生物有机硒对玉米农艺经济性状及子粒硒含量的影响

余 侃，艾姝智，查 升，黄思思，蔡端午，龙小玲，贺正华，黄益勤，郑 威

（1.湖北省农业科学院，a.农业经济技术研究所；b.粮食作物研究所，武汉 430064；2.钟祥市农业技术推广中心，湖北 钟祥 431900；3.武穴市农产品质量安全监督管理局，湖北 武穴 435400）

硒是植物体中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的主要成分，也是人体必需的微量元素，其主要来源于日常饮食［1］。缺硒往往会引起一系列健康问题，如心血管疾病、免疫功能受损和癌症等［2］。在世界范围内，硒资源普遍匮乏，中国约72%的地区处于缺硒或者低硒地区，且土壤中的硒大多数以矿物的形态存在，不能直接被植物有效吸收［3］。

中国成年人的硒摄入量（43.3μg/（人·d））远低于中国营养学会（60～250μg/（人·d））和国家卫计委（60～400μg/（人·d））推荐的摄入值［4］。通过膳食途径适当补硒是当下最简单、安全、可行的方法。但粮食作物中硒含量往往较低，无法满足人体的正常需求。因此，施用硒肥等生物强化的方法成为了增加农作物含硒量的有效途径。硒以无机硒和有机硒的形态存在。无机硒主要包含有硒酸钠和亚硒酸钠等，有较大的毒性。有机硒则通常以硒代蛋氨酸等形式存在于蛋白质中，具有无毒副作用、生物利用率高、对人体有益等优点［5］。

玉米是中国重要的粮食作物之一，连续多年成为面积最大、总产最多的作物。鲜食玉米因其独特的口感风味和丰富的营养价值倍受消费者的青睐，食用富硒玉米对于补充人体的有机硒摄入量更为直接有效［6］。利用生物有机硒对玉米进行叶面喷施，探索其在不同浓度和用量的处理下，对玉米产量和品质等相关性状的影响及子粒硒含量的富集量分析，为生产中合理使用有机硒肥和开发安全的富硒鲜食玉米提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验品种为湖北省农业科学院粮食作物研究所自育甜玉米品种鄂科甜2号，试验地点位于湖北省英山县红山镇，试验时间为2019年4月至8月，试验土壤不含硒。试验用生物有机硒制剂为湖北省农业科学院富硒研究团队自主研发的专利产品（专利号201610338121.6）。

1.2 试验设计

试验材料于2019年5月5日采用直播方式种植。试验设置2个因素（不同喷施用量A、不同喷施浓度B），每个因素设3个水平，不同喷施用量A1-A3分别为：生物有机硒制剂（浓度5 000 mg/L）200（折合纯硒1.0 g）、300（折合纯硒1.5 g）、400 mL/667 m2（折合纯硒2.0 g），不同喷施浓度B1-B3分别为：30（稀释167倍）、50（稀释100倍）、70（稀释71.4倍）mg/L（表1）。2019年7月10日下午5时（抽雄吐丝期）进行叶面喷雾。共设置2次重复，小区面积13.0 m2（5 m×2.6 m），4行区，每行16株，对照小区2个，共20个小区，随机区组排列，小区间留50 cm走道，东西行向。其余田间管理与大田生产相同。

表1 不同用量和不同浓度的生物有机硒处理

1.3 测定项目及方法

2019年8月1日收获，每小区在中间2行选取10株进行考种，统计株高、穗位高、穗粗、穗长、秃尖长、穗行数、行粒数、子粒深度、百粒重（干重）。子粒晒干后分别选取500 g送往农业部食品质量监督检验测试中心（武汉）测定糖分含量，在恩施硒测质检技术有限公司检测总硒和有机硒含量。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2013进行数据处理，采用SPSS23.0新复极差法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对玉米子粒硒含量的影响

