全 文 ：施硒对两种类型玉米硒元素分配及产量、
品质的影响*
郝玉波1,2 摇 刘华琳3 摇 慈晓科1 摇 安宏明1 摇 董树亭1**摇 张吉旺1 摇 刘摇 鹏1 摇 赵摇 斌1
( 1山东农业大学农学院作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018; 2黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所, 哈尔滨
150086; 3商务部流通产业促进中心, 北京 100747)
摘摇 要摇 通过盆栽试验,以普通玉米品种郑单 958(ZD958)和糯玉米品种京紫糯 218( JN218)
为试验材料,研究了不同硒水平(0、10、25、50 mg·kg-1)下,玉米植株各器官对硒的分配和转
运差异以及硒对玉米产量和籽粒品质的影响.结果表明: 低含量(臆10 mg·kg-1)硒促进了玉
米生长,植株生物量和籽粒产量均显著增加;高含量(逸25 mg·kg-1)硒抑制了玉米生长,植
株干物质积累量减少,籽粒产量和品质下降.施硒显著提高了玉米植株各器官的硒含量,硒在
各器官的分配为根系>叶片>茎秆>叶鞘,两种类型玉米各器官硒含量均与土壤硒含量呈显著
正相关. JN218 在自然低硒土壤环境中具有较强的硒富集能力,而 ZD958 在 10 mg·kg-1硒水
平下硒积累量高于 JN218.如果以籽粒和地上部营养器官的硒积累量为评价标准,自然低硒
(0郾 25 mg·kg-1)或高硒(25 mg·kg-1)土壤适宜种植 JN218,而富硒(10 mg·kg-1)或硒污染
(50 mg·kg-1)土壤适宜种植 ZD958.
关键词摇 玉米摇 硒摇 分配摇 产量摇 品质
文章编号摇 1001-9332(2012)02-0411-08摇 中图分类号摇 S513摇 文献标识码摇 A
Effects of applying selenium on selenium allocation, grain yield, and grain quality of two
maize cultivars. HAO Yu鄄bo1,2, LIU Hua鄄lin3, CI Xiao鄄ke1, AN Hong鄄ming1, DONG Shu鄄ting1,
ZHANG Ji鄄wang1, LIU Peng1, ZHAO Bin1 ( 1State Key Laboratory of Crop Biology, College of Ag鄄
ronomy, Shandong Agricultural University, Tai爷 an 271018, Shandong, China; 2Crop Cultivation
Institute, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150086, China; 3Circulation In鄄
dustry Promotion Center, Ministry of Commerce, Beijing 100747, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2012,23(2): 411-418.
Abstract: A pot experiment with conventional maize cultivar ZD958 and glutinous maize cultivar
JN218 was conducted to study the effects of applying different concentrations (0, 10, 25 and 50
mg·kg-1) of selenium (Se) on the Se allocation in plant organs, grain yield, and its quality. At
low concentrations (臆10 mg·kg-1), Se stimulated maize growth, and increased biomass accumu鄄
lation and grain yield significantly. At high concentrations (逸25 mg·kg-1), Se inhibited maize
growth, and decreased dry mass accumulation, grain yield, and its quality. The Se concentration in
plant organs was in the order of root > leaf > stalk > sheath. The Se concentrations in plant organs
had a positive correlation with the Se concentration in soil. Comparing with ZD958, JN218 could
accumulate more Se in natural low鄄Se environment, but enrich lesser Se in the environment with 10
mg·kg-1 of Se. Taking the Se accumulation amount in grain and aboveground vegetative organs as
the standard for evaluation, JN218 was more available planted on natural low鄄Se (0. 25 mg·kg-1)
soil or high鄄Se (25 mg·kg-1) soil, while ZD958 was appropriate planted on Se鄄rich (10 mg·
kg-1) soil or Se鄄polluted (50 mg·kg-1) soil.
Key words: maize; selenium; allocation; yield; quality.
*国家自然科学基金项目(30871476,31171497)、国家科技支撑计划项目(2007BAD31B04,2006BAD02A09鄄JS02)、黑龙江省科技成果推广项目
(TC10B0601)、国家重点基础研究发展计划项目 (2009CB118602)、山东省农业重大应用技术创新课题、公益性行业 (农业)科研专项
(200803030)和山东省玉米良种工程项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: stdong@ sdau. edu. cn
2011鄄04鄄19 收稿,2011鄄11鄄15 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 2 月摇 第 23 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2012,23(2): 411-418
摇 摇 硒是动物和人体必需的微量元素,具有多种生
物学功能.据统计,全世界有 2 / 3 的地区为缺硒或低
硒区,我国约有 72%的县处于低硒或缺硒区,其中
近 1 / 3 为严重缺硒地区[1] .缺硒可导致 40 多种硒缺
乏病(如克山病)的发生,而仅靠天然食物中的硒含
量一般不足以满足人体的正常需要[2] . 据报道,食
用富硒食品是公认的最安全、最有效的补硒方
法[3] .
