叶面喷施硒肥对水稻吸收累积硒及其他矿质元素的影响

摘要 为保证硒肥的合理利用及富硒水稻的安全生产，探究水稻植株体内硒及其他矿质元素、重金属含量对外源硒的响应程度。以水稻品种“鄂中五号”和硒肥“中地西能”为试验对象，采用大田随机区组设计，设4个硒肥浓度（0、15、30、60 g/hm2）处理，于水稻齐穗期统一喷施，在成熟期检测水稻植株各器官中硒含量、糙米中不同矿质元素含量、叶片中不同重金属元素含量，评价各处理糙米与其他各器官硒元素富集的难易程度。结果表明，水稻糙米各器官中硒含量均随硒营养液喷施浓度的增加而增加，其中，谷壳和叶片对硒肥的响应程度最大，叶面硒肥增加了糙米硒的富集系数、各器官硒的转移系数；叶面硒肥对糙米中不同矿质元素的影响不同，高浓度硒处理降低了氮、锰、铜的含量，但提高了锌、钙、镁、钾、磷元素的含量；高浓度硒处理可有效降低植株叶片中汞、铅、镉、铬含量，低浓度的硒处理降低了砷含量。

关键词 叶面硒肥；齐穗期；硒含量；矿质元素含量；重金属元素含量

中图分类号 S143.7+9  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）06-0150-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.06.033

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Foliar Spraying Selenium Fertilizer on the Absorption and Accumulation of Selenium and Other Mineral Elements in Rice

WANG Meng-yuan1，2，YANG Liang-zhe1，2，WANG Dan1，2 et  al

（1. Hubei Institute of Geosciences， Wuhan， Hubei   430034;2. Hubei Provincial Test Center for Selenium Eco-enviromental Effect， Wuhan， Hubei  430034）

Abstract In order to ensure the rational use of selenium fertilizer and the safe production of selenium rich rice， experiments were designed to explore the response of selenium， other mineral elements and heavy metals in rice plants to exogenous selenium. The rice variety ‘Ezhong No. 5’ and selenium fertilizer ‘Zhongdixineng’ were taken as the experimental objects， and the field randomized block design was adopted. Four selenium fertilizer concentrations （0， 15， 30， 60 g/hm2） were set for treatment. The selenium content in organs of paddy rice plants， different mineral elements in brown rice， and different heavy metal elements in leaves were measured at the maturity stage， to evaluate the difficulty of selenium enrichment in brown rice and other organs of each treatment. The results showed that the selenium content in each organ of brown rice increased with the increase of the concentration of selenium nutrient solution sprayed. Among them， the grain hull and leaves had the greatest response to selenium fertilizer， and the foliar selenium fertilizer increased the enrichment coefficient of selenium in brown rice and the transfer coefficient of selenium in each organ;Leaf selenium fertilizer had different effects on different mineral elements in brown rice;High concentration of selenium could effectively reduce the content of mercury， lead， cadmium and chromium in plant leaves， while low concentration of selenium could reduce the content of arsenic.

Key words Foliar selenium fertilizer;Full heading stage;Selenium content;Mineral element content;Heavy metal element content

硒元素在人体中能参与多种酶和蛋白质的合成，是人体不可或缺的有益微量元素之一，具有增强免疫力、抗氧化、防癌抗癌等重要价值［1］。硒因在地壳中分布不均匀的特点导致我国约3/4的地区为缺硒地区［2］，硒缺乏可能导致多类疾病的发生，如心肌病、视网膜斑点变性、白内障以及脑嵴硬化症等［3］。植物膳食是人类摄入硒的主要来源，但主要粮食作物水稻和小麦等谷物中的硒水平普遍较低［4］，硒缺乏症是长期亟需解决的公共卫生问题［5］。施用外源硒以增加作物含硒量是帮助人体补硒的一个重要途径。硒肥的利用对农作物可食部分硒含量的提高具有促进作用，其中以水稻硒含量的提升较为显著［6-8］。在实际生产应用中，水稻硒含量的提高通常可以采用硒肥拌种、土壤硒肥的施用和叶面硒肥的喷施3种途径。然而硒肥拌种存在可操作性不强、用量不易把握等缺点；土壤硒肥在施用过程中易出现利用率不高的问题，且具有造成土壤污染的风险。对于缺硒地区，叶面硒肥的使用是促进水稻富硒的一种较优选择。外源硒肥通常具有无机与有机2种形式，无机硒肥的施用在实际农田生产中应控制其施用量，否则容易引起作物中毒，影响生长发育及产量，也可能导致环境污染；有机硒肥在促进作物生长的同时，提高农作物的含硒率，避免农作物因硒肥浓度过高受到损害。此外，研究表明由于拮抗作用，硒在植物体中具有降低重金属毒害效果［9］；也有研究表明外源硒肥的施用对植物体中矿质元素的吸收累积具有一定影响［10］。基于此，笔者以水稻为目标作物，设计大田试验以探究喷施不同浓度的有机硒肥对水稻植株体内硒的吸收累积及其他矿质元素的影响，为水稻专用硒肥的开发和选择、高品质富硒稻谷的生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种为“鄂中五号”，由湖北省农业科学院作物育种栽培研究所提供。

