含硒叶面肥的施用方法对水稻精米硒、镉富集的影响

黄太庆，江泽普，廖 青，梁潘霞，邢 颖

(广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西 南宁 530007)



含硒叶面肥的施用方法对水稻精米硒、镉富集的影响

黄太庆，江泽普*，廖 青，梁潘霞，邢 颖

(广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西 南宁 530007)

【目的】研究叶面肥的不同施用方法对水稻的富硒降镉效果，为富硒阻镉叶面肥的科学使用提供理论依据。【方法】试验配制3种含硒叶面肥，分别在水稻破口期时或水稻破口前15～10 d一次性喷施，或在水稻破口前15～10 d 和破口时分2次施用，每种施用方法总的叶面肥用量均设置15 000和30 000 mL/hm22个水平。【结果】不同叶面肥配方、用量及喷施时期均显著影响水稻对硒的吸收，其中配方三叶面肥富硒效果好于其它配方，水稻破口期喷施含硒叶面肥对硒的吸收利用高于在破口前喷施。叶面肥喷施时期对精米镉含量影响显著，早稻于水稻破口前15～10 d 和破口时2次喷施处理的镉含量要低于水稻破口时一次喷施处理，在晚稻于破口前15～10 d 分别一次性喷施配方一、配方二和配方三叶面肥15 000 mL/hm2水平时精米镉含量分别比对照低73.9 %、56.9 %和70.6 %；喷施30 000 mL/hm2水平时，分别比对照低70.0 %、73.1 %和68.6 %。【结论】在轻度镉污染的稻田上，于水稻破口前15～10 d 喷一次配方三叶面肥15000 mL/hm2，能达到较好的富硒降镉效果。

水稻；含硒叶面肥；富硒降镉

【研究意义】硒是人体必需的微量营养元素之一，据报道全球有10亿人每日硒摄入量不足[1]，食物是人体硒的主要来源，中国有72 %的县市土壤存在不同程度的缺硒[2]，缺硒地区食物硒含量也较低[3]。镉是人体非必需元素，对人体和动植物均有毒害作用，根据2014年公布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国耕地土壤镉污染的点位超标率为7.0 %。水稻是中国一半以上人口的主食来源，同时，水稻具有富集重金属镉的习性，是吸收镉能力最强的大宗谷类作物[4]。因此，研究一种既能增加稻米硒含量，又能降低稻米中镉水平的便捷且效果稳定的方法，对提升稻米的营养价值及粮食安全具有重要意义。【前人研究进展】有关研究结果表明，通过施用磷灰石、石灰水稻秸秆、硅肥、多羟基氨基酸螯合剂等土壤修复剂，以及采取适当的农艺措施，能减少稻米中镉的积累[5]。通过给作物土施硒肥[6]，和喷施含硒叶面肥[7]等措施，均能有效的提高作物硒含量。此外，有研究认为，在土壤和植物中硒和镉之间都存在一定的拮抗作用，土壤施硒可降低镉污染土壤上水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量，并能显著降低精米中镉的分配比例[8]。喷施富硒叶面肥也能使稻米达到增硒降镉的作用，但不同的叶面肥种类，其效果也不同；即使相同的叶面肥，在不同的地点施用，其结果也不一样[9]。在土施条件下，不同的中微量元素对镉在水稻和小麦中转移和累积的影响也不同；相同的影响元素，施用方法不同对水稻吸收镉的影响也不同，硅酸钠作为土施，能有效抑制镉在水稻中的累积，而作为叶面喷施时，则提高了镉在水稻籽粒中的含量[10-11]。【本研究切入点】含硒叶面肥的使用，对水稻具有增硒降镉的作用，但不同叶面肥种类、不同的施用条件，对水稻的增硒降镉效果不同，目前，有关不同含硒叶面肥、不同喷施方式对水稻富硒降镉相关研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】配制不同含硒叶面肥，并在不同水稻生长时期施用，探寻较好的富硒阻镉叶面肥配方及科学的施用方法，为水稻的富硒降镉提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种为百香139；供试叶面肥为利用亚硒酸钠、糖蜜酒精废液(游离氨基酸37.3 g/L，有机质47.3 %，N 2.36 %，P2O50.7 %，K2O 59.6 g/L，pH值4.0)等原料进行自行配制，配制后各叶面肥硒含量均为8.8 g/L，具体配方如下：配方一，配制1000 mL需亚硒酸钠20 g，糖蜜酒精废液200 mL；配方二，配制1000 mL需亚硒酸钠20 g，糖蜜酒精废液200 mL，尿素180 g，氯化钾55 g，磷酸二氢钾80 g，七水合硫酸锌10 g；配方三，配制1000 mL需亚硒酸钠20 g，糖蜜酒精废液200 mL，尿素180 g，氯化钾55 g，磷酸二氢钾80 g。

