全 文 ：收稿日期:2007-03-06
基金项目:安徽省财政厅综合开发项目“紫云英品种选育及其富硒栽培技术研究”
作者简介:张祥明(1964-),男,安徽歙县人,副研究员,主要从事作物栽培和持续农业等方面的研究工作。
紫云英对水稻硒累积特征和糙米硒含量的影响
张祥明 1,王允青 1,刘 英 1,王 静 1,江 波 2
(1.安徽省农业科学院 土壤肥料研究所,安徽 合肥,230031;2.安徽省庐江县农业技术推广中心,安徽 庐江,231500)
摘 要:通过对土壤含硒量、紫云英和外源硒对水稻硒累积特征和糙米硒含量的田间小区试验研究结果表明:作物含
硒量直接受土壤全硒量的影响,紫云英对土壤硒的吸收量是糙米吸收量5.13～6.07倍。增施紫云英可显著提高糙米的含硒
量,施入富硒紫云英糙米含硒量为0.0910mgkg-1;施入紫云英糙米含硒量为0.0501mgkg-1。紫云英的施用量以22500mghm-2
为宜。喷施适宜用量的外源硒对水稻生育性状和产量影响较小,但可迅速显著提高糙米和秸秆的含硒量,其含硒量与喷施
量成正比,使无机硒的含量提高。在普通紫云英下喷施以 10mgkg-1亚硒酸钠为宜,在生长期后期喷施的效果为好,其中乳
熟期喷施效果更好。紫云英对水稻产量有一定的增产作用,增产幅度为2.16%～4.39%。
关 键 词:土壤全硒量;外源硒;紫云英;糙米硒含量
中图分类号:S511.062 文献标识码:A 文章编号:0564-3945(2008)05-1140-05
Vol.39,No.5
Oct.,2008
土 壤 通 报
ChineseJournalofSoilScience
第39卷第5期
2008年10月
紫云英作为我国南方稻区重要的有机肥资源,对
丰富土壤中的营养物质,改良土壤物理性状,促进作
物持续增产和农区畜牧业发展曾起到十分重要的作
用。紫云英过去的综合利用主要是直接翻耕压青作肥
料及少量用作饲料等,其经济效益不明显,限制了紫
云英的进一步发展。近年来,随着农业生产从数量型
向质量型的转变,农产品的品质在市场的竞争中起到
决定性的作用,绿色、无公害食品生产引起广泛的重
视,重新认识到发展紫云英对提高地力,保护农业生
态环境、改善农产品的品质以及对农区畜牧业的发展
有着重要作用,这也为紫云英的恢复和发展提供了社
会基础。
紫云英为黄芪属豆科植物,运用各种农艺措施提
高紫云英植株的硒含量,并转化为有机硒,在开发富
硒干菜和富硒花茶基础上,利用剩下的富硒紫云英作
绿肥生产优质无公害富硒大米,为人类提供更多的富
硒食品,提高紫云英综合利用价值。我国大部分地区
的大米含硒量为 0.011～0.055mgkg-1,平均为 0.025
±0.011mgkg-1,依据中国营养学会推荐的谷物食品摄
入量,推算从大米中摄入的硒7.5～12.5μg(d·人)-1,这些
地区的人均日硒摄入量都大大低于“足量和安全值”
50～200μg[1-6]。因此提高水稻种植区食物链中硒的含
量有着重要的意义。为了解富硒紫云英中硒的生物有
效性以及对稻米硒的累积特征的影响,进行了本试验
研究,为紫云英种植区开发无公害富硒大米提供理论
依据。
1 材料与方法
1.1 试验设置
试验安排在安徽庐江县进行,供试水稻土基本性
状见表1。鉴于本试验重点是紫云英对稻米的富硒能
力和形态的效应,试验设置在等氮磷钾肥的条件下进
行,紫云英各处理的施肥及外源硒施用情况见表2。试
验设置6个处理:①化肥;②普通紫云英;③富硒紫云
英;④普通紫云英+外源硒;⑤富硒紫云英+外源硒;
⑥富硒紫云英+次量外源硒。试验供试品种为丙
0203,直播,播种量为60kghm-2。试验采用随机区组排
列,设三次重复,小区面积 20m2,小区间作埂,埂宽
25cm,埂高30cm,各小区单独排灌,试验区四周设2～
3m保护行。紫云英在盛花期割鲜草,按处理要求以
22500kghm-2鲜草量分别对各小区进行压青。肥料根
据试验要求磷、钾肥全部作基肥一次性施用,氮肥
70%作基肥,30%作分蘖肥。水稻叶面喷外源硒:在水
稻孕穗初期,选择晴天下午3时后,各小区分别用小型
