余 瓊 張 翔* 索炎炎 司賢宗 李 亮 邱嶺軍 程培軍余 輝

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所,河南 鄭州 450002;2.正陽(yáng)縣花生研究所,河南 正陽(yáng) 463600)

硒是人體和動(dòng)物體必須的微量元素之一,機(jī)體適量攝入硒可預(yù)防大骨節(jié)病和克山病等,然而全世界有40多個(gè)國(guó)家屬于低硒或缺硒地區(qū),我國(guó)土壤含硒量為0.006～9.130 mg·kg-1,約72%的國(guó)土面積屬低硒或缺硒地區(qū),通過(guò)適當(dāng)途徑適量補(bǔ)硒尤顯必要[1-3]。硒在生命體中主要以硒代半胱氨酸的形式存在,可有效增加谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、脫碘酶等含硒酶的活性,協(xié)同其他物質(zhì)清除體內(nèi)過(guò)氧化物和自由基,具有防止細(xì)胞膜受損,延緩衰老,強(qiáng)化免疫系統(tǒng),解毒等重要生物功能[4-5]。人體補(bǔ)硒主要通過(guò)動(dòng)物、植物和微生物食品進(jìn)行,膳食補(bǔ)硒是較直接便捷的一種補(bǔ)硒方式,植物性食品富硒最廣泛,植物富集硒主要通過(guò)根和葉進(jìn)行吸收富集,將無(wú)機(jī)態(tài)硒轉(zhuǎn)化為生物有機(jī)態(tài)硒[6-8]。因此,通過(guò)作物施硒及膳食補(bǔ)硒可改善人體硒缺乏狀況。

花生是我國(guó)主要的油料作物之一,由于其豐富的營(yíng)養(yǎng)成分深受人們喜愛(ài),其品質(zhì)與人體健康關(guān)系密切?；ㄉ鷮?duì)硒具有富集作用,可吸收利用外源無(wú)機(jī)硒,并將其轉(zhuǎn)化為易被人體吸收利用的生物有機(jī)硒,研究富硒花生及其制品具有重要意義。目前花生施硒方面的研究主要集中于施硒效果、富硒能力及硒在花生中的賦存形態(tài)等[9-11];諸多文獻(xiàn)報(bào)道硒主要在小麥[12]、水稻[13]、玉米[14]等糧食作物、茶葉[15]及瓜果蔬菜[16-18]等上研究較多,施硒可明顯提高作物硒含量,但對(duì)作物產(chǎn)量的影響結(jié)論不一。河南既是我國(guó)花生主要產(chǎn)區(qū),又是土壤嚴(yán)重缺硒地區(qū),然而目前關(guān)于此區(qū)域條件下硒在不同基因型花生中的吸收、轉(zhuǎn)移和分配差異卻鮮有報(bào)道。

因此,本文采用大田試驗(yàn),研究?jī)煞N基因型的花生對(duì)硒的吸收富集特征及硒對(duì)花生產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,旨在明確硒在花生植株體內(nèi)的遷移變化規(guī)律,為花生生產(chǎn)中科學(xué)施硒及選擇合適富硒花生品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)安排在河南省正陽(yáng)縣蘭青鄉(xiāng)大余村,地勢(shì)平坦,地力均勻,排灌條件良好。土壤基礎(chǔ)肥力:有機(jī)質(zhì)17.7 g·kg-1,全氮0.12%,有效磷18.23 mg·kg-1,速效鉀95 mg·kg-1,土壤總硒含量0.15 mg·kg-1,pH 4.95。供試品種為遠(yuǎn)雜9102(YZ9102)和高油酸品種豫花37(YH37),二者均在豫南地區(qū)普遍種植。硒源為亞硒酸鈉(Na2SeO3(Se IV),98%),山東西亞化工有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置3個(gè)處理,施硒量分別為(CK 對(duì)照)0、(S1) 400 g·hm-2Na2SeO3、(S2) 800 g·hm-2Na2SeO3,小區(qū)面積15 m2(寬3 m×長(zhǎng)5 m),重復(fù)3次,隨機(jī)排列,小區(qū)間設(shè)寬1 m 的保護(hù)行。各處理施肥量均為N 120 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 120 kg·hm-2。肥料品種為尿素、過(guò)磷酸鈣、氯化鉀,肥料全部作基肥均勻撒施,Na2SeO3施用方法為:選擇晴朗無(wú)風(fēng)的下午,將稱量好的Na2SeO3(S19 g、S218 g)溶解于550 mL 自來(lái)水中,用小型噴霧器均勻噴施于每個(gè)小區(qū)地表。

