土壤施硒酸钠对盐碱地油用向日葵产量及营养品质的影响①

昝亚玲，张丽光，王创云，王 磊，原红娟，邓 妍，赵 丽，郭虹霞

土壤施硒酸钠对盐碱地油用向日葵产量及营养品质的影响①

昝亚玲1，张丽光2*，王创云2，王 磊1，原红娟1，邓 妍2，赵 丽2，郭虹霞2

(1运城学院生命科学系，山西运城 044000；2山西农业大学农学院/山西功能农业研究院，太原 030032)

对盐碱地油用向日葵施用硒酸钠，探讨不同施Se量(0、100、200、300、400 g/hm2)对油用向日葵产量及营养品质的影响。结果表明：施用适量Se (300 g/hm2) 有利于提高油用向日葵产量，而过低(100 ~ 200 g/hm2) 或过高量Se (400 g/hm2) 均降低了油用向日葵产量；土施100 ~ 200 g/hm2Se，提高了K、S、Fe、Zn、Mn、Cu、Se、油酸和亚油酸含量，降低籽仁Cr、Cd、Pb含量；施用Se 300 g/hm2左右有利于降低籽仁棕榈酸和硬脂酸含量。综合考虑油葵产量和各营养指标的变化情况，在盐碱地生产富Se油用向日葵最适宜的施Se量为200 ~ 300 g/hm2｡

油葵；土施硒；产量；品质

硒(Se)与生物体的健康密切相关，被誉为“奇效生命元素”。环境中Se的含量过多或不足，均会对人和动物身体产生不良影响。适量Se可以增强动物及人体的免疫力、预防多种疾病的产生，还可以促进作物的代谢生长，提高作物的产量和品质[1]。有研究表明，适宜浓度的Se对作物的生长和产量均有促进作用[2]。土施Se可显著提高作物籽粒Se、Zn、Fe等元素含量[3]。翁伯琦等[4]研究发现，在Se浓度150 g/hm2范围以内，施Se可提高植物的株高、茎叶、干重及总生物量。Se还能减少作物对一些化学致癌物质的吸收[5]。通过施用硒肥，对土壤中有害物质的吸收也会有所降低，从而提高作物品质。但Se含量超过一定的浓度，就会对生命体发生毒害作用[2]，植物黄萎、徒长、叶片萎缩干枯、蛋白质合成下降及未老先衰等现象[6-7]。土壤或人们膳食中Se不足会引发一些地方病，如大骨节病、克山病等。山西是大骨节病的高发区，运城地区Se含量水平低，夏县等地曾引发大骨节病。因此，研究当地农作物施Se技术，对于提高该地区人们的Se水平至关重要。

油葵是一种抗旱作物，它具有耐瘠薄、耐高温、适应性广、生育周期短等优点，种植油葵可以减轻盐碱土壤中的盐分，有良好的经济生态效益。但目前对盐碱地向日葵的研究主要集中在育种、栽培等各方面的研究，作物施Se技术也主要集中在农业生产区的大豆、玉米、小麦等作物，而对于向日葵的施Se技术研究报道较少。因此，研究盐碱地的富Se油葵生产技术，对于开发利用盐碱地，提高生产者的效益有着重要价值。2014—2016年，在盐碱地上进行了硒肥对油用向日葵产量及品质影响的研究，取得初步结果。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验采用随机区组设计，设5个处理：硒酸钠的用量分别为0、100、200、300、400 g/hm2，用CK、Se100、Se200、Se300、Se400表示。供试品种为油用向日葵“矮大头567DW”。基肥用量为N 120 kg/hm2(尿素)、P2O535 kg/hm2(磷酸二铵)、K2O 130 kg/hm2(硫酸钾)。试验小区面积为16 m2，重复3次。播种前将氮、磷、钾肥及硒酸钠作为基肥一次施入，氮、磷、钾肥直接撒施，硒肥配制成溶液，喷施在每个小区土壤表面，然后将土壤深翻混合均匀，再进行播种。在苗期和花期各灌水一次，田间管理与当地农户相同。

