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摘要 以“南粳9108”为材料,在巢湖流域研究不同种类硒肥的施用对水稻产量和硒的吸收、累积及分配的影响,并进行肥料效应与成本分析。结果表明,施用硒肥没有增加水稻产量,甚至可能会使水稻略微减产。水稻精米硒含量分析表明,叶面纳米硒肥和叶面酵素硒肥有一定效果,但不很理想;叶面亚硒酸盐硒肥效果甚至达到国家标准之上;土施亚硒酸盐硒肥效果相对较为理想,为0.12 mg/kg,处于国家规定标准之中,相对较为安全。4种硒肥效果差异很大,因硒肥成本有所不同,实际应用还应从农产品安全、环境效应、硒含量和经济效益等方面考虑。稻谷硒含量显著高于糙米,糙米硒含量又显著高于精米。谷壳、谷糠及稻草含有大量的硒元素,可考虑充分利用。
关键词 硒肥; 水稻; 累积;效应;成本
中图分类号 S 511;S 147.22 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2021)19-0142-02
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.19.037
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
The Effect of Different Selenium Fertilizers on Yield and Selenium Accumulation of Rice
YAN Juan1,2, ZHANG Zhong-ping2, ZHU Tong-gui1
(1.Anhui Guangming Huaixiang Industry & Trade Group Co.,Ltd.,Hefei, Anhui 238000;2.School of Chemistry & Material Engineering,Chaohu University,Hefei, Anhui 238000)
Abstract In this study,a feild experiment was conducted with“Nangjing9108”as test material to investigate the yield and selenium uptake,accumulation and distribution in rice under different selenium fertilizers on rice in Chaohu Lake Basin,and the fertilizer effects and cost analysis were also made.The results showed that there was no significant yield increase in rice,but might even reduce the yield slightly when applied different selenium fertilizers.It was showed that foliar nano selenium fertilizer and selenium fertilizer of leaf enzyme had certain effect,but not very ideal by the analysis of selenium content in milled rice,and the effect of foliar selenite selenium fertilizer was unexpected,even above the national standard;the effect of selenite fertilizer applicated in soil was 0.12 mg/kg,which was in the national standard,and relatively idea,also relatively safe.The effect of four kinds of selenium fertilizer was very different,and the same to the cost of selenium fertilizer,the practical application should be considered from the aspects of agricultural product safety,environmental effect,selenium content and economic