夏永香，劉世琦，李賀，陳祥偉

(山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院，作物生物學國家重點實驗室，農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學重點開放實驗室，山東泰安271018)

硒是一種比較稀有的元素，也是人體和動物體維持機體健康必需的微量元素［1］。缺硒可引起人類和動物的多種疾病，但在我國72%的地區(qū)屬于缺硒或低硒地區(qū)［2］。近年來的研究證明，通過土壤—植物—(動物)—人的食物鏈方式補硒是最安全最有效的途徑，因為蔬菜可以將毒性高的無機硒轉化為毒性小的有機硒［3］。然而大多數(shù)蔬菜中的硒含量均較低，所以通過提高蔬菜中的含硒量達到補硒的目的具有很大的潛力。

大蒜是天然的含硒植物，可以作為硒的載體，特別是有機硒的載體，可望成為一種理想的補硒天然食品。段詠新等［4］對硒在大蒜體內(nèi)的生物富集及其抗氧化作用做了研究，得出適量的硒可以促進大蒜生長，提高大蒜中蛋白質、可溶性糖、DNA、RNA含量;王晉民等［5］通過不同硒處理對大蒜影響的研究表明，適量的硒能提高大蒜的產(chǎn)量、有機硒含量和硒的轉化率，提高大蒜Mg、K、Fe的含量，而降低大蒜中Vc、粗纖維、總糖含量;院金謁等［6］也證明土壤中施用適量的硒對提高大蒜葉片葉綠素、SOD活性和鱗莖硒含量及有機硒轉化率作用顯著，對大蒜的生長發(fā)育有明顯的促進作用;王永勤等［7］證明大蒜葉面噴施適量的硒可以增加大蒜產(chǎn)量、硒含量和有機硒轉化率，過量的硒則對大蒜產(chǎn)生抑制作用，甚至出現(xiàn)硒中毒。目前國內(nèi)外關于硒對大蒜影響的研究還不算成熟，有關硒對大蒜生理特性及蒜薹和鱗莖產(chǎn)量、品質的綜合報道較少。本文采用盆栽試驗，通過葉面噴施不同次數(shù)、不同濃度的亞硒酸鈉溶液，全面探討硒對大蒜光合特性、含硒量、產(chǎn)量和品質的影響，旨在尋找出最合適的噴施次數(shù)與濃度，為富硒大蒜的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2010年10月至2011年6月在山東農(nóng)業(yè)大學蔬菜試驗站進行。土壤肥力狀況:有機質含量21.47 g/kg、有效氮 79.34 mg/kg、有效磷 23.67 mg/kg、有效鉀 98.23 mg/kg、全硒 0.203 mg/kg，土壤pH值為6.67。供試大蒜品種為“金蒜3號”。

試驗采用雙因素隨機區(qū)組設計，主因素為施Na2SeO34 個水平:0(Se0)、5(Se1)、10(Se2)、15 mg/L(Se3)，副因素為噴施1次(4月25日噴施一次，T1)、2次(4月15日和25日各噴一次，T2)、3次(4月5日、15日和25日各噴一次，T3)3個處理。其中，每次噴施1000 mL，Se0為噴施等量蒸餾水的對照處理。試驗采用直徑30 cm、高30 cm的營養(yǎng)缽，每缽裝風干土15 kg，每缽施入15 g硫酸鉀復合肥(N∶P2O5∶K2O=15 ∶15∶15)做基肥，與土充分混勻。2010年10月3日播種，每缽種植大蒜5棵。每個處理重復12次，共144盆。生長期(2011年3月25日)追施一次尿素2.5 g/盆，進行正常的田間管理。

由于噴施1次(T1)、2次(T2)、3次(T3)的Se0處理的大蒜生理生化、含硒量和品質指標差異不顯著，在不影響試驗結果準確性的基礎上，本試驗將T1Se0、T2Se0、T3Se0處理的平均值作為統(tǒng)一的對照(即CK)。

