食用木薯天然富硒品种筛选及外源硒强化技术研究

曹 升，陈会鲜，严华兵*，谢向誉，尚小红，肖 亮

(1. 广西壮族自治区农业科学院经济作物研究所，广西 南宁 530007；2. 广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室，广西 南宁 530007)

【研究意义】硒具有多种生理学功能，在增强抗氧化、提高免疫力和预防癌症等方面具有独特的功效[1-3]。人体所需的硒不能自身合成，需要从食物中摄取，其中植物便是很好的硒载体。天然富硒品种筛选是一种绿色的硒农产品开发方法，对富硒土壤资源开发利用有着重要的现实意义。然而，中国有大约72 %的土地处于低硒或缺硒水平[4]，这使得天然富硒产品供不应求，因此通过外源硒强化来生产富硒农产品是一种行之有效的方法。【前人研究进展】目前，关于天然富硒品种筛选已在花生、水稻、甘薯[5-8]等作物上进行了大量的研究，前人的研究结果表明相同作物不同品种间的天然富集能力存在差异，这也证明了天然富硒品种筛选的必要性。此外，外源硒强化生产技术研究目前也得到了广泛的开展，运用的强化方法主要有叶面喷施和根施[9]。黄太庆等[10]认为叶面喷施硒肥的施用方式下花生对外源硒的利用率要高于基施；刘义明等[11]认为花生叶面喷施硒肥的效果好于根部淋施硒肥；杨益花等[12]分别给水稻叶面喷施和基施硒肥，其结果表明叶面喷施的稻谷硒含量显著高于基施；廖青等[8]则认为甘薯的富硒效果大小顺序为喷施+根施>喷施>根施。【本研究的切入点】虽然有关木薯有机硒和无机硒[13]的研究有较多报道，但目前关于食用木薯天然富硒品种筛选及外源硒强化技术的相关研究尚鲜见报道，因此本研究可充实食用木薯在该领域的研究。【本研究拟解决的问题】通过鉴定广西7个主栽食用木薯品种的天然富硒能力，为生产天然富硒食用木薯的品种选择提供依据；同时对3种外源硒强化技术的强化效率进行研究，为食用木薯富硒标准化生产和富硒农产品认证提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料及试验区概况

试验期为2017-2018年。品种筛选试验于广西上林县白圩镇和广西农业科学院里建基地2个地点进行，采用的7个供试品种分别为NK-10、SC9、SC6068、ST-1、SC12、NZ199和GR891。外源硒强化技术研究试验于广西农业科学院里建基地进行，采用的供试品种为NK-10和SC12。本研究所涉及的供试品种来源和试验区的土壤背景值分别见表1～2。

表1 7个供试品种来源

1.2 试验方法

1.2.1 试验处理方法 品种筛选试验的供试材料均按照一般高产栽培技术管理准备。外源硒强化技术研究中在块根膨大期以3种形式施入外源硒，具体处理方法见表3。所用的硒肥均由苏州硒谷科技有限公司提供。

1.2.2 测定和计算方法 ①硒含量测定采用国家标准方法(GB 5009.93-2010)中的微波消解-氢化物原子荧光光谱法。②单株块根硒积累量=单株块根产量×块根硒含量。③硒的吸收系数(RAI)=块根中硒浓度/土壤硒浓度，RAI越大代表植物块根富集硒的能力越强。④硒的转运系数(TI)=茎叶硒浓度/块根硒浓度，TI越大代表植物根系吸收的硒转运到地上部分的能力越强。⑤块根对外源硒的利用率(%)=[(施硒肥处理块根硒浓度-不施硒肥处理块根硒浓度)×产量/外源施入的硒量]×100。

