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硒对高粱产量及籽粒硒含量的影响

添加时间:2019/06/21
  摘要:为明确不同高粱品种富硒能力的差异, 筛选富硒能力较强的优质高粱品种, 以山西省主栽的7个高粱品种为材料, 在田间试验条件下, 在高粱开花期通过叶面喷施硒肥, 研究不同施硒量对高粱籽粒产量和富硒能力的影响。结果表明, 开花期叶面喷施外源硒能够显着提高各高粱品种籽粒硒含量, 且随着喷施硒剂量的增大高粱籽粒硒含量增加;无论喷硒与否, 各高粱品种籽粒硒含量均存在显着性差异, 其中, 不喷硒条件下, 7个高粱品种中以晋糯3号、晋杂22号籽粒硒含量较高, 分别为0.160, 0.142 mg/kg;在摄入硒的安全范围内, 开花期亚硒酸钠喷施剂量以80 mg/kg最适宜, 品种中晋糯3号富硒效果最好, 籽粒硒含量达0.296 mg/kg, 晋杂22号次之, 籽粒硒含量达0.277 mg/kg, 晋糯3号和晋杂2号籽粒硒含量约为对照的2倍, 均达到谷物富硒标准。高粱开花期叶面喷施亚硒酸钠对各品种产量及其构成因子影响不大。因此, 建议在山西省的土壤和气候条件下, 选择晋糯3号和晋杂22号进行富硒高粱的生产。
  
  关键词:富硒; 高粱品种; 产量; 筛选;
 
  
  硒是人和动物生命活动必需的微量元素[1], 它参与人体的新陈代谢, 促进人体的生长和发育。现代医学研究证明, 人类冠心病、高血压、癌症等的发生均与人体硒的摄入不足有关。在我国, 硒的分布极不均匀, 全国72%的地区处于缺硒、低硒带, 土壤缺硒必然会导致植物缺硒, 进而影响人体硒的摄入。植物硒是人体硒营养的主要来源, 利用植物进行硒生物强化, 从而增加人膳食中硒的摄入量, 是缺硒地区人群补硒的重要途径之一[2,3].其中, 叶面喷施硒肥提高作物硒含量是一种快速有效的补硒方式[4].
  
  在改善硒营养上, 人们通过施硒等措施提高作物硒含量。但因硒具有双面性, 在考虑硒的生物有效性同时, 还需考虑硒的毒性及易污染等缺点。大量研究已证实, 作物积累硒的基因型差异非常明显[5,6].因此, 在低硒地区利用品种对硒富集能力的基因型差异筛选出富硒能力强的品种, 是经济有效的补硒途径之一。同一作物不同品种对外源硒响应的研究已有报道[7,8].孙发宇等[9]研究认为, 叶面喷施硒肥可以提高小麦籽粒的硒含量, 增大幅度因品种而异。张鹏飞等[10]研究表明, 叶面喷施硒肥可显着提高谷子籽粒硒含量, 喷施硒处理谷子籽粒硒含量是未施硒处理的15.4~23.8倍, 但对产量的影响差异不显着。周勋波等[11]研究报道, 同一品种大豆籽粒硒含量随施硒浓度的提高而增加, 不同大豆品种在土壤中吸硒能力越强施硒效果反而越差。郝玉波等[12]研究表明, 低浓度的硒促进了玉米生长, 玉米植株生物量和籽粒产量均显着增加;高浓度的硒抑制了玉米生长, 植株干物质积累量减少, 籽粒产量下降。前人研究结果证明, 硒对粮食作物的产量、籽粒硒含量均有不同程度的促进作用, 且同一作物不同品种富硒能力不同。而目前关于硒对高粱产量及籽粒硒含量影响的研究鲜见报道。
  
  本试验以亚硒酸钠为硒源, 采用叶面喷施的方法, 研究硒对高粱产量及籽粒硒含量的影响, 以期为富硒高粱的生产提供科学依据, 为提高居民硒营养水平和生活质量奠定基础。
  
  1 材料和方法
  
  1.1 试验材料
  
  供试品种为山西省主栽的高粱品种:晋杂12号、晋杂18号、晋杂22号、晋杂34号、晋糯3号、晋粱204号、晋粱206号。
  
  供试试剂为亚硒酸钠 (分析纯) , 由天津市福晨化学试剂厂生产, 纯度为98%.
  