1.2 樣品采集與測定

2011年5月6日測定葉片光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率，5月7日測定葉片光合色素含量。5月11日采收蒜薹，6月2日采收鱗莖，分別于采收后測定蒜薹、鱗莖含硒量、產(chǎn)量和品質(可溶性糖、維生素C、可溶性蛋白、游離氨基酸和大蒜素)，每處理取樣10株，混勻，3次重復。

光合參數(shù)采用TPS－2光合儀于2011年5月6日上午8:30～10:00進行測定，光強1200～1400 μmol/(m2·s)，氣溫20 ～23℃，葉溫20 ～24℃，CO2濃度374～381 μmol/mol，測定部位為從上數(shù)第4片葉中間，每水平隨機測定5株，即重復5次;光合色素含量測定采用丙酮比色法［8］。

蒜薹抽出打彎時從近地面向上10～15 cm處采收，用MP200B電子天平測定每個處理蒜薹的平均重量;鱗莖采收后，從鱗莖上部膨大處向上2 cm位置剪去上部假莖，去除根系，自然風干 20 d，用MP200B電子天平測定蒜頭的重量。

可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C和大蒜素用鮮樣測定，分別采用蒽酮比色法［8］、考馬斯亮藍法［8］、二甲苯比色萃取法和苯腙法［9］。

將蒜薹和鱗莖105℃殺酶15min，80℃烘干至恒重，粉碎、過篩后，分別采用茚三酮法和分光光度法［10］測定游離氨基酸含量和硒含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用DPS6.55和Microsoft Excel2003進行統(tǒng)計分析。采用Duncan新復極差法進行多重比較。

2 結果分析

2.1 硒對大蒜葉片光合色素的影響

硒肥噴施次數(shù)和噴施濃度對大蒜葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素(a+b)含量影響極顯著(圖1、表1)。噴施3個濃度的硒肥均能顯著提高大蒜葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素(a+b)含量，且呈先升高后降低的拋物線趨勢。噴施1次和2次硒肥處理(T1、T2)，Se2(10 mg/L)水平下葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素(a+b)含量增幅最大，其中T1Se2處理較CK分別提高 25.98%、24.92%、29.72%和25.74%;T2Se2處理較CK分別提高35.36%、33.27%、31.24%和34.88%，其最有利于大蒜葉片光合色素的合成。噴施3次硒肥處理(T3)，Se1(5 mg/L)水平下葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素(a+b)含量達到最高值，較CK分別提高28.68%、27.34%、28.68%和 28.38%，差異極顯著。高濃度(Se3)的硒肥對提高大蒜葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素(a+b)含量的效果降低，處理 T3Se3達到最低值，分別較 CK提高4.91%、5.93%、3.61%和5.14%。

圖1 硒肥噴施次數(shù)和濃度對大蒜葉片光合色素含量的影響Fig.1 Effects of different Se spraying frequencies and concentrations on photosynthetic pigment content of garlic leaves

表1 硒肥噴施次數(shù)和濃度對大蒜葉片光合色素含量影響的差異顯著性分析(F值)Table 1 Significance analyses of effects of different Se spraying frequencies and concentrations on photosynthetic pigment content of garlic leaves(F-value)

2.2 硒對大蒜葉片光合參數(shù)的影響

表2表明，Se1、Se2、Se3濃度下噴施1次、2次、3次處理均顯著提高了葉片的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度。各噴施次數(shù)下，大蒜葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度的變化均隨硒濃度增加呈先升高后降低的趨勢，噴施1次(T1)、2次(T2)硒肥處理，Se2濃度增幅最大，T1Se2、T2Se2與CK相比，凈光合速率分別提高61.42%、88.02%，蒸騰速率分別提高50.00%、72.30%，氣孔導度分別提高85.63%、92.35%;噴施3次(T3)硒肥處理，Se1濃度增幅最大，與CK相比，T3Se1處理凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度分別提高了68.16%、51.01%和87.46%。T3Se3處理凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度達到所有處理的最低值(除CK)，說明噴施3次高濃度(Se3)硒肥不利于凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度的提高。由表2還可看出，胞間CO2濃度的變化與凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度的變化趨勢相反，除處理T1Se1、T3Se3外，其它各處理均顯著降低葉片胞間 CO2濃度，T1Se2、T2Se2、T3Se1處理達到各噴施次數(shù)的最低值，分別比 CK降低10.38% 、16.21% 、11.11% 。

