生物有機硒對玉米農藝經濟性狀及子粒硒含量的影響

余 侃，艾姝智，查 升，黃思思，蔡端午，龍小玲，賀正華，黃益勤，鄭 威

（1.湖北省農業科學院，a.農業經濟技術研究所；b.糧食作物研究所，武漢 430064；2.鐘祥市農業技術推廣中心，湖北 鐘祥 431900；3.武穴市農產品質量安全監督管理局，湖北 武穴 435400）

硒是植物體中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的主要成分，也是人體必需的微量元素，其主要來源于日常飲食［1］。缺硒往往會引起一系列健康問題，如心血管疾病、免疫功能受損和癌癥等［2］。在世界范圍內，硒資源普遍匱乏，中國約72%的地區處于缺硒或者低硒地區，且土壤中的硒大多數以礦物的形態存在，不能直接被植物有效吸收［3］。

中國成年人的硒攝入量（43.3μg/（人·d））遠低于中國營養學會（60～250μg/（人·d））和國家衛計委（60～400μg/（人·d））推薦的攝入值［4］。通過膳食途徑適當補硒是當下最簡單、安全、可行的方法。但糧食作物中硒含量往往較低，無法滿足人體的正常需求。因此，施用硒肥等生物強化的方法成為了增加農作物含硒量的有效途徑。硒以無機硒和有機硒的形態存在。無機硒主要包含有硒酸鈉和亞硒酸鈉等，有較大的毒性。有機硒則通常以硒代蛋氨酸等形式存在于蛋白質中，具有無毒副作用、生物利用率高、對人體有益等優點［5］。

玉米是中國重要的糧食作物之一，連續多年成為面積最大、總產最多的作物。鮮食玉米因其獨特的口感風味和豐富的營養價值倍受消費者的青睞，食用富硒玉米對于補充人體的有機硒攝入量更為直接有效［6］。利用生物有機硒對玉米進行葉面噴施，探索其在不同濃度和用量的處理下，對玉米產量和品質等相關性狀的影響及子粒硒含量的富集量分析，為生產中合理使用有機硒肥和開發安全的富硒鮮食玉米提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗品種為湖北省農業科學院糧食作物研究所自育甜玉米品種鄂科甜2號，試驗地點位于湖北省英山縣紅山鎮，試驗時間為2019年4月至8月，試驗土壤不含硒。試驗用生物有機硒制劑為湖北省農業科學院富硒研究團隊自主研發的專利產品（專利號201610338121.6）。

1.2 試驗設計

試驗材料于2019年5月5日采用直播方式種植。試驗設置2個因素（不同噴施用量A、不同噴施濃度B），每個因素設3個水平，不同噴施用量A1-A3分別為：生物有機硒制劑（濃度5 000 mg/L）200（折合純硒1.0 g）、300（折合純硒1.5 g）、400 mL/667 m2（折合純硒2.0 g），不同噴施濃度B1-B3分別為：30（稀釋167倍）、50（稀釋100倍）、70（稀釋71.4倍）mg/L（表1）。2019年7月10日下午5時（抽雄吐絲期）進行葉面噴霧。共設置2次重復，小區面積13.0 m2（5 m×2.6 m），4行區，每行16株，對照小區2個，共20個小區，隨機區組排列，小區間留50 cm走道，東西行向。其余田間管理與大田生產相同。

表1 不同用量和不同濃度的生物有機硒處理

1.3 測定項目及方法

2019年8月1日收獲，每小區在中間2行選取10株進行考種，統計株高、穗位高、穗粗、穗長、禿尖長、穗行數、行粒數、子粒深度、百粒重（干重）。子粒曬干后分別選取500 g送往農業部食品質量監督檢驗測試中心（武漢）測定糖分含量，在恩施硒測質檢技術有限公司檢測總硒和有機硒含量。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2013進行數據處理，采用SPSS23.0新復極差法進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對玉米子粒硒含量的影響

