不同类型富硒肥对水稻富集硒效果的影响试验初报

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　　摘要：通过不同地点的同一田块水稻的同一生育时期选择3种不同类型硒肥进行叶面喷施处理，以清水处理作为对照（CK），考察不同类型硒肥对水稻富集硒的差异。结果表明，通过富硒微生物将亚硒酸钠转化而成的华龙西科生物有机硒肥（处理3、处理4）效果最好，稻米总硒和有机硒含量为0.3～0.5 mg/kg，达到DBS42/002-2014要求，不同地点、不同品种稳定性好且成本较低;处理1施用的是农希科牌硒肥，稻米总硒和有机硒含量不稳定，在0.15 mg/kg以下，或在0.5 mg/kg以上，达不到DBS42/002-2014要求;处理2施用的是硒之源牌硒肥，稻米总硒在0.15 mg/kg以下，且有机硒占比未达到80%，达不到DBS42/002-2014要求。
　　关键词：水稻;富硒叶面肥;硒含量
　　中图分类号：S511         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）08-0067-04
　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.08.015           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Abstract： Three different types of selenium fertilizers were selected for leaf spraying treatment at the same growth stage of the same field of rice in different locations. The clean water treatment was used as control （CK） to investigate the difference of different types of selenium fertilizers on selenium enrichment in rice. The results showed that the Hualongxike brand bio-organic selenium fertilizer （treatment 3 and treatment 4） transformed by selenium-enriched microorganisms sodium selenite had the best effect， and the total selenium and organic selenium content of rice reached 0.3～0.5 mg/kg accurately， meeting the requirements of DBS42/002-2014， good stability and low cost in different locations and different varieties; Treatment 1 application was Nongxike brand selenium fertilizer， the total selenium and organic selenium content of rice was unstable， some points were below 0.15 mg/kg， and some points were above 0.5 mg/kg， which could not reach DBS42/002-2014 requirements; Treatment 2 applied selenium fertilizer of Xizhiyuan brand. The total selenium in rice was below 0.15 mg/kg， and the proportion of organic selenium was less than 80%， which could not meet