benefit.The results showed that the Se content of rice was significantly higher than that of brown rice,and the Se content of brown rice was significantly higher than that of milled rice.And it was showed that a considerable part of selenium in rice accumulated in hull,chaff and straw,could be fully utilized.
Key words Selenium fertilizer;Rice;Accumulation;Effect;Cost
基金項目 安徽省高等学校省级自然科学研究项目(KJ2017A448);2018年度安徽省博士后研究人员科研活动经费资助。
作者简介 晏娟(1980—),女,安徽宁国人,副教授,博士,从事植物营养学研究。
*通信作者,高级农艺师,从事作物种植研究。 收稿日期 2021-02-19
硒是人体中重要的微量元素,能提高人的免疫力,还对一些癌症、心脑血管疾病等起到预防作用。据中国营养学会报道,我国人均摄入总量仅为26~32 μg/d,远低于建议每日摄入量55 μg/d[1]。水稻是我国主要粮食作物之一,其硒含量与全国大多数人口硒营养状况密切相关。研究表明,对水稻供应外源硒可显著提高水稻籽粒中硒的含量[2-7]。Wang等[5]研究发现对幼苗施2 mg/L的亚硒酸钠能够促进幼苗的生长,抽穗期后对水稻喷施亚硒酸钠叶面肥(40 mg/L,10.5 g/hm2),水稻籽粒硒含量从0.03 μg/g提高到1.54 μg/g。Giacosa等[6]研究发现叶面喷施Na 2SeO 4(10.5 g/hm2),使糙米中硒含量从0.36 mg/kg提高到1.64 mg/kg。富硒大米的研发对促进大众健康发挥重要的作用。但目前市場上的硒肥种类繁多,有亚硒酸盐硒肥、酵素硒肥、纳米硒肥等,按施用方式又可分为叶面喷施和土施2种,硒肥种类不同,效果差异很大。鉴于此,笔者选取4种硒肥,并按说明书指导用量施用,研究水稻产量及籽粒对硒的累积效应,为人们合理选择硒肥提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试水稻品种为南粳9108,由安徽槐祥工贸有限公司提供。田间小区试验在安徽省巢湖市坝镇兆河农场进行,供试土壤为水稻土,理化性质:pH 5.5,有机质18.4 g/kg,全氮 1.02 g/kg,碱解氮 107.30 mg/kg,速效磷 7.64 mg/kg,速效钾 69.10 mg/kg,全硒 0.21 mg/kg。
1.2 试验设计
硒肥种类:F1,叶面纳米硒肥;F2,叶面亚硒酸盐硒肥;F3,叶面酵素硒肥;F4,土施亚硒酸盐硒肥;对照F0为不施用硒肥。前3种叶面肥一次于齐穗期喷施。F4处理中的硒肥为土施,施用于水稻分蘖盛期。总共5个处理。每处理重复3次,随机区组排列。共15个小区,每小区面积为42 m2。各种硒肥根据说明书指导用量与方法施用。
根据当地习惯,水稻采取撒播方式种植。水稻成熟后在每个小区中间收获 3 m2 以测稻谷、稻草产量,并取稻谷、稻草各2 kg,风干后测干重以测定含水量,并留样测含硒量。
1.3 测定项目与方法
植物样品中硒含量依据GB 5009.93—2010测定,即用 9 + 1 的 HNO 3 + HClO 4( V+V )混酸于 170 ℃下,采用电热板进行消解。 溶液中硒含量均采用氢化物发生-原子荧光光度法测定[8]。
1.4 数据处理
试验数据采用Excel和SPSS 16软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同硒肥对水稻产量的影响
由于2017年水稻在成熟灌浆期遭遇长时间的连阴雨天气,致使整个小区水稻产量均较低,产量在5.5~6.3 t/hm2,多数在6.0 t左右。叶面纳米硒肥F1对水稻产量有一定的增产作用,土施亚硒酸盐硒肥F4对产量无显著影响,叶面亚硒酸盐硒肥F2和叶面酵素硒肥F3施用下水稻产量略微下降(图1)。
2.2 不同硒肥对水稻籽粒硒富集的影响
各种处理下水稻稻谷、糙米和精米的硒含量见图2。由图2可知,施用硒肥对水稻籽粒含硒量有显著促进作用。叶面纳米硒肥F1和叶面亚硒酸盐硒肥F2处理下稻谷含硒量明显高于糙米,而糙米含硒量又显著高于精米。其他3个处理下,稻谷和糙米的含硒量无显著差异,但显著大于精米。可见稻壳和米糠中含有大量的硒。