喷雾器叶面均匀喷施亚硒酸钠水溶液,7d后再喷一
表1 供试土壤主要性状及紫云英全硒含量
Table1MainpropertiesoftheexperimentalsoilsandtotalSeinChinese
milkvetch
地点
Location
福元
罗埠
土壤
类型
Soil
type
砂泥田
马肝土
pH
6.3
6.4
有机质
(gkg-1)
O.M
30.98
18.66
全N
(gkg-1)
Total
N
1.88
1.21
碱解N
(mgkg-1)
Available
N
161.20
106.21
速效K
(mgkg-1)
Available
K
69.00
60.00
速效P
(mgkg-1)
Available
P
12.80
11.00
3期
表3 稻米含硒量与土壤硒含量的关系
Table3TherelationshipofSecontentsinriceandsoil
土壤地点
Location
庐江福元
庐江罗埠
桐城徐河
土壤硒含量
(mgkg-1)
Secontent
insoil
0.2382
0.1905
0.2024
表2 各处理的施肥及外源硒施用情况表
Table2TheapplicationsoffertilizersandexogenousSeofpertreatment
次,喷施时为防止喷雾扩散干扰,各小区采用塑料薄
膜围隔。其它田间管理措施同常规。
1.2 富硒紫云英制备
选择生长较旺盛的紫云英田块,在开花前一个月
(3月初)叶面喷施外源硒(亚硒酸钠)240mgkg-1水溶
液900kghm-2,7～10d后再喷施一次。紫云英植株富
硒情况见表3。
1.3测定项目与方法
在该地区选择有代表性的水稻土上采集原始土
样,各处理水稻糙米样品,预处理和消化均按中国医
学中心卫生研究所提供的方法进行[7],风干土样过 18
目筛,以蒸馏水(土液比 1∶5)振荡2小时,浸提液用以
测定水溶态硒;风干土样过 100目筛,用 V(HNO3)∶V
(HClO4)=5∶3混合液消化振荡 1小时,浸提液用于测
定土壤全硒量;各植株样品用V(HNO3)∶V(HClO4)=3∶
4混合液消化,浸提液用于测定全硒量。
稻米全硒量测定:精确称取0.5g已粉碎大米样品
置于 100ml高筒烧杯,加入 10ml体积比为 1∶4的
HNO3和HClO4的混合酸,冷消化过夜。样品于次日在
150℃沙浴下恒温消化,直至消煮液清澈透明,进行冷
却。加入 5ml6molL-1HCl,在 120℃恒温沙浴下进行
Se6+至Se4+的还原反应,直至溶液再次透明清澈。将消
化液用去离子水定容至 25ml容量瓶中,摇匀,移取
5ml样品液置于 15ml比色管中,加入 1ml浓 HCl和
0.5ml10%K3Fe(CN)6,混匀,待测。每批样品带一个硒标
准物质(灌木枝叶 GBW07603-GSV-2,国家物化探研
究所提供)测定总硒,方法同糙米样品,用于本方法的
回收率和准确性计算。采用双道原子荧光光谱仪(型号
AFS-230A)测定,由北京万拓仪器有限公司生产。
大米无机硒和有机硒测定大米无机硒测定按照
瞿进文[8]的方法进行。称取1g样品,加适量去离子水浸
提2h,定容至50ml,混匀,过滤。移取10ml滤液于具塞
三角瓶,同时加入 5ml浓 HCl,在 120℃沙浴上回流
15min,冷却,用去离子水定容至 25ml容量瓶中,其余
操作同“大米总硒测定”。大米总硒扣除大米无机硒即
为大米有机硒含量。
2 结果与讨论
2.1 紫云英对土壤硒和外源硒的吸硒能力
土壤中的硒是植物的主要来源。我国表层土壤全
硒含量范围在 0.006～9.13mgkg-1,算术平均值为
0.29mgkg-1。从庐江和桐城两地水稻土土样分析可看
出(见表 3),表层土壤全硒含量小于全国的算术平均
值。水溶态硒是被作物吸收的主要形态,土壤的全硒
处 理
Treatment
①
②
③
④
⑤
⑥
N
kghm-2
-
76.7
79.7
76.7
79.7
79.7
P2O5
kghm-2
