作者：王夢園1,2，楊良哲1,2，汪丹1,2，張陽陽1,2，段碧輝1,2，袁知洋1,2，闫加力1,2*
機關：1.湖北省地質科學研究院；2.湖北省硒生态環境效應檢測中心
簡介：王夢園，女，湖北枝江人，助理工程師，碩士，從事農業資源與生态地球化學研究。*通信作者，工程師，從事農業地質與地球化學研究。
基金項目：湖北省地質局項目“湖北省富硒産業開發精準扶貧示範工程”。
來源：《安徽農業科學》2024年6期
引文格式：王夢園,楊良哲,汪丹,等.葉面噴施硒肥對水稻吸收累積硒及其他礦質元素的影響[J].安徽農業科學,2024,52(6):150-154.
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長按識别論文專屬二維碼，聽作者講述論文寫作背景，與同行交流心得體會。
硒元素在人體中能參與多種酶和蛋白質的合成，是人體不可或缺的有益微量元素之一，具有增強免疫力、抗氧化、防癌抗癌等重要價值。硒因在地殼中分布不均勻的特點導緻大陸約3/4的地區為缺硒地區，硒缺乏可能導緻多類疾病的發生，如心肌病、視網膜斑點變性、白内障以及腦嵴硬化症等。植物膳食是人類攝入硒的主要來源，但主要糧食作物水稻和小麥等谷物中的硒水準普遍較低，硒缺乏症是長期亟需解決的公共衛生問題。施用外源硒以增加作物含硒量是幫助人體補硒的一個重要途徑。硒肥的利用對農作物可食部分硒含量的提高具有促進作用，其中以水稻硒含量的提升較為顯著。在實際生産應用中，水稻硒含量的提高通常可以采用硒肥拌種、土壤硒肥的施用和葉面硒肥的噴施3種途徑。然而硒肥拌種存在可操作性不強、用量不易把握等缺點；土壤硒肥在施用過程中易出現使用率不高的問題，且具有造成土壤污染的風險。對于缺硒地區，葉面硒肥的使用是促進水稻富硒的一種較優選擇。外源硒肥通常具有無機與有機2種形式，無機硒肥的施用在實際農田生産中應控制其施用量，否則容易引起作物中毒，影響生長發育及産量，也可能導緻環境污染；有機硒肥在促進作物生長的同時，提高農作物的含硒率，避免農作物因硒肥濃度過高受到損害。此外，研究表明由于拮抗作用，硒在植物體中具有降低重金屬毒害效果；也有研究表明外源硒肥的施用對植物體中礦質元素的吸收累積具有一定影響。
目的
保證硒肥的合理利用及富硒水稻的安全生産，探究水稻植株體内硒及其他礦質元素、重金屬含量對外源硒的響應程度。
方法
以水稻品種“鄂中五号”和硒肥“中地西能”為試驗對象，采用大田随機區組設計，設4個硒肥濃度處理：CK處理為空白對照處理，即不施硒肥處理；T1處理為噴施硒營養液15g/hm2；T2處理為噴施硒營養液30g/hm2；T3處理為噴施硒營養液60g/hm2。于水稻齊穗期統一噴施，在成熟期檢測水稻植株各器官中硒含量、糙米中不同礦質元素含量、葉片中不同重金屬元素含量，評價各處理糙米與其他各器官硒元素富集的難易程度。
結果
◆不同硒肥濃度條件下水稻各器官中硒含量的變化
由圖1可知，水稻糙米、谷殼、根、莖、葉的硒含量均随硒營養液噴施濃度的增加而增加，不同器官增幅不同，增長幅度最大的是水稻谷殼，當噴施硒營養液的濃度為T3時，水稻谷殼的硒含量高達5.41mg/kg，與不施硒肥處理（CK）相比增長了1630.59%，T1（15g/hm2）和T2（30g/hm2）處理與不施硒肥處理（CK）相比分别增長了250.50%和567.47%，這說明在葉面噴施硒肥的處理下，谷殼是水稻植株組織中硒富集能力最強的部位；所有進行中，T3處理的糙米硒含量為1.63mg/kg，極顯著高于其他處理（P<0.01），且所有處理硒含量均顯著高于CK處理（P<0.05）；相比于水稻根系，莖和葉對硒元素的生物利用性更大，随着硒肥濃度的增加，葉片硒含量最高為3.33mg/kg，相比于CK處理增長了510.21%；水稻莖在不同硒肥濃度梯度下，表現為先增後穩的趨勢，T3處理硒含量相較于T2處理僅增加了12.65%，而T2處理相較于T1處理增加了169.87%；水稻地下部根系硒含量的增加幅度較小，隻有最大濃度的T3處理顯著高于CK處理（P<0.05），其他處理與CK處理相比均無顯著差異（P>0.05）。是以，葉面噴施硒營養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，葉片與谷殼對葉面硒肥的響應能力較強。
