水稻富硒關鍵技術研究

司清林,孫改格,王鐵良,李 冰,段栓成,田瑞昌

(1.濟源市農業科學院,河南濟源 459000;2.河南省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所,河南鄭州 450000)

硒(Se)是人體必需的微量營養元素,但人體自身無法合成,必須通過膳食攝入的途徑來維持體內硒水平,我國有2/3的人口缺硒[1-2],可通過日常補充富硒食品來減少硒缺少的危害[3]。水稻是世界最重要的糧食作物,是我國一半以上居民的主食,但75%的水稻樣品無法滿足人類日常硒需求[4]。而通過農學方式獲得的強化生物硒是一種可行、高效、快速、可靠、可持續、更易獲得、成本效益高的策略[5]。目前,富硒大米作為一種補充硒攝入量的功能食品已逐漸得到我國缺硒人群的認可,而且已證實通過外源施硒可以有效提高大米中硒的含量[6-7]。周鑫斌等[8]認為提高食物鏈硒水平,從源頭上調控硒營養和預防有關硒缺乏病的根本出路是提高植物性產品硒含量。葉面施用硒肥能明顯提高稻米硒含量[9-11],狄雪榮等[12]研究發現在土壤施硒時濕潤灌溉比常規灌溉更有利于Se向籽粒轉運。劉春梅等[11]采用盆栽試驗研究認為孕穗期葉面噴硒0～60 mg/kg,其精米硒含量為0.023～0.173 mg/kg,比不施硒增加3.65～7.52倍。 DE Lima Lessa等[13]認為土壤分別施硒(硒酸鈉)47和36 g/hm2能夠滿足巴西和全世界人體的硒需要。Liang等[3]研究發現富硒紅稻對外源硒更敏感,富硒稻根部硒達20 μmol時施用效果最好。Song等[14]研究土壤-植物系統硒吸收和含量的動態變化,結果發現,植物體內的硒含量和土壤有效硒含量密切相關,且在植物不同生長時期和不同器官中變化較大。有關水稻富硒的研究大都采用盆栽試驗或者土壤施硒,而對北方堿性土壤中粳稻在大田條件下葉面噴施硒肥的時期、濃度、次數等系列關鍵技術的研究尚未見報道。筆者采用一種復配亞硒酸鈉液肥對堿性土壤大田水稻富硒的關鍵技術進行梯度研究,以期為北方堿性土壤富硒水稻的規范化種植和大田推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料試驗在河南省濟源市水稻科技示范基地進行,水稻品種為黃金晴和新豐2號等(種子由原陽縣農業科學研究所提供)。該基地土壤pH為8.26,硒含量為0.42 mg/kg,富硒液采用復配亞硒酸鈉液肥(以亞硒酸鈉為硒原料,由腐殖酸鉀、磷酸二氫鉀等多種成分復配而成的液肥),其含硒量為11.42 g/kg。

1.2 方法

1.2.1不同濃度富硒液對同一水稻品種硒含量的影響。設n1、n2、n3和n44個處理,n1(CK)以清水為對照噴施,n2噴施濃度為30 mL/15 kg,n3噴施濃度為40 mL/15 kg,n4噴施濃度為50 mL/15 kg,小區面積為4 m×5 m,每處理設3次重復,隨機區組排列。在黃金晴水稻抽穗期(剛抽穗時)進行葉面噴施,水稻成熟后分區收獲稻谷脫粒,對其精米進行全硒含硒量檢測(GB 5009.93—2017第一法)。

1.2.2不同水稻品種間稻米硒含量的差異。在水稻抽穗期用農硒寶富硒液噴施水稻不同品種新豐2號、黃金晴和獲稻008,666.7 m2水稻富硒液用量為30 mL/15 kg,水稻成熟后測定其精米總硒含量。

1.2.3富硒液施用時期和次數對稻米硒含量的影響。設7個處理,處理①～⑦分別為清水對照(CK)、抽穗期(C)、齊穗期(Q)、灌漿期(G)、抽穗期+齊穗期(C+Q)、抽穗期+灌漿期(C+G)、抽穗期+齊穗期+灌漿期(C+Q+G)。每處理設 3 次重復,隨機區組排列,小區面積4 m×5 m,將富硒液稀釋500倍,即30 mL/666.7 m2。富硒液噴施的具體時間界定:水稻抽穗期是在水稻剛抽穗時,齊穗期是在第一次噴施后7 d,灌漿期是齊穗揚花后7 d。成熟后分區收獲,測其精米硒含量。

