噴施富硒植物營養素對冬小麥硒含量、產量及品質的影響

趙建云，汪娟梅，王 雅，李高遠，武 蓉，雷紅量，王笑鴿，高國英，王云奇,張 睿

(1.西北農林科技大學 農學院,陜西楊凌 712100；2.陜西省三原縣農業科學技術中心,陜西三原 713800；3.陜西省興平市農技站,陜西興平 713100；4.陜西省武功縣農業技術推廣站,陜西武功 712200;5.陜西省渭南市臨渭區農業技術推廣中心,陜西渭南 714000)

硒(Se)一直被醫學界和營養學界列為人體第一元素[1]，美國營養學會已經將硒元素列為和維生素、胡蘿卜素具有同等重要地位的生命營養元素，具有提高人體免疫力、防癌抗癌、防治心腦血管疾病、抗氧化及延緩衰老等多種作用[2]。由于人體自身不能合成硒，只有通過補充外源硒才能滿足人體日常需求。小麥是中國主要的糧食作物，種植面積和產量居禾谷類作物第三位。同時小麥又是硒敏感型植物，在禾谷類植物中對硒的富集能力最強[3]，所以選擇小麥作為富硒載體，對提高國民富硒水平具有重要意義。

有關小麥富硒技術前人進行了大量研究，主要通過亞硒酸鈉或硒酸鈉進行葉面噴施[4-6]，從而改善小麥活力，增強抗氧化能力，提高籽粒硒含量，甚至促進產量增加。前人對小麥富硒研究多集中于無機硒肥的施用[7-10]，但無機態硒具有吸收率低、毒性大等特點；單質硒通常形成納米硒，用于醫療和營養；而有機硒則具有更多形式，包括硒代氨基酸、硒多糖、含硒蛋白、硒核酸和各種甲基化硒，由生物體代謝產生，更易被吸收[11]，而對于有機硒肥產品的施用研究較少。小麥品質主要受基因型和環境因素的影響[12]，且不同生產區域間品質差異較大[13-15]。本試驗通過對不同地區葉面噴施不同濃度和次數的有機硒從而研究其對小麥產量、面粉硒積累和品質的效應，為改善小麥營養品質和該產品在生產上的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試小麥品種為冬小麥‘西農511’，于2018年通過國審，是黃淮南片主推強筋品種之一，由西北農林科技大學農學院提供。供試硒肥富硒植物營養素(有效成分為Se、Ti≥600 mg·kg-1)，從長沙福山農業科技有限公司購買。

1.2 試驗設計

試驗于2018年10月至2019年6月在陜西關中地區的三原縣陂西鎮安樂發展服務中心的西毛村、興平市湯坊鎮的上新莊村、武功縣武功鎮的涼馬村和臨渭區辛市鎮的滿寨村進行。試驗地點經緯度、土壤基本養分含量見表1。2018-10-11進行播種，播量為180 kg·hm-2，2019-06-10收獲。其他管理技術措施與大田管理相同。富硒植物營養素于2019-04-22小麥開花期進行第1次噴施，7 d后進行第2次噴施。噴施富硒植物營養素用自來水稀釋后使用噴霧器進行噴施，噴施時各小區間使用塑料布進行遮擋，確保不影響周邊小區。試驗采用單因素隨機設計，試驗共設計5個處理，分別為T1(CK，水450 kg·hm-2)、T2(推薦用量1次，2.7 kg·hm-2+水450 kg·hm-2)、T3(推薦用量的2倍1次，5.4 kg·hm-2+水450 kg·hm-2)、T4(推薦用量噴2次，間隔7 d，2.7 kg·hm-2+水450 kg·hm-2；2.7 kg·hm-2+水450 kg·hm-2)、T5(第1次為推薦用量的2倍，第2次為推薦用量，5.4 kg·hm-2+水450 kg·hm-2；2.7 kg·hm-2+水450 kg·hm-2)，其中產品推薦用量為固體肥2.7 kg·hm-2，純硒含量1.62 g·hm-2，4個重復，隨機排列，小區面積20 m2。

