硒對油菜各部位礦質元素含量及其遷移特征的影響

明佳佳，胡承孝，3，趙小虎，3，?，鄭亞偉，劉新偉，趙 澤，趙園園，賈 瑋

（1.華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院/農業(yè)部長江中下游耕地保育重點實驗室，湖北武漢430070；2.湖北省富硒產業(yè)研究院富硒農產品研究中心，湖北武漢430070；3.新型肥料湖北省工程實驗室，湖北武漢430070）

硒對油菜各部位礦質元素含量及其遷移特征的影響

明佳佳1，2，胡承孝1，2，3，趙小虎1，2，3，?，鄭亞偉1，劉新偉1，2，趙 澤1，趙園園1，2，賈 瑋1

（1.華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院/農業(yè)部長江中下游耕地保育重點實驗室，湖北武漢430070；2.湖北省富硒產業(yè)研究院富硒農產品研究中心，湖北武漢430070；3.新型肥料湖北省工程實驗室，湖北武漢430070）

采用2種施硒方式及不同硒濃度對油菜進行處理，測定油菜各部位的干質量及硒與其他元素的含量。結果表明，無論采用何種施硒方式，低濃度（土壤施硒0.1 mg·kg-1或葉面噴施0.1 mg·L-1）的硒有助于提高油菜生物量，而高濃度（土壤施硒1.0 mg·kg-1或葉面噴施0.5 mg·L-1）硒處理均降低了油菜生物量。外源硒增加了油菜根、莖、葉中氮、磷、鉀、鈣、鎂、錳等的含量，以及油菜根中鐵含量、葉中銅含量和根、莖中鋅含量。外源硒促進了油菜莖中氮、磷、鉀、鎂、鐵、銅、鋅向葉的遷移，降低了根中磷、鉀、鎂、鐵、鋅向莖的遷移。低濃度硒降低了油菜根中鈣向莖的遷移，高濃度硒促進了油菜莖中鈣向葉的遷移。

硒；油菜；礦質元素；含量；遷移

Key words：selenium；rape；mineral element；content；translocation characteristic

礦質元素是作物正常生長發(fā)育、提高產量和改善品質所必需的。氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅是植物生長發(fā)育所需的主要礦質元素［1］。油菜是我國重要的油料作物，種植面積約700萬hm2，總產量在1 200萬t以上，居世界首位［2］。如何提高油菜對礦質元素的吸收利用，在促進油菜生長的同時，又減少施肥用量，降低化肥對農田土壤的污染，對農業(yè)健康安全生產具有重要意義。硒（selenium，Se）是人體必需營養(yǎng)元素之一［3］，具有防癌抗癌、清除體內自由基、抗衰老作用［4］。人體對硒的攝入直接或間接來自植物，因此植物在硒生態(tài)鏈中起著重要作用。此外，硒是植物生長的有益元素，適量的硒有助于增強植物抵抗干旱［5］、鹽害［6］、冷害［7］、重金屬毒害［8-10］和紫外輻射［11］的能力，提高作物品質［12］，顯著改善其生理指標和相關酶的活性［10，13-14］。硒在菠菜上的試驗表明，與對照相比，硒濃度≤1.0 mg· L-1時，植物生物量增加，而濃度為1.0 mg·L-1時，生物量降低［15］。也有研究報道，0.1～1.0 mg· kg-1的硒可以抑制黑麥草的過氧化作用［16］。土壤含硒和外施硒肥能顯著改變作物各部位硒及其他礦質元素含量，然而，外源硒的施用能否改變油菜體內各部位礦質元素的吸收積累特征，何種施用方式和施用量效果最佳，相關研究對此鮮見報道。本試驗以盆栽油菜為供試體系，分別采用土壤施硒和葉面噴施的方式，各設置3個濃度，旨在通過分析不同施硒方式及硒的施用量對油菜生物量、主要礦質元素吸收與遷移特征的影響，探討有助于油菜生長的最佳硒施用濃度及其施用方式，進而為油菜合理施肥、增強抗病抗脅迫能力、降低化肥對農田環(huán)境污染等提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試作物為中國農業(yè)科學院油料作物研究所選育的油菜中雙9號。選取湖北省武漢市酸性黃棕壤為試驗土壤，土壤pH值4.8，有機質含量2.12%，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為69.73、29.87、47.64 mg·kg-1，土壤總硒含量12.37μg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗在華中農業(yè)大學微量元素中心盆栽場進行。試驗設置對照（不添加外源硒處理，CK）、土壤施硒和葉面噴硒，其中，土壤施硒濃度分別為0.1、0.5、1.0 mg·kg-1，相應地，分別記為S0.1、S0.5、S1.0，葉面噴硒濃度分別為0.1、0.5、1.0 mg·L-1，相應地，分別記為L0.1、L0.5、L1.0，共計7個處理，每個處理3次重復。以亞硒酸鈉（Na2SeO3）為硒源。出苗后每盆定植2株。試驗采用聚乙烯塑料桶進行，每桶裝土6 kg。將所有肥料配成溶液施入土壤，大量元素施用量為N 0.2 g·kg-1、P2O50.15 g·kg-1、K2O 0.2 g·kg-1，肥源分別為尿素、磷酸二氫銨和硫酸鉀。微量元素營養(yǎng)參照Arnon營養(yǎng)液通用配方進行補充。土壤施硒在播種前配成溶液施入土壤，充分混勻，葉面噴硒從油菜四葉期開始噴施，每10 d噴施1次，共10次，每次每盆噴施以葉片上下表面均勻浸濕為準（約100 mL硒溶液），蕾薹初期采樣。

