富硒有機肥在不同作物應用上顯效性分析

王海江 高嵩 李瑞春 趙丹 王超 王子勝

(遼寧省農科院經濟作物研究所，遼寧 遼陽 111000)

硒(Se)最早由德國科學家Jons Jacob Berzelius于1817年發現[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，包括一些過氧化酶及其它具有抗氧化功能的酶[2]，臨床醫學試驗證明，約40種威脅人類健康的疾病與人體缺硒有關，如心血管、癌癥、肝病等[3]。因此，提高農作物和蔬菜中的硒含量，對于改善人類缺硒狀況非常重要。

自然界的硒大多是以無機物的形式存在，很難被人體所吸收，而有機硒具有更高的生物活性，更容易被人體吸收，開發有機硒補充劑對人體健康具有重要意義[4]。據調查，中國有72%的縣(市)不同程度缺硒，其中1/3地區為嚴重缺硒區，硒缺乏被認為是一個全球性問題[5]。人體硒的主要來源是食物，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因地而異[6]。成人平均硒攝入量為26～32μg·d-1，但有些地區甚至低于10μg·d-1，低于安全攝入量[7]，用硒或直接補充食物和飼料進行田間處理可改善人體缺硒問題。研究表明，富硒小麥產品能夠顯著提高硒的血液水平和谷胱甘肽過氧化物酶活性[8]；對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產品的拓展作出了重大貢獻，為農作物提供了大量的活化硒營養，研究表明，農作物應用富硒有機肥以后，硒含量可達40～60μg·kg-1，最高可達200μg·kg-1，符合國家富硒產品質量標準要求，目前應用于玉米、油菜、水果等作物上，具有廣泛的推廣應用價值和社會經濟效益。富硒農產品的開發所需技術與資金投入較低，而價格卻高于普通農產品，加之企業宣傳和人們對健康的追求，被市場普遍看好[12]。但同時，我國在富硒產品的開發上面臨眾多瓶頸，主要有產品標準不健全，質量參差不齊，農產品種類多、規模小，產品趨同嚴重，創新性不夠等。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于遼寧省朝陽市建平縣萬壽街道小平房村、遼寧省經濟作物研究所試驗田、遼寧省朝陽市建平縣萬壽街道老西店村等地開展。

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”)，遼寧省經濟作物研究所；玉米(“遼單575”)，遼寧省農科院玉米所；高粱(“遼粘3”“遼糯11”)，遼寧省農業科學院高粱所；谷子(“遼谷10號”)，遼寧省旱地農林研究所。

1.1.2 試驗藥劑

微元富硒有機肥，遼寧微元生物科技有限公司。

1.2 測定方法

本試驗在不同地點采用小區試驗和大田試驗的設計，采用自主研制的有機硒多元素微肥配方調控不同噴施量對作物進行葉面噴施。植物微量元素(Se、Mo、Mn、Zn)的測定采用硝酸-雙氧水消解，ICP-MS/aes多元素含量；以GB 5009.68-2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定》為標準；采用電感耦合等離子發射質譜儀(ICP-MS)，電感耦合等離子發射光譜儀(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過氧化氫，消解至澄清，冷卻后，定容至50mL，過濾，上機測定元素含量。每個樣品設3次重復，對照組均使用等量清水噴施，根據不同作物的生長特性選用合適的噴施濃度和最佳噴施時期，具體方案如表1所示。

表1 富硒有機肥噴施方案

表2 不同處理下產量對比

2 結果與分析

2.1 作物在不同處理下對硒的吸收

在對照組中均沒有檢測出硒元素，可見作物在自然生長過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肥條件下均檢測出了不同量的硒元素，由此可知，不同作物對富硒有機肥中硒元素的轉化和利用存在差異，如圖1所示。

