石 呂,薛亞光,石曉旭,韓 笑,魏亞鳳,楊美英,劉 建
(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/南通市循環(huán)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇如皋226541)
硒作為維持人體健康所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素之一,對(duì)人體健康起著非常重要的作用,如調(diào)節(jié)免疫力、增強(qiáng)生殖功能、解毒、抗衰老和抗癌等,缺硒會(huì)導(dǎo)致克山病和大骨節(jié)病等諸多疾病的發(fā)生。衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)WS/T 578.3—2017《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量第3 部分:微量元素》將硒明確列為人體必需的微量元素,并提出了日參考攝入量:成人群體平均需要量(EAR)為50 μg/d,推薦攝入量(RNI)為60 μg/d,可耐受最高攝入量(UL)為400 μg/d。GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》中取消了硒的限量規(guī)定,表明食品中的硒不再是需要監(jiān)測(cè)的污染元素。植物是增加膳食中硒含量的主要硒源,食用富硒農(nóng)產(chǎn)品是當(dāng)下公認(rèn)為最直接有效、最經(jīng)濟(jì)安全的人體補(bǔ)硒方法。我國(guó)人口的60%都以水稻為主食,稻米硒含量平均為0.032 mg/kg,低的僅有0.016 mg/kg,遠(yuǎn)不能滿足人體正常的需求,因而提高大米的硒含量是改善人體硒營(yíng)養(yǎng)需求的主要方法和最有效途徑。
已有研究證明,土壤和葉面噴施硒肥均可顯著提高水稻籽粒硒積累,硒肥葉面噴施由于減少了土壤固定過(guò)程,生物利用率通常要比土壤施用相對(duì)更高。但不管是土壤施用還是葉面噴施,水稻植株根系和葉面吸收硒元素后均要通過(guò)莖運(yùn)輸至籽粒,從而提高籽粒硒含量。目前生產(chǎn)上用于生物外源強(qiáng)化的硒源多為無(wú)機(jī)硒(亞硒酸鈉等)和硒礦粉,其毒性大、風(fēng)險(xiǎn)高,易形成二次污染,且作物利用率低、硒含量不達(dá)標(biāo),在日益強(qiáng)調(diào)農(nóng)產(chǎn)品安全的大背景下,應(yīng)盡量減少無(wú)機(jī)硒肥的使用,逐步以安全、高效、無(wú)污染的有機(jī)硒替代,以推動(dòng)富硒產(chǎn)業(yè)的科學(xué)快速發(fā)展。遲鳳琴等在田間小區(qū)試驗(yàn)條件下研究不同硒肥的施用方法對(duì)水稻植株和籽粒中硒的吸收與富集的影響,發(fā)現(xiàn)不同施硒方式富硒效果依次為水稻揚(yáng)花期噴硒>土壤施硒>育苗期噴硒>對(duì)照,外源無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒都能明顯促進(jìn)水稻對(duì)硒的積累。水稻結(jié)實(shí)期噴施有機(jī)硒在一定程度上可以提高產(chǎn)量、改善米質(zhì),增加莖稈、葉片、精米對(duì)硒的吸收和富集,但有機(jī)富硒液體肥最佳葉面噴施時(shí)期眾多研究結(jié)果并不一致。
研究發(fā)現(xiàn),植物根部易吸收外源亞硒酸鹽,但其在根部可轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)的硒(如硒代蛋氨酸等),這些物質(zhì)中的大部分硒滯留在根部,僅有小部分通過(guò)木質(zhì)部轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分,其中硒由莖葉向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)和積累則相對(duì)恒定。