供试硒肥为“中地西能”硒营养液，由中国地质大学（武汉）提供。

1.2 试验设计

试验于2018年在湖北省荆门市京山市孙桥镇胡家棚村进行。采用随机区组设计共设置4个处理，处理符号分别为CK、T1、T2和T3。CK处理为空白对照处理，即不施硒肥处理；T1处理为喷施硒营养液15 g/hm2；T2处理为喷施硒营养液30 g/hm2；T3处理为喷施硒营养液60 g/hm2。每个处理设置3个小区即3个重复，每个小区面积相等，均为30 m2，试验小区周围设有保护行。每个处理统一管理，于齐穗期按不同处理浓度设置分别进行硒肥的喷施。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 样品采集与测定。

水稻成熟期，避开小区边缘位置，每个处理选取3份植株样品和相应的根系土样品。即每个处理随机选取3兜植株（带根），先用自来水洗净根系及植株上的泥土后，再用去离子水润洗3次，而后将籽粒、根、茎、叶分开装入牛皮纸信封中，并放入烘箱中105 ℃杀青2 h后于65 ℃温度下烘干至恒重，籽粒进行脱壳处理，而后每个部分进行粉碎、过筛后备用。采完土壤样品后于常温条件下运送至实验室，除去土以外的杂质后摊放在阴凉处自然风干。在使用前将所有土壤过2 mm筛（尼龙网材质），有机质测定则将土壤过0.149 mm筛，装瓶密封待用。

水稻根系土壤与植株样品各元素含量的检测均按中国地质调查局《生态地球化学评价样品分析技术要求（试行）》（DD2005-03）的方法，全量元素测定经过消煮后定容、过滤，并保存于4 ℃冰箱中备用，消煮液中的元素含量均用ICP-MS测定；有效态元素采用不同提取剂浸提后采用等离子体质谱法（ICP-MS）、等离子体发射光谱法（ICP-OES）、原子荧光法（AFS）、原子吸收法（AAS）等检测方法进行分析，所用试剂均为优级纯（GR）。

1.3.2 硒的易位指数计算。

利用生物浓度因子（生物富硒系数BCF）和易位因子（转移系数TF）对水稻各部位硒的摄取和易位进行表征。生物富集系数（BCF）反映水稻某一特定器官在硒营养液的作用下，对硒元素的富集与土壤中硒含量的变化情况，它是植物某一器官的硒含量与土壤中硒含量的比值；转移系数（TF）反映硒元素从水稻根部向地上部各器官的运输能力，它是水稻植株地上部各器官硒含量与根中硒含量的比值。计算公式：

水稻硒富集系数（BCF）= 水稻植株某一器官硒元素含量/土壤中硒元素含量

水稻硒转移系数（TF）= 水稻植株地上部各器官硒元素含量/根系中硒元素含量

1.4 数据分析

采用DPS 7.05软件对试验数据进行单因素方差分析，Duncan新复极差法检验差异显著性（P<0.05）与极显著性（P<0.01）。采用Sigma Plot10.0软件进行绘图，采用Canoco.5.0软件进行主成分分析（PCA），评价不同处理方法的结果。以主成分PCA1和PCA2为轴生成图。

2 结果与分析

2.1 不同硒肥浓度条件下水稻各器官中硒含量的变化

由图1可知，水稻糙米、谷壳、根、茎、叶的硒含量均随硒营养液喷施浓度的增加而增加，不同器官增幅不同，增长幅度最大的是水稻谷壳，当喷施硒营养液的浓度为T3时，水稻谷壳的硒含量高达5.41 mg/kg，与不施硒肥处理（CK）相比增长了1 630.59%，T1（15  g/hm2）和T2（30  g/hm2）处理与不施硒肥处理（CK）相比分别增长了250.50%和567.47%，这说明在叶面喷施硒肥的处理下，谷壳是水稻植株组织中硒富集能力最强的部位；所有处理中，T3处理的糙米硒含量为1.63 mg/kg，极显著高于其他处理（P<0.01），且所有处理硒含量均显著高于CK处理（P<0.05）；相比于水稻根系，茎和叶对硒元素的生物利用性更大，随着硒肥浓度的增加，叶片硒含量最高为3.33 mg/kg，相比于CK处理增长了510.21%；水稻茎在不同硒肥浓度梯度下，表现为先增后稳的趋势，T3处理硒含量相较于T2处理仅增加了12.65%，而T2处理相较于T1处理增加了169.87%；水稻地下部根系硒含量的增加幅度较小，只有最大浓度的T3处理显著高于CK处理（P<0.05），其他处理与CK处理相比均无显著差异（P>0.05）。因此，叶面喷施硒营养液是提高水稻硒含量的有效方式，且水稻地上部含硒量高于地下部，叶片与谷壳对叶面硒肥的响应能力较强。