  1.2 试验设计
  
  试验于2016年在山西省农业科学院高粱研究所东白试验基地进行。试验田位于山西省中部地区, 海拔1 000 m, 全年无霜期176 d, 年平均气温9.8℃, 年平均降雨量462.9 mm.试验土壤为棕壤土, 有机质含量1.26 g/kg, 全氮0.105%, 速效磷13.42 mg/kg, 速效钾127 mg/kg, pH值6.9, 土壤基础含硒量为0.17 mg/kg.
  
  田间试验采用随机区组设计, 小区面积为10 m2, 小区行长4.0 m, 宽2.5 m, 行距50 cm, 每小区种植6行, 3次重复。硒浓度设5个水平, 即T0 (清水, CK) , T1 (40 mg/kg) , T2 (80 mg/kg) , T3 (120 mg/kg) , T4 (160 mg/kg) , 每小区对水750 m L.试验在高粱开花期进行叶面喷施硒肥, 选择在无风的晴天7:00-8:00或17:00-18:00喷洒, 用小型喷雾器均匀地喷洒在高粱的叶部正反面和穗部。于5月1日播种, 10月5日收获。拔节期除草1次, 齐穗期中耕1次, 播种前和拔节期大水漫灌各1次。室内分析化验在高粱遗传与种质创新山西省重点实验室进行。
  
  1.3 测定项目及方法
  
  1.3.1 农艺性状和小区产量的测定
  
  高粱成熟后, 按小区分别选取3株, 进行株高、穗长的测定, 取3穗具代表性的穗子, 风干脱粒, 测定千粒质量, 取其平均值作为小区农艺性状值。收获计产去掉小区边行, 每小区收获面积5 m2.
  
  1.3.2 籽粒硒含量的测定
  
  高粱成熟后, 按小区分别收获高粱籽粒3穗, 脱粒、烘干、磨细、过筛, 封存。用原子荧光法[13]对高粱籽粒总硒含量进行测定。
  
  1.4 统计分析
  
  采用SPSS 19.0软件[14]进行数据统计分析, 采用新复极差法进行显着性检验, 采用Microsoft Excel2003软件进行数据处理。
  
  2 结果与分析
  
  2.1 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱株高的影响
  
  表1 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱株高的影响

  
  由表1可知, 无论施硒与否, 各品种间籽粒株高存在较大的差异。同一品种株高随施硒浓度的增大呈现先增大后减小的趋势, 在T2处理达到峰值, 但与对照 (T0) 相比, 各处理间差异均不显着。可见, 开花期通过叶面喷施一定剂量的亚硒酸钠, 对高粱株高影响甚微。
  
  2.2 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱穗长的影响
  
  由表2可知, 无论施硒与否, 各品种间籽粒穗长存在较大的差异。同一品种穗长随施硒浓度的增大呈现先增长后减小的趋势, 在T2处理达到峰值, 但与对照 (T0) 相比, 各处理间差异均不显着。可见, 开花期通过叶面喷施一定剂量的亚硒酸钠, 对高粱穗长影响不大。
  
  表2 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱穗长的影响

  
  2.3 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱千粒质量的影响
  
  由表3可知, 无论施硒与否, 各品种间籽粒千粒质量存在较大的差异。同一品种千粒质量随施硒浓度的增大呈现先增高后降低的趋势, 在T2处理达到峰值, 但与对照 (T0) 相比, 各处理间差异均不显着。说明开花期叶面喷施适量的亚硒酸钠, 对高粱千粒质量影响很小。
  
  表3 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱千粒质量的影响

  
  2.4 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱产量的影响
  
  由表4可知, 无论施硒与否, 各品种间籽粒产量存在较大差异。同一品种产量随施硒剂量的增大呈现先增高后降低的趋势, 当喷硒剂量为T3处理时, 除晋杂18号外, 其余所有试验品种产量均略有下降, 但各品种处理间产量无显着差异。说明在高粱开花期叶面喷施亚硒酸钠对高粱产量影响不大。
  
