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硒是人体必要元素之一[1-3]，硒的缺乏会造成机体生理状态下的不良后果并加剧疾病病理进程[4]。补充硒对维护人体健康水平非常重要，植物是自然界硒生态循环中的关键环节，人和动物摄入硒营养的主要来源[5]。目前农作物吸收硒的主要来源是土壤中的硒和外源添加硒。但农作物对土壤中硒的吸收可变性因素较多，不易操控，且我国从东北到西南分布一条呈对角线状态的严重缺硒土壤，北京也在这条土壤缺硒带上。利用植物吸收无机态硒，并转化为有机态硒的特性进行外源富硒的研究和研发相应的富硒农产品，已被证明是一种安全、低成本、高效方便的富硒手段[6]。谷子是我国北方重要的粮食作物，随着人们对健康需求的逐渐增加，因其较高的营养价值在饮食结构中也逐渐占据重要地位。提高谷子中硒含量不仅可以提高小米的营养价值，而且也可以有效提高居民饮食中的硒水平。很多研究表明，施硒可以明显提高籽粒中硒的含量，且施硒量与籽粒富硒量呈显著正相关。目前富硒谷子多数主要通过叶面喷硒，外源硒经谷子吸收转化为籽粒中有机硒的方式进行富硒[7-8]。使用肥料增效剂，通过物理或者化学的方法抑制肥料的流失或者降解，是一种提高肥料利用率的有效途径。腐植酸增效剂通过静电引力与配体交换，吸附 Se4+ 实现协同增效机制；有机硅增效剂通过改善肥液的界面性质，提高肥液在叶片的附着面积、附着量和附着时间实现协同增效机制。
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虽然目前关于硒对谷子籽粒硒含量的影响已有大量研究，但是关于增效剂与硒协同作用对谷子富硒能力的提升效果影响研究较少。本研究采用叶面喷施方式，开展了增效剂与硒协同作用对谷子籽粒硒含量、籽粒硒利用效率影响的研究，旨在为通过合理施肥来调控谷子籽粒硒含量、促进人体高效补硒、开发富硒农产品及缺硒地区土壤的农产品富硒提供理论依据。
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1 材料与方法
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1.1 供试材料
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试验地点为北京市密云区河南寨镇净鲜园基地（40°17′N，116°46′E），供试土壤类型为褐土，土壤全硒含量 0.266 mg/kg、土壤 pH 值 5.60、土壤电导率 42.6 μS/cm、有机质含量 14.03 g/kg、全氮含量 0.59 g/kg、有效磷含量 45.9 mg/kg、速效钾含量 109.7 mg/kg。供试谷子为“京谷 2 号”“京谷 3 号”和“京谷 4 号”，是北京市农林科学院生物技术研究所与河北省农林科学院谷子研究所联合选育的优质、高产、抗除草剂（烯禾啶）、抗病（谷锈病、谷瘟病、纹枯病、白发病、红叶病、线虫病） 品种，是适宜北京、天津、河北夏谷生态类型区夏播或晚春播种植的新品种。供试硒源为亚硒酸钠 （Na2SeO3），供试增效剂为腐植酸和有机硅。
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1.2 试验设计
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试验设置 4 个硒水平（0、11.25、15.00、22.50 g/hm2）和 2 个增效剂分别为腐植酸 18.75 L/hm2 和有机硅 0.19 L/hm2，共组成 7 个处理，随机区组排列，各处理见表1。每个处理设置 3 次重复，每个小区为 2 m×5 m，共设 21 个小区。小区与小区之间设 0.5 m 保护行。于 2021 年 6 月播种、9 月收获，种植密度为 450000 株 /hm2。于灌浆期，将硒和增效剂溶解于 600 mL 水中，选用电动喷雾器，固定喷嘴流量，对每个小区均匀喷施。
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成熟期采集谷子穗，风干后测定穗长、穗重、千粒重；将待测谷子籽粒脱壳，用微型粉碎机粉碎籽粒，过 0.15 mm 筛保存待测定硒含量、氨基酸、蛋白质含量；收获时按照小区进行测产。
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1.3 测定项目与方法
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硒的测定按照《食品安全国家标准食品中硒的测定》（GB 5009.93—2017）中微波消解-氢化物原子荧光光谱法测定籽粒硒含量；氨基酸的测定按照《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》（GB 5009.124—2016）中用茚三酮柱后衍生离子交换色谱仪测定食品中氨基酸的方法测定籽粒氨基酸含量； 采用凯氏定氮法测定蛋白质含量。