由圖1可知，9個處理的玉米子粒硒含量（總硒和有機硒）均顯著高于對照，其中A3B1處理的總硒含量（0.198 mg/kg）和有機硒含量（0.176 mg/kg）最高，A1B3處理的有機硒占比最高，為94.12%。從噴施用量（A）單因素考慮，在3個噴施濃度（B）下，玉米子粒的總硒、有機硒含量均隨著用量的增加而增加。從噴施濃度（B）單因素分析表明，在200 mL/667 m2和300 mL/667 m2的噴施用量下，隨著噴施濃度的增加，玉米子粒的總硒和有機硒均有不同程度增加；在噴施用量（A）為400 mL/667 m2的條件下，隨著噴施濃度（B）的逐漸提高，玉米子粒的總硒和有機硒的含量反而小幅度降低。根據寧夏《富硒農產品標準》DB 64/T1221—2016中規定，9個處理的硒含量均達到了富硒玉米的標準（硒含量在0.04～0.30 mg/kg）。除A1B1、A1B2外的7個處理有機硒占比均達到了湖北省食品安全地方標準《富有機硒食品硒含量要求》（DBS42/002—2014）規定的80%以上。

圖1 不同用量和不同濃度生物有機硒對玉米子粒中硒含量的影響

2.2 不同處理對玉米植株性狀的影響

2.2.1 不同處理對玉米株高的影響 由圖2可知，在9個處理中，A2B2和A2B3處理的株高均顯著高于CK（P＜0.05）。除A1B1外，其他處理的株高均高于CK，其中A2B2處理的株高最高，為2.5 m，相比于CK提高了4.6%。當噴施濃度（B）為30 mg/L時，隨著噴施用量（A）的增加株高逐漸增加；而到噴施濃度為50 mg/L和70 mg/L時，隨著噴施用量增加株高呈現先增后減的趨勢，即株高均在噴施用量為300 mL/667 m2時最高。單從噴施濃度因素分析，株高均在噴施濃度為50 mg/L時最高。

圖2 不同用量和不同濃度生物有機硒對玉米株高的影響

2.2.2 不同處理對玉米穗位高的影響 由圖3可知，9個處理的穗位高均大于CK，其中A2B1和A2B2處理的穗位高均顯著高于CK（P＜0.05），其中A2B2處理的穗位高最高，為1.04 m，相比于CK提高了9.5%。從噴施用量（A）單因素來看，在噴施濃度（B）為70 mg/L時，穗位高隨著噴施用量的增加逐漸增高；而在噴施濃度為30 mg/L和50 mg/L時，穗位高均在噴施用量為300 mL/667 m2時最高。從噴施濃度單因素來看，在噴施用量為400 mL/667 m2時，穗位高隨著噴施濃度的增加而增加，但在噴施用量為200 mL/667 m2和300 mL/667 m2時，穗位高均在噴施濃度為50 mg/L時最高。

圖3 不同用量和不同濃度生物有機硒對玉米穗位高的影響

2.3 不同處理對玉米穗部性狀的影響

本試驗主要考察了與穗部性狀相關的7個性狀，結果如表2所示。總體來說，9個處理都可以不同程度地提高玉米的穗部性狀指標。其中，在穗粗、禿尖長、行粒數和百粒重這4個指標上，9個處理的表現均優于CK，而在穗長、穗行數和子粒深度上，處理相比CK則表現不一。在穗長上，有5個處理高于CK，其中A2B1處理的穗長最長，為20.10 cm，相比CK增長了7.49%，A1B1的穗長最小，為18.50 cm；在穗粗上，9個處理均高于CK，且A1B3處理的穗粗最大，為5.42 cm，相比CK提高了2.85%；9個處理的禿尖長均小于CK，其中A3B2的禿尖長最小，為0.20 cm，相比CK減少了84.62%；在穗行數上，9個處理中有3個小于CK，3個與CK持平，3個優于CK，其中A3B3相比處理提高了5.66%；在行粒數上，9個處理均優于CK，其中6個處理與CK差異顯著，其中A2B3相比對照提高了6.51%；在子粒深度上，9個處理中除A1B1外，其他8個處理子粒深度均大于CK，其中A2B3的子粒深度最大，為13.06 mm，相比于CK提高了2.75%；在百粒重指標上，9個處理較CK均有不同程度提高，其中A1B3處理的百粒重最高，為11.30 g，相比于CK提高了3.76%。

表2 不同用量和不同濃度生物有機硒對玉米穗部性狀的影響

2.4 不同處理對玉米子粒糖分含量的影響

不同處理玉米子粒曬干后糖分含量結果如圖4所示，9個處理其中6個相比于CK糖分含量有所提高，其中A1B3和A2B3處理最高，為6.55 g/100g，相比于CK提高了3.97%。從噴施用量（A）單因素來看，在噴施濃度相同的條件下，300 mL/667 m2處理的玉米子粒的糖分含量表現最高。從噴施濃度（B）單因素來看，當噴施用量為200 mL/667 m2、300 mL/667 m2時，隨著噴施濃度的增加玉米子粒的糖分含量呈逐漸增加的趨勢；而噴施用量為400 mL/667 m2時，玉米子粒的糖分含量變化趨勢相反，且均低于CK。