试验于2014年4月27日至2016年8月25日在运城学院校内实训基地进行。该试验基地位于运城西南部，属于黄河流域中部，黄土高原第一台阶，属大陆温带季风气候，海拔高度约370 m，年平均气温13.6 ℃，年平均降雨量559.3 mm，季节分布不均，多集中在7—9月。土壤类型为石灰性褐土，土壤全氮0.62 g/kg，硝态氮5.42 mg/kg，铵态氮2.41 mg/kg，有效磷1.43 mg/kg，速效钾85 mg/kg，土壤容重1.22 g/cm3，有机质8.01 g/kg，pH 8.3。

1.2 测定指标与数据处理

油葵收获时，每小区随机选取5株样品，将采集的地上部分植株混合作为植物样品，取部分样品105 ℃杀青20 min，50 ~ 55 ℃ 烘箱中烘干至恒重，磨细后密封备用。样品中矿质元素含量由江西农科院资环研究所检测，全氮含量采用凯氏定氮法测定，其余元素含量采用原子吸收光谱法测定。油葵籽仁脂肪酸含量由陕西省杂交油菜研究中心采用气相色谱法进行测定。

数据采用Excel、SAS软件进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同用量硒酸钠对油葵籽仁产量的影响

从表1可看出，施用硒酸钠对油葵籽仁产量有增产效果，但未达显著水平。与对照相比，Se300处理，油葵籽仁产量达最高值4 217 kg/hm2，比对照增加24.9%，继续增加Se用量，油葵籽仁产量有下降趋势。由此可见，在盐碱地，土壤施适宜用量Se (0 ~ 300 g/hm2)有利于提高油葵籽仁产量，而较高用量Se (≥400 g/hm2)对油葵籽仁产量提高有抑制作用。

表1 不同处理对油葵产量的影响

注：表中同列字母不同表示处理间差异显著(< 0.05)，下表同。

2.2 不同用量硒酸钠对油葵籽仁大中量元素含量的影响

从表2可看出，施用硒酸钠，油葵籽仁大中量元素的含量呈不同趋势。与对照相比，油葵籽仁中N、P、Mg的含量都呈下降趋势，Se200处理籽仁中N、P含量均达最低值，分别为40.17 g/kg和1.47 g/kg，比对照减少了8.50% 和48.30%；Se400处理籽仁中Mg含量达最低值0.065 0 g/kg，比对照降低了17.55%。油葵籽仁中K含量一直呈上升趋势， Se400处理达最高值4.98 g/kg，比对照增加了25.36%。籽仁中S的含量呈先上升后下降的趋势，Se100处理达最高值2.04 g/kg，Se200处理达最低值1.74 g/kg。籽仁中Ca的含量呈先下降再上升的趋势，Se100处理达最低值0.067 2 g/kg，比对照减少了4.59%；Se400处理达最高值0.074 7 g/kg，比对照增加了6.01%。

由以上可知，Se对油葵籽仁中N、P、Mg含量的提高有抑制作用，对籽仁中K的含量有提高作用。施用100 g/hm2硒酸钠有利于籽仁中S含量的提高，施用400 g/hm2硒酸钠有利于籽仁中K、Ca含量的提高；但施用0 ~ 300 g/hm2硒酸钠抑制籽仁中Ca含量的提高，施100 ~ 300 mg/hm2硒酸钠抑制籽仁中S含量的提高。

表2 不同处理对油葵籽仁大中量元素含量的影响

2.3 不同用量硒酸钠对油葵籽仁微量元素含量的影响

从表3可看出，施用不同浓度硒酸钠，油葵籽仁中微量元素含量呈不同变化趋势。与对照相比，油葵籽仁中Zn和Se含量均显著增加，其他元素含量没有明显变化。在Se100和Se200处理中，籽仁Zn和Se含量分别达最高值19.17 mg/kg和0.95 mg/kg，分别比对照增加了31.9% 和156.8%。籽仁中Fe、Mn含量呈先增加后降低的趋势，Se300处理籽仁Fe含量达最高值52.50 mg/kg， Se200处理籽仁Mn含量达最高值10.17 mg/kg，继续增加硒用量，籽仁Fe、Mn含量呈下降趋势。籽仁中Cu含量呈增加的趋势，Se400处理达最高值13.47 mg/kg。籽仁中Cr、Cd、Pb含量呈先增加后下降的趋势，Se200处理籽仁Cd含量达最高值0.10 mg/kg，Se300处理籽仁Cr、Pb含量达最高值1.04、1.09 mg/kg；继续增加Se用量，Cr、Cd、Pb含量有下降的趋势。综合考虑，施Se对油葵籽仁Fe、Zn、Mn、Cu、Se元素含量有提高作用，对籽仁Cr、Cd、Pb含量有抑制增加效应，建议在盐碱地富Se油葵的生产中，硒酸钠的用量为200 g/hm2左右。