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1.4 数据处理和统计分析
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采用 Excel 2019 进行数据整理，Origin Pro 2021 进行作图，SPSS 26.0 的方差分析和 Duncan 多重比较进行处理间差异显著性检验。
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硒生物富集系数[9]是用来比较不同品种的谷子对土壤中硒元素吸收与累积特性的差异，衡量不同品种谷子吸收硒元素能力的强弱，计算公式为：
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硒利用效率[10]是谷子籽粒硒积累量与施硒量的百分比，用来反映谷子富集外源硒的能力，计算公式为：
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硒强化指数[11]是每增加 1 mg 施硒量，籽粒硒含量的平均增加值，可以表征籽粒硒含量对施硒量的响应程度，计算公式为：
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2 结果与分析
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2.1 京郊不同品种谷子富硒能力的研究
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研究 3 个不同品种谷子对土壤硒的吸收能力，于成熟期对谷子吸收土壤硒的含量进行测定，研究表明：CK 处理中，京谷 2 号籽粒硒含量 0.065 mg/ kg、京谷 3 号籽粒硒含量 0.036 mg/kg、京谷 4 号籽粒硒含量 0.047 mg/kg，3 个品种籽粒硒含量排序为京谷 2 号 >京谷 4 号 >京谷 3 号，其中京谷 2 号籽粒硒含量最高，比京谷 3 号高 80.56%，比京谷 4 号高 38.30%。
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研究不同品种谷子吸收硒元素能力的强弱，研究表明：京谷 2 号籽粒硒生物富集系数 0.28，显著高于其他品种（P<0.05），京谷 3 号籽粒硒生物富集系数 0.17、京古 4 号籽粒硒生物富集系数 0.18， 3 个品种籽粒硒生物富集系数排序为京谷 2 号 >京谷 4 号 >京谷 3 号。因此，说明京谷 2 号是土壤硒富集能力强品种（表2）。
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注：不同品种间小写字母不同表示差异显著（P<0.05）。
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2.2 京郊不同品种谷子外源硒富硒能力的研究
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研究 3 个不同品种谷子对外源硒的吸收能力，于灌浆期喷施亚硒酸钠（11.25、15.00、22.50 g/hm2），研究表明：Se1 处理中，京谷 2 号籽粒硒含量 0.092 mg/kg、京谷 3 号籽粒硒含量 0.071 mg/ kg、京谷 4 号籽粒硒含量 0.090 mg/kg，3 个品种籽粒硒含量排序为京谷 2 号 >京谷 4 号 >京谷 3 号，比 CK 分别增加 41.54%、91.49%、97.22%，其中京谷 2 号籽粒硒含量最高，比京谷 3 号高 29.58%，比京谷 4 号高 2.22%。Se2 处理中，京谷 2 号籽粒硒含量 0.166 mg/kg、京谷 3 号籽粒硒含量 0.163 mg/kg、京谷 4 号籽粒硒含量 0.214 mg/kg，3 个品种籽粒硒含量排序为京谷 4 号 >京谷 2 号 >京谷 3 号，比 Se1 分别增加 137.78%、80.43%、129.58%，其中京谷 4 号籽粒硒含量最高，显著高于其他品种籽粒硒含量（P<0.05），比京谷 2 号高 28.92%，比京谷 3 号高 47.85%。Se3 处理中，京谷 2 号籽粒硒含量 0.188 mg/kg、京谷 3 号籽粒硒含量 0.232 mg/kg、京谷 4 号籽粒硒含量 0.315 mg/kg，3 个品种籽粒硒含量排序为京谷 4 号 >京谷 3 号 >京谷 2 号，比 Se2 分别增加 47.20%、42.33%、13.25%，其中京谷 4 号籽粒硒含量最高，超过硒安全范围（0.100～0.300 mg/kg）[12-13]，显著高于其他品种籽粒硒含量（P<0.05），比京谷 2 号高 67.55%，比京谷 3 号高 35.77%。因此，说明京谷 4 号是外源硒富集能力强品种（图1）。