由图1可知，9个处理的玉米子粒硒含量（总硒和有机硒）均显著高于对照，其中A3B1处理的总硒含量（0.198 mg/kg）和有机硒含量（0.176 mg/kg）最高，A1B3处理的有机硒占比最高，为94.12%。从喷施用量（A）单因素考虑，在3个喷施浓度（B）下，玉米子粒的总硒、有机硒含量均随着用量的增加而增加。从喷施浓度（B）单因素分析表明，在200 mL/667 m2和300 mL/667 m2的喷施用量下，随着喷施浓度的增加，玉米子粒的总硒和有机硒均有不同程度增加；在喷施用量（A）为400 mL/667 m2的条件下，随着喷施浓度（B）的逐渐提高，玉米子粒的总硒和有机硒的含量反而小幅度降低。根据宁夏《富硒农产品标准》DB 64/T1221—2016中规定，9个处理的硒含量均达到了富硒玉米的标准（硒含量在0.04～0.30 mg/kg）。除A1B1、A1B2外的7个处理有机硒占比均达到了湖北省食品安全地方标准《富有机硒食品硒含量要求》（DBS42/002—2014）规定的80%以上。

图1 不同用量和不同浓度生物有机硒对玉米子粒中硒含量的影响

2.2 不同处理对玉米植株性状的影响

2.2.1 不同处理对玉米株高的影响 由图2可知，在9个处理中，A2B2和A2B3处理的株高均显著高于CK（P＜0.05）。除A1B1外，其他处理的株高均高于CK，其中A2B2处理的株高最高，为2.5 m，相比于CK提高了4.6%。当喷施浓度（B）为30 mg/L时，随着喷施用量（A）的增加株高逐渐增加；而到喷施浓度为50 mg/L和70 mg/L时，随着喷施用量增加株高呈现先增后减的趋势，即株高均在喷施用量为300 mL/667 m2时最高。单从喷施浓度因素分析，株高均在喷施浓度为50 mg/L时最高。

图2 不同用量和不同浓度生物有机硒对玉米株高的影响

2.2.2 不同处理对玉米穗位高的影响 由图3可知，9个处理的穗位高均大于CK，其中A2B1和A2B2处理的穗位高均显著高于CK（P＜0.05），其中A2B2处理的穗位高最高，为1.04 m，相比于CK提高了9.5%。从喷施用量（A）单因素来看，在喷施浓度（B）为70 mg/L时，穗位高随着喷施用量的增加逐渐增高；而在喷施浓度为30 mg/L和50 mg/L时，穗位高均在喷施用量为300 mL/667 m2时最高。从喷施浓度单因素来看，在喷施用量为400 mL/667 m2时，穗位高随着喷施浓度的增加而增加，但在喷施用量为200 mL/667 m2和300 mL/667 m2时，穗位高均在喷施浓度为50 mg/L时最高。

图3 不同用量和不同浓度生物有机硒对玉米穗位高的影响

2.3 不同处理对玉米穗部性状的影响

本试验主要考察了与穗部性状相关的7个性状，结果如表2所示。总体来说，9个处理都可以不同程度地提高玉米的穗部性状指标。其中，在穗粗、秃尖长、行粒数和百粒重这4个指标上，9个处理的表现均优于CK，而在穗长、穗行数和子粒深度上，处理相比CK则表现不一。在穗长上，有5个处理高于CK，其中A2B1处理的穗长最长，为20.10 cm，相比CK增长了7.49%，A1B1的穗长最小，为18.50 cm；在穗粗上，9个处理均高于CK，且A1B3处理的穗粗最大，为5.42 cm，相比CK提高了2.85%；9个处理的秃尖长均小于CK，其中A3B2的秃尖长最小，为0.20 cm，相比CK减少了84.62%；在穗行数上，9个处理中有3个小于CK，3个与CK持平，3个优于CK，其中A3B3相比处理提高了5.66%；在行粒数上，9个处理均优于CK，其中6个处理与CK差异显著，其中A2B3相比对照提高了6.51%；在子粒深度上，9个处理中除A1B1外，其他8个处理子粒深度均大于CK，其中A2B3的子粒深度最大，为13.06 mm，相比于CK提高了2.75%；在百粒重指标上，9个处理较CK均有不同程度提高，其中A1B3处理的百粒重最高，为11.30 g，相比于CK提高了3.76%。

表2 不同用量和不同浓度生物有机硒对玉米穗部性状的影响

2.4 不同处理对玉米子粒糖分含量的影响

不同处理玉米子粒晒干后糖分含量结果如图4所示，9个处理其中6个相比于CK糖分含量有所提高，其中A1B3和A2B3处理最高，为6.55 g/100g，相比于CK提高了3.97%。从喷施用量（A）单因素来看，在喷施浓度相同的条件下，300 mL/667 m2处理的玉米子粒的糖分含量表现最高。从喷施浓度（B）单因素来看，当喷施用量为200 mL/667 m2、300 mL/667 m2时，随着喷施浓度的增加玉米子粒的糖分含量呈逐渐增加的趋势；而喷施用量为400 mL/667 m2时，玉米子粒的糖分含量变化趋势相反，且均低于CK。

