前人对于富硒荞麦的研究,国外学者多见于甜荞,也有少部分苦荞,主要通过硒溶液浸种、叶面喷硒、土壤施硒进行处理,国内则主要是通过土壤施硒及硒溶液浸种对荞麦进行盆栽试验。本试验是在大田环境下,研究开花期叶面喷施不同浓度的亚硒酸钠苦荞地上干鲜生物量、叶绿素、叶面积指数的变化规律,以及外源硒对苦荞子粒硒含量及产量的影响。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试苦荞品种为黑丰1号,由山西省农业科学院作物研究所提供。外源硒为亚硒酸钠（Na2SeO3）。
1.2 试验设计
试验于2017年6月至2017年10月在山西农业大学申奉试验站进行。试验田位于山西省中部地区,年平均气温9.9℃,无霜期176d,降水量462.9mm。土壤为灰褐土,土壤pH值为8.3,有机质22.97g/kg,全氮13.65g/kg,全磷11.26g/kg,全钾187.64g/kg,全硒0.132mg/kg。
试验采用完全随机区组设计,小区面积为10m2。试验设置5个处理,分别为2.5（Se1）、5.0（Se2）、10.0（Se3）、20.0mg/L（Se4）及清水对照（Se0）,在开花期进行叶面均匀喷施,每小区喷施量为1L,每个处理重复3次。其他管理同一般大田。
1.3 指标测定
分别在苦荞开花期喷硒后5、10、15及35d采样并测定相应指标。
1.3.1 地上干、鲜生物量的测定 将选取的植株洗净,去除根部,称地上部鲜重,再装入信封中,放入烘箱,在105℃下杀青30min,再于80℃下烘24h直至恒重,称其干重[20]。
1.3.2 叶面积指数（LAI）的测定 选取200cm2的植株进行茎叶分离,测定其所有叶片的重量W,在所有叶片中选取1片近似大小的叶片称重（W0）,用格点法计算,得出该叶片的面积S0,通过获取的叶片叶面积和重量,计算叶面积指数[21]：
$LAI=\frac{S_{0}\times W}{200 \times W_{0}}$
1.3.3 叶绿素含量测定 在每个小区选取具有代表性的1株,擦净其叶片表面污物,去除主叶脉后将其剪碎,取0.05g,用96%乙醇溶液提取,用分光光度计分别测定665、649、470nm处的吸光度值[22]。
1.3.4 产量测定 苦荞成熟后,在每小区中间选取1.0m2测产,测定千粒重。
1.3.5 子粒硒含量测定 采用氢化物原子荧光法测定荞麦子粒硒含量。将子粒粉碎成粉,每个小区子粒分成两份,各重复3次,分别称取0.5g左右样品,加混合酸[硝酸∶高氯酸（4∶1）]消化过夜,次日消煮后冷却,加入5mL的盐酸（6mol/L）,继续加热至清亮无色并且伴有白烟出现,使Se6+还原成Se4+,然后测量,硒含量计算公式为[23]：
$X=\frac{(C-C_{0})\times V \times 1000}{m \times 1000 \times 1000}$
式中：X—试样中硒含量,mg/kg;C—试样消化液硒浓度,ng/mL;C0—试样空白消化液硒浓度,ng/mL;m—试样质量,g;V—试样消化液总体积,mL。
1.4 数据处理与分析
采用Microsoft Excel 2010对数据进行预处理,使用DPS 6.5软件进行数据分析,采用Duncan新复极差法进行多重比较,采用Origin 9.0软件进行图表绘制。
2 结果与分析
2.1 叶面喷施不同浓度亚硒酸钠对苦荞地上部生物量的影响
图1结果表明,随着施硒浓度的增加,地上干、鲜生物量均呈现出先升高后降低的趋势,Se1水平下表现最好。除Se4外,其他处理地上鲜生物量在喷硒后10d达到最大值,与对照相比,Se1、Se2及Se3处理分别增加了40.98%、13.22%、7.50%,差异显著;Se4处理降低了10.90%,差异显著。Se1处理的地上干生物量在喷硒后15d达到最大值,与对照相比,Se1、Se2及Se3处理分别增加了54.80%、35.67%、22.51%,差异显著;Se4处理降低了11.24%,差异不显著。
图1
图1
喷硒对苦荞地上生物量的影响
不同小写字母代表处理之间差异达5％显著水平。下同
Fig.1
Effects of selenium spraying on the aboveground biomass of tartary buckwheat
Different lowercase letters represent significant difference at 5% level. The same below
2.2 叶面喷施不同浓度亚硒酸钠对苦荞LAI的影响
由图2可知,随着施硒浓度的增加,LAI在各时期均呈现出先升高后降低的趋势,其中Se1处理的表现最好,喷硒后10d其LAI达到最大值。与对照相比,Se1和Se2处理LAI分别增加了57.61%和27.87%,差异显著;Se3处理增加了18.97%,差异不显著;Se4处理与对照相比降低了19.58%,差异显著。随着生育进程的推进,植株下部叶片逐渐衰老,并萎蔫脱落,在喷硒后15d LAI快速下降,在喷硒后35d,LAI急速下降。