不论是稻谷还是糙米和精米,施用不同硒肥,水稻含硒量差异很大。叶面亚硒酸盐硒肥F2效果尤为显著,稻谷、糙米和精米的含硒量分别是未施硒肥的13.7、10.0和36.9倍。叶面纳米硒肥F1效果也较好,分别是未施硒肥的5.0、3.3和7.2倍。相比之下,土施亚硒酸盐硒肥F4精米硒含量较叶面纳米硒肥F1好,但糙米和稻谷硒含量略低。
4种肥料中,叶面酵素硒肥F3的作用较弱,精米硒含量为0.077 mg/kg,叶面亚硒酸盐硒肥F2效果最好,均值可达0.46 mg/kg,但高于国家规定标准[9]的上限。F4土施亚硒酸盐硒肥效果相对较为理想,为0.12 mg/kg,处于国家规定标准之中间值,较为安全,F1叶面纳米硒肥为0.092 mg/kg,处于富硒米标准含量的下限。
2.3 不同硒肥对水稻植株硒累积量及分配的影响
对照及4种施肥处理下,水稻的收获指数为0.41~0.45,其中F4土施亚硒酸盐硒肥收获指数最高,可见水稻的茎叶占据较大部分重量,土施硒肥有利于水稻籽粒的质量分配。
不同处理下,水稻硒累积量差异很大,为1.11~10.8 g/hm2。除对照外,F1叶面纳米硒肥硒地上部累积量最高,是最低叶面酵素硒肥F3的4.8倍。除叶面亚硒酸盐硒肥F2外,其他处理中稻草的硒累积量显著高于稻谷硒累积量。各处理中,硒累积量在水稻稻谷和稻草之间的分配比例,即硒的收获指数在0.20~0.54。可见,水稻吸收的硒大部分集中在稻草之中,叶面亚硒酸盐硒肥F2最有利于水稻硒由营养体向籽粒转移,F1叶面纳米硒肥硒吸收累积能力较强,但硒由营养体向籽粒转移效果最差(图3)。
2.4 肥料效应及成本分析
叶面纳米硒肥F1成本约900元/hm2;叶面亚硒酸盐硒肥F2按采购价1 425元/hm2,叶面酵素硒肥F3 1 500元/hm2,土施亚硒酸盐硒肥F4 3 000元/hm2。从成本上看,纳米硒肥成本最低,产量稍增加,但精米硒含量不是很高。叶面亚硒酸盐硒肥F2和叶面酵素硒肥F3 产量及成本差异不大,但叶面亚硒酸盐硒肥F2精米硒含量较高,可减量施用节约成本;F4中亚硒酸盐硒肥土施精米硒含量适中,但相对成本较高。各种硒肥成本有所不同,实际应用还应从农产品安全、环境效应、硒含量和经济效益等多方面来考虑。 3 讨论
2017年研究结果表明,对于水稻品种9108,施用硒肥没有增加水稻产量,甚至可能会使水稻略微减产。究其原因,很可能是叶面硒肥含硒量较高,硒肥施用量过高很可能会影响水稻生长,导致水稻产量下降[2,10-13]。
水稻精米硒含量分析表明,叶面纳米硒肥和叶面酵素硒肥有一定效果,但不很理想;叶面亚硒酸盐含量,甚至达到国家标准之上;土施亚硒酸盐硒肥效果相对较为理想,为0.12 mg/kg,处于国家规定标准之中,相对较为安全。4种硒肥效果差异很大,可能与肥料中硒的形态有关[10-15]。另外,同是亚硒酸盐,叶面喷施较土施效果好,究其原因,可能是土施亚硒酸盐肥料由于土壤矿物质对硒的吸收固定使水稻难以吸收,或土施亚硒酸盐形态的硒肥会随着灌溉或雨水淋失,导致其生物有效性较低[16-17]。各种硒肥成本有所不同,
實际应用还应从农产品安全、环境效应、硒含量和经济效益等方面来考虑。
该研究结果表明稻谷硒含量显著高于糙米,糙米硒含量又显著高于精米。显然,稻壳中含有大量的硒,这与李玉梅等[2]的研究结果一致。其次,米糠中存有的硒也较精米高,与姜超强等[18]研究结果一致。水稻中的硒相当大的一部分集中在稻草中。可见,谷壳、谷糠及稻草含有大量的硒元素,可考虑充分利用,如用来养殖富硒猪和富硒牛,发展富硒肉制品。
参考文献
[1] 金国强,王治学,吴殿星.富硒水稻研究进展[J].中国稻米,2015,21(5):24-28.
[2] 李玉梅,王根林,李艳,等.水稻对有机态硒的吸收与积累[J].中国农学通报,2017,33(10):7-11.
[3] 张均华,朱练峰,禹盛苗,等.稻田硒循环转化与水稻硒营养研究进展[J].应用生态学报,2012,23(10):2900-2906.
[4] 周鑫斌,施卫明,杨林章.水稻子粒硒累积机制研究[J].植物营养与肥料学报,2008,14(3):503-507.
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[6] GIACOSA A,FALIVA M A,PERNA S,et al.Selenium fortification of an italian rice cultivar via foliar fertilization with sodium selenate and its effects on human serum selenium levels and on erythrocyte glutathione peroxidase activity[J].Nutrients,2014,6(3):1251-1261.