注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）；不同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01）。
圖1 不同處理下水稻植株各器官的硒含量
◆不同硒濃度處理條件下硒在土壤-水稻系統中的富集與轉運
葉面噴施不同濃度的硒營養液條件下水稻糙米Se生物富集系數（BCF）和地上部各組織Se轉移系數（TF）見表1，水稻糙米Se生物富集系數為0.77~6.68，說明在不噴施硒營養液的情況下，水稻糙米聚硒能力較弱，而經過硒營養液處理後，水稻糙米聚硒能力增強（均大于1），水稻糙米BCF随着硒肥噴施濃度的增加，低濃度的T1處理與CK處理差異顯著（P<0.05），高濃度的T2和T3處理與CK處理呈極顯著差異（P<0.01），可見噴施葉面硒肥具有促進水稻糙米Se的富集作用，且在T3處理濃度範圍之内，硒營養液的濃度越高，水稻糙米對Se元素的生物富集系數越大。不噴施硒營養液的情況下，水稻各組織對硒元素的轉移系數（TF）表現為葉>谷殼>莖>糙米，各組織對硒的轉移系數在施硒量為30g/hm2時（T2處理濃度）與對照差異極顯著（P<0.01）。糙米、谷殼和葉片的轉移系數随硒營養液濃度的增加而增加，且T1處理與對照組（CK）相比呈顯著增加（P<0.05），可見硒營養液的施用可有效促進硒元素從根部向籽粒運輸，進而增加籽粒的硒富集量，而葉片硒轉移系數随着硒肥濃度的提高而升高，其原因可能與硒營養液直接作用于葉片有關；莖的轉移系數随噴施硒量的增加呈先增加後降低的趨勢，原因可能是植物體中大量的硒被運輸至籽粒。綜合考慮水稻硒的富集與轉移能力，不施硒肥處理表現出“低富集能力、低轉移能力”的特點，不利于富硒稻米的生産與發展，不同濃度的葉面硒肥處理下水稻植株各組織表現出“高富集能力、高轉移能力”的特點，是以水稻葉面噴施硒肥有助于實作硒資源的充分利用。
注：同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）；不同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01）。
◆葉面噴施硒營養液對根系土壤各元素的影響
以土壤各元素含量作為變量進行主成分分析（圖2），其中第一主坐标解釋量為38.25%，第二主坐标解釋量為14.66%，兩主坐标軸主要解釋了52.91%的變量。由此可見，硒營養液的噴施對土壤中的各元素有一定影響。CK處理聚在PCA圖的左下部分，噴施硒營養液處理與CK處理相比，主要影響部分礦質元素及重金屬元素含量，由各元素的分布特征可以看出，土壤總Se含量與土壤有效态Zn、Cu、Fe、Cd、Pb、有機質、總氮含量之間呈較高的正相關性，原因可能是岩石中Se元素與這些元素同源，且外源有機物在增加土壤有機質的同時，也可能增加土壤Se元素含量；土壤有效Se含量與土壤pH、交換态Ca、Mg、有效态Cr、Mo、Sn、As、速效鉀含量之間呈較高的正相關性，由此可知，土壤有效态Se含量與土壤pH、陽離子交換量密切相關。綜合來看，葉面噴施硒營養液對土壤基本理化性質影響不大，原因可能是硒營養液主要通過葉面進入植物體中，直接參與植物體中各組織元素循環和配置設定，對土壤的影響隻能通過根系作用。