图2
图2
喷硒对苦荞叶面积指数的影响
Fig.2
Effects of selenium spraying on the leaf area index of tartary buckwheat
2.3 叶面喷施不同浓度亚硒酸钠对苦荞叶绿素含量的影响
图3结果表明,随着施硒浓度的增加,叶绿素含量呈现出先升高再降低的趋势。叶绿素含量在喷硒后10d达到最大值。与对照相比,Se1、Se2及Se3处理分别增加了49.83%、29.52%和16.69%,差异显著;Se4处理降低了7.6%,差异不显著。在喷硒后15d,叶绿素含量呈现下降趋势,这是因为随着生育期的推进,叶片逐渐变黄老化所致。
图3
图3
喷硒对苦荞叶绿素含量影响
Fig.3
Effects of selenium spraying on the chlorophyll content of tartary buckwheat
2.4 叶面喷施不同浓度亚硒酸钠对苦荞千粒重、产量及子粒硒含量的影响
叶面喷施不同浓度的硒能够提高苦荞的千粒重（表1）,其中Se2处理的表现最好,Se1、Se2及Se3处理与对照相比分别增加了4.87%、7.93%、4.51%,差异极显著;Se4处理与对照相比降低了7.06%,差异极显著。
表1 喷硒对苦荞千粒重、产量、子粒硒含量的影响
Table 1
| 处理 Treatment | 千粒重(g) 1000-grain weight | 子粒产量(kg/hm2) Grain yield | 子粒硒含量(mg/kg) Grain selenium content |
|---|---|---|---|
| Se0 | 21.93±0.13cC | 2 472.3±7.47cC | 0.15±0.02eE |
| Se1 | 23.00±0.05bB | 2 723.4±4.30bB | 0.27±0.01dD |
| Se2 | 23.67±0.06aA | 2 805.9±7.17aA | 0.38±0.01cC |
| Se3 | 22.92±0.15bB | 2 499.0±2.38cC | 0.57±0.03bB |
| Se4 | 20.38±0.12dD | 2 065.5±6.10dD | 0.78±0.04aA |
Note: Different lowercase and uppercase letters represent 5% and 1% significant difference level between different treatments, respectively
注：不同小写、大写字母代表各处理之间差异分别达5％、1％显著水平
叶面喷施不同浓度的硒能够提高苦荞的子粒产量（表1）,Se1、Se2处理与对照相比分别增加了10.15%、13.49%,差异极显著。Se3处理与对照相比虽有提高,但差异不显著;Se4处理与对照相比降低了16.45%,差异极显著。说明适量的硒能够提高苦荞的产量,过量的硒会减少产量。
从表1中可以看出,对苦荞叶面喷施不同浓度的亚硒酸钠,能够极显著增加子粒硒含量,并且随着硒浓度的增加呈现上升趋势。与对照相比,Se1、Se2、Se3和Se4处理分别增加了0.80%、1.53%、2.80%和4.20%,均达到了极显著水平。
3 讨论
3.1 叶面喷施亚硒酸钠对苦荞地上生物量的影响
地上干鲜生物量是反映作物生长状况的重要指标,也是最终经济产量形成的基础[24]。关于硒对地上生物量影响的研究还相对较少。硒在植物体内主要以硒代蛋白质的形式存在,参与植株的物质代谢和能量代谢。硒的主要生物学功能是作为谷胱甘肽过氧化物酶系（GSH-Px）的组成成分,参与体内氧化还原反应,清除脂质过氧化物等自由基,减少其对生物膜等造成的过氧化损伤,从而增强植物的抗逆性和抗衰老能力,保证植株正常生长[12]。本研究发现,对叶面喷施适量的亚硒酸钠能够促进地上干鲜生物量的积累,这与Deng等[25]对水稻进行的研究结果相似。但是过量的亚硒酸钠会抑制地上干鲜生物量的积累,这一结果与张妮等[26]对小麦、许自成等[27]对烤烟等作物的研究结果类似。本研究通过对苦荞开花期叶面喷施不同浓度外源硒,研究地上干鲜生物量的变化规律,发现地上干鲜生物量均随着施硒量的增加呈现出先升高后降低的趋势,不同的是地上鲜生物量在喷硒后10d达到最大值,地上干生物量在喷硒后15d达到最大值,出现这种情况的原因可能是苦荞到开花后期由于天气原因倒伏折枝、叶片失水脱落以及植株从营养生长进入生殖生长所致。但总体来说,适量施硒能够增加地上干鲜生物量的积累。
3.2 叶面喷施亚硒酸钠对苦荞叶面积指数的影响