表1 試驗地基本信息

1.3 測定項目與方法

小麥收獲前，每個小區選擇長勢均勻、有代表性的樣段(1 m雙行)調查穗粒數。小麥成熟后，每個小區收取4 m2，脫粒，并測定籽粒質量(使用電子天平測定)和籽粒含水量(使用 PM-8188-A 谷物水分測定儀測定)，計算實際產量(按13%含水率折算)，并測定千粒質量。每個處理取500 g的混合樣，送至西北農林科技大學測試中心，按照GB 5009.93-2017標準方法采用原子熒光光譜儀檢測小麥面粉硒含量。采用德國賽多利斯集團生產的 Sartorius PMD 511-00U 近紅外品質分析儀測定小麥籽粒體積質量(g·L-1)、籽粒硬度(%)、吸水率(%)、蛋白質含量(%)、濕面筋(%)、沉降值(mL)、穩定時間(min)、最大拉伸面積(cm2)、延展性(mm)和最大拉伸阻力(B.U)。

1.4 數據處理

采用WPS office 2020和SPASS 20軟件對數據進行統計和顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 富硒植物營養素對小麥籽粒總硒含量的 影響

噴施富硒植物營養素可顯著提高小麥籽粒硒含量，由圖1可見，小麥籽粒硒含量隨著用量的增加而增加。T5(1.33 mg·kg-1)>T3(1.11 mg·kg-1)>T4(1.00 mg·kg-1)>T2(0.54 mg·kg-1)。處理間差異極顯著。同時，噴施2次時，籽粒硒含量隨著用量的增加呈增加趨勢，不同地區變化趨勢略有不同。其中推薦用量噴2次的T4較噴1次的T2，三原籽粒硒含量下降0.07 mg·kg-1，降低7.04%，但差異不顯著；興平、武功和臨渭籽粒硒含量提高0.47 mg·kg-1、0.43 mg·kg-1和1.03 mg·kg-1，分別提高 58.62%、189.85%和508.83%，處理間差異顯著；推薦用量2倍基礎上加噴1次推薦用量T5較推薦用量2倍1次的T3，三原和武功籽粒硒含量分別降低0.33 mg·kg-1和0.16 mg·kg-1，降幅20.13%和20.45%，處理間差異顯著；興平和臨渭地區籽粒硒含量提高0.81 mg·kg-1和0.54 mg·kg-1，提高50.11%和131.97%，處理間差異顯著。

其次，不同地區間籽粒硒含量差異顯著，硒含量處于最高時的處理也不同，其中三原籽粒硒含量由高到低T3(1.650 mg·kg-1)>T5(1.320 mg·kg-1)>T4(0.970 mg·kg-1)>T2(0.90 mg·kg-1)，興平籽粒硒含量由高到低T5(2.417 mg·kg-1)>T3(1.610 mg·kg-1)>T4(1.163 mg·kg-1)>T2(0.733 mg·kg-1)，武功籽粒硒含量由高到低T3(0.791 mg·kg-1)>T4(0.706 mg·kg-1)>T5(0.629 mg·kg-1)>T2(0.244 mg·kg-1)，臨渭籽粒硒含量由高到低T4(1.230 mg·kg-1)>T5(0.940 mg·kg-1)>T3(0.410 mg·kg-1)>T2(0.200 mg·kg-1)。可見在本試驗中，只有臨渭噴施2次是噴施1次的4.23倍。其他3個地區均是T3效果好，雖然興平地區T5籽粒硒含量很高，但是較T3增幅僅有50%。上述試驗結果一方面表明，葉面噴施富硒營養素可顯著提高籽粒硒含量；另一方面表明，富硒營養素推薦用量2倍內，隨著用量增加，籽粒硒含量呈增加趨勢。如果使用量超過推薦用量2倍，改變使用次數，籽粒硒含量有增有減，其原因可能與土壤質地及地力水平差異有關，三原和武功的試驗地土壤偏粘，興平和臨渭試驗地土壤偏砂，這有待進一步研究。