圖4 不同用量和不同濃度生物有機硒對玉米子粒糖分含量的影響

3 小結與討論

玉米對硒有一定的富集作用，劉春菊等［7］通過葉面噴施硒肥增加鮮食玉米硒富集的研究結果中表明，在玉米抽雄期施硒的子粒硒含量顯著高于大喇叭口時期和采摘前7 d。因此，本研究選取玉米抽雄期作為噴施硒肥時期，利用葉面噴施生物有機硒的生物強化能夠顯著地提高玉米子粒中的硒含量，并且隨著噴施濃度和用量的增加而增加，這與黃麗美等［8］、楊舒添等［9］、鄭陽等［10］研究結果一致。鄒成林等［11］的研究發現，利用硒肥提升糯玉米子粒硒含量存在一個最佳濃度，超過這個濃度后，玉米子粒的硒含量增加則不再明顯，這與本研究結果一致。本研究發現，在噴施用量和濃度達到300 mL/667 m2和50 mg/L時，隨著噴施用量和濃度的逐漸提升，玉米子粒中的總硒和有機硒的含量增加不再顯著。因此，在玉米種植和施硒過程中，要注意把握硒肥的施用量，在提升玉米子粒硒含量的前提下，節約資源，更加有效地提高玉米子粒的硒含量。

無機硒相比有機硒具有毒性大、不易被降解和吸收等天然缺點，因此富硒農產品不僅要硒含量達標，對有機硒的含量也要有一定要求。作物中只有當根部存在一定量的硒代蛋氨酸時，才具有向子粒轉運有機硒的能力［12］，葉面同樣如此。因此，在進行葉面噴施的過程中，要選擇無毒副作用的有機硒作為外源硒肥，才能高效地獲得富含有機硒的農產品。在本研究中，9個處理的硒含量均達到了富硒玉米的標準（0.04～0.30 mg/kg），且有7個處理的有機硒占比達到了湖北省食品安全地方標準《富有機硒食品硒含量要求》（DBS 42/002—2014）規定的80%以上。

本研究選取了株高和穗位高這2個反映植物學性狀的指標進行了分析，結果發現噴施硒肥后的株高和穗位高都普遍高于CK，這表明硒對植株生長有一定的促進作用，這與羅連光等［13］的研究結果一致。硒通過影響酶的活性，表現調節作物生長的生物學特性，從而影響植株生長發育［14］。玉米穗部性狀在一定程度上能夠反映出玉米的產量，有研究表明，通過外源硒生物強化的方法可以適當提高作物的產量［15，16］，這與本研究的結果一致。本研究發現，在穗粗、行粒數、百粒重和禿尖長這4個穗部性狀中，9個處理表現均優于CK，特別是改善禿尖長上的作用尤為明顯。同時，有研究表明外源硒肥對作物產量影響不一［17］，本研究中同時發現這樣的情況，在穗長、穗行數和子粒深度上，分別有4個、3個和1個處理要低于CK，但總體上相比CK起到一定的提升作用。糖分含量是甜玉米的重要品質性狀，噴施生物有機硒對提高玉米子粒的糖分含量有一定的影響［18］。本研究發現，有6個處理的子粒的糖分含量相較于CK有所提高，但在噴施用量為400 mL/667 m2時，3個濃度處理的玉米子粒含糖量均略低于CK。

硒在影響作物生長和發育的過程中，對各性狀的影響不一。有研究表明，高濃度的噴硒處理對植株生長發育會產生輕微毒害作用，會抑制植株的抗氧化能力［19］。因此，通過外源硒生物強化的方法，在提高作物硒含量、農藝經濟性狀、品質性狀等指標時，要選擇一個合適的硒用量和濃度的閾值，才能達到最佳效果。根據本研究對玉米硒含量及其他性狀的綜合影響分析，噴施用量和濃度分別為300 mL/667 m2和50 mg/L，于玉米抽雄期葉面噴施1次可以達到最佳效果。

生物有機硒與無機硒相比，具有生物有效性高、無毒副作用、穩定性強和作物吸收率高等優點［20］。在農產品安全日益突出的大背景下，應大力倡導使用生物有機硒作為生物強化的外源硒，形成標準和規范的執行政策，從而生產出更多健康且有機硒含量精準達標的農產品。