肥料施用后整地起壟播種,每壟播種兩行花生,株距15 cm,行距20 cm,壟間距75 cm,種植密度18萬(wàn)穴·hm-2,每穴播2粒,于2018-06-04施肥播種。其他田間管理按一般豐產(chǎn)大田進(jìn)行管理。

1.3 樣品采集與分析

在花生收獲時(shí)(2018-09-24),每處理選取有代表性的10株花生,分別按照花生莖、葉、根、果殼和花生仁等部位分開(kāi),于65 ℃恒溫烘干并稱質(zhì)量計(jì)數(shù),而后將樣品粉碎測(cè)定不同部位硒含量。硒含量采用HNO3-HClO4(體積比4∶1)消解,原子熒光光譜法測(cè)定[19];土壤硒測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)NY/T1104-2006 《土壤中全硒的測(cè)定》。

花生品質(zhì)分析:按照GB/T 14772-2008測(cè)定粗脂肪含量,按照GB/T 14377-2008測(cè)定脂肪酸組分相對(duì)百分含量。

硒富集系數(shù)=植株體內(nèi)硒元素含量/土壤中硒元素含量[20]

硒轉(zhuǎn)移系數(shù)=植株非根部位硒元素含量/植株根部硒元素含量[21]

1.4 收獲與計(jì)產(chǎn)

花生收獲時(shí),每個(gè)處理分別取4 m2花生進(jìn)行收獲、晾曬、稱質(zhì)量計(jì)產(chǎn);每個(gè)處理取有代表性的10株花生進(jìn)行考種,測(cè)定其株高、側(cè)枝長(zhǎng)、分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)、百果質(zhì)量等。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行方差分析和線性回歸分析,采用Duncan's新復(fù)極差法對(duì)平均值進(jìn)行多重比較(顯著性差異p＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 成熟期花生植株農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量性狀

由表1可知,不同施硒量對(duì)花生植株分枝數(shù)及產(chǎn)量構(gòu)成的影響無(wú)顯著差異,但YZ9102花生呈現(xiàn)出施硒量越高,植株的主莖高及分枝數(shù)就越低的規(guī)律,說(shuō)明高濃度硒對(duì)花生植株生長(zhǎng)有抑制作用,低濃度硒促進(jìn)植株生長(zhǎng)。與CK 相比,YZ9102品種的S1、S2處理主莖高、第一側(cè)枝長(zhǎng)分別增加22.4%和7.5%、32.5%和24.1%;YH37品種的S1較S2處理的第一側(cè)枝長(zhǎng)增加7.7%。YZ9102花生品種S2處理的分枝數(shù)、出仁率及產(chǎn)量均低于S1處理,而主莖高、第一側(cè)枝長(zhǎng)和百果質(zhì)量則表現(xiàn)出相反趨勢(shì);YH37花生品種S2處理的第一側(cè)枝長(zhǎng)、分枝數(shù)、百果質(zhì)量、出仁率及產(chǎn)量均低于S1處理。

2.2 硒對(duì)不同品種花生植株成熟期各器官硒含量的影響

表2可看出,植株各器官中硒含量隨著施硒量的增加呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì),與CK 相比,各施硒處理對(duì)植株各器官硒含量均表現(xiàn)出顯著差異,即土壤施硒可顯著提高植株各器官硒的含量,但兩基因型花生硒的分布特點(diǎn)不同。就施硒處理而言,YZ9102各器官中硒含量以莖、葉部位最低,根系中硒含量最高;YH37的是果殼中硒含量最低,其次是莖,根中硒含量最高。植物根部硒含量最高,說(shuō)明植物根系對(duì)硒的富集能力強(qiáng)。YH37 S1、S2處理花生仁硒含量較YZ9102分別增加36.8%、48.5%。YH37和YZ9102的S2處理花生仁中硒含量比S1分別增加159.0%、138.6%。

表1 花生植株的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成Table 1 Agronomic characters and yield components of peanut plant

表2 成熟期花生植株各器官的硒含量/(mg·kg-1)Table 2 Se content in different organs of two genotypes of peanuts

2.3 花生植株各器官硒的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)

