外源硒、钙对优质食味粳稻产量、品质及稻米硒、钙含量的影响

魏 杰， 吴传万， 尹 航， 张豪杰， 文章荣， 邵 青， 陈紫岩， 章安康， 彭 杰，杜小凤

(江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏淮安223001)

水稻(OryzasativaL.)是重要的粮食作物，全球50%以上的人以稻米为主食[1]，随着人口增加以及耕地面积的不断减少，增加水稻产量对保障中国粮食安全起着重要的作用[2]。近年来，随着居民生活水平和消费品质的提高，人们对稻米的消费需求逐渐由“吃饱”向“吃好”转变[3]，优质食味稻米的需求进一步增加，但优质稻米供应与市场需求存在较大的差距[4]。因此，如何在维持产量的同时，进一步改良稻米品质是当前迫切需要解决的问题。

氨基多糖主要以几丁质、脱乙酰几丁质的形式存在于节肢动物外骨骼和真菌细胞壁中，在自然界中的含量仅次于纤维素，是大量存在的碱性多糖[5]。大量研究结果表明，氨基多糖及其衍生物可以调节并促进水稻[6]、小麦[7-8]、玉米[9]、西瓜[10]、水果萝卜[11]、大白菜[12]等作物的生长，提质增产，提升作物对逆境的抗性。

硒是人体必需的微量元素，大量临床研究结果表明，硒在防治大骨节病和克山病、防癌抗癌、抗衰老以及提高人体免疫力等方面具有重要作用，被称为“生命的神奇元素”和“长寿元素”[13-14]。然而，中国是缺硒大国，有三分之二的人口面临缺硒带来的健康威胁。已有研究结果表明，通过根施硒肥或叶面喷施硒肥均可显著提高水稻籽粒硒的含量[15-16]，对稻米进行硒生物强化是解决中国居民缺硒的有效途径之一[17]。同时，外源硒还具有提高种子发芽率，增强光合作用，促进生长，增加产量，提升抗逆性，提高稻米品质等作用[13]。但是，目前关于外源硒对水稻产量、品质和营养强化效应影响的研究不多，尤其关于优质食味水稻硒营养强化的研究和技术方案极少。

钙是人体必需的大量元素，也是植物所必需的营养元素之一，在植物生长发育以及应对环境胁迫中具有重要作用[18]，钙肥可促进植物对养分的吸收，促进其生长[19]，还可提升植物生物膜结构的稳定性[20]，改善植物的光合作用以及参与第二信使传递信号等作用[21]。但是目前关于钙制剂对水稻产量、品质、钙营养强化影响的研究还比较缺乏。

本研究拟以南粳9108、南粳46、南粳2728、南粳505、淮稻5号和徐稻9号为试验材料，设置田间试验，探究氨基多糖硒钙水溶肥对不同优质食味粳稻产量、品质和硒、钙营养强化的影响，以期为水稻的营养强化栽培提供理论、实践依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本研究选取江苏主导的优质食味水稻品种为试验材料，包括江苏省农业科学院选育的南粳9108、南粳46、南粳2728和南粳505，江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所选育的淮稻5号，江苏徐淮地区徐州农业科学研究所选育的徐稻9号。

本研究所用氨基多糖硒钙水溶肥为江苏双林海洋生物药业有限公司产品，氨基多糖≥100 g/L，产品形态为水剂。

1.2 试验设计

试验于2019年在江苏省现代农业(稻麦)科技综合示范基地(淮阴区凌桥镇夏家湖农场)进行。前茬作物为小麦，淤泥质土，0～20 cm土层的有机质含量为24.2 g/kg，全氮含量为1.23 g/kg，速效磷含量为55.9 mg/kg，速效钾含量为126.1 mg/kg。

试验采用随机区组设计，于水稻破口期在叶面喷施133 ml/L的氨基多糖硒钙水溶肥，以喷施等量清水为对照，每个处理重复3次，小区面积为15 m2。田间管理措施参照当地水稻常规高产栽培管理[22]。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量及其构成因素 在水稻成熟期测定产量及其构成因素(穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量)，具体参照龚金龙等[23]的测定方法。