宋家永等[4]研究表明,施用硒肥后粮食作物含
硒量可比对照增加 3 ~ 32 倍,水果增加 2 ~ 4 倍,蔬
菜增加 7 ~ 60 倍.余光辉等[5]报道,谷物和豆类食品
中硒含量远高于蔬菜和水果. 在人体对硒的吸收方
面,生物源有机硒优于其他有机硒,谷物中的硒占人
类饮食中硒摄入总量的 70% ~ 80% ,是人体最重要
的硒源[6],因此开发富硒粮食作物(如水稻、小麦、
玉米等)具有重要意义[7] .在缺硒地区,通过施硒提
高饲料及粮食作物的硒含量,是防治硒缺乏的有效
措施.
玉米是我国第二大粮食作物和饲料来源,其品
质与肉蛋奶质量乃至人体健康密切相关. 金兴钰
等[8]研究表明,四川省成都经济区 90%以上玉米属
于缺硒或者潜在缺硒类型,而普通玉米籽粒中绝大
部分的硒是容易被人体吸收利用的[9] . 因此,利用
玉米能够吸收和富集外施无机态硒,并将其转化为
安全、有效的生物有机态硒的特性,开发富硒玉米食
品和饲料具有重要实践意义. 目前相关研究主要集
中于单一类型玉米的施硒效果[10-11]和硒在玉米籽
粒中的赋存形态[9]等方面,而关于不同类型玉米对
硒的吸收、转运和分配差异尚未见报道. 为此,本文
系统研究了两种类型玉米对硒的吸收富集特性及硒
对玉米产量、品质的影响,旨在明确硒在玉米植株体
内的迁移转化规律,为玉米生产中科学施硒及合理
利用富硒玉米品种提供参考依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料及试验设计
试验于 2006—2007年在黄淮海区域玉米技术创
新中心和作物生物学国家重点实验室进行,试验材料
为普通玉米品种郑单 958(ZD958)和糯玉米品种京紫
糯 218(JN218).供试土壤硒含量 0郾 25 mg·kg-1,有机
质 7郾 08 g·kg-1,碱解氮 44郾 56 mg·kg-1,速效磷
46郾 32 mg·kg-1,速效钾 59郾 01 mg·kg-1 .
试验设 4 个施硒处理,施用量分别为 10(S10)、
25( S25 )、50 ( S50 )、100 ( S100 ) mg·kg-1,由于 100
mg·kg-1硒处理下玉米植株不能正常生长甚至死
亡,因此结果只分析 S10、S25、S50 3 个施硒处理,以不
施硒为对照(CK),每处理 12 个重复.盆栽用土为大
田 0 ~ 20 cm表层土,土壤过筛并与干净河沙按3 颐 1
(体积比)混匀,以每盆 20 kg 装入 30 cm伊35 cm 的
陶瓷盆中,将硒于播种前 15 d 按照设置含量均匀混
入土样中,硒源为亚硒酸钠(Na2SeO3).为防止硒随
雨水淋失,在盆栽玉米植株上部搭建 3郾 5 m 高的防
雨棚.于玉米成熟期进行取样,将玉米植株分为 14
个部分,其中以玉米果穗叶及其上、下叶所着生的部
位(共 3 个节间)为植株中部,将茎秆、叶片和叶鞘
各分为上、中和下 3 部分,果穗分为籽粒、苞叶和穗
轴 3 部分,剩余部分为雄穗和根系.样品于 105 益杀
青 30 min,75 益烘至恒量后称干质量. 样品粉碎后
进行硒元素含量测定.
1郾 2摇 测定项目与方法
植株样品蛋白质含量测定:采用 H2SO4 鄄H2O2消
煮样品,连续流动分析仪定氮. 粗脂肪测定:采用索
氏提取称重法. 粗淀粉含量测定:采用改良双波
长法.
硒元素测定:称取样品 0郾 25 g 置于 150 mL 三
角瓶中,加浓硝酸(优级纯)8 mL和双氧水 2 mL,盖
上表面皿,加热(180 益)消解至清亮,如不澄清透
明,继续补加双氧水至溶液透明. 冷却,用超纯水转
移定容至 50 mL,摇匀待测.硒元素在等离子体质谱
仪(Elan 6000 型)上进行测定,3 次重复. 植物样品
分析过程中设置空白和标准样品(GSB鄄14,GBW鄄
08517)进行质量监控.
硒富集系数 =植物体内元素含量 /土壤中元素
含量,硒转移系数=植物地上部分的元素含量 /地下
部分的元素含量.