3.3 叶面喷施亚硒酸钠对苦荞产量的影响
本研究中,适量外源硒能够提高苦荞的产量,对苦荞叶面喷施5.0mg/L亚硒酸钠能够促进产量的提高,当浓度超过10.0mg/L时,则会出现减产的现象,这符合必需元素对生物体效应的Bertrand生物剂量规律[30]。在本研究中,对叶面喷施适量硒后苦荞产量增加,可能是适量外源硒能够增加苦荞结实率。
3.4 施硒对苦荞子粒硒含量的影响
农作物经过叶面喷施硒后,一般粮食作物的子粒含硒量比对照提高3~32倍[31,32,33]。Petra等[14]和Ljerka等[13]对甜荞进行硒溶液浸种,子粒硒含量比对照提高1.68~4倍;刘睿[12]和田秀英等[11]对盆栽苦荞土壤施硒,子粒硒含量比对照提高3.5~12.5倍。Golob等[16]、Stibilj等[17]和Smrkolj等[18]对苦荞叶面喷硒,子粒硒含量比对照高2.0~10.9倍。在本研究中,子粒硒含量比对照提高1.8~5.2倍。本研究发现对苦荞叶面喷施亚硒酸钠会显著增加子粒硒含量,并且随着浓度的增加而增加。这与穆婷婷等[34]和李根林等[35]对谷子、小麦的研究结果一致。Golob等[16]的研究表明,对苦荞叶面喷施0.5mg/L的硒酸钠能够提高子粒硒含量并可作为富硒功能食品。本研究发现,当喷施浓度2.5mg/L的亚硒酸钠时,可显著提高苦荞子粒硒含量,硒含量为0.27mg/kg,符合国家安全富硒标准,出现这种情况的原因可能是不同的外源硒肥、荞麦品种、土壤条件所致。
4 结论
综合外源硒对苦荞的影响,适量外源硒能够提高苦荞的地上干鲜生物量、叶绿素含量、叶面积指数、产量及子粒硒含量。苦荞开花期叶面喷施2.5mg/L亚硒酸钠时,既能提高产量,子粒硒含量也符合国家安全富硒标准。
参考文献
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Composition and technological properties of the flour and bran from common and tartary buckwheat
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Buckwheat grains and buckwheat products-nutritional and prophylactic value of their components-a review
Anti-tumor activity of a novel protein obtained from tartary buckwheat
DOI:10.3390/ijms11125201 URL [本文引用: 1]
硒对苦荞产量、营养与保健品质的影响
采用盆栽试验研究了土壤施硒对苦荞生长、产量及营养与品质的影响。结果表明, 适量施硒(0.5 mg kg<SUP>-1</SUP>)能促进苦荞生长, 显著提高株高、地上部干重和总干重。施硒量≤1.0 mg kg<SUP>-1</SUP>时, 苦荞产量是不施硒处理的1.42~2.32倍, 株穗数和株粒数为不施硒处理的近2倍, 结实率提高0.6~6.2个百分点, 百粒重提高1.90%~5.85%, 黄酮和芦丁含量分别提高3.7%~7.5%和30.9%~59.6%, 以施硒0.5 mg kg<SUP>-1</SUP>处理效果最佳, 显著提高产量和各品质性状。施硒量＞1.0 mg kg<SUP>-1</SUP>各处理显著抑制苦荞植株生长, 使株高、干重、产量显著下降, 黄酮和芦丁含量分别降低4.4%~6.3%和1.06%~19.20%。苦荞籽粒中N、P、K、Zn、Ca、Mn、粗蛋白、粗脂肪、必需氨基酸、非必需氨基酸含量和氨基酸总量, 除施硒0.5 mg kg-1处理外, 均随施硒量的增加而提高。土壤施硒显著提高了苦荞籽粒的硒含量, 但不同程度地降低了淀粉含量。适量施硒对苦荞具有明显的增产和改善营养与保健品质的作用。
Distribution of selenium and phenolics in buckwheat plants grown from seeds soaked in Se solution and under different levels of UV-B radiation
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Extraction of Se species in buckwheat sprouts grown from seeds soaked in various Se solutions
DOI:10.1016/j.foodchem.2010.04.063 URL [本文引用: 2]