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图1 不同品种谷子籽粒硒含量
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注：不同品种间小写字母不同表示差异显著（P<0.05）。
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通过对品种和浓度的交互作用分析，选用不同品种和喷施不同浓度硒对籽粒硒含量的影响极显著 （P<0.001），品种和浓度的交互作用也会对籽粒硒含量产生影响，差异极显著（P<0.001），说明品种和浓度对籽粒硒含量均有重要影响（表3）。
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2.3 不同增效剂对谷子籽粒硒含量的影响
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研究不同增效剂对谷子外源硒吸收能力的影响，于成熟期对谷子吸收外源硒的含量进行测定，研究表明（图2）：HA 处理中，谷子籽粒硒含量显著提高（P<0.05），京谷 2 号籽粒硒含量 0.266 mg/kg、京谷 3 号籽粒硒含量 0.271 mg/kg、京谷 4 号籽粒硒含量 0.279 mg/kg，3 个品种籽粒硒含量排序为京谷 4 号 >京谷 3 号 >京谷 2 号，其中京谷 4 号籽粒硒含量最高，比京谷 2 号增加 4.90%，比京谷 3 号增加 2.95%；不同处理中，京谷 2 号、京谷 3 号、京谷 4 号均表现为 HA 处理增加谷子籽粒硒含量效果最佳，且籽粒硒含量显著高于 Se2 处理（P<0.05），比 Se2 处理分别增加 60.24%、66.26%、30.37%； 其中京谷 2 号、京谷 3 号 HA 处理籽粒硒含量高于 Se3 处理（与图1中 Se3 处理相同），分别增加 41.50%、16.81%，京谷 4 号 HA 处理籽粒硒含量低于 Se3 处理。说明 HA 处理增加籽粒硒含量效果明显，其中京谷 2 号、京谷 3 号减少 1/3 的亚硒酸钠用量也能增加籽粒硒含量。
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图2 不同增效剂对籽粒硒含量的影响
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注：不同处理间小写字母不同表示差异显著（P<0.05）。下同。
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Si 处理中，京谷 2 号籽粒硒含量 0.132 mg/kg、京谷 3 号籽粒硒含量 0.140 mg/kg、京谷 4 号籽粒硒含量 0.175 mg/kg，3 个品种籽粒硒含量排序为京谷 4 号 >京谷 3 号 >京谷 2 号，其中京谷 4 号籽粒硒含量最高，比京谷 2 号增加 32.58%，比京谷 3 号增加 25.00%；不同处理中，3 个品种籽粒硒含量排序为 Se2>Si>CK，各处理间差异显著（P<0.05）。因此，说明 Si 处理增加籽粒硒含量效果差。
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HS 处理中，京谷 2 号籽粒硒含量 0.140 mg/kg、京谷 3 号籽粒硒含量 0.148 mg/kg、京谷 4 号籽粒硒含量 0.198 mg/kg，3 个品种籽粒硒含量排序为京谷 4 号 >京谷 3 号 >京谷 2 号，其中京谷 4 号籽粒硒含量最高，比京谷 2 号增加 41.43%，比京谷 3 号增加 33.78%；不同处理中，3 个品种籽粒硒含量排序为 Se2>HS>CK，各处理间差异显著（P<0.05）。说明 HS 处理增加籽粒硒含量效果差。
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2.4 不同增效剂对谷子籽粒硒利用效率和强化指数的影响
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研究 3 个不同品种谷子对外源硒的吸收能力，于灌浆期喷施亚硒酸钠（11.25、15.00、22.50 g/hm2），研究表明：3 个品种籽粒硒利用效率随喷硒水平增加呈现先增加后降低的趋势，排序为 Se2>Se3>Se1，Se2 处理中，京谷 2 号籽粒硒利用效率 5.58%、京谷 3 号籽粒硒利用效率 7.81%、京谷 4 号籽粒硒利用效率 11.90%，3 个品种籽粒硒利用效率排序为京谷 4 号 >京谷 3 号 >京谷 2 号，京谷 4 号籽粒硒利用效率最高，比京谷 2 号增加 113.26%，比京谷 3 号增加 52.37%（图3）。
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图3 叶面喷施不同浓度亚硒酸钠对籽粒硒利用效率的影响