1郾 3摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2003 软件作图,采用 DPS
7郾 05 软件进行数据分析,采用 LSD法进行差异显著
性检验,显著性水平设定为 琢=0郾 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 硒在两种类型玉米植株体内的分布特征
2郾 1郾 1 玉米植株不同器官硒含量摇 硒被玉米吸收后
分布在玉米的各个部位,但不同施硒量对玉米各器
官硒含量的影响不同. 由表 1 可知,施硒对 ZD958
和 JN218 植株各器官硒含量影响显著,但两种类型
玉米硒的分布特点不同. ZD958 各硒处理中穗轴的
硒含量最低,根系硒含量最高,各器官硒含量在 CK、
214 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
S10、S25和 S50中的变化范围分别为 0郾 02 ~ 0郾 15、
2郾 56 ~ 36郾 09、9郾 53 ~ 112郾 9 和 18郾 41 ~ 256郾 67 mg·
kg-1 . JN218 同样为根系硒含量最高,穗轴和鞘中硒
含量较低,各器官硒含量在 CK、S10、S25和 S50中的变
化范围分别为 0郾 08 ~ 1郾 18、0郾 79 ~ 11郾 94、14郾 22 ~
101郾 61 和 26郾 81 ~ 311郾 2 mg·kg-1 .植株根系中硒含
量最高,说明根系富集硒的能力较强.硒在其他器官
中的分布表现为叶片>茎秆>叶鞘,而茎秆、叶片和
叶鞘的上部、中部和下部硒含量分布无一致的变化
规律.
不施硒时,JN218 植株地上部各器官硒含量均
高于 ZD958 相应各器官硒含量,两者比值变化范围
在 2郾 82 ~ 6郾 76,均值为 4郾 01,表明在不施硒的情况
下,糯玉米 JN218 吸收利用土壤中自然硒的能力高
于普通玉米 ZD958. S10处理下,JN218 地上部各器官
硒含量与 ZD958 的比值变化范围在 0郾 09 ~ 0郾 55,均
值为 0郾 21,可见在该处理下,ZD958 较 JN218 对硒
的吸收利用能力强. S25和 S50处理下,JN218 地上部
各器官硒含量与 ZD958 的比值变化范围在 0郾 57 ~
1郾 69 和 0郾 62 ~ 1郾 87,均值分别为 1郾 02 和 1郾 25,在该
含量范围内,随施硒量的增加,JN218 对硒的吸收能
力逐渐增强.
2郾 1郾 2 玉米植株各器官硒含量与土壤硒浓度的相关
性摇 玉米是重要的粮食作物和饲料作物,玉米籽粒
硒含量的高低直接影响饲料及粮食中的硒含量. 对
不同硒处理下玉米植株各器官硒含量与土壤硒浓度
的相关分析(表 2)表明,ZD958 和 JN218 籽粒硒含
量与土壤硒浓度的相关系数(R2 )分别为 0郾 99 和
0郾 89,说明玉米籽粒硒含量与土壤硒浓度呈显著正
相关,增加土壤硒浓度可以提高硒向籽粒中的分配
和转运.两种类型玉米各器官中的硒含量均与土壤
硒浓度呈显著正相关.
2郾 1郾 3 玉米植株各器官硒的富集系数和转移系数摇
硒在植物和土壤之间的分配,可以用植物各器官中
硒含量和土壤硒含量之比,即富集系数来表示.由表
3 可知,玉米各器官对土壤硒的富集能力存在较大
差异,总体表现为根>叶>茎>鞘,两个品种同一部位
对硒的富集能力也表现出较大差异. 除根系外,
ZD958各器官富集系数随硒含量的增加先升后降,S25
处理时达到峰值,说明 ZD958 在土壤硒为 25
mg·kg-1时吸收利用能力最强.总体上,不同硒处理
下,JN218各器官硒富集系数表现为 S25>S50>CK>S10,
说明 JN218对高含量硒的敏感性高于低含量硒.
摇 摇 转移系数表示植物将元素从根部转移到地上部
的能力,转移系数越大,说明植物将该元素运输到地
上部的能力越强.由表 4 可知,施用高含量硒(S50),
植株各器官硒转移系数降低,这可能是由于高含量
硒对玉米植株产生严重毒害作用,从而使硒在玉米
植株体内的转移系数降低. 施用低含量硒(S10、S25)
可提高硒在玉米植株体内的运转,但品种间及器官
间转移系数变化规律存在差异. JN218 在 S10处理下
硒转移系数与 CK 无显著差异,随施硒量的增加
(S25),除下茎外,植株各器官硒转移系数均达到最
大值;ZD958 在 CK、S10和 S25处理下,各器官硒转移
系数变化规律不一致,CK 处理下植株 4 个器官(苞
叶、下鞘、穗轴和下茎)的硒转移系数显著高于施硒
表 1摇 两种类型玉米植株不同器官硒含量
Table 1摇 Se content in different organs of two types of maize (mg·kg-1)
器官
Organ
ZD958
CK S10 S25 S50
JN218
CK S10 S25 S50
雄穗 Tassel 0郾 06d 14郾 59c 39郾 39b 53郾 73a 0郾 40d 4郾 01c 39郾 06b 55郾 64a
上茎 Upper鄄stalk 0郾 04d 7郾 08c 34郾 49b 50郾 54a 0郾 14d 1郾 46c 23郾 93b 51郾 67a
中茎 Middle鄄stalk 0郾 03d 10郾 20c 32郾 08b 35郾 20a 0郾 13d 1郾 36c 20郾 06b 43郾 75a
下茎 Lower鄄stalk 0郾 05d 8郾 51c 31郾 28b 55郾 87a 0郾 23d 2郾 38c 26郾 26b 102郾 98a
上叶 Upper鄄leaf 0郾 05d 13郾 46c 51郾 22b 83郾 33a 0郾 19d 1郾 98c 42郾 60b 52郾 16a