注：N為堿解氮，K為速效鉀；P、Si、Se、Fe、Mn、S、B、Mo均為有效态；Ca、Mg為交換态；Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、As、Sn均為浸提态。
圖2 不同硒營養液濃度處理下土壤各元素含量主成分分析
◆硒營養液對土壤和植株各組織硒含量的影響
以土壤和植物各組織硒含量作為變量進行主成分分析（圖3），其中第一主坐标解釋量為72.23%，第二主坐标解釋量為14.53%，兩主坐标軸主要解釋了86.76%的變量。由此可見，大部分的變量因子均聚在圖的右邊，可見變量之間具有較強的正相關性，水稻植株糙米硒含量與谷殼和葉片中的硒含量變量軸幾乎重疊，表明這3個變量之間具有很強的正相關性，且相關系數接近1；土壤總硒含量、有效硒含量與植物各組織硒含量之間相關性均較弱。此外，CK處理均分布在左側，T1、T2、T3處理逐漸趨近于植株各組織變量軸，可見水稻在噴施硒營養液的情況下，植株各組織硒含量的增加與土壤硒含量無關，且噴施硒營養液60g/hm2時，硒營養液濃度的增加可以有效促進籽粒和根莖葉硒含量的增加，對土壤硒含量影響較小，是以，葉面硒肥被認為對土壤污染較小，可應用性強，在土壤缺硒情況下不影響增硒效果。
圖3 不同硒營養液濃度處理下土壤和植株硒含量主成分分析
◆硒營養液對水稻籽粒各元素累積的影響
以糙米中各元素含量作為變量進行主成分分析（圖4），其中第一主坐标解釋量為44.95%，第二主坐标解釋量為21.10%，兩主坐标軸主要解釋了66.05%的變量。從圖4可以看出，大部分變量聚集在左邊部分，CK處理聚在PCA圖的右邊部分，硒營養液處理分布于各變量軸中間，可見硒營養液的噴施對糙米中的各元素含量有一定影響，所有礦質元素含量的增加均與硒營養液的施用有關，除Se外的其他有益元素如N、P、Ca、Zn、K、Mg等均互相具有較強的相關性，原因可能是硒營養液中含有少量的有益微量元素被運輸至籽粒中，且硒營養液具有促進植物吸收利用土壤及外源礦質營養元素作用。此外，對于提高有益礦質元素含量效果的最佳硒營養液施用量還需進一步研究。
圖4 不同硒營養液濃度處理下糙米各元素主成分分析
◆不同濃度硒營養液對水稻葉片重金屬累積的影響
不同濃度硒營養液處理對水稻葉片中重金屬的吸收累積具有不同程度的影響（圖5）。從圖5可以看出，随着硒營養液施用濃度的增加，葉片中Hg元素含量呈先降低再增加再降低的趨勢，T1、T2和T3處理相比于CK處理分别降低了6.38%、0.95%、6.71%；葉片中Pb含量呈先增加後持續降低的趨勢，降幅為5.91%~14.03%；各處理水準下，僅T1處理具有降低葉片As含量的作用，相比于CK處理降低了7.99%；硒營養液的施用與CK相比同樣降低了葉片中Cr含量，降幅為14.64%~44.36%，T3處理降低程度最大；各處理植株葉片Cd含量差異不大，僅T3與CK處理相比具有降低效果，僅降低了3.63%。綜合來看增加葉面硒肥濃度可有效降低植株葉片Hg、Pb、Cr、Cd含量，這對減輕重金屬污染土壤中水稻植株毒性具有重要意義。不同硒營養液處理下，5種重金屬元素含量的變化趨勢不一緻，對于葉面硒肥降低植株重金屬元素含量的最适施用量及其作用機理需進一步研究。
圖5 不同硒營養液濃度處理下葉片中各重金屬含量
結論
硒肥降低農作物重金屬含量機理有硒降低植株體内活性氧的含量，提高氫離子活性，促進細胞壁對重金屬離子的結合固定等方式，而硒肥緻使農作物體内重金屬含量的增加主要是由于協同作用。是以硒肥在實際生産應用中用于降低重金屬毒害時應結合重金屬污染源與污染程度綜合考慮其用量及調控措施。
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- 采編：夏夢
- 排版：小同