1.3.2 稻米品质、米饭食味值 糙米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、不完善粒率、黄米粒率、粒型(长宽比)等的测定方法参照中华人民共和国国家标准《GB/T17891-1999 优质稻谷》[24]。精米蛋白质、直链淀粉含量利用近红外快速品质分析仪(PerkinElmer公司产品)测定。采用米饭食味计[佐竹机械(苏州)有限公司产品]测定米饭的食味值。

1.3.3 硒含量和钙含量 成熟期从每个小区选取3个观察点，摘下稻穗装袋，委托通标标准技术服务(上海)有限公司测定硒含量和钙含量，硒含量检测方法参照文献[25]，钙含量检测方法参照文献[26]。

1.4 数据分析与处理

使用IBM SPSS Statistics 23.0和 Microsoft Excel 2003对试验数据进行处理和统计分析，利用SPSS进行方差分析，各品种间、处理间差异采用t检验进行比较，采用R3.4中的ggplot2包进行图形处理。

2 结果与分析

2.1 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻产量及其构成因素的影响

图1显示，氨基多糖硒钙水溶肥喷施处理对水稻的穗数、每穗粒数、结实率、千粒质量和产量具有一定的促进作用。方差分析结果表明，品种对穗数、每穗粒数、千粒质量和产量具有极显著影响，处理对每穗粒数、产量具有极显著影响，只有产量受到品种和处理互作效应的显著影响。

CK表示对照；T表示处理；G表示品种；G×T表示品种和处理的互作；*表示在0.05水平上影响显著；**表示在0.01水平上影响显著。

表1显示，与对照组相比，氨基多糖硒钙水溶肥处理下各品种的每穗粒数都表现为显著增加，南粳9108增幅最小(7.36%)，南粳505增幅最大(12.77%)，6个供试品种平均增幅为10.01%；氨基多糖硒钙水溶肥处理下各品种产量较对照都表现为极显著增加，南粳505增幅最小(6.24%)，南粳46增幅最大(8.44%)，6个供试品种平均增幅为7.10%。氨基多糖硒钙水溶肥处理下的穗数、结实率和千粒质量较对照组虽有一定的增加，但差异不显著。

表1 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻产量及其构成因素的影响

2.2 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻外观品质的影响

对不同处理下水稻外观品质进行分析，结果(图2)表明，品种和处理对粒型(长宽比)、垩白粒率和垩白度均具有极显著影响，粒型(长宽比)、垩白度受到品种和处理互作效应的极显著影响。

CK表示对照；T表示处理；G表示品种；G×T表示品种和处理的互作；*表示在0.05水平上影响显著；**表示在0.01水平上影响显著。

表2显示，与对照相比，氨基多糖硒钙水溶肥喷施处理对水稻的粒型(长宽比)具有促进作用，除南粳9108和南粳46外，其余4个品种均表现为显著或者极显著增加，南粳505增幅最大(15.15%)，6个供试品种的平均增幅为6.46%。与对照组相比，氨基多糖硒钙水溶肥喷施处理下各品种的垩白粒率均表现为极显著降低，南粳505降幅最小(20.53%)，徐稻9号降幅最大(26.46%)，6个供试品种的平均降幅为23.03%；除徐稻9号外，氨基多糖硒钙水溶肥喷施处理下各品种的垩白度较对照组均表现为显著或极显著降低，南粳2728和淮稻5号的降幅均大于25.00%，6个供试品种平均降幅为18.52%。

表2 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻外观品质的影响

2.3 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻加工品质的影响

对水稻的加工品质进行分析，结果(图3)表明，品种对糙米率、整精米率、不完善粒率、黄米粒率具有极显著影响，处理对整精米率、不完善粒率、黄米粒率具有极显著影响，只有不完善粒率受到品种和处理互作效应的极显著影响。