中叶 Middle鄄leaf 0郾 06d 18郾 50c 54郾 58b 88郾 86a 0郾 17d 1郾 70c 62郾 65b 111郾 30a
下叶 Lower鄄leaf 0郾 06d 17郾 08c 55郾 42b 79郾 94a 0郾 24d 2郾 44c 70郾 05b 100郾 75a
上鞘 Upper鄄sheath 0郾 02d 5郾 03c 18郾 35b 22郾 99a 0郾 08d 0郾 79c 19郾 63b 27郾 70a
中鞘 Middle鄄sheath 0郾 03d 7郾 27c 25郾 86b 37郾 05a 0郾 15d 1郾 55c 18郾 46b 49郾 60a
下鞘 Lower鄄sheath 0郾 03d 8郾 12c 23郾 62b 31郾 87a 0郾 11d 1郾 17c 20郾 71b 26郾 81a
籽粒 Grain 0郾 03d 6郾 37c 25郾 56b 49郾 36a 0郾 10d 1郾 01c 43郾 28b 57郾 53a
穗轴 Cob 0郾 03d 2郾 56c 9郾 53b 18郾 41a 0郾 14d 1郾 42c 14郾 22b 34郾 53a
苞叶 Bract鄄leaf 0郾 04d 6郾 87c 23郾 08b 27郾 36a 0郾 14d 1郾 40c 23郾 99b 39郾 29a
根系 Root 0郾 15d 36郾 09c 112郾 90b 256郾 67a 1郾 18d 11郾 94c 101郾 61b 311郾 20a
同行不同字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different letters in the same row meant significant difference among treatments at 0郾 05 level. 下同 The
same below.
3142 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 郝玉波等: 施硒对两种类型玉米硒元素分配及产量、品质的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 玉米植株各器官硒含量与土壤硒浓度的相关性
Table 2摇 Correlation between the Se content (y) in different organs of maize and the Se concentration (x) in soil
器官
Organ
ZD958
回归方程
Regression equation
R2
JN218
回归方程
Regression equation
R2
雄穗 Tassel y=1郾 080x+3郾 933 0郾 939** y=1郾 198x-0郾 747 0郾 926**
上茎 Upper鄄stalk y=1郾 063x+0郾 394 0郾 951** y=1郾 101x-4郾 173 0郾 974**
中茎 Middle鄄stalk y=0郾 719x+4郾 061 0郾 836* y=0郾 931x-3郾 514 0郾 975**
下茎 Lower鄄stalk y=1郾 150x-0郾 604 0郾 991** y=2郾 144x-12郾 730 0郾 931**
上叶 Upper鄄leaf y=1郾 723x+0郾 298 0郾 979** y=1郾 155x-0郾 390 0郾 858*
中叶 Middle鄄leaf y=1郾 804x+2郾 060 0郾 984** y=2郾 415x-7郾 521 0郾 957**
下叶 Lower鄄leaf y=1郾 636x+3郾 268 0郾 956** y=2郾 213x-3郾 787 0郾 914*
上鞘 Upper鄄sheath y=0郾 476x+1郾 461 0郾 904* y=0郾 608x-0郾 913 0郾 910*
中鞘 Middle鄄sheath y=0郾 764x+1郾 276 0郾 953** y=1郾 044x-4郾 813 0郾 968**
下鞘 Lower鄄sheath y=0郾 645x+2郾 160 0郾 936** y=0郾 589x-0郾 360 0郾 883*
籽粒 Grain y=1郾 021x-1郾 427 0郾 994** y=1郾 276x-1郾 712 0郾 886*
穗轴 Cob y=0郾 379x-0郾 444 0郾 995** y=0郾 727x-2郾 923 0郾 975**
苞叶 Bract鄄leaf y=0郾 562x+2郾 361 0郾 879** y=0郾 850x-1郾 911 0郾 950**
根系 Root y=5郾 232x-10郾 061 0郾 995** y=6郾 492x-31郾 886 0郾 960**
*P<0郾 05; **P<0郾 01郾
表 3摇 两种类型玉米植株各器官硒的富集系数
Table 3摇 Accumulation coefficients of Se in the organs of two types of maize
器官
Organ
ZD958
CK S10 S25 S50
JN218
CK S10 S25 S50
雄穗 Tassel 0郾 235c 1郾 459a 1郾 576a 1郾 075b 1郾 591a 0郾 401c 1郾 563a 1郾 113b
上茎 Upper鄄stalk 0郾 168d 0郾 708c 1郾 380a 1郾 011b 0郾 572b 0郾 146c 0郾 957a 1郾 033a
中茎 Middle鄄stalk 0郾 140d 1郾 020b 1郾 408a 0郾 642c 0郾 531b 0郾 136c 0郾 803a 0郾 875a