试验地点位于广西巴马县，地处南亚热带至中亚热带季风气候区，年均降雨量约1600 mm，年均气温18.8～20.8 ℃，全年无霜期338 d，试验地势开阔、土壤养分均匀，稻田土壤的基本理化性质为：全N 0.231 %，全P 0.58 %，全钾 0.965 %，有机质 31.7 g/kg，全硒 0.22 mg/kg，全镉0.764 mg/kg，有效态镉0.50 mg/kg，pH值 6.04。

1.2 试验方法

试验于2015年4月至11月，进行早稻和晚稻两季试验，其中晚稻试验是在早稻试验数据基础上进行优化验证。

早稻：试验考虑3个因素，分别为叶面肥种类、施肥水平和施肥方法。叶面肥种类为以上的配方一、配方二和配方三3种；施肥水平为15 000和30 000 mL/hm22个水平；施肥方法为各配方叶面肥在水稻破口时作一次喷施，及各配方叶面肥用量平分两份分别于抽穗破口前15～10 d和水稻破口时喷施2种方式。同时以喷施等量的清水处理为对照，共13个处理，各处理均重复3次，共39个试验小区。

晚稻：试验考虑叶面肥种类和施肥水平两个因素。叶面肥种类为以上的配方一、配方二和配方三3种；施肥水平为15 000和30 000 mL/hm22个水平。各配方叶面肥均于水稻破口前15～10 d作1次喷施，并以喷施等量的清水处理为对照，共7个处理，各处理均重复3次，共21个试验小区。

各试验小区面积为40 m2。试验过程进行常规的田间管理。基肥施用复合肥(15-15-15)450 kg/hm2；水稻移栽后7～10 d进行第1次追肥，施用尿素225 kg/hm2；移栽后20 d左右进行第2次追肥，施用尿素105 kg/hm2，氯化钾150 kg/hm2。水稻移栽后保持3～4 cm浅水，促返青；移栽后10 d保持3～5 cm浅水，只灌不排；够苗时晒田(10～15苗/蔸)，有水含胎抽穗，后期干湿管理，收割前7 d断水。

1.3 测定项目及方法

在水稻种植前，采集稻田土壤，并交给第3方检测机构分析其中全硒、全镉、有效镉等基本理化性质。水稻成熟后，在每个小区的中央划定3个2 m2的方块，并收割每个小方块上其中一条对角线上的所有稻株，后脱粒，即采得每个小区的稻谷样品。晾晒干后，打成精米，粉碎后制得样品，待测。

大米全硒和全镉含量分析：称取植物样品0.3 g至微波消解管中，加入8 mL浓硝酸，在120 ℃ 的电炉下预消解30 min，后转移至微波消解炉中，消解程序为：加热10 min使功率升至800 W，保持5 min；后再需10 min将功率提高至1400 W，并保持20 min；后加热结束，待冷却至60 ℃以下，取出样品。从微波消解炉中取出的样品还需在120 ℃ 的电炉上赶酸至消煮液剩余2 mL左右，再加入5 mL 1∶1盐酸水溶液，消煮15 min后把消煮液转移至50 mL容量瓶中，用水定容。摇匀后，静置过夜，用原子荧光分光光度计测定全硒含量，用原子分光光度计测定镉含量。

1.4 统计与分析

使用Excel 2007，JMP7.0等软件进行数据分析和图表制作，用LSMeans Differences Student`s t 对各处理进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同叶面肥对早稻精米硒含量的影响

从表1可以看出，叶面肥种类和施肥水平对早稻精米硒含量有极显著影响，但施肥次数对其影响不显著。在各因素的交互作用方面，叶面肥种类和施肥水平、施肥水平和施肥次数的交互作用对早稻精米硒的含量影响极显著，叶面肥种类和施肥次数的交互作用的影响也达显著水平，但三因素交互作用的综合影响不显著。