隨著土壤硒含量的增加,硒的根系吸收系數(shù)(RAI)顯著降低,水稻對(duì)硒的吸收利用效率有所降低。因此在外源施加硒肥時(shí),硒更容易轉(zhuǎn)移到籽粒中。王兆雙等研究發(fā)現(xiàn),土壤有效硒含量與不施硒肥條件下水稻各生育期、各部位,特別是稻米硒的含量呈顯著正相關(guān),土壤有效硒可作為稻米富硒的指標(biāo);而土壤全硒與稻米硒含量無(wú)顯著相關(guān)性,說(shuō)明土壤全硒含量并不能作為富硒農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的指標(biāo),這也解釋了生產(chǎn)上富硒土壤并不一定能生產(chǎn)出富硒農(nóng)產(chǎn)品的原因。因此,本研究選取如皋沙壤土和如東草甸土2 種典型富硒土壤,在水稻生育后期實(shí)施不同時(shí)期葉面噴施有機(jī)富硒液體肥盆栽試驗(yàn),研究水稻植株不同部位硒吸收與分配規(guī)律、產(chǎn)量變化及品質(zhì)差異情況,為南通地區(qū)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全、綠色富硒稻米產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增值發(fā)展提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
試驗(yàn)于2019年6—10 月在江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所盆栽場(chǎng)(120°37′E、32°07′N(xiāo))實(shí)施。采用盆缽試驗(yàn),盆缽規(guī)格為口徑29 cm,高度27 cm。試驗(yàn)用土提前人工過(guò)5 mm 篩,每個(gè)盆缽裝土量為13.14 kg(含水率為8.7%)。沙壤土取自江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所所內(nèi)試驗(yàn)田,草甸土取自南通市如東縣曹埠鎮(zhèn)直港村大田,供試土壤均為富硒(>0.4 mg/kg)土壤,基本理化性質(zhì)如表1 所示。試驗(yàn)所用硒肥為綠維康·有機(jī)富硒液體肥,由陜西楊凌澳邦生物科學(xué)有限公司制造,規(guī)格為200 mL/瓶,有機(jī)硒(Se)質(zhì)量濃度≥6.0 g/L,登記證號(hào):農(nóng)肥(2008)準(zhǔn)字1755 號(hào),執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):NY 1428—2010《微量元素水溶肥料》。
表1 供試土壤的基本性狀
試驗(yàn)設(shè)土壤類型與硒肥噴施時(shí)期2個(gè)因素,土壤類型分為沙壤土和草甸土2 種,硒肥噴施時(shí)期分為始穗期(TI)、齊穗期(TF)、齊穗后1 周(TF1)和齊穗后2 周(TF2)4個(gè)時(shí)期(表2),同時(shí)設(shè)置不施硒肥為對(duì)照(CK),CK 噴施相同體積的去離子水,共計(jì)10個(gè)處理,每處理12 次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列。本研究每盆噴硒量按照0.264 mg(40 g/hm,以Se 計(jì))施用,參照李玉梅等的研究結(jié)果,水稻噴施有機(jī)硒用量30~60 g/hm,均可達(dá)到富硒水稻生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。選擇在晴朗無(wú)風(fēng)的下午均勻噴施在葉片表面,各處理噴施時(shí)在溶液中加入適量的植物油型噴霧助劑,噴施后如遇陰雨天氣則須重新噴施。
供試水稻品種為南粳9108,于2019年6 月29日移栽,雙本栽插,每盆3 穴。常規(guī)氮肥運(yùn)籌,即施純氮2.179 g/盆(22 kg/667 m),基肥、分蘗肥、穗肥的質(zhì)量比為4∶2∶4,分蘗肥2 次各按50%施用,促花肥與?;ǚ实馁|(zhì)量比為6∶4,同時(shí)基肥每盆施用1 g 磷酸二氫鉀,每次施肥時(shí)均用等量水溶解后再施于盆缽。水漿管理及病蟲(chóng)害防治參照常規(guī)大田栽培。