花生仁硒含量的高低直接影響其加工和食用品質(zhì)。轉(zhuǎn)移系數(shù)即植株從根部轉(zhuǎn)移到地上部的能力,花生品種及各器官間轉(zhuǎn)移系數(shù)變化情況均存在顯著差異。由表3、表4可知,花生各器官對(duì)土壤中硒的富集能力表現(xiàn)出顯著差異,兩基因型花生同一部位對(duì)硒的富集能力表現(xiàn)出顯著差異;多數(shù)情況下,花生各器官硒富集指數(shù)表現(xiàn)為S2處理大于S1處理,而硒轉(zhuǎn)移系數(shù)則表現(xiàn)出相反趨勢(shì)。YH37 S1、S2處理花生仁中硒轉(zhuǎn)移系數(shù)均大于YZ9102,即YH37花生植株根部轉(zhuǎn)移硒至地上部的能力較強(qiáng)。

表3 花生植株各器官硒的富集系數(shù)Table 3 Accumulation coefficients of Se in the organs of peanut

表4 花生植株各器官硒的轉(zhuǎn)移系數(shù)Table 4 Transfer coefficients of Se in the organs of peanut

2.4 花生植株各器官硒積累量及其分配情況

表5可知,花生植株各器官硒的積累量均呈隨施硒量增加而增加的趨勢(shì),施硒處理YZ9102和YH37兩種基因型花生植株各器官硒積累量的分配比率均表現(xiàn)為:花生仁＞葉＞莖＞果殼＞根,S1、S2處理花生仁的分配比率分別為17.2%、29.0%、43.0%、54.7%。與CK 相比,YZ9102 S1、S2花 生仁硒含量分別顯著增加136.6%、597.8%。YH37 S1、S2處理花生仁硒積累量較YZ9102分別顯著增加195.8%、164.6%,YH37花生仁中硒的積累量顯著高于YZ9102。

2.5 不同施硒量處理對(duì)花生仁脂肪酸組成的影響

表6可知,同一施硒水平下,YH37的油酸和花生一烯酸這兩種不飽和脂肪酸的含量均高于YZ9102,施硒肥對(duì)花生仁其他脂肪酸成分含量無(wú)顯著影響。與CK相比,YZ9102 S1處理比S2處理脂肪含量降低1.31個(gè)百分點(diǎn),YH37 S1比S2處理脂肪含量增加1.95個(gè)百分點(diǎn);隨著施硒量的增加,YH37花生仁中油酸、花生一烯酸的含量均有所下降,但未達(dá)到顯著水平;YZ9102花生仁中油酸和花生一烯酸則呈相反趨勢(shì)。YZ9102的S2處理花生仁的油酸含量最高,與CK 相比,S2處理比S1處理油酸含量增加0.77個(gè)百分點(diǎn),S2處理油酸/亞油酸比值最高為0.94;YH37的S1處理花生仁的亞油酸及花生一烯酸含量均高于其他施肥處理,油酸含量均低于CK,但差異不顯著;S1處理的油酸/亞油酸比值最高為21.94。

表5 花生植株各器官硒積累量/(μg·plant-1)Table 5 Se accumulation in different organs of peanut

表6 硒對(duì)花生仁脂肪含量及脂肪酸組成的影響/%Table 6 Effects of Se on fat and fatty acid composition of peanut kernel

圖1 植株各器官硒的分布情況Fig.1 Distribution of Se in different organs of plant

3 討論

王孟等[22]報(bào)道土壤不同含硒量(富硒區(qū)、非富硒區(qū))對(duì)玉米農(nóng)藝性狀及籽粒含硒量的影響,發(fā)現(xiàn)土壤一定含硒量利于提高玉米的株高、穗位,延緩玉米葉片衰老;富硒地區(qū)與非富硒區(qū)種植的8種玉米材料其產(chǎn)量無(wú)顯著差異;土壤硒含量對(duì)玉米籽粒的含硒量有促進(jìn)作用。熊軍等[23]探索不同土壤條件外源施硒對(duì)紫甘薯硒含量及產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)在富硒黏壤土中,不同施硒量對(duì)3個(gè)紫甘薯鮮薯產(chǎn)量的影響無(wú)顯著差異,但鮮薯硒含量隨施硒量增加而增加。龍世方等[24]研究硒與氮磷鉀配施對(duì)水稻產(chǎn)量及硒含量影響,發(fā)現(xiàn)施氮是水稻產(chǎn)量和外觀品質(zhì)變化的主控因子;在一定范圍內(nèi)水稻硒含量隨硒水平增加呈增加趨勢(shì)。趙雪梅等[25]研究發(fā)現(xiàn)不同時(shí)期噴施含硒肥料對(duì)花生產(chǎn)量的影響既有增產(chǎn)亦有減產(chǎn)作用;朱薇等[10]研究發(fā)現(xiàn)施硒量3 mg·kg-1土?xí)r,部分花生品種產(chǎn)量較不施硒降低,施硒量6 mg·kg-1土?xí)r,18個(gè)花生品種均表現(xiàn)不同程度的增產(chǎn)。本試驗(yàn)結(jié)果,與CK 相比,施硒處理YZ9102和YH37產(chǎn)量有所下降,硒屬微量營(yíng)養(yǎng)元素,花生生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)硒的需求量范圍較窄,適量促進(jìn),過(guò)量則抑制[26]。在大田環(huán)境條件下,除了施肥影響花生產(chǎn)量外,還受出苗情況、氣候環(huán)境等外部因素的影響,施硒對(duì)花生產(chǎn)量的影響機(jī)理尚需進(jìn)一步研究。