總之，硒肥噴施次數(shù)和濃度對大蒜葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度的影響顯著，其中噴施2次10 mg/L濃度的硒肥處理最有利于大蒜葉片光合性能的提高，更有利于光合物質的積累。

表2 硒肥噴施次數(shù)和濃度對大蒜葉片光合參數(shù)的影響Table 2 Effects of different Se spraying frequencies and concentrations on photosynthetic parameters of garlic leaves

2.3 硒對蒜薹及鱗莖硒含量的影響

由表3可知，葉面噴施不同濃度、不同次數(shù)的亞硒酸鈉溶液均可提高蒜薹和鱗莖含硒量，其中硒肥噴施次數(shù)和濃度對蒜薹和鱗莖含硒量影響極顯著。各噴施次數(shù)下，隨著噴施濃度的升高，蒜薹和鱗莖含硒量隨之增加，在Se3濃度(15 mg/L)下達到最高值;各噴施濃度下，隨著噴施次數(shù)的增加，蒜薹和鱗莖含硒量也隨之增加，噴施3次硒含量最高。當噴施3次15 mg/L的Se時(T3Se3處理)，蒜薹和鱗莖含硒量達最高，分別為19.81和23.96 mg/kg，為CK的3.85和4.41倍。

表3 硒肥噴施次數(shù)和濃度對大蒜蒜薹及鱗莖硒含量的影響Table 3 Effects of different Se spraying frequencies and concentrations on Se content of bolts and bulbs of garlic

2.4 硒對蒜薹及鱗莖質量的影響

由表4可看出，葉面噴施硒肥可顯著提高蒜薹及鱗莖鮮質量，噴施次數(shù)和濃度對提高單薹和單頭鮮質量效果極顯著，各噴施次數(shù)中，平均單薹鮮質量和平均單頭鮮質量均隨硒濃度的增加呈先升高后降低的拋物線趨勢。T1Se2、T2Se2、T3Se1處理達到各噴施次數(shù)的最高值，其中平均單薹鮮質量較CK分別提高64.90%、68.25%、65.72%，平均單頭鮮質量較 CK分別提高 25.16%、29.00%、26.09%。T3Se3處理對提高單薹和單頭鮮質量的效果最差，較CK僅分別提高9.19%和8.22%?？傊?，噴施2次10 mg/L濃度的硒肥處理(T2Se2)對提高蒜薹和鱗莖鮮質量效果最顯著，進而最有利于蒜薹和鱗莖增產(chǎn)。

2.5 硒對蒜薹及鱗莖品質的影響

2.5.1 硒對蒜薹品質的影響 硒不但可以影響蒜薹的生理指標，還對蒜薹的品質有一定的影響。由表5可知，硒對蒜薹中可溶性糖，可溶性蛋白，維生素C含量的影響基本一致，即在各噴施次數(shù)下，隨著硒濃度的增加，上述指標都呈先升高后降低的拋物線趨勢，但是各處理對不同指標影響的顯著性不盡相同。噴施1次、2次硒處理，Se2(10 mg/L)濃度下蒜薹可溶性糖含量最高，分別較CK提高38.76%、73.05%;噴施3次硒處理，Se1(5 mg/L)濃度下蒜薹可溶性糖含量增加最顯著，較CK提高59.11%;T3Se3處理蒜薹可溶性糖含量低于其他各施硒處理，較CK僅提高9.64%。不同濃度、不同噴施次數(shù)(除T3Se3處理維生素C含量外)均能顯著提高蒜薹中可溶性蛋白和維生素 C含量，其中 T1Se2、T2Se2、T3Se1處理達到各噴施次數(shù)的最高值，可溶性蛋白和維生素C含量分別較CK提高71.93%、104.66% 、83.89% 和 14.22% 、18.95% 、17.41%;處理T3Se3可溶性蛋白和維生素C達到各處理最低值，其中維生素C含量與CK差異不顯著。