2 结果与分析

2.1 食用木薯天然富硒品种筛选

从表4可知，7个食用木薯品种在较低硒背景值土壤环境下(里建)的块根硒含量均小于较高硒背景值土壤环境下(上林)的硒含量，且在上林有NZ199和NK-10 2个品种达到中华人民共和国供销合作行业标准(GH/T 1135-2017)中所规定的富硒标准(干样含硒量：0.1～1.0 mg/kg)，这说明食用木薯天然富硒能力与土壤硒背景值有着密切的联系，土壤硒背景值越高食用木薯块根积累天然硒的量就越多，越容易达到天然富硒。比较表4中各品种的块根硒含量可知，各试验点的NZ199和NK-10 2个品种的块根硒含量均显著高于其他5个木薯品种，这说明NZ199和NK-10 2个品种的块根富集天然硒的能力强。

表2 试验区土壤基本理化性质

表3 外源强化硒的处理方法

从表4中的吸收系数和转运系数可知，在里建基地种植的NK-10和NZ199 2个品种吸收系数显著大于SC9、ST-1、SC12、GR891，在上林显著大于其它5个品种。在里建种植的NK-10和NZ199 2个品种，硒转运系数显著低于其他5个品种，在上林显著低于SC9、SC12、SC6068、GR891。这说明NK-10和NZ199的块根吸收硒的能力较强，但它们向上运输硒的能力较弱。

表4 不同食用木薯品种对天然硒的积累、吸收及转运效率的差异

注：同列数字后不同字母表示处理间显著差异(P<0.05)，下同。

Note: Different letters after the same column of numbers indicate significantly different (P<0.05), the same as below.

2.2 外源硒强化技术研究

2.2.1 不同外源硒强化方式下食用木薯块根积累硒的差异 从图1～2可知，NK-10和SC12 2个品种在不同外源强化条件下的块根硒含量均大于CK，且大部分差异达到显著水平，这说明外源硒强化可以提高食用木薯的硒含量。比较3种强化方式下块根的硒含量的变化趋势发现，叶面喷施方式下食用木薯块根硒含量都随着外源硒强化量的增加而增加，而根施和“叶面喷施+根施”两种外源强化方式下随着外源硒强化量的不断增大呈先增大后减小的变化趋势。

2.2.2 不同外源硒强化方式下外源硒的利用效率差异 外源硒利用效率能直接反应出各强化方式下的强化效率，即外源硒利用率越高强化效率越高。从图3～4可知，NK-10和SC12 2个品种，在3种强化方式下各处理的外源硒利用率大小顺序均为叶面喷施>根施>“叶面喷施+根施”，因此叶面喷施富硒肥的强化效率最高，根施次之，“叶面喷施+根施”的最小。此外，叶面喷施方式下的外源硒利用率随着外源硒强化量的增加而增加，而根施和“叶面喷施+根施”两种方式下的外源硒利用率都随着外源硒强化量的增加而先增大后减小。

图1 SC12在不同外源硒强化方式下块根硒含量的变化Fig.1 The change of selenium content in tuberous root under different exogenous selenium strengthening methods of SC12

图2 NK-10不同外源硒强化方式下块根硒含量的变化Fig.2 The change of selenium content in tuberous root under different exogenous selenium strengthening methods of NK-10

3 讨 论

3.1 食用木薯天然富硒品种筛选

本研究发现，食用木薯块根天然富硒能力会随着品种的不同而存在很大的差异，且在甘薯、水稻、花生[5-8]等作物富硒品种筛选试验中也会出现类似的情况，其中吴露露[7]就通过聚类分析把63个参试的水稻品种分为高硒类品种、中硒类品种、低硒类品种。这很可能是因为基因型对作物的富硒能力起到决定性作用[14-15]。在研究不同食用木薯的吸收转运效率时发现，块根天然富硒能力强的食用木薯品种向茎叶运输硒的能力较弱，这就使得更多的硒能积累于根部，说明不同食用木薯品种块根天然富硒能力的差异可能是与硒在地上、地下间的运输和分配差异有关。周鑫斌等[16]认为引起水稻籽粒硒含量差异的直接原因是硒在品种间的运输差异；耿建梅等[17]认为，导致不同水稻品种籽粒硒含量差异的重要原因是硒的转化差异及在各器官中的分配差异，与本试验的结果类似。