CK表示对照；T表示处理；G表示品种；G×T表示品种和处理的互作；*表示在0.05水平上影响显著；**表示在0.01水平上影响显著。

表3显示，与对照相比，喷施氨基多糖硒钙水溶肥有助于糙米率的提高，但效果不显著；但是喷施氨基多糖硒钙水溶肥可以显著提高南粳9108和南粳46的整精米率。与对照相比，喷施氨基多糖硒钙水溶肥可显著或极显著降低南粳505、淮稻5号和徐稻9号的不完善粒率；喷施氨基多糖硒钙水溶肥可显著降低南粳505的黄米粒率。

表3 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻加工品质的影响

2.4 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻营养品质和食味值的影响

对水稻营养品质和食味值进行分析，结果(图4)表明，品种对蛋白质含量、直链淀粉含量和米饭食味值均具有极显著影响，只有米饭食味值受到品种和处理互作效应的极显著影响。

CK表示对照；T表示处理；G表示品种；G×T表示品种和处理的互作；*表示在0.05水平上影响显著；**表示在0.01水平上影响显著。

表4显示，与对照相比，喷施氨基多糖硒钙水溶肥对提高米饭食味值具有显著作用，淮稻5号增幅最大(9.13%)，南粳2728增幅最小(2.01%)，6个供试品种的平均增幅为6.53%。与对照相比，氨基多糖硒钙水溶肥对提高水稻蛋白质含量和直链淀粉含量虽有一定的功效，但效果不显著。

表4 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻营养品质和食味值的影响

2.5 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻大米硒含量和钙含量的影响

图5显示，品种、处理对硒含量和钙含量具有极显著影响，硒含量和钙含量还受到品种和处理互作效应的显著影响。

CK表示对照；T表示处理；G表示品种；G×T表示品种和处理的互作；*表示在0.05水平上影响显著；**表示在0.01水平上影响显著。

表5显示，与对照相比，氨基多糖硒钙水溶肥处理的大米硒含量和钙含量极显著提高。就硒含量而言，6个供试品种平均增幅为357.01%，南粳46增幅最大(463.88%)，徐稻9号增幅最小(308.08%)；6个供试品种钙含量平均增幅为86.82%，南粳9108增幅最大(121.52%)，南粳2728增幅最小(63.14%)。

表5 氨基多糖硒钙水溶肥对优质食味粳稻大米硒含量和钙含量的影响

3 讨论

氨基多糖硒钙水溶肥是一种新型肥料，目前多以叶面喷施为主。叶面肥具有针对性强、营养吸收快、养分利用率高等特点[27-28]。作物从叶面吸收养分与从土壤中吸收养分的效果相同[29]。陈雪等[30]的研究结果表明，通过土壤或叶面施用硒肥对水稻的生物量和产量无显著影响，叶面肥还可解决作物生长后期因根系吸收能力减弱而导致养分吸收不足的问题[28,31]。

氨基多糖、硒、钙在调节植物产量方面具有重要作用。刘和众等[32]的研究结果表明，甲壳素可显著提高玉米的穗长、穗粗、穗粒数、百粒质量等产量构成因素；杜小凤等[7]发现在小麦拔节期、抽穗期和灌浆期喷施氨基多糖水溶肥，可显著提高小麦的千粒质量和产量；园艺作物方面，有学者在研究氨基多糖对西瓜[33]、青萝卜[34]和花心大白菜[12]的影响中发现，氨基多糖可显著提高西瓜产量、青萝卜肉质根茎粗和大白菜母株产量及其种子的千粒质量。叶面喷施硒肥可显著提高小麦产量、每穗粒数和千粒质量等[35]。有研究发现，在水稻叶面喷施10 g/hm2或者21 g/hm2的亚硒酸钠，水稻的千粒质量和产量显著提高[36]。戴志华[13]发现，当处理中硒的质量分数为5 mg/kg时，水稻的千粒质量和产量相较于对照组分别提高3.46%和30.42%，而当处理中硒的质量分数大于5 mg/kg时，则不利于水稻的生长。孙义祥等[37]研究发现，钙肥的施用有助于增加水稻单位面积有效穗数和千粒质量。本研究发现，喷施氨基多糖硒钙水溶肥可显著提高水稻的每穗粒数和产量，6个水稻品种的每穗粒数和产量平均增加10.01%和7.10%，本研究结果与前人的研究结果具有相似之处。但是氨基多糖硒钙水溶肥处理的结实率、千粒质量与对照相比无显著差异，说明氨基多糖硒钙水溶肥可能是通过影响每穗粒数来增加产量的。