1.3 樣品處理與分析

將試驗油菜樣品分為根、莖、葉，105℃殺青30 min，于65℃烘干至質量恒定，稱量，磨碎，存于自封袋密封保存待用。土壤pH、有機質、有效氮、有效磷、速效鉀含量采用常規(guī)方法測定。

油菜中硒含量的測定：采用HNO3-HClO4（體積比4∶1）消解，消解過程溫度始終控制在180℃左右，消解液在6 mol·L-1HCl介質中還原，冷卻后，定容過濾，采用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法（HG-AFS-8220）測定樣品中硒含量［17］。

植物大量元素測定：稱取油菜樣品約0.15 g倒入消化管中，用硫酸-過氧化氫消化，消化至無色透明時為止，冷卻定容至50 mL。氮含量使用半微量蒸餾法測定，磷含量使用鉬銻抗比色法測定，鉀含量采用火焰光度計進行測定［18］。

植物中、微量元素的測定：稱取樣品約0.5 g倒入三角瓶底部，加入硝酸和高氯酸（體積比4∶1）混酸10mL，放置過夜后消化至無色透明為止，定容至50 mL容量瓶中。鈣、鎂加入掩蔽劑后，再與鐵、錳、銅、鋅使用AAS（原子吸收分光光度計）法測定［18］。

莖/根遷移系數=莖中元素累積量/根中元素累積量；

葉/莖遷移系數=葉中元素累積量/莖中元素累積量。

1.4 數據處理

試驗數據采用SPSS 19.0軟件進行方差分析（多重比較采用Duncan法），利用Excel 2007和Sigma Plot軟件繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 對油菜生物量的影響

從表1可以看出，與CK相比，土壤施用0.1 mg·kg-1的硒處理下，油菜葉片和總質量增加較為明顯，分別增加了95.87%、56.24%。兩種施硒方式下（土壤施用或葉面噴施），低濃度的硒處理（0.1 mg·kg-1或0.1 mg·L-1）均增加了油菜整株的干質量，但隨著施硒濃度的增加，油菜生物量均呈現下降趨勢。

表1 硒處理對油菜各部位生物量（干質量）的影響Table 1 Effects of Se application on rape dry biomass g

2.2 對油菜各部位硒含量及遷移特征的影響

兩種施硒方式均顯著增加了油菜根、莖、葉中硒含量，促進植物對硒的吸收，且隨著施硒濃度的增加，油菜各部位硒含量遞增，分別在土壤施用1.0 mg·kg-1和葉面噴施1.0 mg·L-1時達到最大值（圖1）。土壤施硒促進硒從根向莖以及從莖向葉的遷移，且隨著硒濃度的升高，其遷移特征呈現降低的趨勢，在1.0 mg·kg-1處理時達到最小值；葉面施硒處理中，0.5 mg·L-1處理組硒從根向莖的遷移量最大，而從莖向葉的遷移量隨著施硒濃度的增加遞減。

2.3 對油菜根、莖、葉中氮磷鉀含量及其遷移特征的影響

由圖2可知，與CK相比，2種施硒方式均促進油菜對氮磷鉀的吸收利用，增加油菜根莖葉中氮磷鉀含量，且地上部分（莖、葉）氮磷鉀含量明顯高于地下部分（根）。其中，土壤施硒1.0 mg· kg-1處理顯著增加了油菜根、葉中氮和磷的含量，以及油菜根、莖中的鉀含量；與CK相比，油菜根、葉中氮和磷的含量分別增加了 77.14%、15.77%和 123.25%、28.02%。土施 0.5 mg· kg-1硒顯著增加了油菜莖中氮磷鉀含量，較對照（CK）分別增加了67.05%、37.47%和26.28%。葉面施硒處理，在低濃度（0.1 mg·L-1）時顯著提高了油菜莖和葉中氮磷鉀含量，而較高濃度（1.0 mg·L-1）時增加了油菜根中氮磷鉀含量。