Effects of selenium fertilizer on grain yield,Se uptake and distribution in common buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench)
The feasibility of using tartary buckwheat as a Se-containing food material
Enhanced selenium content in buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) and pumpkin (Cucurbita pepo L.)seeds by foliar fertilisation
Selenium species in buckwheat cultivated with foliar addition of Se(Ⅵ) and various levels of UV-B radiation
DOI:10.1016/j.foodchem.2005.05.002 URL [本文引用: 2]
Selenium and its species distribution in above-ground plant parts of selenium enriched buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench)
DOI:10.2116/analsci.25.1357 URL [本文引用: 1]
Extraction of chlorophylla from freshwater phytoplankton for spectrophotometric analysis
DOI:10.1007/BF00031869 URL [本文引用: 1]
Performance of common buckwheat (Fagopyrum esculentum M.) supplied with selenite or selenate for selenium biofortification in northeastern China
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Difference of selenium uptake and distribution in the plant and selenium form in the grains of rice with foliar spray of selenite or selenate at different stages
DOI:10.1016/j.fcr.2017.06.008 URL [本文引用: 1]
土壤施硒对烤烟生理指标的影响
以烤烟品种K326盆栽试验为基础,研究了不同浓度Se对烤烟生长过程中生理特性、烤烟叶片硒含量及硒积累速率的影响。结果表明:低浓度Se(≤8 mg/kg)对烤烟叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a +b和类胡萝卜素含量有促进作用,可提高烤烟叶片中SOD、POD活性;高浓度硒(≥12 mg/kg)降低了烤烟叶片SOD、POD活性,烟株生长受到抑制甚至死亡。在适宜的硒浓度范围内,烤烟MDA含量有所降低,缓解了膜脂的过氧化程度;POD活性随着生育期的延长而提高;烤烟生长前期的SOD活性高于后期;烤烟生长中期的MDA含量明显低于前期和后期。随着土壤中硒含量的增加,烤烟叶片中的硒含量逐渐递增,而硒在烤烟叶片中的积累速率呈现出先增高后降低的趋势。
喷施硒肥对大豆生长发育和生理生态参数的影响
DOI:10.3321/j.issn:1000-7091.2004.04.021
Magsci
[本文引用: 1]
通过不同时期对大豆叶面喷施不同浓度硒肥,试验结果表明,喷施硒肥对植株形态影响不明显,但可促进株粒数的增加,并以1.67mL/L处理效果最好;处理后的干物质积累量、叶面积指数及比叶重均高于对照,但高浓度(3.33mL/L)处理抑制大豆叶片叶绿素含量,适当浓度(1.67mL/L)处理有利提高光合速率;喷施硒肥可以改善群体结构,调节光分布。研究表明,大豆叶面喷施适当浓度的硒肥能促进大豆生长发育和改善生理生态指标,提高子粒中硒含量,对促进产量提高具有重要作用。
Selenium-an antioxidative protectant in soybean during senescence
Strategies for increasing the selenium content of wheat
DOI:10.1016/j.jcs.2007.02.006 URL [本文引用: 1]