从表2可知，无论采用怎样的叶面肥施用方式，早稻精米的硒累积效应均表现为配方三优于配方二和配方一，且施用3种叶面肥配方的水稻精米硒含量均显著高于对照处理。在水平1且一次喷施中，配方一、配方二和配方3分别比对照(CK)高153.2 %、265.6 %和301.8 %；水平2且一次喷施中，3种叶面肥处理分别比对照高312.8 %、618.8 %和624.5 %；水平1且分两次喷施3种配方得到的结果分别比对照高48.2 %、114.2 %和181.6 %；水平2且分两次喷施的结果分别比对照高95.7 %、230.9 %和380.5 %。从相同的叶面肥配方、相同的施用次数比对照提高的增长率上看，水平2的提高率均约两倍于水平1，说明在其它条件相同的情况下，水稻对叶面肥中硒的吸收与硒用量之间有很强的相关性。

从表2 还可以看出，相同的叶面肥、相同的喷施用量条件下，一次性在水稻破口时喷施其精米中硒含量要高于分两次分别于破口前15～10 d和破口时候喷施，配方一、配方二和配方三施用1水平时，一次性使用比分两次施用分别高70.8 %、70.7 %和42.7 %，施用2水平时分别高110.9 %、117.3 %和50.8 %。说明在水稻破口期施用叶面肥对提高精米硒含量的效率高于破口期之前施用。

2.2 不同叶面肥对晚稻精米硒含量的影响

晚稻试验结果表明，叶面肥种类和叶面肥施用水平极显著影响水稻精米硒含量(表3)，结果与早稻相似(表2)。但叶面肥种类和施用水平的交互作用对精米硒含量的影响不显著。

从图1可以知道，在进行一次喷施条件下，3种叶面肥在相同的施用水平下均表现为配方三的精米硒含量最高，其次为配方二，最低的为配方一。在两个施用水平下，施用配方三后精米中硒的含量均显著高于配方一；配方三和配方二之间的差异均不显著。此外，在施用1水平条件下，3种配方的硒含量与对照均没有显著差异，但施用配方一精米硒含量甚至比对照处理低33.3 %，施用配方二的与对照相同，而施用配方三的比对照高38.1 %。在施用水平2条件下，施用配方一、配方二和配方三叶面肥后，精米中硒含量分别比对照高45.7 %、114.6 %和150.8 %。

表1 不同叶面肥对早稻精米硒含量影响的方差分析(F值)

注：*P<0.05，**P<0.01，下同 。

Note：*P<0.05，**P<0.01.The same as below.

表2 不同的叶面肥喷施措施对早稻精米硒含量的影响

注：同列数据后不同字母表示处理间差异达显著水平(P<0.05)，下同。

Note：Values followed by different letters means significantly different (P<0.05)in the same column，the same as below.

表3 不同叶面肥对晚稻精米硒含量影响的方差分析(F值)

2.3 不同叶面用对早稻精米镉含量的影响

从表4可以知道，施用含硒叶面肥的次数对早稻精米镉含量有极显著影响，叶面肥种类和施肥水平的影响不显著。在各因素的交互作用方面，叶面肥种类和施肥水平、施肥水平和施肥次数、叶面肥种类和施肥次数及3种因素共同作用的交互作用对早稻精米镉的含量影响均不显著。

不同的字母表示处理间差异显著(P<0.05)(下同)Different letter means significantly different (P<0.05).The same as below图1 不同的叶面肥喷施措施对晚稻精米硒含量的影响Fig.1 Effect of foliar fertilizer used methods on late rice Se contents

表5表明，在早稻种植中，3种配方的叶面肥在进行一次喷施的情况下，精米中镉含量均显著高于对照处理，在施用水平1条件下，配方一、配方二和配方三分别比对照(CK)提高212.4 %、221.0 %和214.3 %；在施用水平2条件下，配方一、配方二和配方三分别比对照(CK)高288.6 %、177.1 %和201.9 %。在进行两次喷施的情况下，除了配方三、施用水平1处理外，其它处理精米中镉含量均高于对照处理，在施用水平1条件下，配方一、二、三分别比对照(CK)高58.1 %、92.4 %和-29.5 %，在施用水平2条件下，配方一、二、三分别比对照(CK)高32.4 %、50.5 %和9.5 %。