表3 不同处理对油葵籽仁微量元素含量的影响(mg/kg)

2.4 不同用量硒酸钠对油葵籽仁不饱和脂肪酸含量的影响

从表4可看出，施硒酸钠对油葵籽仁不饱和脂肪酸含量没有明显影响。与对照相比，籽仁油酸含量呈下降趋势；籽仁亚油酸含量均呈先上升后下降的趋势。Se100、Se200、Se300、Se400处理，籽仁油酸含量分别下降了3.25%、0.38%、0.28%、1.64%； Se100处理，籽仁亚油酸含量达最大值243.1 g/kg，较对照增加了8.29%，在Se200、Se300处理中，籽仁亚油酸降低了0.85% 和0.71%， Se400处理，籽仁亚油酸含量增加了4.14%。由以上可知，土施适宜硒肥浓度(100 ~ 200 g/hm2)有利于籽仁油酸和亚油酸含量的提高。

2.5 不同用量硒酸钠对油葵籽仁饱和脂肪酸含量的影响

不同用量硒酸钠对油葵籽仁饱和脂肪酸含量同样没有明显变化(表4)。与对照相比，籽仁棕榈酸和硬脂酸含量呈先增加后下降的趋势。在Se100、Se200处理中，籽仁棕榈酸和硬脂酸含量分别达最高值48.2、23.4 g/kg，分别比对照增加了3.66%、4.46%。继续增加硒用量，籽仁棕榈酸和硬脂酸含量有所下降，Se300处理，籽仁棕榈酸达最低值为45.5 g/kg，比对照降低了2.15%，籽仁硬脂酸比对照仅增加了0.45%； Se400处理，籽仁硬脂酸含量下降了2.23%。综合考虑油葵品质评定中的高品质油品对低饱和脂肪酸的要求，施硒300 g/hm2左右有利于降低籽仁棕榈酸和硬脂酸含量。

表4 不同处理对油葵籽仁脂肪酸含量的影响(g/kg)

3 讨论

3.1 不同用量硒酸钠对油葵产量的影响

人体补Se最安全有效的方法是生物补Se，在作物栽培时进行土施Se或喷施Se、种子浸种等方式将无机态Se转化成有机态Se，从而达到人体安全有效的补Se效果。目前在农业生产中作物补Se常用的产品多为硒酸钠、亚硒酸钠等无机态Se，而有机态Se、纳米Se较少，且价格较高，在大面积的农业生产中使用较少。无机态Se毒性较大，土施时对土壤、水体有一定的污染，但作物地上部可食部分Se残留较叶喷少。

施用硒酸钠可调节植物体的光合作用[8]，清除植物体内自由基，提高植物体内脯氨酸、谷胱甘肽抗氧化酶等酶的活性，增强植株的抗逆性，而且可以增加根际微生物的种类，促进植物根系活力，增强植物对养分的吸收[9-10]，最终提高作物产量；而过量施用Se则抑制植物生长，甚至有一定的毒害作用，降低作物产量[3]，这在蔬菜、小麦、玉米等作物上均有证实[1, 3, 11-14]。李登超等[15]的研究发现，当营养液中Se浓度在0.5 mg/L范围以内，菠菜、小白菜的株高、产量增加；当营养液中Se浓度大于0.5 mg/L，菠菜、小白菜的株高、产量降低。郭天宇等[16]喷施2.5 g/hm2螯合Se，水稻产量增产19.35%、糙米Se达到0.236 mg/kg。王晋民等[17]在胡萝卜上喷施高浓度Se(50 ~ 500 mg/kg)时，胡萝卜叶面有Se中毒症状，叶片细弱，叶缘焦黄，产量下降。也有研究表明，施Se对作物产量及生物量影响不大，但可显著提高作物各部位Se的含量[18]。在本试验中施用0 ~ 300 g/hm2硒酸钠有利于提高油葵籽仁产量，而较高Se用量(≥400 g/hm2)对油葵籽仁产量提高有抑制作用。可见，适量地施用硒酸钠可促进植物生长发育，进而提高产量，但施用过量的Se对植株生长有毒害作用，使作物产量降低。