圖1 硒對油菜根、莖、葉中硒含量及其遷移特征的影響Fig.1 Content and migration characteristic of Se in root，stem，and leaf of rape by selenium application

與CK相比，土壤施硒處理促進了氮磷鉀從莖向葉的遷移。葉片噴施0.1 mg·L-1的硒，促進氮和鉀從油菜根向莖的遷移，較對照分別提高了111.19%和20.16%（圖2）。

圖2 硒對油菜根、莖、葉中氮磷鉀含量及其遷移特征的影響Fig.2 Effects of Se application on contents and migration characteristics of N，P，K in rape root，stem，and leaf

2.4 對油菜根、莖、葉中鈣鎂含量及其遷移特征的影響

外源硒處理促進了油菜對鈣和鎂的吸收。如圖3所示，硒處理整體上增加了油菜根、莖、葉中鈣和鎂的含量，且葉片中鈣和鎂含量高于莖和根。隨著土壤施硒濃度的增加，油菜根系鈣和鎂含量呈現降低的趨勢，而莖中鈣和鎂含量逐漸增加，且在1.0 mg·kg-1土施硒處理下達到最大值，較CK分別增加了49.06%、48.88%。葉片噴施硒處理對油菜莖中鈣和鎂的影響與土施硒效果基本一致，同樣在1.0 mg·kg-1處理時達到最大。

硒作用下，鈣和鎂從油菜根向莖的遷移高于從莖向葉的遷移，在土施硒0.5 mg·kg-1和0.1 mg·kg-1處理組，根中鈣和鎂向莖遷移達到最大值，與對照相比，分別增加了16.36%、44.37%。隨著葉面噴施硒濃度的增加，根中鈣向莖遷移系數遞增，而鎂的遷移系數遞減。

圖3 硒對油菜根、莖、葉中鈣鎂含量及其遷移特征的影響Fig.3 Effects of Se application on content and migration characteristic of Ca，Mg in rape root，stem，and leaf

2.5 對油菜根、莖、葉中鐵錳銅鋅含量及其遷移特征的影響

由圖4可知，外源硒顯著增加了油菜根中鐵、錳、鋅的含量及莖中鋅的含量，且在葉片噴施硒0.5 mg·L-1時，根中鐵、錳、銅含量最大，較對照分別增加了120.8%、336.73%、46.24%。土壤施硒0.5 mg·kg-1時，油菜根中鋅及莖中銅、鋅含量最高，分別較對照增加了47.59%、17.5%、38.69%。隨著土壤施硒濃度的增加，葉片中鐵含量呈現遞增、鋅含量呈現遞減的趨勢。隨著葉片噴施硒濃度的增加，葉片對鐵、錳、銅的吸收呈現遞增的趨勢，均在1.0 mg·L-1時達到最大值。

硒的施用降低了油菜鐵和鋅從根向莖的遷移，促進了錳和銅從莖向葉的遷移。隨著土壤施硒濃度的增加，油菜中錳、銅、鋅從莖向葉的遷移及鐵從根向莖的遷移逐漸增加。隨著葉片施硒濃度的增加，油菜鐵、銅、鋅從莖向葉的遷移遞增。

3 討論

硒是人和動物的必需元素，也是植物生長的有益元素。大量研究表明，噴施或土施適量硒肥對農作物的生長、產量和品質具有積極作用［19-21］。油菜作為十字花科植物，對硒有較強的富集能力，研究硒作用下油菜對主要礦質元素的吸收、轉運特征等的影響，有助于深入研究硒促進油菜生長的營養(yǎng)機理，進而為油菜養(yǎng)分管理和抗逆機制研究提供理論支持。