3.2 外源硒强化技术研究

通过比较发现，外源硒强化可以有效提高食用木薯块根的硒含量，这与前人研究结果相符。如宋丽芳等[18]发现叶面喷施亚硒酸盐能显著提高苦荞子粒硒含量；肖真真等[19]发现叶面喷施外源硒肥能提高西瓜果实的含硒量；姜波等[20]发现马铃薯施入硒肥后的各部位的硒含量均较不施硒肥处理高。在对比叶面喷施和根施两种方式外源硒利用率时发现，叶面喷施的外源硒利用率要大于根施。黄太庆等[10]认为叶面喷施硒肥的施用方式下花生对外源硒的利用率要高于基施；刘义明等[11]认为花生叶面喷施硒肥的效果好于根部淋施；杨益花等[12]认为水稻叶面喷施硒肥的稻谷硒含量显著高于基施；三者的研究结果与本研究类似。这可能是因为根施是以土壤为媒介为植物供硒，会存在土壤固定外源硒的情况，而叶面喷施则是直接通过叶面为植物供硒，外源硒的吸收转运快，且能有效避免土壤对硒肥的固定[21]。在对比根施与“叶面喷施+根施”两种方式下的外源硒利用率时发现，根施的外源硒利用率要高于“叶面喷施+根施”。廖青等[8]认为甘薯在土施+喷施的富硒方式下的强化效果要好于单独土施的强化效果，这一观点与本研究结果截然相反，可能是由于作物的根部吸肥特点不同，而具体原因还需进行下一步试验论证。

图3 SC12在不同外源强化方式下的外源硒利用率Fig.3 The utilization rate of exogenous selenium under different exogenous selenium strengthening methods of SC12

图4 NK-10在不同外源强化方式下的外源硒利用率Fig.4 The utilization rate of exogenous selenium under different exogenous selenium strengthening methods of NK-10

此外，在本试验中还发现，叶面喷施方式下块根的硒含量和外源硒利用效率会随着外源硒强化量的增加而增加，但根施和“叶面喷施+根施”两种方式下块根的硒含量和外源硒利用效率会随着外源硒强化量的增加而先增大后减小。这可能是因为硒对植物具有双重作用，适量则有利于其生长，超量则抑制其生长[22-23]，而在本试验中叶面喷施方式下的外源硒强化量要小于根施和“叶面喷施+根施”两种方式下的外源硒强化量，这就使得叶面喷施没达到外源硒强化量的一个阈值，因而不出现下降的趋势，而外源硒强化量较大的根施和“叶面喷施+根施”两种方式则会出现一个先增后减的变化，这也说明了对食用木薯进行外源硒强化时应该把握好强化量，并不是强化量越多越好。

本研究得出3种外源硒强化方式的外源硒利用率大小顺序为叶面喷施>根施>“叶面喷施+根施”。由此可见，食用木薯外源强化的最高效的方式应是叶面喷施，但在实际操作时发现食用木薯在块根膨大期时的枝叶繁茂，叶面喷施的难度大，且需要耗费大量人工喷施，成本相对较高。而相比之下，在块根膨大期把富硒肥与壮薯肥一同施入，既经济又容易操作。因此，在块根膨大期进行外源硒强化时，建议采用根施的强化方式。

4 结 论

不同食用木薯品种的天然富硒能力存在较大差异，其中NZ199和NK-10 2个品种的天然富硒能力最强。外源硒强化可有效地提高块根硒含量，但存在一定的阈值，当超过这一阈值时就会反过来抑制木薯对硒的吸收。不同外源硒强化方式下的外源硒利用率存在差异，其大小顺序为叶面喷施>根施>叶面喷施+根施。