表4 硒肥噴施次數(shù)和濃度對大蒜蒜薹及鱗莖鮮質量的影響Table 4 Effects of different Se spraying frequencies and concentrations on the fresh weights of bolts and bulbs of garlic

由表5還可以看出，硒可降低蒜薹中大蒜素和游離氨基酸含量，其中硒對大蒜素含量的影響與可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C相似，游離氨基酸含量的變化則與其相反。除處理 T1Se1、T2Se3、T3Se3可顯著降低蒜薹中大蒜素含量外(分別比CK降低16.39%、9.71%、13.45%)，其他各處理對蒜薹中大蒜素含量的影響不顯著;各處理均能顯著降低蒜薹中游離氨基酸的含量，T1Se2、T2Se2、T3Se1達各噴施次數(shù)的最低值，分別比CK降低28.12%、36.95%、33.52%。方差分析表明，硒濃度對上述指標影響極顯著(表5)。

2.5.2 硒對大蒜鱗莖品質的影響 由表6可知，除游離氨基酸含量變化與蒜薹相反外，其他品質指標的變化均與蒜薹相似。不同噴施次數(shù)、不同濃度(除T3Se3處理的可溶性蛋白和維生素C含量)的硒肥均能有效提高鱗莖中可溶性糖、可溶性蛋白、維生素 C和游離氨基酸的含量，T1Se2、T2Se2、T3Se1分別達到各噴施次數(shù)的最高值，與CK相比，可溶性糖分別提高68.55%、82.01%、72.66%，可溶性蛋白分別提高40.74%、51.27%、44.79%，維生素C分別提高49.32%、69.82%、59.90%，游離氨基酸分別提高35.20%、38.91%、38.46%;處理T3Se3可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、游離氨基酸均低于其他各施硒處理，較CK分別提高10.47%、1.39%、4.65%、11.49%。葉面施硒可降低鱗莖中大蒜素的含量，除T2Se2對鱗莖大蒜素含量的影響不顯著外，其他各處理均可顯著降低鱗莖大蒜素的含量。表6表明，噴施次數(shù)和濃度對上述指標影響顯著，且存在顯著交互效應，其中以噴施2次10 mg/L Se處理(T2Se2)對改善鱗莖品質最有效。

3 討論

3.1 葉面噴施硒對大蒜葉片光合性能的影響

本試驗證明，硒可以提高大蒜葉綠素和類胡蘿卜素含量，這與院金謁等［6］的研究結果一致，適量的硒可以顯著提高葉綠素含量，這在小麥［11］、油菜［12］、生菜［13］、胡蘿卜［14］、花椰菜［15］、辣椒［16］等多種植物上均有報道。在硒的生理濃度范圍內(nèi)，硒可以促進植物對 P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Mo 等元素的吸收［17］，而這些元素大多能促進或參與葉綠素的合成過程，因此，硒提高葉綠素含量可能是通過促進這些對葉綠素合成有益元素的吸收來實現(xiàn)的。

表5 硒肥噴施次數(shù)和濃度對大蒜蒜薹營養(yǎng)品質的影響Table 5 Effects of different Se spraying frequencies and concentrations on nutrition quality of in the bolts of garlic

硒提高大蒜葉片的凈光合速率，可能是由于硒引起葉綠素含量增加，導致光合作用增強，進而引起凈光合速率提高。楊鳳娟等［18］的研究表明，大蒜葉片凈光合速率越高，胞間CO2濃度越低，與本試驗結果一致。施硒同時提高了大蒜葉片的蒸騰速率和氣孔導度，表明適量的硒有助于調節(jié)氣孔正常開閉，從而利于CO2的交換和水的蒸騰。