表2 不同處理硒肥噴施時(shí)期
水稻成熟后,每個(gè)處理選取3 盆長(zhǎng)勢(shì)比較均勻的水稻烘干,用于生物量(分為莖鞘、葉片、穗)和硒含量(分為莖鞘、葉片、穗軸+枝梗、穎殼、米糠、精米)測(cè)定。同時(shí)每個(gè)處理選取3 盆長(zhǎng)勢(shì)比較一致的水稻用于考種,考完種后合在一起,曬干并存放3個(gè)月以上,使其含水量穩(wěn)定在14%左右,用小型精米機(jī)將稻谷加工成精米,用粉碎機(jī)磨成米粉,過(guò)100目篩,供品質(zhì)分析用,所有指標(biāo)在測(cè)定時(shí)每個(gè)樣品進(jìn)行3 次平行測(cè)定。每處理實(shí)收計(jì)產(chǎn)3 盆,并計(jì)算收獲指數(shù)(收獲指數(shù)=籽粒產(chǎn)量/地上部生物量)。
植株和稻米全硒含量的測(cè)定:稱取約0.1 g 樣品,加入4.0 mL HNO和1.0 mL HO,置于微波消解儀(CEM Mars6,美國(guó))中消解,消解液中硒含量采用ICP-MS(Agilent 7500a,美國(guó))測(cè)定。加工品質(zhì)(糙米率、精米率、整精米率)、外觀品質(zhì)(堊白粒率、堊白度、長(zhǎng)寬比)、直鏈淀粉含量、膠稠度和堿消值的測(cè)定方法按農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 83—2017《米質(zhì)測(cè)定方法》執(zhí)行。精米中蛋白質(zhì)含量采用凱氏定氮法測(cè)定,再乘以換算系數(shù)5.95 即為蛋白質(zhì)含量。
采用Excel 2003 軟件整理數(shù)據(jù)和繪圖,DPS 7.05進(jìn)行顯著性分析。
從表3 可以看出,相同硒肥噴施時(shí)期,沙壤土水稻的株高、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量和實(shí)際產(chǎn)量均要明顯高于草甸土,而盆穗數(shù)卻與之相反,穗長(zhǎng)、一次枝梗數(shù)和二次枝梗數(shù)則無(wú)明顯差異。不論是沙壤土抑或草甸土條件下,不同時(shí)期噴施硒肥對(duì)水稻株高、穗長(zhǎng)、枝梗數(shù)、盆穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;而結(jié)實(shí)率和實(shí)際產(chǎn)量總體呈顯著增加趨勢(shì)(P<0.05),不同處理間強(qiáng)弱效應(yīng)表現(xiàn)為T(mén)F1>TF2>TF>TI。相比于對(duì)照CK,沙壤土和草甸土不同時(shí)期噴施硒肥處理的結(jié)實(shí)率分別提高了1.1~4.3、0.6~2.3 百分點(diǎn)。同時(shí)亦可發(fā)現(xiàn),不同時(shí)期葉面噴施硒肥對(duì)于沙壤土水稻產(chǎn)量的調(diào)控效應(yīng)相對(duì)更強(qiáng),平均比草甸土高出6.4 百分點(diǎn),其中TF1 增產(chǎn)率最高達(dá)15.2%。
表3 2 種土壤類型條件下硒肥噴施處理對(duì)水稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響
從圖1 可以看出,2 種土壤類型條件下,與產(chǎn)量趨勢(shì)類似,成熟期水稻干物質(zhì)積累對(duì)不同時(shí)期硒肥施用均表現(xiàn)為正向效應(yīng),除TI 與CK 間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外,其余3個(gè)處理與CK 間的的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。不同處理間強(qiáng)弱效應(yīng)表現(xiàn)為
圖1 2 種土壤類型條件下硒肥噴施處理對(duì)水稻成熟期干物質(zhì)積累的影響
圖2 2 種土壤類型條件下硒肥噴施處理對(duì)水稻收獲指數(shù)的影響