图4 不同用量和不同浓度生物有机硒对玉米子粒糖分含量的影响

3 小结与讨论

玉米对硒有一定的富集作用，刘春菊等［7］通过叶面喷施硒肥增加鲜食玉米硒富集的研究结果中表明，在玉米抽雄期施硒的子粒硒含量显著高于大喇叭口时期和采摘前7 d。因此，本研究选取玉米抽雄期作为喷施硒肥时期，利用叶面喷施生物有机硒的生物强化能够显著地提高玉米子粒中的硒含量，并且随着喷施浓度和用量的增加而增加，这与黄丽美等［8］、杨舒添等［9］、郑阳等［10］研究结果一致。邹成林等［11］的研究发现，利用硒肥提升糯玉米子粒硒含量存在一个最佳浓度，超过这个浓度后，玉米子粒的硒含量增加则不再明显，这与本研究结果一致。本研究发现，在喷施用量和浓度达到300 mL/667 m2和50 mg/L时，随着喷施用量和浓度的逐渐提升，玉米子粒中的总硒和有机硒的含量增加不再显著。因此，在玉米种植和施硒过程中，要注意把握硒肥的施用量，在提升玉米子粒硒含量的前提下，节约资源，更加有效地提高玉米子粒的硒含量。

无机硒相比有机硒具有毒性大、不易被降解和吸收等天然缺点，因此富硒农产品不仅要硒含量达标，对有机硒的含量也要有一定要求。作物中只有当根部存在一定量的硒代蛋氨酸时，才具有向子粒转运有机硒的能力［12］，叶面同样如此。因此，在进行叶面喷施的过程中，要选择无毒副作用的有机硒作为外源硒肥，才能高效地获得富含有机硒的农产品。在本研究中，9个处理的硒含量均达到了富硒玉米的标准（0.04～0.30 mg/kg），且有7个处理的有机硒占比达到了湖北省食品安全地方标准《富有机硒食品硒含量要求》（DBS 42/002—2014）规定的80%以上。

本研究选取了株高和穗位高这2个反映植物学性状的指标进行了分析，结果发现喷施硒肥后的株高和穗位高都普遍高于CK，这表明硒对植株生长有一定的促进作用，这与罗连光等［13］的研究结果一致。硒通过影响酶的活性，表现调节作物生长的生物学特性，从而影响植株生长发育［14］。玉米穗部性状在一定程度上能够反映出玉米的产量，有研究表明，通过外源硒生物强化的方法可以适当提高作物的产量［15，16］，这与本研究的结果一致。本研究发现，在穗粗、行粒数、百粒重和秃尖长这4个穗部性状中，9个处理表现均优于CK，特别是改善秃尖长上的作用尤为明显。同时，有研究表明外源硒肥对作物产量影响不一［17］，本研究中同时发现这样的情况，在穗长、穗行数和子粒深度上，分别有4个、3个和1个处理要低于CK，但总体上相比CK起到一定的提升作用。糖分含量是甜玉米的重要品质性状，喷施生物有机硒对提高玉米子粒的糖分含量有一定的影响［18］。本研究发现，有6个处理的子粒的糖分含量相较于CK有所提高，但在喷施用量为400 mL/667 m2时，3个浓度处理的玉米子粒含糖量均略低于CK。

硒在影响作物生长和发育的过程中，对各性状的影响不一。有研究表明，高浓度的喷硒处理对植株生长发育会产生轻微毒害作用，会抑制植株的抗氧化能力［19］。因此，通过外源硒生物强化的方法，在提高作物硒含量、农艺经济性状、品质性状等指标时，要选择一个合适的硒用量和浓度的阈值，才能达到最佳效果。根据本研究对玉米硒含量及其他性状的综合影响分析，喷施用量和浓度分别为300 mL/667 m2和50 mg/L，于玉米抽雄期叶面喷施1次可以达到最佳效果。

生物有机硒与无机硒相比，具有生物有效性高、无毒副作用、稳定性强和作物吸收率高等优点［20］。在农产品安全日益突出的大背景下，应大力倡导使用生物有机硒作为生物强化的外源硒，形成标准和规范的执行政策，从而生产出更多健康且有机硒含量精准达标的农产品。