2.2 富硒植物營養素對小麥籽粒產量及產量構成要素的影響

表2顯示，小麥開花期噴施富硒植物營養素，對小麥產量及產量構成因素有一定影響，產量較對照增加100～300 kg·hm-2，增產幅度為 1.08%～3.76%，但處理間差異并不顯著。就產量構成要素看，本試驗是在開花期實施，因此對成穗數沒有顯著影響。就穗粒數看，不同處理的穗粒數較對照增加0.91～1.45個·穗-1，增加幅度為2.59%～4.15%，處理間差異不顯著。就千粒質量看，不同處理的千粒質量較對照減少0.18～1.18 g，降低幅度為0.39%～2.61%，處理間差異不顯著。

表2 不同處理小麥產量及產量構成要素的效應

不同地區間產量和產量構成要素差異顯著，產量由高到低排列分別是武功>三原>臨渭>興平，差值分別為0.07×104kg·hm-2、0.09×104kg·hm-2、0.13×104kg·hm-2。穗粒數和千粒質量在不同地區間差異顯著，穗粒數由高到低排列分別是興平>臨渭>武功>三原，差值分別為2.23粒、0.25粒、0.33粒。千粒質量由高到低排列分別是興平>武功>臨渭>三原，差值分別為5.10 g、3.44 g、1.50 g。而成穗數在不同地區間差異不顯著。不同試驗地點間差異的原因是由于不同試驗點的環境差異和地力基礎差異所致。

2.3 富硒植物營養素對小麥品質的影響

圖2顯示，噴施富硒植物營養素，小麥品質指標有不同程度的影響，除穩定時間差異顯著外其余指標差異均不顯著。噴施富硒植物營養素后，會增加其穩定時間，但不同地區，不同處理間增幅不同，并且差異顯著。其中地點之間影響差異尤為顯著，增幅最為明顯的是興平，增幅為 194.17%～351.46%，其次是武功、三原和臨渭，增幅分別為44.53%～97.36%、14.50%～45.04%、24.81%～44.67%。不同用量對穩定時間也有影響。T2、T3、T4、T5較對照分別增加 0.72 min、0.66 min、0.86 min、0.77 min，增幅分別為56.58%、52.52%、67.80%、60.53%。

不同地區間最高值出現的處理不同，三原和武功出現最高值的是T2，而興平和臨渭則是T4。而在噴施1次的2個濃度處理下，興平和臨渭的穩定時間隨濃度的增加而增加，增幅為 107.13%～154.30%，而三原和武功則是T2增加 55.29%，T3降低16.62%，并且T2達到最大值。因此，在小麥開花期噴施富硒植物營養素對其品質的影響主要表現為穩定時間的增加，增幅為14.5%～351.46%，而對其他品質指標無顯著影響。

3 討論與結論

3.1 噴施富硒植物營養素對小麥籽粒硒含量的影響

葉面噴硒可以提高作物籽粒硒含量，在東北黑龍江(典型的缺硒地區)[16]，作物葉面噴施亞硒酸鈉11.3～22.5 g·hm-2，可顯著提高玉米、水稻、大豆、小麥籽粒中的硒含量，并且隨著用量的增加而增加，硒含量達到0.1～0.2 mg·kg-1，達到富硒標準(國家標準中糧食硒含量在0.1～0.3 mg·kg-1為正常，高于5 mg·kg-1會產生硒中毒[17])，可基本滿足低硒區居民補硒的需要[18]。本研究通過施用不同用量的富硒植物營養素，可顯著提高籽粒硒含量，達到富硒效果，并隨著施用量的增加而增加，這與張妮等[19]試驗表明不同施用量的亞硒酸鈉葉面噴施，可線性提高小麥籽粒硒含量結果一致。同時不同地區間差異顯著，這與劉慧等[20]對不同麥區小麥葉面噴施0.017%的亞硒酸鈉發現不同麥區籽粒硒含量差異顯著結果一致，土壤硒含量對于葉面噴施有一定的促進作用。而對于噴施次數對小麥籽粒硒含量的影響，前人研究較少，王鵬等[21]通過在釀酒葡萄上增加硒肥施用次數，表明其可顯著提高果實硒含量和產量，改善葡萄品質。而本試驗通過增加硒肥噴施次數，對小麥籽粒硒含量有影響，但是不同地區呈現的規律不一致，其中4個地區中有2個地區噴施1次效果大于2次，而另外2個地區則與釀酒葡萄表現的規律一致，噴施2次籽粒硒含量大于1次，但根據小麥籽粒硒含量和投入成本綜合考慮，噴施1次效果最佳。