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[8] 中华人民共和国卫生部.中华人民共和国国家标准 食品安全国家标准 食品中硒的测定:GB 5009.93—2010[S].北京:中国标准出版社,2010.
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[12] 穆婷婷,杜慧玲,景小兰,等.外源硒对谷子产量因子及硒含量的影响[J].作物杂志,2017(1):73-78.
[13] 韦叶娜,杨国涛,范永义,等.外源硒处理对优质地方水稻品种产量及稻米硒氮磷钾含量的影响[J].中国农学通报,2017,33(36):14-19.
[14] 郑甲成,刘婷.不同浓度硒肥对籼稻硒含量和产量的影响[J].土壤,2014,46(1):88-93.
[15] 周鑫斌,赖凡,张城铭,等.不同形态硒向水稻籽粒转运途径及品种差异[J].土壤学报,2017,54(5):1251-1258.
[16] KESKINEN R,R TY M,YLI-HALLA M.Selenium fractions in selenate-fertilized field soils of Finland[J].Nutr Cycl Agroecosyst,2011,91(1):17-29.
[17] LI Z,MAN N,WANG S S,et al.Selenite adsorption and desorption in main Chinese soils with their characteristics and physicochemical properties[J].J Soils Sediments,2015,15(5):1150-1158.
[18] 姜超强,沈嘉,祖朝龙.水稻对天然富硒土壤硒的吸收及转运[J].应用生态学报,2015,26(3):809-816.
关键词 硒肥; 水稻; 累积;效应;成本
中图分类号 S 511;S 147.22 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2021)19-0142-02
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.19.037
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
The Effect of Different Selenium Fertilizers on Yield and Selenium Accumulation of Rice
YAN Juan1,2, ZHANG Zhong-ping2, ZHU Tong-gui1
(1.Anhui Guangming Huaixiang Industry & Trade Group Co.,Ltd.,Hefei, Anhui 238000;2.School of Chemistry & Material Engineering,Chaohu University,Hefei, Anhui 238000)
Abstract In this study,a feild experiment was conducted with“Nangjing9108”as test material to investigate the yield and selenium uptake,accumulation and distribution in rice under different selenium fertilizers on rice in Chaohu Lake Basin,and the fertilizer effects and cost analysis were also made.The results showed that there was no significant yield increase in rice,but might even reduce the yield slightly when applied different selenium fertilizers.It was showed that foliar nano selenium fertilizer and selenium fertilizer of leaf enzyme had certain effect,but not very ideal by the analysis of selenium content in milled rice,and the effect of foliar selenite selenium fertilizer was unexpected,even above the national standard;the effect of selenite fertilizer applicated in soil was 0.12 mg/kg,which was in the national standard,and relatively idea,also relatively safe.The effect of four kinds of selenium fertilizer was very different,and the same to the cost of selenium fertilizer,the practical application should be considered from the aspects of agricultural product safety,environmental effect,selenium content and economic benefit.The results showed that the Se content of rice was significantly higher than that of brown rice,and the Se content of brown rice was significantly higher than that of milled rice.And it was showed that a considerable part of selenium in rice accumulated in hull,chaff and straw,could be fully utilized.