圖1 不同噴施次數下作物硒含量

圖2 不同噴施次數下鉬元素含量

圖3 不同噴施次數下鋅元素含量

圖4 不同噴施次數下錳元素含量

不同作物對噴施硒含量的響應不同，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次時的硒含量為88μg·kg-1，噴施2次時的硒含量為536μg·kg-1，噴施3次時則降低為121μg·kg-1，并且P2和P3存在顯著性關系，棉花在噴施2次富硒有機肥的效果最好。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的增加而增加，谷子和大豆在噴施3次時，硒含量顯著高于噴施1次，但棉花、玉米和紅小豆3個處理均不存在顯著性差異。

2.2 噴施富硒有機肥對其他微量元素吸收的影響

大豆和紅小豆對鉬元素的吸收量整體要遠遠高于其他6種作物，其中，在P3處理下對鉬元素的吸收最大，分別為8376μg·kg-1和8770μg·kg-1，顯著高于對照組和P1、P2處理，因此，大豆和紅小豆在噴施3次對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、遼五味子對鉬元素的吸收含量均較低。玉米試驗組與對照組存在顯著性差異，噴施富硒肥一定程度上促進了對鉬元素的吸收，棉花、高粱和遼五味子試驗組與對照組均無顯著差異。另外，谷子和芝麻在不同噴施次數下對鉬元素吸收有一定影響，谷子在噴施2次時鉬含量最高，噴施3次反而降低，而芝麻噴施2次時鉬含量最低，噴施3次時鉬含量最高。

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

遼五味子對錳含量的吸收在8種作物中表現較為充分，不同噴施次數下，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。

棉花錳含量會隨著噴施次數的增加而降低，但各處理之間無顯著差異，大豆在P1處理下錳含量最高，不噴施時最低，依次表現為P1>P2>P3>CK，CK和P1對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，整體表現為CK>P2>P3>P1。

2.3 噴施富硒有機肥對產量的影響

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

3 討論

目前對富硒有機肥仍缺乏深入研究，大多數作物通過外源添加無機硒肥來補充硒[13]，增加作物硒含量的主要方法有土壤施硒和葉面噴施，但土壤施硒會導致硒的大量浪費，因為80%～95%的無機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輸，而是直接從葉子運輸到籽粒，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]，這與本研究結果基本一致，植物富集硒含量通常與噴施的濃度和次數有關，作物在自然生長狀態下一般不會從土壤或空氣中吸收硒元素。但適量補硒不僅可以增加植物體內的硒含量，而且可以促進植物的生長發育，提高植物對干旱脅迫、鹽脅迫、紫外線B脅迫、寒冷脅迫等脅迫環境的抵抗力和抗氧化能力等，主要原因為硒是抗氧化酶谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)等多種蛋白質的必需成分，可以有效清除氧自由基[17]。

以往研究對于不同硒源在不同生長階段葉面噴施的效果還缺乏系統、深入的研究。假設葉面噴施硒是提高作物硒濃度，降低環境風險的有效途徑，那么葉面噴施硒肥對其他微量元素如鋅、錳、鉬等微量元素的吸收機制和影響尚不清楚，因為不同作物微量元素之間或存在拮抗作用，或存在輔助作用，本研究結果認為，作物對其他微量元素吸收含量更多取決于本身特性，這就需要根據不同作物的特性來選擇相應的噴施措施。與此同時，增加富硒農產品的產量是必要的，因為從天然食物來源補充硒被認為比直接攝入無機硒更安全[18]，本研究也表明，噴施富硒肥對遼五味子和紅小豆產量的提高具有明顯的作用，在生產實踐中可以得到廣泛推廣。

4 結論

作物在自然生長過程中，對土壤中的硒元素吸收有限，葉面噴施富硒有機肥促進了作物對硒元素的吸收，是補充食物中硒含量的有效途徑。硒含量一般會隨著噴施濃度和次數的增加而增加(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。但根據不同作物體內硒含量的表現，并非噴施越多越好，而是要根據作物的特性選擇不同噴施量和噴施時期，為此，還需對硒在作物體內的生理機制、生長發育影響及有效施用方式作進一步的探討和研究。

另外，富硒有機肥會影響到作物對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，而且噴施富硒有機肥具有一定的增產效果，明顯提高農民的經濟收入，具有很高的經濟價值。