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研究增效剂对谷子对外源硒吸收能力的影响，于成熟期对谷子硒利用效率进行测定，研究表明： HA 处理增加籽粒硒利用效率，3 个品种均表现为其效果明显，显著高于其他处理（P<0.05），HA 处理中，京谷 2 号籽粒硒利用效率 12.47%、京谷 3 号籽粒硒利用效率 15.01%、京谷 4 号籽粒硒利用效率 17.90%，籽粒硒利用效率排序为京谷 4 号 >京谷 3 号 >京谷 2 号，比 Se2 处理分别增加 50.42%、92.19%、123.47%；京谷 2 号、京谷 3号、京谷 4 号 Si、HS 处理籽粒硒利用效率显著低于 Se2 处理（P<0.05），但两处理之间差异不显著 （P>0.05）。因此，说明 HA 处理强化谷子外源硒富集能力效果明显（图4）。
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图4 叶面喷施不同增效剂对籽粒硒利用效率的影响
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研究 3 个不同品种谷子籽粒硒含量对施硒量的响应程度，于灌浆期喷施亚硒酸钠（11.25、15.00、 22.50 g/hm2），结果表明：京谷 2 号籽粒硒强化指数随喷硒水平增加呈现先增加后降低的趋势，排序为 Se2>Se3>Se1，各处理间差异显著（P<0.05）； 京谷 3 号、京谷 4 号籽粒硒强化指数随喷硒水平增加呈现增加趋势，排序为 Se3>Se2>Se1，Se2 和 Se3 处理间差异不显著（P>0.05）（图5）。
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图5 叶面喷施不同浓度亚硒酸钠对籽粒硒强化指数的影响
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研究增效剂对谷子籽粒硒含量对施硒量响应程度的影响，于成熟期对谷子硒强化指数进行测定，研究表明：Se2 处理中，京谷 2 号籽粒硒强化指数 6.73（mg/kg）/（g/hm2）、京谷 3 号籽粒硒强化指数 8.47（mg/kg）/（g/hm2）、京谷 4 号籽粒硒强化指数 11.10（mg/kg）/（g/hm2），3 个品种籽粒硒强化指数排序为京谷 4 号 >京谷 3 号 >京谷 2 号，京谷 4 号硒强化指数最高，比京谷 2 号增加 64.93%，比京谷 3 号增加 31.05%；3 个品种 HA 处理增加籽粒硒强化指数，均表现明显效果，显著高于其他处理（P<0.05），HA 处理中，京谷 2 号籽粒硒强化指数 13.37（mg/kg）/（g/hm2）、京谷 3 号籽粒硒强化指数 15.68（mg/kg）/（g/hm2）、京谷 4 号籽粒硒强化指数 15.44（mg/kg）/（g/hm2），籽粒硒强化指数排序为京谷 3 号 >京谷 4 号 >京谷 2 号，比 Se2 处理分别增加 85.12%、39.10%、98.66%；Si 处理籽粒硒强化指数显著低于 Se2 处理（P<0.05）；京谷 2 号 HS 处理籽粒硒强化指数显著低于 Se2 处理（P<0.05），京谷 3 号、京谷 4 号 HS 处理籽粒硒强化指数低于 Se2 处理，差异不显著（P>0.05）。因此，说明 HA 处理增加谷子籽粒硒含量对外源硒的响应程度（图6）。
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图6 叶面喷施不同增效剂对籽粒硒强化指数的影响
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2.5 叶面喷硒谷子富硒指标和籽粒硒含量相关性分析
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京谷 2 号、京谷 3 号、京谷 4 号不同处理下富硒指标见表4，对谷子籽粒硒含量和富硒指标进行相关性分析（图7）。籽粒硒含量与硒利用效率、硒强化指数、氨基酸总量、蛋白质含量、产量共 5 项之间呈现极显著正相关，相关系数分别为 0.948、 0.970、0.749、0.716、0.709，硒利用效率、硒强化指数、氨基酸总量、蛋白质含量、产量是影响籽粒硒含量的重要因子（图7）。
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图7 谷子富硒指标和籽粒硒含量相关性分析
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3 讨论