下茎 Lower鄄stalk 0郾 188d 0郾 851c 1郾 251a 1郾 117b 0郾 928b 0郾 238c 1郾 050b 2郾 060a
上叶 Upper鄄leaf 0郾 206d 1郾 346c 2郾 049a 1郾 667b 0郾 778c 0郾 198d 1郾 704a 1郾 043b
中叶 Middle鄄leaf 0郾 237d 1郾 850b 2郾 183a 1郾 777c 0郾 668c 0郾 170d 2郾 506a 2郾 226b
下叶 Lower鄄leaf 0郾 250d 1郾 708b 2郾 217a 1郾 599c 0郾 964c 0郾 244d 2郾 802a 2郾 015b
上鞘 Upper鄄sheath 0郾 089d 0郾 503b 0郾 734a 0郾 460c 0郾 305c 0郾 079d 0郾 785a 0郾 554b
中鞘 Middle鄄sheath 0郾 117c 0郾 727b 1郾 034a 0郾 741b 0郾 606c 0郾 155d 0郾 739b 0郾 992a
下鞘 Lower鄄sheath 0郾 134d 0郾 812b 0郾 945a 0郾 637c 0郾 454c 0郾 117d 0郾 829a 0郾 536b
籽粒 Grain 0郾 124c 0郾 637b 1郾 023a 0郾 987a 0郾 390c 0郾 101d 1郾 731a 1郾 151b
穗轴 Cob 0郾 133c 0郾 256b 0郾 381a 0郾 368a 0郾 554c 0郾 142d 0郾 569b 0郾 691a
苞叶 Bract鄄leaf 0郾 158d 0郾 687b 0郾 923a 0郾 547c 0郾 550c 0郾 140d 0郾 960a 0郾 786b
根系 Root 0郾 618d 3郾 609c 4郾 516b 5郾 133a 4郾 716b 1郾 194d 4郾 064c 6郾 224a
表 4摇 两种类型玉米植株各器官硒的转移系数
Table 4摇 Translocation coefficients of Se in the organs of two types of maize
器官
Organ
ZD958
CK S10 S25 S50
JN218
CK S10 S25 S50
雄穗 Tassel 0郾 381b 0郾 404a 0郾 349c 0郾 209d 0郾 337b 0郾 336b 0郾 384a 0郾 179c
上茎 Upper鄄stalk 0郾 272b 0郾 196c 0郾 305a 0郾 197c 0郾 121c 0郾 122c 0郾 235a 0郾 166b
中茎 Middle鄄stalk 0郾 227b 0郾 283a 0郾 284a 0郾 137c 0郾 113c 0郾 114c 0郾 197a 0郾 141b
下茎 Lower鄄stalk 0郾 305a 0郾 236c 0郾 277b 0郾 218d 0郾 197c 0郾 199c 0郾 258b 0郾 331a
上叶 Upper鄄leaf 0郾 334c 0郾 373b 0郾 454a 0郾 325c 0郾 165b 0郾 166b 0郾 419a 0郾 168b
中叶 Middle鄄leaf 0郾 384c 0郾 513a 0郾 483b 0郾 346c 0郾 142c 0郾 142c 0郾 617a 0郾 358b
下叶 Lower鄄leaf 0郾 405c 0郾 473b 0郾 491a 0郾 311d 0郾 204c 0郾 204c 0郾 689a 0郾 324b
上鞘 Upper鄄sheath 0郾 144b 0郾 139b 0郾 163a 0郾 090c 0郾 065c 0郾 067c 0郾 193a 0郾 089b
中鞘 Middle鄄sheath 0郾 189c 0郾 201b 0郾 229a 0郾 144d 0郾 129c 0郾 130c 0郾 182a 0郾 159b
下鞘 Lower鄄sheath 0郾 217ab 0郾 225a 0郾 209b 0郾 124c 0郾 096b 0郾 098b 0郾 204a 0郾 086c
籽粒 Grain 0郾 201b 0郾 176c 0郾 226a 0郾 192b 0郾 083c 0郾 084c 0郾 426a 0郾 185b
穗轴 Cob 0郾 215a 0郾 071c 0郾 084b 0郾 072c 0郾 118b 0郾 119b 0郾 140a 0郾 111b
苞叶 Bract鄄leaf 0郾 256a 0郾 190c 0郾 204b 0郾 107d 0郾 117c 0郾 117c 0郾 236a 0郾 126b
414 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
处理,剩余 10 个器官的硒转移系数峰值出现在 S10
或 S25处理,说明施硒同样有利于 ZD958 的硒元素从
根部向地上部转移.
2郾 1郾 4 玉米植株各器官硒积累量及其分配摇 由表 5
可知,ZD958 和 JN218 的雄穗、茎秆、穗轴和根系 4
个部位的硒积累量随土壤硒含量的增加而增大,而
叶片、叶鞘和苞叶的硒积累量呈现先增后降的变化
趋势,在 S25处理达到峰值. ZD958 各器官硒积累量
的分配比例表现为籽粒>根系>茎秆>叶片>叶鞘>穗
轴、苞叶>雄穗,其中 S10、S25、S50处理时,根系和籽粒
的分配比例分别为 27郾 8% 、 24郾 9% 、 31郾 9% 和
27郾 9% 、34郾 1% 、36郾 0% ;各处理下茎秆和叶片的分
配比例均高于 11郾 8% . JN218 硒积累量的分配比例
在各器官之间的变化规律较为复杂,S10、S25和 S50处
理下,籽粒的分配比例分别为 20郾 9% 、46郾 1% 和
36郾 6% .