本研究通過土壤施硒和葉片噴施硒處理，分別研究了不同施硒方式和不同濃度硒作用下，油菜礦質養(yǎng)分特征。研究發(fā)現，土施0.1、0.5 mg· kg-1和葉面噴施0.1 mg·L-1硒處理均有增加油菜生物量的趨勢，可能與處理后顯著增加油菜莖中氮、磷、鉀含量，且促進氮、磷、鉀從根向莖的遷移有關，這與前人研究的結果基本一致［19，22］。本研究中2種施硒方式均可顯著提高油菜根、莖、葉中硒含量，該結果同他人的研究結果相似。王永勤等［23］對大蒜的研究發(fā)現，在試驗設置濃度范圍內，土壤施硒和葉面噴硒均能顯著增加大蒜的含硒量，且隨著外源硒濃度的升高含硒量也隨之升高。此外，本試驗中2種施硒處理均增加了油菜根、莖、葉中氮、磷、鈣、鎂、錳含量。土施0.1mg·kg-1和葉片噴施0.1 mg·L-1均顯著增加葉片中K+含量，K+促進葉肉組織和根尖細胞及細胞器的完整性，增強線粒體呼吸速率和葉綠體電子傳遞速率，同時提高作物生物量［24］。付小麗［19］對小麥的研究發(fā)現，施硒顯著提高了小麥各部位氮、磷、鉀含量以及莖稈中鈣、鎂含量，與本試驗結果相似。另有研究表明，外源硒顯著降低水稻葉片中鐵、鋅含量［25］，與本試驗結果相似。綜合本研究結果可看出，外源硒整體上提高了油菜體內礦質元素的含量，促進了油菜對大部分礦質養(yǎng)分的吸收與轉運，有助于提高油菜產量和品質，增強油菜體內硒含量，為提高油菜的抗逆能力提供了條件，也為富硒農產品生產提供了參考。

圖4 硒對油菜根、莖、葉中鐵錳銅鋅含量及其遷移特征的影響Fig.4 Effects of Se application on content and migration characteristic of Fe，Mn，Cu，Zn in rape roots，stems，and leaves

深入分析硒作用下油菜對礦質養(yǎng)分遷移系數特征發(fā)現，2種施硒方式均促進了氮、磷、鉀、鎂、鐵、銅、鋅從莖向葉的遷移，抑制了磷、鉀、鎂、鐵、鋅從根向莖的遷移，致使微量元素在葉片中含量增加?？傮w來看，外源硒抑制了礦質養(yǎng)分從根向莖的遷移，促進了礦質養(yǎng)分從莖向葉的遷移。

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（責任編輯 高 峻）

Content and migration characteristic of mineral element in rape w ith application of selenium

MING Jia-jia1，2，HU Cheng-xiao1，2，3，ZHAO Xiao-hu1，2，3，?，ZHENG Ya-wei1，LIU Xin-wei1，2，ZHAO Ze1，ZHAO Yuan-yuan1，2，JIAWei1
（1.College of Resources and Environment，Huazhong Agricultural University，Key Laboratory of Arable Land Conservation（Middle and Lower Reaches of Yangtze River），Ministry of Agriculture，P.R.China，Wuhan 430070，China；
2.Selenium-enriched Agricultural Product Research Center，Hubei Selenium Industrial Research Institute，Wuhan 430070，China；3.New Type of Fertilizer Engineering Laboratory of Hubei Province，Wuhan 430070，China）

In the present study，the effects of two selenium（Se）application methods and different Se concentrations on the dry weight and element contents of rapes were investigated.It was shown that2 selenium application methods had similar influences on rape.The rape biomass was increased by the lower Se levels（0.1 mg·kg-1in soil or 0.1 mg·L-1foliar application），yet was decreased by the higher Se levels（1.0mg·kg-1in soil or0.5mg·L-1foliar application）.External Se application increased the contents of N，P，K，Ca，Mg，Mn in roots，stems，and leaves，as well as Fe in roots，Cu in leaves and Zn in stems and root.External Se application enhanced the translocation of N，P，K，Mg，Fe，Cu，Zn from stems to leaves，while reduced the translocation of P，K，Mg，Fe，Zn from roots to stems.Se application reduced the translocation of Ca from roots to stems at the lower levels，whereas the translocation of Ca was enhanced from stems to leaves at the higher levels.

S565.4

A

1004-1524（2016）09-1564-08

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.09.16

2016-02-19

國家自然科學基金（31201501）；湖北省自然科學基金（2015CFB582）；中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助項目（2014JC007）

明佳佳（1989—），男，安徽阜陽人，碩士研究生，主要從事植物營養(yǎng)研究工作。E-mail：jiajiaming77@163.com

?通信作者，趙小虎，E-mail：xhzhao@mail.hzau.edu.cn

浙江農業(yè)學報Acta Agriculturae Zhejiangensis，2016，28（9）：1564-1571 http://www.zjnyxb.cn明佳佳，胡承孝，趙小虎，等.硒對油菜各部位礦質元素含量及其遷移特征的影響［J］.浙江農業(yè)學報，2016，28（9）：1564 -1571.