3.2 硒對蒜薹和鱗莖硒含量的影響

本試驗表明，隨著噴施次數(shù)和濃度的增加，蒜薹和鱗莖含硒量隨之增加，說明大蒜對硒有很強的富集作用，這與王晉民等［5］、王永勤等［7］、段詠新等［19］、院金謁等［6］的研究結果一致。含硒量與前人結果有差別，可能是由于大蒜品種不同、地域差異等原因造成的。

3.3 硒對蒜薹和鱗莖的產(chǎn)量與品質的影響

研究證明，適量的硒可以提高大蒜產(chǎn)量［5－7］，改善作物品質。關于硒對大蒜品質影響的報道還相對較少，本試驗得出，硒可以提高蒜薹和鱗莖中可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量，噴施2次10 mg/L的亞硒酸鈉效果最顯著。段詠新等［19］證明硒可以提高大蒜中蛋白質和可溶性糖含量，但王晉民等［5］研究表明，施硒與大蒜中Vc和總糖含量呈負效應，與本試驗結果不同，但是在其它作物上有相似報道，如水培生菜加硒可提高生菜葉總糖、還原糖和可溶性蛋白含量［20］，李彥等［21］證明一定量的硒能提高番茄果實Vc含量。關于硒對大蒜品質影響的報道還不是很多，得出不同的結果可能是由于品種、生長環(huán)境等因素不同所造成的。同時本試驗還得出硒與大蒜素含量呈負相關，除對照(CK)外，在噴施相同次數(shù)條件下，隨硒濃度升高，大蒜素含量呈先升高后降低的趨勢，且以噴施2次10 mg/L的亞硒酸鈉的處理大蒜素含量最高，與對照無差異，目前其機理尚待進一步研究。試驗證明，蒜薹和鱗莖游離氨基酸含量的變化呈負相關，硒可減少蒜薹中游離氨基酸含量，增加鱗莖中游離氨基酸含量，可能是蒜薹與鱗莖對硒的耐受力不同，也可能是硒促進了蒜薹中的游離氨基酸向鱗莖轉移，還可能是硒促進了蒜薹中的游離氨基酸合成蛋白質，目前還不能給出明確的解釋，有關硒對游離氨基酸含量影響的報道也不盡相同，如Munshi［22］指出硒可提高馬鈴薯塊莖中蛋白質含量，降低游離氨基酸含量;史衍璽等［23］研究表明，硒能提高小白菜地上部游離氨基酸含量。

表6 硒肥噴施次數(shù)和濃度對大蒜鱗莖營養(yǎng)品質的影響Table 6 Effects of different Se spraying frequencies and concentrations on nutrition quality in the bulbs of garlic

4 結論

試驗證明，葉面施硒能有效提高大蒜葉片光合性能，提高蒜薹和鱗莖質量、含硒量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和維生素C含量，提高鱗莖游離氨基酸含量。當生長期噴施2次10 mg/L亞硒酸鈉時，光合性能達到最優(yōu)，蒜薹和鱗莖質量、可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C含量達到最高，鱗莖游離氨基酸含量最高，蒜薹和鱗莖大蒜素降低不顯著。高濃度(15 mg/L)的硒不利于葉片光合性能，蒜薹和鱗莖質量、可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、大蒜素含量的提高，當噴施3次高濃度(15 mg/L)的硒肥時，以上指標達到最低值，僅蒜薹中游離氨基酸降幅不顯著，但此時蒜薹和鱗莖的含硒量最高。

綜上，生長期噴施2次10 mg/L的亞硒酸鈉可以顯著增強大蒜葉片的光合性能，增加蒜薹和鱗莖的質量，改善蒜薹和鱗莖的品質。

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