素的相互作用，從而緩解鎘對水稻的毒害（劉春梅等，2015）。本研究中，在中低度鎘污染的稻田表現為葉面肥有降鎘的作用，與顏送貴等（2014）、賀前鋒等（2015）采用不同富硒葉面肥對鎘污染稻田稻米降鎘富硒的的研究結果相似，可能是噴施含硒葉面肥，葉面吸收的硒轉移至水稻根部，提高水稻根系硒的含量，從而在水稻根系抑制對鎘的吸收；而在高鎘污染的稻田，硒的對鎘的抑制作用難以避免大量鎘進入水稻體內，此時水稻表現為第二種緩解鎘對水稻毒害的機制，即硒與鎘發生螯合反應，以降低水稻植株內有害鎘成分的濃度，而有害鎘成分濃度的降低可能進一步增加水稻對鎘的吸收。

4 結論

本研究結果表明，施用含硒葉面肥可提高水稻精米中的硒含量，但不同配方對硒含量提高的效果存在差異，在有氮、磷、鉀營養元素存在且葉面肥呈酸性的條件下，含硒葉面肥對水稻精米的富硒效果最佳；而硫酸鋅和硫酸鎂的存在可能降低其富硒效率。含硒葉面肥的降鎘效應與施用的稻田土壤條件關系密切，在低硒中低度鎘污染的稻田中施用，能顯著降低水稻精米中的鎘含量；但在富硒高鎘污染的稻田施用并無降鎘效果。

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（責任編輯 王 暉）