-
21.8
20.7
21.8
20.7
20.7
K2O
kghm-2
-
35.8
36.9
35.8
36.9
36.9
N
kghm-2
210
133.3
130.3
133.3
130.3
133.3
P2O5
kghm-2
81
59.2
60.3
59.2
60.3
60.3
K2O
kghm-2
225
189.2
188.1
189.2
188.1
188.1
浓度
concentration(%)
-
-
20
20
20
10
Na2SeO3
(ghm-2)
-
-
18
18
18
9
紫云英22500kghm-2含养分量
Fertilizercontentof22500kghm-2Chinesemilkvetch
补施肥料量
Complementalfertilizer
施外源硒
ExogenousSe
注:②④为普通紫云英,③⑤⑥为富硒紫云英。
普通紫云英含硒量
(mgkg-1)
Secontentin
Chinesemilkvetch
0.20
0.16
0.17
稻米含硒量
(mgkg-1)
Secontent
inrice
0.039
0.031
0.028
富硒紫云英含硒量
(mgkg-1)
SecontentinSe-enriched
Chinesemilkvetch
9.22
6.02
6.30
张祥明等:紫云英对水稻硒累积特征和糙米硒含量的影响 1141
第39卷土 壤 通 报
表4 不同处理对水稻糙米与秸秆含硒量和形态的影响
Table4InfluenceofdiferenttreatmentsontheSecontentsandcompo-
nentsinbrownriceandricestraw
处理
Treatment
①
②
③
④
⑤
⑥
含硒量
Secontent
0.0306
0.0501
0.0910
0.1365
0.1690
0.1235
(mgkg-1)
0.0286
0.0446
0.0875
0.1392
0.1696
0.1338
a/a+b
(%)
51.69
52.90
50.98
49.51
49.91
48.00
b/a+b
(%)
48.31
47.10
49.02
50.49
50.09
52.00
a糙米(mgkg-1)
Brownrice
无机硒含量
inorganic
Secontent
未检出
未检出
未检出
0.0029
0.0025
0.0017
b秸秆含硒量
Secontentofricestraw
量与水溶态硒含量呈显著正相关性[7],由此可知庐江
和桐城所测的水稻土水溶态硒较低。土壤总硒量含量
直接影响紫云英植株全硒量,在喷240mgkg-1同量同
浓度外源硒,土壤总硒含量高可显著提高紫云英植株
硒的含量。糙米硒含量与土壤总硒量也呈显著的正相
关。因此土壤总硒量低是造成稻米硒含量低的主要原
因。也由于水稻属硒非积累植物中含硒量低的种类[6]。
也可看出,紫云英对硒的吸收量显著高于水稻对硒的
吸收量,庐江的福元、罗埠和桐城紫云英的含硒量分
别是糙米的含硒量5.13、5.16、6.07倍。
2.2 富硒紫云英对糙米及稻株地上部分的硒吸收和
累积
2.2.1 富硒紫云英对糙米硒吸收和累积 水稻土硒含
量为 0.2382mkg-1、0.1905mgkg-1和 0.2024mgkg-1的
情况下,糙米的最高含硒量为 0.039mgkg-1,低于我
国粮食硒的正常含量 0.04～0.07mgkg-1标准[9、10],全
部样品测定结果均在缺硒范围,表明糙米含硒量普
遍较低。施入紫云英后能够提高糙米的硒含量,比化
肥对照增加 0.0195mgkg-1;施入富硒紫云英可显著
提高,分别比化肥和施普通紫云英的含硒量提高
0.0604mgkg-1、0.0409mgkg-1,即能达到绿色水稻的
标准(0.1mgkg-1);普通紫云英加喷施外源硒糙米总
硒含量为 0.1365mgkg-1;富硒紫云英加喷施外源硒糙
米总硒含量为0.1690mgkg-1;普通紫云英加喷施低量外