從圖3 可以看出,草甸土條件下,水稻植株地上部各器官吸收累積的硒含量要普遍低于沙壤土(除TF 噴施硒肥處理草甸土水稻莖鞘和葉片硒含量高于沙壤土),植株地上部硒含量一致表現(xiàn)為穗>葉片>莖鞘。2 種土壤類型條件下,生育后期葉面噴施硒肥可同時(shí)促進(jìn)莖鞘、葉片和穗部硒的富集。相比于CK,沙壤土條件下,莖鞘、葉片和穗部硒含量分別提高了150.00%~327.27%、270.83%~695.83%、23.17%~56.71%;草甸土條件下,莖鞘、葉片和穗部硒含量分別提高了292.31%~438.46%、300.00%~620.83%、23.49%~61.07%??梢?jiàn),不同組織器官中以莖鞘和葉片硒含量對(duì)硒肥施用的響應(yīng)相對(duì)較敏感,其中葉片是硒最直接吸收和富集的部位。
隨著硒肥噴施時(shí)期的延長(zhǎng),穗部硒含量顯著增加(P<0.05)。沙壤土條件下,莖鞘和葉片中硒含量增加強(qiáng)弱效應(yīng)呈現(xiàn)TI>TF2>TF1>TF 的趨勢(shì);草TF1>TF2>TF>TI。相比于CK,TF1 葉面噴施效果最顯著,沙壤土和草甸土水稻干物質(zhì)增幅分別為14.42%、7.75%;TI 噴施效果相對(duì)最弱,沙壤土和草甸土水稻干物質(zhì)增幅分別為1.34%、0.72%。
從圖2 可以看出,不同時(shí)期硒肥噴施處理并未對(duì)收獲指數(shù)產(chǎn)生顯著影響,2 種土壤類型條件下趨勢(shì)一致。甸土條件下葉片硒含量變化強(qiáng)弱趨勢(shì)與沙壤土一致(TF1 與TF2 間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義),而莖鞘硒含量增加強(qiáng)弱效應(yīng)則表現(xiàn)為T(mén)F>TI>TF2>TF1(TF與TI 間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)??梢?jiàn),TI 噴施硒肥更易導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)器官中硒的積累。
從圖4 可以看出,不論是沙壤土或草甸土條件下,與CK 相比,不同時(shí)期施硒處理均一致地表現(xiàn)為硒滯留在莖鞘和葉片中的比例明顯增加,而穗中硒所占比例有所降低。這種效應(yīng)在TI 噴施處理表現(xiàn)相對(duì)最為顯著,相比于CK,沙壤土條件下,莖鞘和葉片中硒含量分別增加了9.0、27.7 百分點(diǎn),穗部硒含量降低了36.7 百分點(diǎn);草甸土條件下,莖鞘和葉片中硒含量分別增加了9.1、27.8 百分點(diǎn),穗部硒含量降低了36.8 百分點(diǎn)。
從表4 可以看出,草甸土條件下,水稻穗部不同位置硒含量要普遍低于沙壤土,其中精米和穎殼的差異相對(duì)較小。對(duì)于2 種土壤類型而言,水稻穗部不同位置硒含量呈米糠>穎殼>精米>穗軸+枝梗的趨勢(shì),施用硒肥并未改變穗部組織間的硒構(gòu)成比例。
不同時(shí)期噴硒均使得水稻穗部不同位置硒含量高于或顯著高于對(duì)照CK,且隨噴施時(shí)期的延遲有增加的趨勢(shì)。沙壤土水稻精米、米糠、穎殼和穗軸+ 枝梗中硒含量依次比CK 增加了17.95%~41.03% 、28.57% ~39.68% 、14.00% ~36.00% 和8.33%~316.67%,草甸土水稻穗部各位置硒含量依次比CK增加了7.14%~33.33%、56.82%~97.73%、10.20%~34.69%和14.29%~121.43%。由此可以看出,沙壤土水稻穗部不同位置對(duì)硒肥施用的響應(yīng)敏感度有穗軸+枝梗>精米>米糠>穎殼的趨勢(shì),而草甸土水稻則呈現(xiàn)穗軸+枝梗>米糠>穎殼>精米的趨勢(shì)。說(shuō)明葉面噴施硒肥表現(xiàn)為硒滯留在穗軸+枝梗中的比例有增加趨勢(shì),而精米、米糠和穎殼中硒所占比例有降低趨勢(shì)(除草甸土條件下米糠中硒構(gòu)成相比對(duì)照有所增加),這種效應(yīng)尤其在TF1 和TF2 相對(duì)顯著。