3.2 不同用量硒酸钠对油葵籽仁矿质元素含量的影响

在植物的抗氧化系统中，Se对植物必需元素的吸收和分配有一定的调节作用。Se元素对矿质元素的影响作用较为复杂，与Se的施用量、施用方法、植物取样部位等因素有关[19]。施用高浓度Se被植株吸收转化后形成的有机酸可以促进植株对于阳离子的吸收，而对于P等阴离子的吸收有拮抗作用[17, 20]。但也有研究表明，在低Se区或施用Se量较低时，Se和P有协同作用，施用Se量较高情况下，二者有拮抗作用[13]。关于N元素，Se参与蛋白质的合成，施用Se可提高N元素含量。目前大多数研究认为，适量施Se促进作物对N、K的吸收，然而作物对P的吸收在施Se水平、作物品种方面表现不同。李登超等[21]的研究表明，施用Se能够提高小白菜体内N含量，但小白菜体内P、K等元素的含量却降低了。王晋民等[17]、杨兰芳和丁瑞兴[22]在胡萝卜及烟草上研究得出，随着Se浓度增加，胡萝卜对K的吸收一直增强。本试验中，随着硒酸钠施用量的增加，籽仁中N、P、K元素含量没有明显变化，N、K有增加的趋势，而P有降低的趋势，这一研究结果与王晋民等[17]、杜振宇等[20]研究结果相同。对于Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu元素，不同施Se量对这些阳离子吸收的促进作用有所不同，与施Se量、作物取样部位等有关。一般来说，在生理浓度的范围以内，总体上施用Se后，植物中Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu含量均会增加，极个别元素浓度的减少，被视为稀释效应；若在生理浓度的范围以外，植物中营养元素的含量就会减少[13]。Avry等[23]认为植物体中Se与Mn、Zn等元素的浓度呈正相关，而与Fe等元素呈负相关。胡莹等[24]研究发现，不同浓度的Se对水稻谷壳Fe含量有显著降低作用，但对水稻根系、茎叶和糙米中Fe没有显著影响。本试验中施用Se后Ca含量有增加趋势，Mg有降低趋势，但未达显著水平。施用100 g/hm2硒酸钠处理油葵籽仁中Zn含量显著增加，施用200 g/hm2硒酸钠处理籽仁中Se含量较高，施用300 g/hm2硒酸钠处理籽仁中Fe、Mn含量较高；对于重金属Cr、Cd、Pb，200 g/hm2硒酸钠处理，籽实Cr和Pb降低，Cd在施用400 g/hm2硒酸钠处理中有最低值。可见，施用硒酸钠对植物体内营养元素的吸收和分配与植物种类、部位和施Se量等因素都有关系。