Key words Selenium fertilizer;Rice;Accumulation;Effect;Cost
基金項目 安徽省高等学校省级自然科学研究项目(KJ2017A448);2018年度安徽省博士后研究人员科研活动经费资助。
作者简介 晏娟(1980—),女,安徽宁国人,副教授,博士,从事植物营养学研究。
*通信作者,高级农艺师,从事作物种植研究。 收稿日期 2021-02-19
硒是人体中重要的微量元素,能提高人的免疫力,还对一些癌症、心脑血管疾病等起到预防作用。据中国营养学会报道,我国人均摄入总量仅为26~32 μg/d,远低于建议每日摄入量55 μg/d[1]。水稻是我国主要粮食作物之一,其硒含量与全国大多数人口硒营养状况密切相关。研究表明,对水稻供应外源硒可显著提高水稻籽粒中硒的含量[2-7]。Wang等[5]研究发现对幼苗施2 mg/L的亚硒酸钠能够促进幼苗的生长,抽穗期后对水稻喷施亚硒酸钠叶面肥(40 mg/L,10.5 g/hm2),水稻籽粒硒含量从0.03 μg/g提高到1.54 μg/g。Giacosa等[6]研究发现叶面喷施Na 2SeO 4(10.5 g/hm2),使糙米中硒含量从0.36 mg/kg提高到1.64 mg/kg。富硒大米的研发对促进大众健康发挥重要的作用。但目前市場上的硒肥种类繁多,有亚硒酸盐硒肥、酵素硒肥、纳米硒肥等,按施用方式又可分为叶面喷施和土施2种,硒肥种类不同,效果差异很大。鉴于此,笔者选取4种硒肥,并按说明书指导用量施用,研究水稻产量及籽粒对硒的累积效应,为人们合理选择硒肥提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试水稻品种为南粳9108,由安徽槐祥工贸有限公司提供。田间小区试验在安徽省巢湖市坝镇兆河农场进行,供试土壤为水稻土,理化性质:pH 5.5,有机质18.4 g/kg,全氮 1.02 g/kg,碱解氮 107.30 mg/kg,速效磷 7.64 mg/kg,速效钾 69.10 mg/kg,全硒 0.21 mg/kg。
1.2 试验设计
硒肥种类:F1,叶面纳米硒肥;F2,叶面亚硒酸盐硒肥;F3,叶面酵素硒肥;F4,土施亚硒酸盐硒肥;对照F0为不施用硒肥。前3种叶面肥一次于齐穗期喷施。F4处理中的硒肥为土施,施用于水稻分蘖盛期。总共5个处理。每处理重复3次,随机区组排列。共15个小区,每小区面积为42 m2。各种硒肥根据说明书指导用量与方法施用。
根据当地习惯,水稻采取撒播方式种植。水稻成熟后在每个小区中间收获 3 m2 以测稻谷、稻草产量,并取稻谷、稻草各2 kg,风干后测干重以测定含水量,并留样测含硒量。
1.3 测定项目与方法
植物样品中硒含量依据GB 5009.93—2010测定,即用 9 + 1 的 HNO 3 + HClO 4( V+V )混酸于 170 ℃下,采用电热板进行消解。 溶液中硒含量均采用氢化物发生-原子荧光光度法测定[8]。
1.4 数据处理
试验数据采用Excel和SPSS 16软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同硒肥对水稻产量的影响
由于2017年水稻在成熟灌浆期遭遇长时间的连阴雨天气,致使整个小区水稻产量均较低,产量在5.5~6.3 t/hm2,多数在6.0 t左右。叶面纳米硒肥F1对水稻产量有一定的增产作用,土施亚硒酸盐硒肥F4对产量无显著影响,叶面亚硒酸盐硒肥F2和叶面酵素硒肥F3施用下水稻产量略微下降(图1)。
2.2 不同硒肥对水稻籽粒硒富集的影响
各种处理下水稻稻谷、糙米和精米的硒含量见图2。由图2可知,施用硒肥对水稻籽粒含硒量有显著促进作用。叶面纳米硒肥F1和叶面亚硒酸盐硒肥F2处理下稻谷含硒量明显高于糙米,而糙米含硒量又显著高于精米。其他3个处理下,稻谷和糙米的含硒量无显著差异,但显著大于精米。可见稻壳和米糠中含有大量的硒。
不论是稻谷还是糙米和精米,施用不同硒肥,水稻含硒量差异很大。叶面亚硒酸盐硒肥F2效果尤为显著,稻谷、糙米和精米的含硒量分别是未施硒肥的13.7、10.0和36.9倍。叶面纳米硒肥F1效果也较好,分别是未施硒肥的5.0、3.3和7.2倍。相比之下,土施亚硒酸盐硒肥F4精米硒含量较叶面纳米硒肥F1好,但糙米和稻谷硒含量略低。