本試驗結果表明噴施富硒植物營養素可使小麥籽粒硒含量達到0.1～2.4 mg·kg-1，而根據劉慧等[20]制定的小麥籽粒硒含量標準(小于0.05 mg·kg-1，缺乏；0.05～0.10 mg·kg-1，偏低；0.10～0.15 mg·kg-1，中等；0.15～0.30 mg·kg-1，富硒；0.30～2.00 mg·kg-1，可耐受；大于2.00 mg·kg-1，可能中毒),本研究只有興平的T5處理達到中毒范圍，其余處理最高為1.6 mg·kg-1均在可耐受范圍。而對作物進行硒強化一般都會導致硒含量的超標[22-24]，因此施用有機硒肥后，高硒含量地區全麥面粉可以作為配粉利用。由于硒元素在小麥籽粒中的分布是極不均勻的，表皮中的硒含量大，胚乳中的硒含量小，因此對富硒小麥粉進行配粉處理，能夠對小麥硒含量進行有效控制[25]。

3.2 噴施富硒植物營養素對小麥產量和品質的影響

一般認為，硒是有益的微量元素，低濃度能夠刺激植物生長發育、提高作物產量與品質，高濃度則產生抑制作用[26]，羅連光等[27]在水稻上施用硒富硒植物營養素后增產8.28%；甜玉米[28]鮮苞上施用硒富硒植物營養素產量增幅達24%，張睿等[29]在小麥上施用富硒植物營養素后增產2.9%～5.9%，宋家永等[30]通過在小麥上噴施亞硒酸鈉，也使產量相比對照增加5.1%。而本試驗結果顯示，于小麥開花期葉面噴施不同濃度和次數的富硒植物營養素，對小麥產量影響差異不顯著，與上述結論不一致。2017年張建平[31]通過對9個旱地小麥進行富硒植物營養素的噴施，結果表明僅有一個品種增產達到顯著水平。2018年鄧洋[32]又對其中的六個旱地小麥進行富硒植物營養素的噴施，結果表明噴硒處理對產量影響差異不顯著，與本試驗結論一致。這可能與品種的基因型差異和試驗年型有關，也可能與不同硒源產品有關，或者與試驗點生態環境或栽培管理技術實施的質量差異有關，有待進一步研究。

從產量構成要素看，本試驗是在小麥開花期進行噴施，而此時小麥成穗數基本穩定，因此，處理對成穗數沒有影響，而穗粒數和千粒質量是此期增產的主要影響因子，本試驗選擇的‘西農511’表現差異并不顯著。硒元素是微量元素，葉面噴施對其深層次影響有待進一步研究。

本試驗施用富硒植物營養素后，對小麥加工品質的影響僅表現為穩定時間的增加，其余品質指標均無影響。這與鄧洋[32]試驗結論富硒植物營養素對小麥品質無影響不盡一致。張建平[31]研究表明，富硒植物營養素在9個旱地品種試驗中，僅有兩個品種在蛋白質、濕面筋、沉降值、穩定時間、拉伸面積有影響，其余品種影響均不顯著。而郝敬爽[33]的研究結果顯示，葉面噴施富硒營養素對旱地小麥籽粒硬度、沉降值、穩定時間、拉伸面積和延展性有不同程度的影響。張睿等[29]研究也表明富硒植物營養素對小麥沉降值、穩定時間、拉伸面積和延展性有一定的影響，此外唐玉霞等[5]、張紀元等[34]在小麥葉面噴施亞硒酸鈉后對其品質也有一定的改善作用。可見，不同硒肥對不同品種、不同地區和年際之間小麥品質的影響存在一定差異，但對穩定時間有顯著的影響是一致的。

噴施富硒植物營養素可以顯著提高小麥籽粒硒含量，且隨著用量的增加而增加。噴施次數方面一次為最佳。

開花期葉面噴施富硒營養素對‘西農511’小麥產量及構成因素無影響，對品質影響主要表現再顯著增加面團穩定時間。

在關中灌區，本研究推薦富硒植物營養素用量為2.7 kg·hm-2，施用濃度為6 g·kg-1。