相同的叶面肥施用量，分两次施用的精米镉含量比一次施用的低，其中在水平1条件下，配方一、二、三分别降低49.4 %、40.1 %和77.6 %，在水平2条件下，配方一、二、三分别降低65.9 %、45.7 %和63.7 %(表5)。

2.4 不同叶面肥施用对晚稻精米镉含量的影响

晚稻试验结果表明，叶面肥种类、施肥水平及两者之间的交互作用对水稻精米中镉累积的影响不显著(表6)。这与早稻的结果相似。但晚稻3种叶面肥在水稻破口前15～10 d 进行一次喷施水平1和水平2处理，精米中镉含量均显著低于对照处理，而施用含硒叶面肥的3个处理间的镉含量没有显著差异(图2)。配方一、配方二和配方三在水平1施用条件下，分别比对照降低73.9 %、56.9 %和70.6 %；在水平2施用条件下，分别比对照降低70.0 %、73.1 %和68.6 %。

表4 不同叶面肥对早稻精米镉含量影响的方差分析(F值)

表5 不同的叶面肥喷施措施对早稻精米镉含量的影响

表6 不同叶面肥对晚稻精米硒含量影响的方差分析(F值)

3 讨 论

施用含硒叶面肥的富硒效果要根据实际情况而定，本研究中，对早稻使用等量的叶面肥，分2次喷施的水稻精米硒含量低于作一次施用的精米硒含量，这是因为在水稻破口期施用硒肥对精米硒含量的影响要高于之前的生长期。穆婷婷等[12]研究表明抽穗期喷施亚硒酸钠是谷子叶面喷施硒的最佳施用期。一般认为，在作物的生长旺盛期，作物对硒的吸收利用率越高。早稻施用叶面肥的富硒效果好于晚稻，晚稻低水平的施用量其精米硒含量与对照差异不显著，甚至会低于对照，这可能与气候有关，因为温度、光照、湿度、风速等环境因素都可以影响叶片养分吸收效果[13]。土壤环境条件也会影响硒的吸收，由于硒具有抑制重金属吸收的作用，叶面吸收的硒转移至水稻根系[14]，抑制镉的吸收[8]，从而导致籽粒累积的硒减少。3种含量叶面肥配方中，以配方三的富硒效果最好，其次为配方二，最差的为配方一，与NPK配施，有利于水稻叶面对硒的吸收，而硫酸锌的加入，降低其吸收量，可能是亚硒酸盐与硒酸盐有竞争的关系[15]。随着外源硒用量的增加，水稻硒含量也快速增加[7]，与本研究结果一致，根据国家标准——《GBT 22499-2008 富硒稻谷》，加工大米中硒含量为0.04～0.30 mg/kg，广西地方标准——《DB45/ T1061-2014富硒》粮食类要求，硒含量指标为0.15～0.50 mg/kg，在水稻孕穗期或破口前施用一次配方三叶面肥15 000 mL/hm2，大米硒含量能达到富硒大米标准。

图2 不同的叶面肥喷施措施对晚稻精米镉含量的影响Fig.2 Effect of foliar fertilizer used methods on late rice Cd contents

研究认为水稻叶面喷施硒肥有利于稻米中锰和铁元素的吸收，显著降低籽粒中汞、铅和镉含量，提高水稻籽粒品质[16-17]。但叶面肥的施用方法不同对水稻精米的降镉效果差异很大，在早稻试验中，尽管多数处理镉含量大于对照，但把等量叶面肥作两份分别在水稻破口前15～10 d和破口时喷施，最终的精米镉含量要低于全部在水稻破口时喷施的精米隔含量；而在晚稻试验中，相同的叶面肥用量全部在水稻破口前15～10 d 施用，其精米镉含量均显著低于对照处理，其中可能与硒能降低镉对作物的毒害作用有关[18-19]，研究认为硒可能存在3种机制能缓解镉对水稻的毒害作用：第一，硒抑制了水稻对镉的吸收，从而减轻了镉的毒害；第二，硒能促进PCs(植物螯合肽)的合成，增加镉与PCs的络合，降低水稻体内有害镉形态的含量，缓解镉对水稻的毒害，增强水稻对镉的忍耐性；第三，硒可能参与能量代谢、蛋白质代谢，以及与其它元素的相互作用，从而缓解镉对水稻的毒害[8]。在镉含量较高的土壤上，较早喷施含硒叶面肥，硒会转移至水稻根部[14]，在水稻根部与镉产生拮抗作用，从而抑制了镉的吸收，表现出第一种减轻镉毒害的机制；而在水稻破口时喷施含硒叶面肥，此时镉已进入水稻体内，可能会对水稻籽粒产生毒害，此时表现出第二或第三种解镉毒机制，以降低水稻植株内有害镉成分的浓度，而有害镉成分浓度的降低，可能进一步增加水稻对镉的吸收。在早稻试验中，虽然也有在水稻破口前15～10 d 喷施含硒叶面肥的处理，但较小的叶面肥用量，并不能达到阻镉的效果。在本研究中，采用一次喷施时，不同配方叶面肥的阻镉效果差异不显著。含硒叶面肥对水稻的阻镉机制，还有待进一步研究。