源硒糙米硒含量为0.1235mgkg-1,可以说明紫云英和
富硒紫云英都可以提高糙米的总硒量,这可能除紫云
英含硒量高外,可能还与紫云英在腐解过程中产生的
物质有利于提高土壤水溶态硒含量有关。外源硒也能
提高糙米硒的含量(见表4),加外源硒处理④、⑥比未
加外源硒处理②糙米总硒含量增加 0.0864mgkg-1、
0.0734mgkg-1;加外源硒(加富硒紫云英)处理⑤比未
加外源硒处理③糙米总硒含量增加0.078mgkg-1。叶面
喷施亚硒酸钠,可迅速显著提高糙米的含硒量,且糙
米的含硒量与喷施量成正比,在短期内叶面施硒对于
提高糙米硒含量比施富硒紫云英有效。
2.2.2 富硒紫云英对稻株地上部分的硒吸收和累积
通过对水稻秸秆含硒量的分析,结果表现了以下特
点:在水稻的地上组织中,糙米的含量硒与秸秆含硒
量基本差不多,各占植株总硒量的50%左右,从表3
可看出,处理①、②、③糙米含硒量略高于的秸秆含硒
量,处理④、⑤、⑥糙米含硒量略低于的秸秆含硒量,
这可能是因为喷施外源硒有利于稻叶的吸收而从土
壤中吸收的水溶态硒利于转移到稻米中(表4)。外源
硒也能提高秸秆硒的含量(见表4),处理④、⑥比处理
②秸秆总硒含量增加 0.0946mgkg-1和 0.0892mgkg-1;
处理⑤比处理③秸秆总硒含量增加0.0821mgkg-1。叶
面喷施亚硒酸钠,可迅速显著提高秸秆的含硒量,且
秸秆的含硒量与喷施量成正比,因此,在短期内叶面
施硒对于提高作物体内硒含量比施富硒紫云英有效。
2.2.3 富硒紫云英有利于稻米有机硒含量的提高
有机态硒较无机态硒更有利于人体吸收利用,有机硒
的含量是富硒稻米的内在品质反映[11、12]。外源硒或增
施紫云英都可提高糙米的硒的含量,但糙米有机硒含
量有差别,表4可以看出直接从土壤和紫云英吸收的
水溶态硒,稻米都未检出无机硒;喷施外源硒糙米可
提高总硒含量,但都测出无机硒,处理④、⑤、⑥无机
硒含量分别 0.0029mgkg-1、0.0025mgkg-1和 0.0017mg
kg-1,施硒量相同的情况下,比较两种不同增加糙米硒
含量,结果表明可看出,糙米的硒的形态是不一样的,
在外源硒一定的浓度和用量的情况下糙米的无机硒
含量与外源硒的喷施量成正相关关系,且富硒紫云英
无机硒含量低于普通紫云英,这也为紫云英生产无公
害稻米提供了很好的依据。无机硒的活性低于有机
硒,但少量的无机硒对于提高机体谷胱甘肽过氧化物
酶(GSH-PX)的活性却等同于有机硒[13],因此,富硒大
米中若有少量无机硒存在,对提高谷胱甘肽过氧化物
酶(GSH-PX)的活性是有益的。
2.3 富硒紫云英和外源硒的适宜用量
2.3.1 喷施硒盐的最佳时间最适浓度 经试验结果
表明,从喷施不同浓度亚硒酸钠的施结果看,随硒盐
喷施浓度增加,糙米含硒量呈明显递增,普通紫云英
喷施浓度 20mgkg-1亚硒酸钠下对糙米含硒量就可达
0.1235mgkg-1,就使糙米含硒量超过正常的粮食硒含
量标准(0.04～0.07mgkg-1)[8],据研究,施硒肥使粮食含
硒量达到0.04mgkg-1及0.10mgkg-1,即可满足人每日
1142
3期
表5 各处理经济性状平均值处理
Table5Theaverageeconomiccharactersofpertreatment
处理
Treatment
①
②
③
④
⑤
⑥
株高
Plantheight
(cm)
88.4
88.2
85.3
84.8
89.4
91.1
有效穗数
Efectivepanicle
(万hm-2)
457.5
475.5
477.0
447.0
468.0
444.0
每 穗
总粒数
Totalgrainsperspike
89.7
101.0
87.0
91.9
98.0
95.2
每穗实粒数
Filedgrains
perspike
82.85
81.50
76.65
83.65
83.85
86.85
结实率
Seedsetingrate
(%)
92.8
82.55
88.15
91.20
85.55
91.35
千粒重
1000-grainwt.