　　水稻是中國第一大粮食作物，播种面积和总产量均居粮食作物之首，且中国约有65%的人口以稻米为主食[1]，因此，稻米是人们日常补硒的理想载体，富硒稻米是最便捷、最大众化的补硒产品，发展优质绿色安全的富硒稻米产业对促进农业供给侧结构性改革，实施乡村振兴战略，改善人们的日常膳食结构，促进全民健康具有重要作用和积极意义。
　　中国72%地区处于缺硒、低硒带，在低硒土壤中生产出的食物往往硒含量较低，而膳食中硒摄入量的不足严重影响着人类的身体健康。因此仅靠天然食物中的硒难以满足人体的正常需要，人体处于低硒、缺硒状态时已严重威胁着人类的身体健康并造成潜在的危害[2，3]。中国近2/3的人缺硒或处于缺硒边缘[4]。中国营养学会推荐硒的日摄入量不能低于60 μg，正常成人日摄入硒的安全和合适范围为60～250 μg，2017年国家卫生和计划生育委员会制定标准，推荐硒日最高安全摄入量为400 μg[5-8]。
　　自然界中存在的硒元素分为化学硒和生物硒两种。化学硒一般指无机硒（亚硒酸钠和硒酸钠）、螯合硒、人工合成的有机硒化物以及化学纳米硒;生物硒是通过生物转化使硒与生物体内有机物质结合而成，一般以硒蛋白、硒多肽、硒氨基酸、硒多糖、硒核酸等形式存在[9-11]或者通过富硒微生物转化而来的生物纳米硒[12]。化学硒的毒性很强且吸收率低，与化学硒相比，生物硒具有使用安全、无毒副作用、吸收利用率高、营养价值高等优点，是补硒的首选。微生物富硒发酵是利用生物资源对硒开发的一项重要课题，具有广阔的前景。硒蛋白、硒多肽、硒氨基酸、硒多糖、硒核酸都是易于动植物吸收的优良补硒剂，具有良好的药理及保健作用。
　　目前有机硒的获得包括微生物转化法、植物转化法和动物转化法等[12]。微生物转化法中较多的是利用酵母[13]和乳酸菌[14]，但这种微生物将无机硒转化成生物硒的转化效率不高，最高仅有30%，而利用其他富硒微生物进行生物硒高效转化已有成功研究[15]。在缺硒和低硒地区通过提高作物中硒的含量是改善人体硒营养的有效途径[16]，而在富硒区，仅依靠土壤中的硒则农产品的硒含量很难达到标准[17]，必须依靠生物富硒强化，即通过生物转化来获得有机硒含量较高的农产品，但目前生产上多用无机硒或残存大量无机硒的螯合硒、酵母硒或化学合成的有机硒化物根外喷施来获得富硒农产品，不仅硒的利用率不高，且转化为有机硒的效率也不高，使富硒农产品中有机硒的含量较低，而且对作物和人体有害，安全性低，使用量大、次数多，对土壤和水体形成二次污染。因此，本试验通过在水稻上施用几种不同类型的硒肥，比较稻米中的总硒和有机硒含量及使用成本，以期筛选出安全、高效、精准达标且稳定性好、使用方便、成本低的硒肥，进而在优质绿色安全的基础上，为生产出精准达到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）且有机硒含量高的稻米提供依据。 　　1  材料与方法
　　1.1  材料
　　1.1.1  硒肥  农希科，规格500 mL/瓶，由中农硒科富硒农业技术研究院（北京）有限公司提供;硒之源，规格100 mL/瓶，由安徽硒无忧现代农业科技有限公司提供;华龙西科，规格200 mL/瓶、300 mL/瓶，生物有机硒，由湖北华龙西科生物科技有限公司提供。
　　1.1.2  试验地点及品种  A.远安县洋坪镇茅坪村，玉针香（常规稻）;B.远安县洋坪镇瓦仓村，鄂中5号（常规稻）;C.夷陵区分乡南垭试验田，香稻一号（常规稻）;D.长阳县渔峡口镇枝柘坪村，泰香8号（杂交稻）。
　　1.2  试验设计与方法
　　1.2.1  试验设计  釆用对比试验，不设重复。设5个处理（含对照），即每个硒肥类型为1个处理，其中华龙西科硒肥设3 000和4 500 mL/hm2两种不同用量处理。每个处理面积500 m2，处理间间隔50 cm，四周设保护行，水稻进入灌浆期喷施1次，喷施浓度严格按照产品说明配制。各处理设计见表1。
　　1.2.2  试验方法  在各处理水稻进入灌浆期时喷施，选择晴天10：00前、14：00以后喷施，阴天全天喷施;使用低微粒弥雾机喷施;喷施浓度严格按产品说明书配制使用，确保全部叶片都能均匀喷施到为宜。施用后12 h内遇下雨可酌情补施1次，用量应适度减少，各处理管理同大田生产管理。各处理以黄熟期取样2 000 g送湖北省地矿局恩施实验室检测，出具有CMA资质的检测报告。