籽粒和秸秆是玉米的主要收获器官,其硒积累
量的高低直接决定饲料、粮食及加工产品的硒含量.
由表 5 可知,ZD958 和 JN218 的籽粒硒积累量变化
规律不一致. ZD958 的籽粒硒积累量持续增加,S10、
S25和 S50处理下籽粒硒积累量分别为 CK 的 221郾 2、
763郾 3 和 1024郾 1 倍.而 JN218 籽粒硒积累量呈现先
增后降的变化趋势,在 S25处理达到峰值,S10、S25和
S50处理下籽粒硒积累量分别为 CK 的 11郾 1、357郾 6
和 299郾 7 倍. CK、 S10、 S25和 S50 处理时, ZD958 和
JN218 的籽粒硒积累量比值分别为 0郾 04、7郾 96、0郾 85
和 1郾 36,可见在土壤自然硒含量处理时,JN218 单株
籽粒硒积累量高于 ZD958. 在 S10处理时,ZD958 籽
粒硒积累能力显著高于 JN218;而在 S50处理时,虽
然 JN218 籽粒硒含量高于 ZD958,但由于其籽粒产
量显著低于 ZD958,因此 JN218 单株籽粒硒积累量
低于 ZD958.
S10、S25和 S50处理时,ZD958 与 JN218 的地上部
硒积累量比值分别为 6郾 25、 0郾 99 和 1郾 17,同时
ZD958 与 JN218 的地上部营养器官硒积累量比值分
别为 6郾 2、1郾 22 和 1郾 06,可见,如果以地上部营养器
官硒积累量作为评价指标,ZD958 植株秸秆的利用
价值高于 JN218.
2郾 2摇 硒对两种类型玉米生物量和籽粒产量及其构
成因素的影响
由表 6 可知,玉米生物量和籽粒产量大小为 S10
>CK>S25 >S50 . S10处理时,ZD958 和 JN218 的生物量
和籽粒产量分别比 CK 增加 5郾 8% 、7郾 2%和 7郾 9% 、
7郾 4% ;S50处理时,ZD958 和 JN218 的生物量和籽粒
产量分别比 CK 降低 32郾 7% 、42郾 7% 和 30郾 5% 、
36郾 9% .说明低含量硒刺激玉米生长,使生物产量提
高,同时获得较高的籽粒产量;而高含量硒引起玉米
植株中毒,导致干物质积累量下降,籽粒产量显著
降低.
2郾 3摇 硒对两种类型玉米籽粒品质的影响
由表 7 可知,硒对两种类型玉米籽粒粗脂肪含
量影响显著,S10处理时,籽粒粗脂肪含量增加,随硒
含量增大,粗脂肪含量逐渐降低,ZD958 和 JN218 在
硒 10 mg·kg-1处理时粗脂肪含量较 CK 分别增加
8郾 5%和 7郾 1% ,在硒 50 mg·kg-1处理时粗脂肪含量
较 CK分别降低10郾 2%和11郾 7% . 高含量硒对玉米
表 5摇 两种类型玉米植株各器官硒积累量及其分配比率
Table 5摇 Se accumulation and its distribution rate in different organs of two types of maize
器官
Organ
ZD958
CK
累积量
Accumulation
(滋g)
比率
Rate
(% )
S10
累积量
Accumulation
(滋g)
比率
Rate
(% )
S25
累积量
Accumulation
(滋g)
比率
Rate
(% )
S50
累积量
Accumulation
(滋g)
比率
Rate
(% )
JN218
CK
累积量
Accumulation
(滋g)
比率
Rate
(% )
S10
累积量
Accumulation
(滋g)
比率
Rate
(% )
S25
累积量
Accumulation
(滋g)
比率
Rate
(% )
S50
累积量
Accumulation
(滋g)
比率
Rate
(% )
雄穗 Tassel 0郾 19d 1郾 3 43c 1郾 3 0郾 10b 1郾 1 0郾 11a 0郾 9 1郾 26d 2郾 6 14郾 5c 2郾 7 0郾 14b 1郾 7 0郾 16a 1郾 9
茎秆 Stalk 2郾 76c 19郾 5 560b 17郾 2 1郾 50a 16郾 3 1郾 52a 13郾 0 8郾 74d 17郾 7 100郾 6c 18郾 4 0郾 87b 10郾 9 1郾 64a 19郾 4
叶片 Leaf 2郾 01d 14郾 2 575c 17郾 6 1郾 42a 15郾 4 1郾 38b 11郾 8 6郾 57d 13郾 3 72郾 6c 13郾 3 1郾 54a 19郾 2 1郾 11b 13郾 1
叶鞘 Sheath 0郾 56d 4郾 0 146c 4郾 5 0郾 39a 4郾 3 0郾 34b 2郾 9 2郾 35d 4郾 8 25郾 9c 4郾 7 0郾 25a 3郾 2 0郾 23b 2郾 8
籽粒 Grain 4郾 12d 29郾 1 910c 27郾 9 3郾 14b 34郾 2 4郾 22a 36郾 0 10郾 31d 20郾 9 114郾 3c 20郾 9 3郾 69a 46郾 2 3郾 09b 36郾 6