結(jié)合圖3 和表4 可知,2 種土壤類型水稻CK處理莖鞘和葉片硒含量依次低于精米、穎殼和米糠,而經(jīng)過(guò)硒肥噴施之后,葉片成為硒主要富集器官,硒含量最高,莖鞘增幅相對(duì)較??;穗軸+枝梗硒含量雖然始終保持最低,但因其增幅較大,所以占植株總硒比例有所提高。
圖3 2 種土壤類型條件下硒肥噴施處理對(duì)水稻莖鞘、葉片和穗部硒含量的影響
圖4 2 種土壤類型條件下硒肥噴施處理對(duì)水稻植株不同部位硒分配比例的影響
表4 2 種土壤類型條件下硒肥處理對(duì)水稻穗部不同位置硒含量和分配比例的影響
從表5 可以看出,生育后期硒肥噴施有助于稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的改善,2 種土壤類型條件下趨勢(shì)一致。就加工品質(zhì)而言,沙壤土水稻各個(gè)指標(biāo)均隨硒肥噴施時(shí)期的延長(zhǎng)先升后降,糙米率和精米率在TF 達(dá)最大值,整精米率在TF1 達(dá)最大值,且各指標(biāo)在TF 與TF1 間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;草甸土水稻僅整精米率有相同變化趨勢(shì),并在TF1 達(dá)最大值,糙米率和精米率與CK 相比則差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。就外觀品質(zhì)而言,不論是沙壤土還是草甸土,硒肥噴施時(shí)期的延長(zhǎng)總體降低了堊白粒率和堊白度(除TI 堊白度顯著高于CK 外),并且均在TF1 達(dá)最小值,對(duì)長(zhǎng)寬比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義??梢?jiàn),TF1 噴施硒肥在一定程度上可同時(shí)改善稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)。
總體來(lái)看,相比于沙壤土,草甸土條件下稻米精米率和整精米率偏低,外觀品質(zhì)較差。
表5 2 種土壤類型條件下硒肥處理對(duì)稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響
從表6 可以看出,蒸煮品質(zhì)方面,生育后期硒肥噴施對(duì)2 種土壤類型稻米堿消值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;對(duì)直鏈淀粉含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的影響則因土壤類型而異,沙壤土水稻直鏈淀粉含量有增加趨勢(shì),并在TF2 達(dá)顯著最大值(P<0.05),草甸土水稻與之相反,并在TF2 達(dá)顯著最小值(P<0.05)。與對(duì)照相比,2 種土壤類型水稻膠稠度均在TI 達(dá)最大值,在TF 達(dá)最小值(其中沙壤土條件下,TF 與CK差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)。營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面,硒肥噴施雖然與水稻蛋白質(zhì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但總體呈增加趨勢(shì),并在TF 達(dá)最大值,2 種土壤類型趨勢(shì)一致。
總體來(lái)看,相比于沙壤土,草甸土條件下稻米膠稠度明顯更長(zhǎng),蛋白質(zhì)含量明顯更高。
表6 2 種土壤類型條件下硒肥處理對(duì)稻米蒸煮營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響
硒作為動(dòng)植物生長(zhǎng)不可或缺的元素之一,在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和保持生理生化功能方面起著關(guān)鍵性作用。研究表明,通過(guò)使用含硒制劑作用于植物葉片,可使?fàn)I養(yǎng)直接且快速被吸收并轉(zhuǎn)運(yùn)至植物的其他部位。因此,全面評(píng)估硒肥噴施對(duì)水稻生長(zhǎng)特性、米質(zhì)變化、硒的吸收富集和轉(zhuǎn)運(yùn)分配具有重要意義。