1.3 數據分析試驗數據采用DPS數據處理系統和Excel進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度富硒液對同一水稻品種稻米硒含量的影響從圖1可以看出,隨著富硒液濃度的增加,稻米的硒含量逐漸增加(n4>n3>n2>n1),但增加的幅度逐漸減少。水稻不噴施富硒葉面肥時,稻米的硒含量為0.068 mg/kg,當噴施富硒液的濃度是n2(30 mL/15 kg)時,稻米的硒含量為0.153 mg/kg,比對照n1高0.085 mg/kg,差異達顯著水平;當濃度是n3(40 mL/15 kg)時,稻米的硒含量為0.197 mg/kg,與n1差異達極顯著水平;當濃度是n4(50 mL/15 kg)時,稻米的硒含量為0.227 mg/kg,與n3處理差異不顯著,與n1(對照)和n2處理差異顯著;處理n2和n3的稻米硒含量相差0.044 mg/kg,兩者間差異不顯著,處理n4、n3和n2的硒含量均顯著高于對照n1,但隨著富硒液噴施濃度的增加,稻米硒含量增幅逐漸減少。

注:不同大小寫字母分別表示不同硒處理間差異達0.01和0.05顯著水平。Note:Different capital letters and lowercases indicated extremely significant and significant difference between different selenium treatments at 0.01 and 0.05 level.圖1 不同濃度富硒液稻米硒含量Fig.1 Selenium content in rice with different concentrations of selenium enriched liquid

2.2 不同水稻品種間稻米硒含量的差異在水稻抽穗期用迷霧機對3個水稻品種新豐2號、黃金晴和獲稻008進行富硒液葉面噴施,成熟后測定稻谷精米的總硒含量,3個品種的硒含量分別 0.22、0.19和0.15 mg/kg,新豐2號比黃金晴高0.03 mg/kg,比獲稻008高0.07 mg/kg,黃金晴比獲稻008高0.04 mg/kg,說明在同一時期噴施同樣濃度的富硒液,不同品種對硒的富集效應不同,精米硒含量相差0.03～0.07 mg/kg(圖2)。

圖2 不同水稻品種間稻米硒含量的差異Fig.2 Differences in selenium content of rice among different rice varieties

2.3 富硒液施用時期和次數對稻米硒含量的影響從圖3可以看出,噴硒和不噴硒(CK)的稻米硒含量差異顯著,說明噴硒能顯著提高稻米的硒水平,且每多噴一次硒肥均能顯著提高稻米的總硒含量,即C+Q+G>C+Q>C+G>G>C>Q>CK。噴施3次硒肥的(C+Q+G)極顯著大于噴施2次的(C+Q或者C+G),噴施2次顯著大于噴施1次(抽穗期、齊穗期或者灌漿期),噴施1次富硒液的稻米硒含量顯著高于不噴施的。在水稻抽穗期、齊穗期和灌漿期3個時期均噴施農硒寶富硒液的稻米硒含量均極顯著高于噴施2次、1次和0次的稻米硒含量。水稻不同時期不同次數噴施富硒液稻米硒含量在0.084～0.367 mg/kg,隨著噴施次數的增加,其硒含量逐漸增加,噴施次數間差異達顯著水平。

注:不同大小寫字母分別表示不同硒處理間差異達0.01和0.05顯著水平。Note:Different capital letters and lowercases indicated extremely significant and significant difference between different selenium treatments at 0.01 and 0.05 level.圖3 富硒液施用時期和次數對稻米硒含量的影響Fig.3 Effect of application period and frequency of selenium rich solution on selenium content in rice

在水稻抽穗期(C)、齊穗期(Q)和灌漿期(G)3個時期分別噴施1次富硒液,其稻米硒含量差異不顯著,但與對照(CK)相比,可以顯著提高稻米的硒含量。3個時期稻米硒含量分別為0.150、0.153和0.160 mg/kg,硒含量為G>C>Q,3個時期硒含量相差在0.003～0.010 mg/kg,差異不顯著,但3個時期的硒含量均比對照CK(0.084 mg/kg)的硒含量顯著升高。因此,在噴施一次富硒液時,在C、Q和G 3個不同時期噴施均可。

在2個不同的時期(水稻抽穗期+齊穗期或者抽穗期+灌漿期)分2次噴施富硒液,其硒含量差異不顯著,C+Q和C+G稻米硒含量分別為0.233和0.227 mg/kg,兩者差異僅0.06 mg/kg;在3個不同的時期分3次噴施富硒液,其硒含量為0.367 mg/kg,比1次和2次噴施富硒液的稻米硒含量分別增高約0.213、0.137 mg/kg,說明增加噴施次數能顯著提高稻米的硒含量,在噴施量一定的條件下,可通過增加噴施次數提高稻米的硒含量。

3 討論

3.1 富硒液濃度對稻米硒含量的影響不同的富硒液濃度對稻米硒含量的影響較大,在該研究中,在粳稻抽穗期噴施1次富硒液,濃度在30～50 mL/15 kg,其精米硒含量在0.153～0.227 mg/kg,隨著富硒液濃度的增加,稻米硒含量不斷增加,但增幅逐漸減少,從開始增幅0.085 mg/kg,到0.044 mg/kg,再減少到0.030 mg/kg。鄭甲成等[15]研究秈稻糙米的硒含量時,也發現隨著硒肥濃度的增加,糙米硒含量快速增長,但后期增速減緩,與該研究結果一致,說明粳稻和秈稻在這一點上沒有區別。另外,硒在增強人體免疫力和防癌抗癌等方面發揮重要作用,但當硒的濃度過高,也會對人體產生毒害作用[16-17],因此,更高濃度的富硒液噴施效應研究有待進一步深入。