穗轴 Cob 0郾 60d 4郾 3 43c 1郾 3 0郾 16b 1郾 7 0郾 24a 2郾 0 2郾 68d 5郾 4 27郾 5c 5郾 0 0郾 25b 3郾 1 0郾 43a 5郾 1
苞叶 Bract鄄leaf 0郾 46d 3郾 3 79c 2郾 4 0郾 21b 2郾 3 1郾 60a 1郾 4 2郾 13d 4郾 3 21郾 5c 3郾 9 0郾 28a 3郾 5 0郾 16b 1郾 9
根系 Root 3郾 44d 24郾 4 906c 27郾 8 2郾 29b 24郾 9 3郾 74a 31郾 9 15郾 30d 31郾 0 170郾 7c 31郾 2 0郾 97b 12郾 2 1郾 62a 19郾 1
地上部 Shoot 10郾 70d 75郾 6 2357c 72郾 2 6郾 91b 75郾 1 7郾 96a 68郾 1 34郾 04d 69郾 0 376郾 9c 68郾 8 7郾 01a 87郾 8 6郾 82b 80郾 9
地上部营养器官 VOS 5郾 52d 39郾 0 1324c 40郾 6 3郾 40a 37郾 0 3郾 34b 28郾 6 18郾 92d 38郾 4 213郾 6c 39郾 0 2郾 80b 35郾 0 3郾 14c 37郾 3
全株 Whole plant 14郾 14d 100 3262c 100 9郾 20b 100 11郾 00a 100 49郾 34d 100 547郾 6c 100 7郾 99b 100 8郾 44a 100摇 摇
VOS:Vegetative organs of shoot.
5142 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 郝玉波等: 施硒对两种类型玉米硒元素分配及产量、品质的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 6摇 硒对两种类型玉米生物量和籽粒产量及其构成因素的影响
Table 6摇 Effects of Se on biomass, yield and yield components of two types of maize
品种
Cultivar
处理
Treatment
生物量
Biomass
(g)
籽粒产量
Grain yield
(g)
穗长
Ear length
(cm)
穗粗
Ear diameter
(cm)
穗行数
No. of rows
per ear
行粒数
No. of kernels
per row
百粒质量
Mass of 100
kernels (g)
ZD958 CK 301a 133a 15郾 8b 3郾 90b 14郾 0a 35郾 0b 29郾 15a
S10 318b 143b 16郾 9a 4郾 38a 14郾 0a 37郾 0a 29郾 27a
S25 262c 123c 15郾 5b 4郾 26a 14郾 0a 30郾 0c 30郾 98a
S50 176d 85d 13郾 6c 3郾 91b 13郾 5b 27郾 3d 26郾 10b
JN218 CK 251a 106a 18郾 1b 4郾 01a 13郾 0a 37郾 8b 24郾 18a
S10 269b 114b 19郾 2a 4郾 02a 13郾 0a 38郾 8a 24郾 27a
S25 200c 85c 15郾 4c 3郾 90a 11郾 5b 33郾 8c 23郾 51a
S50 115d 54d 13郾 9d 3郾 39b 10郾 0c 21郾 7d 22郾 11b
同列不同字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different letters in the same column meant significant difference among treatments at 0郾 05 level. 下同
The same below.
表 7摇 硒对玉米籽粒粗淀粉、粗蛋白和粗脂肪含量的影响
Table 7摇 Effects of Se on starch, protein and fat contents of
maize grain
品种
Cultivar
处理
Treatment
粗淀粉
Crude starch
(% )
粗蛋白质
Crude protein
(% )
粗脂肪
Crude fat
(% )
ZD958 CK 71郾 2ab 8郾 8b 5郾 8b
S10 72郾 1a 9郾 5a 6郾 2a
S25 70郾 6b 8郾 6b 5郾 5c
S50 68郾 9c 8郾 4c 5郾 2d
JN218 CK 69郾 3b 10郾 6b 6郾 2b
S10 72郾 4a 11郾 2a 6郾 7a
S25 69郾 3b 9郾 8c 5郾 8c
S50 67郾 1c 9郾 6d 5郾 5d
籽粒淀粉和蛋白质含量的影响与粗脂肪含量一致,
说明高含量硒对玉米生长发育产生毒害作用,阻碍
了玉米正常生理代谢,进而抑制了籽粒淀粉、脂肪和
蛋白质的合成.