(g)
22.80
22.95
22.77
23.19
22.84
22.89
(kghm-2)
6725a
6960a
6870a
7020a
6940a
6920a
比对照增产
Increasedyield
thanCK
3.49
2.16
4.39
3.20
2.90
产量Yield
摄入量20μg及45μg[9],而中国营养学会推荐的每人日
硒供给量为 50μg[10],由此可见,如果既要满足硒的摄
入量,又要达到绿色食品的标准,在普通紫云英下喷
施以5～10mgkg-1亚硒酸钠溶液为宜,且在以生长期
后期喷施的效果为好,其中乳熟期喷施效果更好。过
量的喷施既不经济又会产生高硒毒害作用。
2.3.2 富硒紫云英的适量用量 经过多年的试验研
究,紫云英返青期喷施240mgkg-1的亚硒酸钠溶液就
能使紫云英植株的含硒量达到6～10mgkg-1。考虑紫
云英压青对水稻返青的影响,并使糙米的硒含量可
达≤0.1mgkg-1的绿色食品的较高含量标准。富硒紫云
英的压青用量22500～25000kghm-2为宜;普通紫云
英也应以22500～25000kghm-2为宜,虽然达到了粮
食的含硒标准,但要使糙米的硒含量达到最大量,又
低于 0.1mgkg-1的绿色稻米的标准,可适量喷施 5～
10mgkg-1的亚硒酸钠溶液。
2.4 富硒紫云英对水稻生育改善及产量的影响
由于各处理间的施肥总量均等,从水稻的各小
区实产分析,处理间的产量差异不显著,经济性状变
化不大(表5)。说明适量外源硒对水稻的生长发育没有
影响,紫云英作绿肥能促进水稻的生长,产量略有增
长,处理②、③、④、⑤、⑥分别比对照处理①增产
3.49%、2.16%、4.39%、3.20%、2.90%。说明紫云英对水
稻有一定的增产作用。总体来看,本试验的产量不高,
可能与持续高温的影响有关。
目前富硒大米比普通大米高1元kg-1。因此紫云
英提高糙米的硒含量即可满足人们的保健需要,又可
提高种植水稻的经济效益。
3 结论
(1)作物含硒量直接受土壤全硒量的影响,紫云
英和糙米硒含量与土壤总硒量呈显著的正相关。紫云
英对硒的吸收量显著高于水稻对硒的吸收量,是糙米
的含硒量5.13～6.07倍。喷同量同浓度的外源硒,土
壤总硒含量高可显著提高紫云英植株硒的含量,糙米
硒含量与土壤总硒量呈显著的正相关。但在庐江的福
元、罗埠两试验表明增施外源硒和紫云英都达不到正
常的粮食硒含量标准(0.04～0.07mgkg-1)。
(2)增施紫云英可显著提高糙米的含硒量。施入
普通紫云英糙米含硒量为0.0501mgkg-1,能达到正常
的粮食硒含量标准(0.04～0.07mgkg-1),施入富硒紫云
英糙米含硒量为0.0910mgkg-1,即能达到绿色水稻的
标准(0.1mgkg-1),都没有检测出无机硒。富硒紫云英
的施用量以22500～25000kghm-2为宜。在普通紫云
英喷施以5～10mgkg-1亚硒酸钠为宜,即可达到绿色
稻米的最高总Se含量。
(3)喷施外源硒对水稻含硒量有明显的效果,但
无机硒的含量提高。叶面喷施外源硒,可迅速显著提
高糙米和秸秆的含硒量,且含硒量与喷施量成正比。
在生长后期喷施的效果为好,其中乳熟期喷施效果更
好。喷施适宜用量的外源硒对紫云英和水稻生长发育
和产量影响较小,普通紫云英糙米硒含量可提高
0.0806mgkg-1,富硒紫云英糙米硒含量可提高 0.078
mgkg-1。
(4)紫云英对水稻有一定的增产作用,增产幅度
为2.16%～4.39%。提高糙米的硒含量既可满足人们的
保健需要,又可提高种植紫云英和水稻的经济效益。
参考文献:
[1] 倪嘉赞.稀土元素的有机无机化学[M],1994;1-5.