环境和遗传特性(基因)共同决定了稻米品质，品种是决定稻米品质的首要因素，而栽培管理措施和化学调控技术则是决定稻米品质的关键因素[38]。多项研究结果表明，氨基多糖、硒、钙在调节作物品质方面也发挥了重要的作用，氨基多糖水溶肥可显著提高小麦籽粒的蛋白质含量、淀粉含量和直链淀粉含量等[7]，还可显著提高西瓜、青萝卜的可溶性糖、维生素C含量[10,33-34]，但是在调节水稻品质方面的研究却很少。孙亚波[39]发现，喷施硒肥处理的稻米垩白粒率和垩白度相较于对照组均存在不同程度的降低，但粒长、粒宽和长宽比没有显著变化，水稻精米率、整精米率、直链淀粉含量和蛋白质含量则显著提高。王学武[21]在水稻钙积累分布规律与调控研究中发现，孕穗期喷施适量钙肥可显著提高稻米的精米率、整精米率、直链淀粉含量，显著降低稻米的垩白粒率和垩白度。在本研究中，与对照相比，喷施氨基多糖硒钙水溶肥后，南粳2728、南粳505、淮稻5号和徐稻9号的粒型(长宽比)得到显著改善，6个水稻品种的垩白粒率和垩白度平均下降20.03%和18.52%；南粳46和南粳9108的整精米率显著提高；南粳505、淮稻5号和徐稻9号的不完善粒率显著降低；南粳505的黄米粒率显著降低；6个水稻品种的米饭食味值平均提高6.53%。本研究结果与前人的研究结果[21,39]具有一致性，然而不同水稻品种品质性状对处理的响应情况不同，这可能与遗传因素存在一定关系，但是本研究中直链淀粉含量和蛋白质含量并未得到显著提高，具体原因还有待探究。

作物的硒强化途径是人类从天然食物中获得硒的一种有效手段[40-43]，叶面喷施适宜质量浓度的硒肥可显著提高水稻籽粒中的硒含量[17,36,39]。稻米钙含量的增加可以提高稻米的营养价值，有研究发现，施用钙肥可促进水稻和谷子籽粒对Ca2+的吸收积累，当水稻施用450 kg/hm2和600 kg/hm2的钙肥时，籽粒的平均钙积累量分别为2 529.39 mg/kg和2 515.95 mg/kg；叶面喷施钙肥可促进谷子中钙含量的增加[21,44]。本研究中，喷施氨基多糖硒钙水溶肥后6个水稻品种的硒含量和钙含量平均增加357.01%和86.82%，这与前人的研究结果[17，21，36，39，44]相似；同时，不同水稻品种的硒、钙含量也有明显区别，这可能是基因型的差异造成的，但造成这种差异的分子机理尚不清楚。

本研究以6个优质食味粳稻为研究对象，发现在破口期进行氨基多糖硒钙水溶肥处理可提高水稻产量以及稻米品质、硒含量和钙含量，表明氨基多糖硒钙水溶肥具有提质增产以及硒、钙营养强化的多重功效，具有一定的推广应用价值。但其作用机理、最佳施用方式以及硒、钙在水稻不同部位的分配方式还尚未明了，并且稻米中的硒、钙元素形态、生物可给性及其加工残留率仍需进一步探究。