  表4 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱产量的影响

  
  2.5 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱籽粒硒含量的影响
  
  由表5可知, 不喷硒和喷不同剂量的硒处理, 高粱籽粒中的硒含量差异显着;在同一施硒量下, 高粱品种间硒含量也存在显着差异。在不喷硒条件下, 各高粱品种籽粒的硒含量差异显着, 其中, 以晋糯3号最高, 为0.160 mg/kg;其次为晋杂22号, 为0.142 mg/kg;晋杂12号最低, 为0.059 mg/kg.叶面喷硒后, 与对照相比, 各高粱品种籽粒硒含量随着喷硒剂量的增大逐渐增大, 喷硒剂量与籽粒硒含量呈正相关。在摄入硒的安全范围内, 喷硒剂量以T2处理最适宜, 各品种籽粒硒含量从高到低依次为晋糯3号>晋杂22号>晋粱204号>晋粱206号>晋杂18号>晋杂12号>晋杂34号, 其中, 晋糯3号最高, 为0.296 mg/kg, 晋杂22号次之, 为0.277 mg/kg;喷硒量为T3, T4条件下, 籽粒硒含量以晋杂22号、晋糯3号处理较高, 其籽粒硒含量分别高于0.4, 0.6 mg/kg, 各品种籽粒硒含量均偏高, 超出谷物富硒含量标准 (国家标准[15]规定粮食中硒含量在0.1~0.3 mg/kg为正常, 高于5.0 mg/kg会产生硒中毒) , 由此可见, 开花期叶面喷硒剂量以80 mg/kg为宜, 富硒效果晋糯3号最好, 晋杂22号次之。因此, 在山西省适宜种植的富硒高粱品种为晋糯3号和晋杂22号。
  
  表5 叶面喷施不同剂量亚硒酸钠对高粱籽粒硒含量的影响

  
  3 讨论
  
  3.1 施硒对高粱产量及产量构成因子的影响
  
  研究表明, 浸种、土壤基施和叶面喷施等不同方式补充外源硒均能提高农产品中的含硒量;相比较而言, 叶面喷施硒的方式具有快速、高效、成本低的优点, 而且环境风险小[16].但喷硒对作物产量的影响, 研究结论不一。朱薇等[17]研究表明, 施硒对花生籽粒产量的影响存在品种间的差异, 且有些差异达显着水平;吴季蓉等[18]研究表明, 在谷子拔节期、抽穗期和灌浆期喷施适量的亚硒酸钠能促进谷子的农艺性状及产量, 且随施硒浓度的增加谷子的株高、叶面积及产量呈先增加后降低的变化趋势。然而, 刘庆等[19]和张新军等[20]喷硒试验发现, 外源硒对作物产量无影响。本试验结果与张鹏飞等[10]、张新军等[20]的研究结果一致, 开花期叶面喷施亚硒酸钠对高粱株高、穗长、千粒质量和产量均无显着影响。本试验仅对开花期进行了研究, 不同时期喷硒对产量及其构成因子是否有所影响有待进一步研究。
  
  3.2 施硒对高粱籽粒硒含量的影响
  
  同一作物的不同品种对硒的吸收存在差异。周鑫斌等[21]研究表明, 喷施同一浓度的硒, 不同品种累积硒的量显着不同, 说明不同水稻品种叶面吸收转运硒的能力不同。张艳玲等[22]研究表明, 无论施硒与否, 不同大豆品种籽粒对硒的积累均存在显着差异, 且大豆籽粒硒含量随着施硒浓度的增大显着提高。本试验的结果与之相一致, 无论施硒与否, 不同高粱品种籽粒硒含量之间均存在显着性差异, 且随着喷硒剂量的增大各品种籽粒硒含量显着提高。说明高粱籽粒对硒的积累有深刻的基因型特征, 正是由于品种间对硒的累积差异造就了高粱富硒品种筛选的可能性。
  
  4 结论
  
  本研究表明, 高粱开花期叶面喷施亚硒酸钠对各高粱品种产量及其构成因子影响不大;叶面喷硒能够显着提高各高粱品种籽粒硒含量, 且随着喷施硒剂量的增大各高粱品种籽粒硒含量显着提高。无论喷硒与否, 各高粱品种籽粒硒含量均存在显着性差异。在摄入硒的安全范围内, 开花期亚硒酸钠喷施剂量以80 mg/kg最适宜, 其中以晋糯3号富硒效果最好, 籽粒硒含量达0.296 mg/kg, 晋杂22号次之, 籽粒硒含量达0.277 mg/kg, 晋糯3号和晋杂22号的籽粒硒含量约为对照的2倍, 均在谷物富硒标准安全范围内。在山西省的土壤和气候条件下, 可选择晋糯3号和晋杂22号进行富硒高粱的生产。
  
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