4种肥料中,叶面酵素硒肥F3的作用较弱,精米硒含量为0.077 mg/kg,叶面亚硒酸盐硒肥F2效果最好,均值可达0.46 mg/kg,但高于国家规定标准[9]的上限。F4土施亚硒酸盐硒肥效果相对较为理想,为0.12 mg/kg,处于国家规定标准之中间值,较为安全,F1叶面纳米硒肥为0.092 mg/kg,处于富硒米标准含量的下限。
2.3 不同硒肥对水稻植株硒累积量及分配的影响
对照及4种施肥处理下,水稻的收获指数为0.41~0.45,其中F4土施亚硒酸盐硒肥收获指数最高,可见水稻的茎叶占据较大部分重量,土施硒肥有利于水稻籽粒的质量分配。
不同处理下,水稻硒累积量差异很大,为1.11~10.8 g/hm2。除对照外,F1叶面纳米硒肥硒地上部累积量最高,是最低叶面酵素硒肥F3的4.8倍。除叶面亚硒酸盐硒肥F2外,其他处理中稻草的硒累积量显著高于稻谷硒累积量。各处理中,硒累积量在水稻稻谷和稻草之间的分配比例,即硒的收获指数在0.20~0.54。可见,水稻吸收的硒大部分集中在稻草之中,叶面亚硒酸盐硒肥F2最有利于水稻硒由营养体向籽粒转移,F1叶面纳米硒肥硒吸收累积能力较强,但硒由营养体向籽粒转移效果最差(图3)。
2.4 肥料效应及成本分析
叶面纳米硒肥F1成本约900元/hm2;叶面亚硒酸盐硒肥F2按采购价1 425元/hm2,叶面酵素硒肥F3 1 500元/hm2,土施亚硒酸盐硒肥F4 3 000元/hm2。从成本上看,纳米硒肥成本最低,产量稍增加,但精米硒含量不是很高。叶面亚硒酸盐硒肥F2和叶面酵素硒肥F3 产量及成本差异不大,但叶面亚硒酸盐硒肥F2精米硒含量较高,可减量施用节约成本;F4中亚硒酸盐硒肥土施精米硒含量适中,但相对成本较高。各种硒肥成本有所不同,实际应用还应从农产品安全、环境效应、硒含量和经济效益等多方面来考虑。 3 讨论
2017年研究结果表明,对于水稻品种9108,施用硒肥没有增加水稻产量,甚至可能会使水稻略微减产。究其原因,很可能是叶面硒肥含硒量较高,硒肥施用量过高很可能会影响水稻生长,导致水稻产量下降[2,10-13]。
水稻精米硒含量分析表明,叶面纳米硒肥和叶面酵素硒肥有一定效果,但不很理想;叶面亚硒酸盐含量,甚至达到国家标准之上;土施亚硒酸盐硒肥效果相对较为理想,为0.12 mg/kg,处于国家规定标准之中,相对较为安全。4种硒肥效果差异很大,可能与肥料中硒的形态有关[10-15]。另外,同是亚硒酸盐,叶面喷施较土施效果好,究其原因,可能是土施亚硒酸盐肥料由于土壤矿物质对硒的吸收固定使水稻难以吸收,或土施亚硒酸盐形态的硒肥会随着灌溉或雨水淋失,导致其生物有效性较低[16-17]。各种硒肥成本有所不同,
實际应用还应从农产品安全、环境效应、硒含量和经济效益等方面来考虑。
该研究结果表明稻谷硒含量显著高于糙米,糙米硒含量又显著高于精米。显然,稻壳中含有大量的硒,这与李玉梅等[2]的研究结果一致。其次,米糠中存有的硒也较精米高,与姜超强等[18]研究结果一致。水稻中的硒相当大的一部分集中在稻草中。可见,谷壳、谷糠及稻草含有大量的硒元素,可考虑充分利用,如用来养殖富硒猪和富硒牛,发展富硒肉制品。
参考文献
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[2] 李玉梅,王根林,李艳,等.水稻对有机态硒的吸收与积累[J].中国农学通报,2017,33(10):7-11.
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[5] WANG Y D,WANG X,WONG Y S.Generation of selenium-enriched rice with enhanced grain yield,selenium content and bioavailability through fertilisation with selenite[J].Food Chem,2013,141(3):2385-2393.
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