　　因各试验点品种灌浆成熟期不一致和生态环境差异，在试验中除不同地点喷施时间和取样时间不一致外（表2），各点试验浓度、喷施方法、取样送样方法、检测时间等试验过程一致。
　　2  结果与分析
　　2.1  不同类型硒肥硒含量分析
　　不同类型硒肥试验结果见表3。从表3可以看出，处理1总硒含量为0.148～0.941 mg/kg，有机硒含量为0.117～0.931 mg/kg，与对照有机硒差异为0.042～0.871 mg/kg，变幅较大，在0.2 mg/kg以下，或在0.5 mg/kg以上，且有机硒占比只有硒含量超标的夷陵区分乡南垭试验田（C）超过80%，说明质量稳定性差，很难精准达标。处理2总硒含量为0.139～0.150 mg/kg，有机硒含量为0.108～0.117 mg/kg，与对照有机硒差异为0.033～0.089 mg/kg，虽然变幅小，稳定性较好，但在本试验中总硒和有机硒含量偏低，总硒在0.15 mg/kg以下，且有机硒占比只有长阳县渔峡口镇枝柘坪村（试验点D）超过80%，其余3个试验点均未达到80%，也很难达标。处理3总硒含量为0.350～0.390 mg/kg，有机硒含量为0.336～0.380 mg/kg，与对照有机硒差异为0.273～0.305 mg/kg，变幅较小，说明华龙西科生物有机硒质量稳定性好，有机硒占比有3个试验点（A.远安县洋坪镇茅坪村;B.远安县洋坪镇瓦倉村;C.夷陵区分乡南垭试验田）在95%以上，有一个试验点（D.长阳县渔峡口镇枝柘坪村）在90%以上，精准达到DBS42/002-2014要求。试验点A未设处理4，试验点B、试验点C、试验点D处理4总硒含量为0.451～0.492 mg/kg，有机硒含量为0.440～0.448 mg/kg，与对照有机硒差异为0.385～0.412 mg/kg，变幅较小，说明质量稳定性好，有机硒占比有2个试验点（B.远安县洋坪镇瓦仓村;C.夷陵区分乡南垭试验田）在95%以上，有1个试验点（D.长阳县渔峡口镇枝柘坪村）在90%以上，精准达到DBS42/002-2014要求。
　　2.2  不同水稻品种富硒能力分析
　　以处理3和处理4华龙西科牌生物有机肥为例，同一用量在不同水稻品种上有机硒占比有差异。试验点A、试验点B、试验点C都为常规品种，每公顷硒肥用量3 000 mL，检测有机硒含量分别为0.380、0.360、0.340 mg/kg，有机硒占总硒的比例分别为97.4%、97.3%、97.1%，而试验点D为杂交品种，检测有机硒含量为0.336 mg/kg，有机硒占比为90.6%。每公顷硒肥用量4 500 mL，检测试验点B、试验点C有机硒含量，常规品种有机硒含量分别为0.440、0.443 mg/kg，有机硒占比分别为97.6%、98.0%，而试验点D为杂交品种，检测有机硒含量为0.448 mg/kg，有机硒占比为91.1%（表3）。说明在本次试验中常规稻吸收转化硒的能力比杂交稻强。
　　2.3  土壤硒含量对作物吸收硒的影响分析
　　4个试验点土壤中有一定的硒含量，所以对照处理水稻中也有一定硒含量，试验点A、试验点B、试验点C、试验点D稻米中总硒含量分别为0.096、0.080、0.067、0.086 mg/kg，有机硒含量分别为0.075、0.028、0.060、0.063 mg/kg，有机硒占比分别为78.1%、35.0%、89.6%、73.3%（表3）。表明土壤硒对作物吸收硒有一定影响，土壤硒含量与作物硒含量有一定的相关性，但吸收效率较低且很不稳定，但二者之间没有正相关性。
　　2.4  成本分析
　　按照生产厂家硒肥指导价（农希科0.24元/mL，硒之源0.60元/mL，华龙西科0.50元/mL）和用工（450元/hm2）计算，各处理使用成本处理1为2 250元/hm2，处理2为1 350元/hm2，处理3为1 950元/hm2，处理4为2 700元。综合分析，处理3和处理4为华龙西科生物有机硒肥，在本试验中质量稳定，效果好，在灌浆初期仅使用1次就能精准达到富有机硒产品标准（DBS42/002-2014），且使用安全，无污染。但因施用浓度不同，成本有所不同。从农产品安全、环境效应、硒含量和经济效益等多方面来看，处理3最适宜富硒水稻种植和富硒稻米生产。 　　3  小结与讨论