已有研究表明,抽穗期、揚(yáng)花灌漿期葉面噴施硒肥可在一定程度上增加千粒質(zhì)量,提高結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量,有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)和株高則無(wú)顯著變化。孕穗期、齊穗期、二次枝梗原基分化期和齊穗后10 d 左右分2 次噴施,破口期和乳熟期噴施2 次,也均可獲得最佳產(chǎn)量??梢?jiàn),前人眾多研究結(jié)果均得出生殖生長(zhǎng)期噴硒效果較佳,但具體施用時(shí)期因試驗(yàn)條件和環(huán)境差異等尚存在爭(zhēng)議。另有研究發(fā)現(xiàn),土壤和葉面施用亞硒酸鈉對(duì)水稻生物量、產(chǎn)量及收獲指數(shù)均無(wú)顯著影響,硒不是作物產(chǎn)量主要的限制因子。本研究發(fā)現(xiàn),不同時(shí)期葉面噴施硒肥增產(chǎn)可能是因?yàn)槲苡绊懼参镏腥~綠素的合成,調(diào)節(jié)光合作用和呼吸作用中電子傳遞,從而增加植物葉片中葉綠素含量,加快光合作用,促進(jìn)成熟期干物質(zhì)積累,通過(guò)提高水稻結(jié)實(shí)率達(dá)到增產(chǎn)的效果。這與鄭甲成等認(rèn)為不同時(shí)期不同濃度硒肥對(duì)水稻有效分蘗、千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)影響較小,產(chǎn)量提高主要原因是空癟率降低的研究結(jié)果基本一致。由于本試驗(yàn)中噴硒時(shí)期處于抽穗灌漿期,此時(shí)水稻株高、分蘗數(shù)和枝梗數(shù)等性狀已經(jīng)確定,穗分化已經(jīng)結(jié)束,葉面噴硒對(duì)有效穗數(shù)和穗粒數(shù)沒(méi)有影響,千粒質(zhì)量主要受水稻品種影響,變化較小。而不同處理增產(chǎn)效應(yīng)表現(xiàn)為T(mén)F1>TF2>TF>TI,可能是因?yàn)辇R穗后6~12 d 是籽粒吸收硒元素的關(guān)鍵時(shí)期,葉面噴施硒肥可顯著提高水稻籽粒產(chǎn)量和硒含量。同時(shí)可以看出,盡管本試驗(yàn)中草甸土的有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均明顯高于沙壤土,但其株高、水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素均要低于沙壤土(除穗數(shù)較高外),可能是因?yàn)樯橙劳寥枯^高,根系在從土壤中吸收富集硒元素時(shí)協(xié)同其他礦質(zhì)元素的吸收,促使水稻生物量增加。不同時(shí)期葉面噴施硒肥對(duì)于沙壤土水稻產(chǎn)量的調(diào)控效應(yīng)相對(duì)更強(qiáng),使得其與草甸土水稻產(chǎn)量間的差距逐漸加大。
水稻具有較大富硒潛力,不同品種富集水平不同。一般認(rèn)為,在作物生長(zhǎng)旺盛期,作物對(duì)硒的吸收利用率較高。在揚(yáng)花期和灌漿期對(duì)水稻植株葉片均勻噴霧處理可以提高水稻莖稈、葉片和精米硒含量,但當(dāng)超過(guò)一定濃度范圍時(shí),不同部位硒含量不再增加,反而會(huì)有所降低。黃太慶等研究認(rèn)為,水稻破口期噴施含硒葉面肥對(duì)硒的吸收利用高于在破口前噴施,分2 次噴施的水稻精米硒含量低于1 次施用的。張玲霞研究認(rèn)為,相比于孕穗期和齊穗期,水稻在抽穗期,其稻谷穎殼外張,吸收硒的表面積增大,從而更利于硒的吸收。