4 结 论

叶面肥种类对水稻精米硒含量影响极显著，配方三叶面肥富硒效果最好，往后依次为配方二和配方一。叶面肥施用次数和时间对精米的富硒和降镉的效果均有极显著影响，在水稻破口期时喷施，精米的富硒效果最好；但在水稻破口期前15～10 d 喷施，才能显著降低精米镉含量。因此，建议在轻度镉污染的稻田上，于水稻破口期前15～10 d 喷施一次15 000 mL/hm2配方三叶面肥，能较好达到富硒降镉效果。

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(责任编辑 陈 格)

Effect of Different Selenium Foliar Fertilizers Application Methods on Selenium and Cadmium Enrichment in Polished Rice

HUANG Tai-qing，JIANG Ze-pu*，LIAO Qing，LIANG Pan-xia， XING Ying

(Agricultural Resource and Environment Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Guangxi Nanning 530007，China)

【Objective】To provide theoretical references for Se-enrichment and Cd-reduction foliar fertilizer scientific usage, the effects of selenium-enriched and cadmium-reduction of polished rice by using different foliar-fertilizer application methods were studied.【Method】Three selenium foliar-fertilizer were confected, and these selenium foliar-fertilizers were sprayed only one time at rupturing of rice or 15-10 d before rupturing of rice, or sprayed first time during 15-10 d before rupturing and second time at rupturing, respectively. Two application levels of total foliar amount(15 000 and 30 000 mL/hm2) were set in all application methods.【Result】Different foliar fertilizers, application levels and spray stage were significantly affected Se absorption of rice, the Se-enrichment effect of formula No.3 were better than that of other formulas. Se contents in polished rice applied with Selenium foliar fertilizers at rupturing were higher than that applied with selenium foliar fertilizers before rupturing. The spraying stage of foliar fertilizer had great influence on Cd content in polished rice. For early rice, Cd contents of polished rice with sprayed foliar fertilizer once 15-10 d before rupturing and once at rupturing were lower than that sprayed only one time at rupturing of rice. For late season rice, spraying once 15-10 d before rupturing with 15000 mL/hm2foliar fertilizers of formula No.1, formula No.2 and formula No.3, the Cd contents of polished rice were 73.9 %，56.9 % and 70.6 % lower than that of control, respectively; spraying with 30 000 mL/hm2, the Cd contents of polished rice were 70.0 %，73.1 %和68.6 % lower than that of control, respectively.【Conclusion】In paddy field with slight Cd pollution, the effect of Se-enrichment and Cd-reduction was more significant by spraying 15 000 mL/hm2formula No.3 foliar fertilizer only once 15-10 d before rupturing of rice.

Rice; Selenium foliar fertilizer; Se-enrichment and Cd-reduction

1001-4829(2017)6-1376-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.6.024

2017-03-23

广西科技计划项目“广西特色作物高效富硒关键技术研究与示范”(桂科攻1598006-5-13)；广西农业科学院基本科研业务费项目“南方土壤环境硒素特征与作物高效富硒研究”(桂农科2015YT33)；广西农业科学院科技发展基金项目“土壤富硒微生物的筛选、鉴定及创新利用”(2015JM23)；广西农业科学院成果转化项目“巴马富硒优质稻米标准化栽培技术示范基地建设”(农成转2015005)

黄太庆(1986-)，壮族，男，广西柳州人，硕士，助理研究员，主要研究方向为土壤生态与高值农业，*为通讯作者：江泽普，E-mail: lzjeep@163.com。

X503.231；S143.7+1

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