3.3 不同用量硒酸钠对油葵籽仁脂肪酸含量的影响

在食用油中，不饱和脂肪酸(亚油酸、亚麻酸、油酸)对人体的作用比饱和脂肪酸(棕榈酸、硬脂酸)的作用大，不饱和脂肪酸中，亚油酸的含量越高，其营养品质就越好。Se是不饱和脂肪酸代谢过程两种重要酶的成分(烯酰-CoA异构酶和2,4-二烯酰-CoA)，施Se量多少影响了酶的活性，从而影响脂肪酸的含量[25]。关于Se对油料作物油葵脂肪酸成分影响的相关研究较少。胡居吾和熊华[26]在天然Se土壤中研究得出Se对大豆油脂有显著的负效应，但对脂肪酸组成没有显著影响，对软脂酸和硬脂酸、亚油酸和亚麻酸的比例在数量上有一定的变化。本试验发现，土施适宜硒肥量(100 ~ 200 g/hm2)有利于籽仁油酸和亚油酸含量的提高，施用硒酸钠300 g/hm2左右有利于降低籽仁棕榈酸和硬脂酸含量。一般来说，土壤施Se对籽仁脂肪酸组分的影响是：亚油酸>硬脂酸>棕榈酸>油酸。尽管受Se用量的影响，油葵籽仁油酸的含量下降，但是油葵的主要品质指标亚油酸的比例却上升了。从经济和社会的需求角度以及盐碱地的改良与开发利用角度考虑，在盐碱地种植富Se油用向日葵，对有效利用盐碱地、扩大食用油来源、提高食用油品质、提升当地人们Se水平营养将是一个非常有益的方案。由以上可知，综合考虑油葵产量、籽仁矿质元素含量，尤其是Se含量、高品质油品要求高不饱和脂肪酸和低饱和脂肪酸的要求，在盐碱地的富Se油用向日葵的生产技术中，土施Se 200 ~ 300 g/hm2有利于提高油用向日葵的营养品质。

4 结论

本研究中，施用0 ~ 300 g/hm2硒酸钠有利于油葵产量的提高；施用100 ~ 200 g/hm2硒酸钠，可提高油葵籽仁K、S、Fe、Zn、Mn、Cu、Se、油酸和亚油酸含量，降低籽仁重金属Cr、Cd、Pb含量；施用硒酸钠300 g/hm2左右有利于降低籽仁棕榈酸和硬脂酸含量。综合考虑，建议在盐碱地富Se油葵的生产中，施用200 ~ 300 g/hm2硒酸钠对于提高当地油用向日葵的Se水平及营养品质效果较好，并且可以适当减少Fe、Cu、Mn等微量元素的施用。在后续的研究中，考虑到无机态Se的风险性，可以将生物有机Se、纳米Se的制备及吸收机理作为研究重点。

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Effect of Applying Sodium Selenate on Yield and Nutritional Quality of Oil Sunflower in Saline-alkali Land

ZAN Yaling1, ZHANG Liguang2*, WANG Chuangyun2, WANG Lei1, YUAN Hongjuan1, DENG Yan2, ZHAO Li2, GUO Hongxia2

(1Department of Life Science, Yuncheng University, Yuncheng, Shanxi 044000, China; 2Institute of Crop Science, Shanxi Academy of Agricultural Sciences/Shanxi Institute for Functional Agriculture, Taiyuan 030032, China)

A field experiment was conducted to study the effects of applying sodium selenate (0, 100, 200, 300 and 400 g/hm2) on the yield and nutritional quality of oil sunflower in order to provide scientific reference for the comprehensive utilization of local saline-alkali land and the production of selenium-rich agricultural products. The results showed that the yield of oil sunflower was increased by applying 300 g/hm2of sodium selenate, while decreased by applying 100-200 g/hm2or 400 g/hm2of sodium selenate; Applying 200-300 g/hm2of sodium selenate increased the contents of K, S, Fe, Zn, Mn, Cu, Se, oleic acid and linoleic acid, inhibited the absorption of Cr, Cd and Pb, and decreased the contents of palmitic and stearic acids in sunflower seed kernels. By considering both yield and its nutritional quality, applying 300 g/hm2of sodium selenate is recommended as the effective way for oil sunflower in the saline-alkali soil.

Oil sunflower; Soil application selenium; Yield; Nutritional quality

S147.7+9

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.05.019

昝亚玲, 张丽光, 王创云, 等. 土壤施硒酸钠对盐碱地油用向日葵产量及营养品质的影响. 土壤, 2020, 52(5): 1011–1016.

国家自然科学青年基金项目(31301851)、山西农谷建设科研专项(SXNGJSKYZX201704)、山西省面上青年基金项目(201601D202061)、院级学科项目(XK-2019008)和院士工作站专项资助项目(20190423)资助。

昝亚玲(1976—)，女，陕西扶风人，博士，副教授，主要研究方向为植物营养、功能农业。E-mail: zanyaling@126.com