本研究表明,TI及之后噴硒可促進(jìn)水稻地上部硒的富集,穗部(不同位置)硒含量隨噴施時(shí)期的延長(zhǎng)顯著增加(P<0.05),與池忠志等的研究結(jié)果相似,葉面噴施硒肥顯著提高糙米和谷殼中硒含量,效果為齊穗后12 d>二次枝梗原基分化期>齊穗后6 d>花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂期>齊穗期>CK;而TI 更易導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)器官中硒的積累,可能是因?yàn)榇藭r(shí)籽粒還未進(jìn)入灌漿期,無(wú)需大量養(yǎng)分供應(yīng),導(dǎo)致硒多數(shù)積累在莖葉中,也可能與氣候有關(guān),因?yàn)闇囟取⒐庹?、濕度、風(fēng)速等環(huán)境因素都會(huì)影響葉片養(yǎng)分吸收效果。2 種土壤類型條件下,不論噴硒與否,植株地上部硒含量一致表現(xiàn)為穗(米糠>穎殼>精米>穗軸+枝梗)>葉片>莖鞘,不同部位對(duì)硒的吸收富集能力不同,導(dǎo)致各部位的硒含量存在一定差異。其中莖鞘、葉片和穗軸+枝梗硒含量對(duì)硒肥施用的響應(yīng)相對(duì)較敏感,從而導(dǎo)致硒滯留在營(yíng)養(yǎng)器官中的比例明顯增加(葉片>莖鞘>穗軸+枝梗),而精米、米糠和穎殼(米糠>穎殼>精米)中硒所占比例有所降低。這與陳雪等研究的葉面噴施亞硒酸鈉可顯著提高水稻根、莖、葉和籽粒硒含量,并使得硒滯留在葉部中的比例顯著增加,而根、莖、籽粒中硒所占比例有所降低這一結(jié)果有一定相似之處??赡苁且?yàn)橥寥拉h(huán)境條件也會(huì)影響硒的吸收,由于硒具有抑制重金屬吸收的作用,葉面吸收的硒轉(zhuǎn)移至水稻根系,抑制鎘的吸收,從而導(dǎo)致殘留在莖葉(尤其是葉片)中的硒增多,運(yùn)往籽粒的硒減少。同時(shí)發(fā)現(xiàn),本試驗(yàn)條件下,CK 處理(土壤硒含量分別為1.28、1.09 mg/kg)莖葉硒含量均要低于籽粒(米糠>穎殼>精米)任一部位,經(jīng)過(guò)噴硒處理,葉片硒含量增至最高,占比最大,莖鞘硒含量也呈不同幅度增加。這與姜超強(qiáng)等研究認(rèn)為水稻對(duì)天然富硒土壤(≤1.5 mg/kg)中硒的吸收和積累主要集中在根系和莖葉,而籽粒硒的含量則相對(duì)較低(米糠>精米>稻殼)的結(jié)果不一致,可能與土壤類型、理化性質(zhì)、養(yǎng)分含量、試驗(yàn)材料和環(huán)境差異等有關(guān)。
根據(jù)GB/T 22499—2008《富硒稻谷》規(guī)定,通過(guò)生長(zhǎng)過(guò)程自然富集而非收獲后添加硒,大米硒含量在0.04~0.30 mg/kg 的稻谷為富硒稻谷。而GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》中取消了硒的限量規(guī)定,表明食品中的硒不再是需要監(jiān)測(cè)的污染元素。本研究中不同類型土壤中各處理稻米硒含量范圍為0.39~0.56 mg/kg,均已超出了國(guó)家富硒稻米標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明富硒土壤可以生產(chǎn)出富硒大米,使人群硒攝入量達(dá)到156~224 μg/d(以每天食用400 g 大米計(jì))。中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)及FAO/WHO/IAEA 聯(lián)合硒專家委員會(huì)已正式確定膳食硒供給量50 μg/d,適宜范圍為50~250 μg/d(相當(dāng)全硒量為0.10~0.44 mg/kg),最高安全劑量為400 μg/d。說(shuō)明本試驗(yàn)條件下,不同時(shí)期硒肥噴施處理及對(duì)照均能夠保證稻米硒含量在安全范圍內(nèi),有助于人體硒源的補(bǔ)充。同時(shí),由于噴硒使得米糠硒含量高于精米,而米糠是在大米加工過(guò)程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)品,脫脂米糠中含有15.4%的蛋白質(zhì),因此從米糠中提取蛋白也是充分利用米糠資源的有效途徑之一。