外源施硒可不同程度提高花生仁中硒含量,本試驗(yàn)結(jié)果中,土壤施用亞硒酸鈉可顯著提高兩種基因型花生仁硒含量。不同作物對(duì)硒的富集能力有差異,同一作物不同基因型對(duì)硒的吸收存在差異,通過(guò)不同途徑增加土壤硒含量可達(dá)到提高該土壤類型上農(nóng)作物硒含量的目的。徐聰[27]等研究不同農(nóng)產(chǎn)品硒含量與土壤硒的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)土壤硒含量高,該地區(qū)同類農(nóng)產(chǎn)品硒含量亦較高,豆科(花生、大豆)硒含量顯著高于茄科的辣椒和旋花科的甘薯。不同農(nóng)作物硒富集系數(shù)大小趨勢(shì)相似,大豆、花生和白蘿卜的富硒能力較強(qiáng),甘薯、玉米則較低。本試驗(yàn)結(jié)果表明花生植株各器官對(duì)硒的富集能力表現(xiàn)出顯著差異,YH37花生仁的轉(zhuǎn)移系數(shù)高于YZ9102,YH37富集能力較強(qiáng)。

朱薇[10]等采用盆栽試驗(yàn)選取18個(gè)花生品種研究其富硒能力的強(qiáng)弱,發(fā)現(xiàn)不同花生類型,硒的富集能力有差異,篩選出7個(gè)花生品種屬于硒高積聚類型,適宜在山東地區(qū)種植。試驗(yàn)結(jié)果顯示,施硒對(duì)兩種基因型花生產(chǎn)量構(gòu)成、脂肪含量及脂肪酸組分含量均無(wú)顯著差異。這與黃太慶[9]等的研究結(jié)果相似,通過(guò)田間試驗(yàn)研究不同花生品種的自然富硒能力,發(fā)現(xiàn)不同花生品種間硒的富集能力有差異,施用外源硒后花生有增產(chǎn)趨勢(shì),但各處理間差異不顯著。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同施硒量對(duì)花生植株分枝數(shù)及產(chǎn)量構(gòu)成的影響無(wú)顯著差異,但呈現(xiàn)出施硒量越高,植株的主莖高、第一側(cè)枝長(zhǎng)及分枝數(shù)就越低的規(guī)律,說(shuō)明高濃度硒對(duì)花生植株生長(zhǎng)有抑制作用,而低濃度硒可以促進(jìn)植株生長(zhǎng);花生植株各器官硒含量隨土壤施硒量的增加呈增加趨勢(shì),根對(duì)土壤硒的富集能力最強(qiáng),兩種基因型花生同一部位對(duì)硒的富集能力表現(xiàn)出顯著差異,施硒花生植株各器官硒積累量的分配比率均表現(xiàn)為:花生仁＞葉＞莖＞果殼＞根,施硒肥對(duì)兩種基因型花生中脂肪含量及脂肪酸組分含量影響均無(wú)顯著差異。YH37花生仁中硒的積累量較YZ9102顯著增加195.8%、164.6%,花生仁的硒轉(zhuǎn)移系數(shù)高于YZ9102,但YH37硒富集能力較強(qiáng)。

本研究使用的施硒濃度范圍及花生品種數(shù)量的選擇均有限,仍需更豐富的試驗(yàn)進(jìn)行論證。綜合分析,土壤施硒濃度800 g·hm-2對(duì)兩品種花生仁中的硒含量提高較明顯;相較YZ9102,YH37表現(xiàn)出易富集硒的特性,在不影響產(chǎn)量前提下,YH37富含大量不飽和脂肪酸,更益于人體健康。