　　试验结果表明，处理3、处理4施用的是富硒微生物转化而来的生物有机硒类的硒肥，稻米硒含量稳定性好，变幅小，在灌浆初期仅使用1次就能精准达标且有机硒占比高，同时安全性好，无污染，成本较低。处理3总硒含量为0.350～0.390 mg/kg，且有机硒占比有3个试验点在95%以上，有1个试验点在90%以上，精准达到DBS42/002-2014要求。处理4总硒含量为0.451～0.492 mg/kg，且有机硒占比有2个试验点在95%以上，有1个试验点在90%以上，精准达到DBS42/002-2014要求。处理1生产的稻米硒含量变幅较大，在0.2 mg/kg以下，或在0.5 mg/kg以上，且有机硒占比4个试验点有3个试验点未达到80%，只有硒含量超标的试验点C超过80%，说明质量稳定性差，很难精准达标。处理2生产的稻米虽然变幅小，稳定性较好，但在本试验中总硒和有机硒含量偏低，总硒在0.15 mg/kg以下，且有机硒占比仅有试验点D超过80%，也很难达标。所以，从农产品安全、环境效应、硒含量和经济效益等多方面来看，处理3最适宜富硒水稻种植和富硒稻米生产。
　　Sun等[18]收集中国不同地区水稻，测得水稻子粒中硒代蛋氨酸是主要硒种类，占总硒的82.9%，其次为硒甲基硒代半胱氨酸，占总硒的6.2%，再次为硒代半胱氨酸，占总硒的2.8%～6.3%。而这几种氨基酸是人体容易吸收且对人体有益的硒成分。因此，在生产稻米等富硒农产品时必须强调有机硒的占比在80%以上，特别是硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸的占比在70%以上，这样才能说明外源硒被动植物吸收并真正转化到可食部分中去。
　　周鑫斌等[19]的研究表明，有机硒是通过韧皮部向子粒转移，而无机硒主要是通过木质部向子粒转移，且有机硒的转移系数是无机硒的10～20倍，从叶面供应亚硒酸钠、硒酸钠、硒代蛋氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸，子粒中的硒含量供应硒代蛋氨酸的处理显著高于无机硒的处理，而无机硒则在剑叶中积累，很难向子粒转移。Zhang等[20]的研究也表明，水稻根部吸收亚硒酸钠时，必须先将亚硒酸钠转化成硒代蛋氨酸，然后通过硝酸盐转运到子粒。郑威等[21]研究表明，利用生物有机硒进行水稻叶面生物强化，不仅可以改善水稻农艺经济性状，而且稻米总硒和有机硒含量能够精准达到DBS42/002-2014要求。本研究再次证明了只有外源供应生物有机硒时，才能使水稻子粒的硒含量提高并真正转化成硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸。
　　前人研究表明，不同类型水稻、同一类型不同水稻品种吸收和转化硒的效率不同[21-25]。本研究也证实杂交稻品种在转化有机硒时与常规稻品种有差异，但水稻不同基因型在生长发育过程中受环境影响较大[26]，需要利用大量品种在同一环境下进行多年多点试验才能得出规律性的结论。
　　在不进行外源硒强化时，作物硒含量与土壤总硒含量没有相关性，而与土壤有效态硒含量存在相关性[17，27，28]。本试验结果也证明了这一点，但土壤有效态硒含量为多少时才能满足作物硒含量需要，从而达到相关标准，以及土壤有效態硒含量与作物硒含量的相关性强弱等问题还需要大量的试验予以证实。
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　　收稿日期：2018-12-10
　　基金项目：湖北省农业科技“五个一”行动资助项目（鄂农科发[2017]6号）;主要粮食作物产业化湖北省协同创新项目（HCICGIⅢ-3-1）
　　作者简介：刘云发（1964-），男，湖北宜昌人，高级农艺师，主要从事水稻试验示范及粮油作物技术推广工作，（电话）13397207669（电子信箱）ycsngx@tom.com;通信作者，郑  威，研究员，博士，主要从事富硒种养殖研究及富硒产品研发，（电话）18986005345（电子信箱）nkyzhengwei@163.com。
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