[2] 郭伯生,等.农业中的稀土[M].北京:中国农业科学出版社,1988:23.
[3] CONORR.Selenium:anewentrantintothefunctionalfoodarena[J.T
rendsinFoodSci.&Tech.,1998,9:114-118。
[4]STADLOBERM,SANERM,IRGOLICKJ.Efectsofselenatesupple
mentalfertilizationontheseleniumlevelofcereals-identificationand
注:按邓肯氏新复极差检验法,同列中后附字母为0.05水平上的显著性,字母相同为差异不显著,字母不同为差异极显著。
张祥明等:紫云英对水稻硒累积特征和糙米硒含量的影响 1143
第39卷土 壤 通 报
quantificationofselenium compoundsbyHPLC-ICP-MS[J].Food
Chem.,2001,73:357-366.
[5] GUPTAUC,GUPTAMDSC.Seleniuminsoilsandcrops,itsdefi-
cienciesinlivestockandhumans:implacationformanagement[J].
CommSoilSci.PlantAnal.,2000,31(11-14):1791-1807.
[6] 廖自基.微量元素的环境化学及生物效应[M].北京:中国环境科学
出版社,1985:112
[7] 张艳玲,潘根兴,胡秋辉,等.江苏省几种低硒土壤中硒的形态分布
及生物有效性[J].植物营养与肥料学报,2002,8(3):355-358.
[8] 中国科学院地理研究所环境与地方病研究组.克山病与自然环境和
硒营养背景[J].营养学报,1982,4(3):175-180.
[9] 杨光圻.膳食硒需要量和安全摄入量范围研究结果述要[J].营养学
报,1992,14(3):318-320.
[10]中国营养学会.推荐的每日膳食中营养供给量[J].营养学报,
1990,12(1):1-9.
[11]史衍玺,杜振宇,马 丽,等.不同施方式下小白菜对硒的吸收与累
积特征[J].土壤通报,1998,29(5):229-231.
[12]LINTSCHINGERL,FUCHSN,MOSERJ,etal.Selenium-enriched
sprouts.Arawmaterialforfortifiedcereal-baseddiets[J].JAgric.
FoodChem.,2000,48:5362-5368.
[13]陈历程,杨方美,张艳玲,等.我国部分大米含硒量分析及生物硒肥
对籽粒硒水平的影响[J].中国水稻科学,2002,16(4):341-345.
EfectofChineseMilkVetchonRiceSeAccumulationofBrownRice
ZHANGXiang-ming1,WANGYun-qing1,LIUYing1 ,WANGJing1,JIANGBo2
(1.InstituteofSoil&Fertilizer,AnhuiAcademyofAgriculturalSciences,Hefei230031,China;2.AgriculturalExtensionCenter,Lujiang
Country,Lujiang231500,China)
Abstract:ThefieldplotexperimentswereconductedtoinvestigatetheefectsofsoilSecontent,Chinesemilkvetch
andexogenousSeonthecharacteristicsofSeaccumulationandcontentofbrownrice.TheresultsshowedthatsoilSe
contenthadadirectefectonplantSecontent.UptakeofSebyChinesemilkvetchfromsoilwas5.13-6.07times
morethanthatbybrownrice.WiththeincreaseofChinesemilkvetchapplicationSecontentofbrownriceincreased
significantly,anditwas0.0910mgkg-1whenSe-enrichedChinesemilkvetchwasappliedandwas0.0501mgkg-1
whenChinesemilkvetchwasapplied.Accordingtotheresult,thesuitableapplicationamountwas22500mghm-2.
AppropriatelyexogenousseleniumcouldrapidlyincreasetheSecontentofbrownriceandricestraw.Secontentwas
positivelyrelatedwiththesprayingapplicationamount.Besides,spraying10mgkg-1Na2SeO3 wassuitablewhen
applyingChinesemilkvetchandtheefectwasbeterinthelategrowthstage,especialyinmilkystage.Theplanting
ofmilkvetchcouldincreasethericeyieldfrom2.16%to4.39%.
Keywords:TotalSecontentofsoil;Exogenousselenium;Chinesemilkvetch;Secontentofbrownrice
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