秸稈、穎殼和穗軸+枝梗則可以用來(lái)飼養(yǎng)動(dòng)物,從土壤- 植物- 動(dòng)物- 人這一食物鏈達(dá)到動(dòng)物和人體共同補(bǔ)硒的目的。此外,根據(jù)李家熙等土壤硒含量劃分標(biāo)準(zhǔn),本研究中沙壤土和草甸土均為富硒土壤(>0.4 mg/kg),且沙壤土硒含量(1.28 mg/kg)高于草甸土硒含量(1.09 mg/kg),而不同處理草甸土水稻各器官位置硒含量均要普遍低于沙壤土,其中精米和穎殼的差異相對(duì)較小,說(shuō)明本試驗(yàn)條件下硒含量高的土壤其水稻富硒能力也較強(qiáng),但對(duì)精米硒含量影響較小。因此,硒肥施用方式及時(shí)期應(yīng)依據(jù)各地的土壤硒含量及生產(chǎn)需求確定,使其能充分發(fā)揮有效生理作用。
稻米品質(zhì)主要包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)4個(gè)方面。對(duì)稻米價(jià)格影響最大的是加工品質(zhì)和外觀品質(zhì),這也是水稻優(yōu)種精選的關(guān)鍵原因。加工品質(zhì)中的整精米率是衡量評(píng)價(jià)稻米質(zhì)量的主要指標(biāo);堊白米因其在碾磨過(guò)程中易碎裂,從而會(huì)影響水稻外觀,導(dǎo)致市場(chǎng)價(jià)值降低。張有利等研究表明,在水稻揚(yáng)花灌漿期或孕穗期葉面分別噴施破壁型富硒酵母和亞硒酸鈉,可以降低堊白率,提高整精米率,改善稻米的外觀品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn),生育后期硒肥噴施有助于稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的改善,其中TF1 噴施硒肥一定程度上可同時(shí)改善稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì),整精米率最高,堊白粒率和堊白度最小,2 種土壤類型條件下趨勢(shì)一致。稻米的蒸煮品質(zhì)主要表現(xiàn)為米飯的色、香、味和口感等方面,一般通過(guò)直鏈淀粉含量、堿消值和膠稠度等一些理化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定分析。蛋白質(zhì)作為稻米的重要組成成分,對(duì)稻米蒸煮和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有著不可忽視的作用。研究發(fā)現(xiàn),在水稻揚(yáng)花灌漿期葉面噴施不同濃度破壁型富硒酵母或生物有機(jī)硒后,直鏈淀粉含量提高,膠稠度出現(xiàn)了不同程度的變短(反而提高適口性),氨基酸含量和堿消值則無(wú)明顯變化,稻米蒸煮食味品質(zhì)得到改善,同時(shí)稻米蛋白質(zhì)含量也得到提高。一般認(rèn)為,精米蛋白質(zhì)含量的提高會(huì)使米飯硬度變大,黏度降低,顯著劣化稻米蒸煮品質(zhì)和適口性,導(dǎo)致食味品質(zhì)下降。本研究發(fā)現(xiàn),生育后期硒肥噴施對(duì)2 種類型土壤稻米堿消值和蛋白質(zhì)含量均無(wú)顯著影響,膠稠度分別在TI 和TF處理達(dá)最大值和最小值,直鏈淀粉含量影響因土壤類型而異,其中:沙壤土水稻直鏈淀粉含量有增加趨勢(shì),并在TF2 達(dá)顯著最大值(P <0.05);草甸土水稻與之相反,并在TF2 達(dá)顯著最小值(P<0.05)。由于本研究是在盆栽小環(huán)境下完成的,存在一定局限性,其結(jié)果與大田研究必然有所差異,所以后期將進(jìn)一步進(jìn)行大田試驗(yàn)驗(yàn)證。總體來(lái)看,草甸土條件下稻米精米率和整精米率偏低,外觀品質(zhì)較差,但稻米膠稠度和蛋白質(zhì)含量明顯高于沙壤土,可能是因?yàn)椴莸橥林腥蛪A解氮含量顯著高于沙壤土所致。因此,實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥李愋秃途唧w性狀指標(biāo)要求有針對(duì)性地選擇不同的施硒時(shí)期,以提高生產(chǎn)效率。