3.2 不同水稻品種間稻米硒含量的差異不同水稻品種對硒元素的富集能力不同,但差異較小。韋燕燕等[18]在自然富硒土壤(0.8 mg/kg)上研究了113份水稻品種稻米的硒含量,不同品種的稻米硒含量差異較大,在0.095～0.546 mg/kg;張標金等[19]對江西(土壤硒含量0.56 mg/kg)80個水稻品種硒含量進行分析,發現水稻糙米中硒含量為0.025～0.143 mg/kg;王永力等[20]研究黑龍江省富硒水稻品種,發現相同條件下,不同水稻品種的平均硒含量差異極顯著。這些前人的研究均說明在同一條件下,不同水稻品種其硒含量差異較大,變動幅度也較大,然而該研究中3個粳稻品種的硒含量差異不大,變動幅度也較小,在0.03～0.07 mg/kg,這可能是由于以上研究是在含硒土壤的背景下,水稻硒的來源是土壤,且研究的水稻品種數量多,而該研究是采用葉面噴施外源硒的情況下進行的,相比土壤情況的復雜,外源硒成分和含量均比較穩定,使得品種之間硒含量差異不大;也可能與該研究的品種均是粳稻,且數量相對偏少有關。但總體來看,對于同一地區,進行外源葉面噴施富硒液,有利于減少水稻品種間硒富集能力的差異,有利于水稻富硒的標準化和規模化。

3.3 富硒液施用時期和次數對稻米硒含量的影響富硒液在水稻上的噴施時間和次數對稻米的硒含量影響較大。遲鳳琴等[21]研究認為水稻葉面噴施硒肥其富硒效果為揚花期>育苗期>灌漿期>齊穗期>對照;趙學杏[22]對安徽省池州市主推的3個新品種進行研究,結果表明,在同一濃度下,2個品種在抽穗期效果最佳,1個品種在齊穗期效果最佳;朱文東[23]研究認為水稻齊穗期噴施硒肥效果最佳;Deng等[24]研究發現在抽穗完成時噴施硒增加稻米中硒含量的效果顯著高于在分蘗后期噴施;冼承斌等[25]研究認為水稻孕穗期噴施1次能達到富硒標準;易蘇丹等[26]在水稻孕穗期、破口期、灌漿期葉面噴施900 mL/hm2富硒專用肥3次,提升水稻硒含量效果最佳。這些前人的研究結果不盡相同,為了明確在豫北粳稻的最佳噴施時期和次數,該研究在同一濃度噴施1次富硒液的條件下,雖然與對照(CK)相比,富硒效果顯著提高,但抽穗期、齊穗期和灌漿期3個時期其稻米硒含量差異不顯著,說明在這3個時期噴施效果相同;且噴硒和不噴硒的稻米硒含量差異顯著,噴硒能顯著提高稻米的硒水平,每多噴一次富硒液肥均能顯著提高稻米的總硒含量,即C+Q+G>C+Q>C+G>G>C>Q>CK,但隨著噴施次數的增加水稻富集硒的效應逐漸減少。因此,可以通過增加噴施富硒液次數生產不同程度的富硒稻米,但在生產上為了減少簡化農事操作,結合田間管理在水稻C、Q和G 3個時期的任一時期葉面噴施富硒液40 mL/15 kg,其稻米均能滿足富硒水稻標準。

4 結論

隨著富硒液濃度的增加,稻米的硒含量逐漸增加,但增幅逐漸減少,當在抽穗期噴施富硒液濃度30～50 mL/15 kg時,精米硒含量在0.153～0.227 mg/kg;不同品種對硒的富集效應不同,但相差較小,在0.03～0.07 mg/kg;在C、Q和G 3個時期分別噴施1次富硒液,其稻米硒含量為G>C>Q,但差異不顯著;在C+Q和C+G分2個時期2次噴施富硒液的稻米硒含量差異不顯著;在水稻C、Q和G 3個時期均噴施富硒液的稻米硒含量均極顯著高于噴施2次、1次和0次的稻米硒含量。3個時期不同次數噴施富硒液,其硒含量為C+Q+G>C+Q>C+G>G>C>Q>CK,變化幅度在0.084～0.367 mg/kg,隨著噴施次數的增加,其硒含量顯著增加,但隨著噴施次數的增加水稻富集硒的效應逐漸減少。在生產上,為了簡化水稻農事操作,C、Q和G 3個時期的任一時期葉面噴施富硒液40 mL/15 kg,其稻米均能滿足富硒水稻標準。