3摇 讨摇 摇 论
研究表明,通过土壤施硒或叶面喷硒,既能提高
作物产量,又能改善品质. 董广辉等[12]认为,在土
壤鄄植物系统中,硒对植物产量和品质的影响可能是
通过间接作用实现的. 硒可能会对土壤中的酶活性
产生影响,进而影响植物的养分环境,最终对植物的
产量和品质产生作用. 田秀英等[13]研究表明,施硒
能增加土壤有效硒含量,有利于土壤有效磷、钾含量
的提高,改善土壤肥力,从而影响作物对养分的吸收
利用.本试验表明,低含量(臆10 mg·kg-1)硒促进
了玉米植株生长,玉米生物量和籽粒产量均显著增
加,这与前人对水稻[14]和圆叶决明[15]的研究结果
相符;高含量(逸25 mg·kg-1)硒抑制了玉米植株生
长,植株干物质积累量减少,籽粒产量和品质下降,
这可能与过量的硒干扰植物体内谷胱甘肽过氧化物
酶的合成,破坏植物的抗氧化能力有关[16] . 不同植
物对硒中毒的症状有很大差异,非聚硒植物生长在
高硒介质中时,通常会表现出徒长、黄萎病、叶片萎
缩干枯、蛋白质合成下降、植物未老先衰等[17-18] .因
此,在富硒农产品的开发中,需要兼顾重要经济器官
硒积累量与其产量、品质的关系.
植物对土壤中某种元素的吸收取决于该元素含
量、土壤及植物特性;而该元素在植物不同组织中的
分布主要由植物自身的特点决定. 由于大量微生物
聚集在植物根部,增强了根部对各物质的吸收能力
(植物的根际效应),所以通常根部各物质的含量较
高[19] .朱永懿等[20]研究表明,硒在成熟期的小麦植
株各器官中的分配为:籽粒>根>叶片>茎>叶鞘,说
明籽粒积累硒的能力较强.本研究表明,施硒能显著
提高玉米各器官的硒含量,但不同品种增加幅度不
同,这可能与不同品种对硒的吸收与运转差异有关.
各硒处理中,两个玉米品种穗轴硒含量较低,根系硒
含量最高;其他器官表现为叶片>茎秆>叶鞘,而茎
秆、叶片和叶鞘的上部、中部、下部硒含量分布无一
致变化规律.
同一作物的不同类型对硒的吸收存在差异.李
志玉等[21]研究表明,施硒条件下,不同类型大豆品
种植株硒积累量为夏大豆>秋大豆>春大豆,籽粒硒
积累量则为秋大豆>夏大豆>春大豆,说明夏、秋大
豆富硒能力强于春大豆. 陈秋香等[22]研究认为,不
同品种水稻硒累积能力存在显著的基因型差异,水
稻富硒能力与稻种颜色无直接关系,而是与往地上
部转运硒的能力有关. 本试验中,普通玉米品种
ZD958 和糯玉米品种 JN218 的籽粒硒积累量变化规
律不一致.不同硒处理下,ZD958 籽粒硒积累量持续
增加,而 JN218 籽粒硒积累量呈现先增后降的变化
趋势,峰值出现在 S25处理,S10、S25和 S50处理时,
614 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
ZD958 与 JN218 的籽粒硒积累量比值分别为 7郾 96、
0郾 85 和 1郾 36.可见,玉米籽粒的硒累积能力存在基
因型差异.
由于不同土壤硒含量有显著差异,不同植物吸
收和积累硒的能力不同,从而形成不同地区植物中
硒含量的差异[23] .王明远[24]研究表明,不同地区粮
食的含硒量不同,如山西晋南山地丘陵玉米、小麦的
含硒量分别为 0郾 092 和 0郾 067 mg·kg-1,而汾河平
原玉米、小麦的含硒量分别为 0郾 265 和 0郾 405
mg·kg-1;四川的川西山地玉米、小麦的含硒量分别
为 0郾 091 和 0郾 097 mg·kg-1,而成都平原则分别为
0郾 230 和 0郾 192 mg·kg-1 .因此,为了经济有效、合理
地提高作物含硒量,不仅要注意施硒量,而且要考虑
品种差异及土壤自身的硒含量水平.
综上所述,富硒玉米产品的开发首先要明确当
地土壤的自然硒含量,并以此为依据确定合适的土
壤施硒量和筛选适宜的玉米品种.就本试验而言,在
自然低硒土壤上(0郾 25 mg·kg-1)种植玉米,以糯玉
米品种 JN218 较为适宜,这是由于在该土壤硒含量
下,糯玉米单株硒积累量显著高于普通玉米品种
ZD958;当土壤硒含量为 10 mg·kg-1左右时,种植
普通玉米品种 ZD958 可以获得更高的单株硒积累
量;在低硒或缺硒地区,如需要通过土壤施硒生产富
硒玉米,土壤施硒水平以不超过 25 mg·kg-1为宜,
这样既可以最大限度地提高玉米各器官硒含量和累
积量,又可降低施用硒肥的成本和减少对环境的影
响.由于影响硒在作物群体内分配和有效发挥的原
因较多,如气候条件、土壤 pH 值、土壤类型、硒的形
态及其与其他元素间的相互作用等,潘文杰等[25]研
究表明,不同生态条件下烟叶含硒量变化很大,变异
系数超过 40% ,说明环境条件可显著影响烟叶含硒
量.因此,富硒玉米的开发应因地制宜,筛选适合富
硒玉米生产的品种及硒肥种类,建立标准化、规范化
的技术体系.
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作者简介摇 郝玉波,男,1982 年生,博士研究生.主要从事玉
米生理生态研究. E鄄mail: yubohao2004@ sina. com
责任编辑摇 张凤丽
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