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在土壤硒含量较低的地区，施用硒是提高作物硒含量的最主要措施之一。硒对植物的有益作用只有在低浓度时才会表现出来。曹大领等[14]和尤铁学等[15]研究表明，施用含硒腐植酸复合肥相比于单施亚硒酸钠显著提高了作物籽粒硒含量。本研究采用叶面喷施硒和硒增效剂，结果表明喷施腐植酸增效剂增加谷子籽粒硒含量、硒利用效率效果最佳，与前人研究结果相一致。在同一施硒水平下，喷施腐植酸增效剂提高了谷子籽粒的富硒效率，这可能是因为腐植酸较强的离子交换能力和吸附能力[16]，可在适宜范围内促进作物对硒的吸收。腐植酸与硒的吸附可能还有部分化学吸附参与，腐植酸 pH 为 3～5，可吸附 Se4+，胡敏酸与硒甚至会形成有机结合，且伴随放热，升温不利于吸附[17]。植物吸收硒元素与其他营养元素类似，植物各器官对元素吸收量会随其施用量的增大而增加，当用量超过一定值后，随外源硒施用量的增加，作物会随之降低对元素的吸收作用与累积量，降低元素利用率[18-20]。硒在植物体内从有利到具有毒害作用的范围很窄，对植物施用适量和低浓度外源硒会起到促进生长作用，而过度施用外源硒反而对植物造成毒害抑制植物生长发育[21-22]。韩昀桦[8]研究表明对谷子于灌浆期叶面喷施 67.84g/hm2 Na2SeO3 后，籽粒硒含量最高 0.354 mg/kg。穆婷婷等[23]研究表明于灌浆期叶面喷施 67.84 g/ hm2 Na2SeO3 提高谷子籽粒硒含量效果最佳，籽粒硒含量 0.250～0.297 mg/kg，与本研究不一致。本研究结果表明，京谷 2 号、京谷 3 号、京谷 4 号 HA 处理籽粒硒含量（分别为 0.266、0.271、0.279 mg/kg）符合谷类硒含量推荐范围（0.100～0.300 mg/kg），叶面喷施腐植酸增效剂及 15.00 g/hm2 Na2SeO3 提高籽粒硒利用效率，增加籽粒硒含量效果最佳，减少叶面喷硒用量的同时，使谷子籽粒硒含量增加到安全范围内。谢晓梅等[24]研究表明，水稻移栽 2 d 后，在氨基酸微量元素叶面肥中添加一定量的有机硅助剂明显提高水稻叶片中 Zn、 Mn 的积累量，最佳有机硅助剂添加量为体积分数 0.05%；索常凯等[25]研究表明，灌浆期叶面喷施硅、硒增加水稻籽粒硒含量，达到国家稻米富硒标准；徐向华等[26]经盆栽水稻试验，发现单施硒处理的稻米硒含量仅为硒、硅共施处理稻米的 66%，硒硅共施还能有效提高作物的硒含量。本研究表明，Si、HS 处理籽粒硒含量低于 Se2 处理，因为水稻是喜硅植物[27-30]，可能是试验作物种类、喷硒浓度、喷施时期不同导致的。
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4 结论
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供试 3 个品种 CK 处理中，京谷 2 号籽粒硒含量、籽粒硒生物富集指数最高，在相同种植条件下，京谷 2 号土壤硒富集能力最强。Se 处理中，京谷 4 号籽粒硒含量、硒利用效率、强化指数均最高，在相同种植条件下，京谷 4 号外源硒富集能力强。腐植酸和有机硅增效剂与硒协同作用比较，腐植酸增效剂增加谷子籽粒硒含量、硒利用效率、强化指数，3 个品种均表现为其效果明显，其中京谷 4 号籽粒硒含量比 Se2 处理增加 30.37%，京谷 2 号、京谷 3 号减少 1/3 的亚硒酸钠用量，籽粒硒含量比 Se3 处理增加 41.50%、16.81%。为通过外源硒和增效剂协同作用调控谷子籽粒硒利用效率、开发富硒谷子及缺硒地区土壤的农作物富硒提供基础。
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摘要
为了实现缺硒带谷子高效富硒生产的目标，研究京郊谷子在缺硒土壤（褐土，硒含量 0.266 mg/kg）吸收土壤硒的能力和喷施外源硒及增效制剂对硒的吸收效率。以“京谷 2 号”“京谷 3 号”“京谷 4 号”谷子为试验材料，设置 4 个硒水平（0、11.25、15.00、22.50 g/hm2 ）和 2 个增效剂（18.75 L/hm2 腐植酸和 0.19 L/hm2 有机硅），采用田间随机区组试验，研究施用外源硒（Na2SeO3）条件下，谷子品种与富硒的交互作用和增效制剂对富硒能力的提升。通过测定谷子籽粒硒含量、籽粒硒利用效率和强化指数，比较不同增效剂与硒协同作用对谷子富硒能力提升效率的影响，为生产中优化高附加值富硒农产品生产提供参考。结果表明：CK 处理中，“京谷 2 号”籽粒硒含量、籽粒硒生物富集指数最高，筛选“京谷 2 号”为土壤硒富集能力强品种，Se 处理中，“京谷 4 号”籽粒硒含量、硒利用效率、强化指数均最高，筛选“京谷 4 号”为外源硒富集能力强品种；腐植酸和有机硅增效剂与硒协同作用比较，喷施腐植酸增效剂显著提高谷子籽粒硒含量、硒利用效率和强化指数，其提高谷子富硒效率效果明显；喷施腐植酸增效剂条件下，“京谷 4 号”籽粒硒含量比 Se2 处理增加 30.37%，“京谷 2 号”“京谷 3 号”籽粒硒含量比 Se3 处理增加 41.50%、16.81%。缺硒土壤生产富硒谷子，品种选择“京谷 4 号”，选择腐植酸增效剂及 15.00 g/hm2 Na2SeO3，其中“京谷 2 号”“京谷 3 号”，喷施腐植酸增效剂可减少 1/3 亚硒酸钠用量，达到增加籽粒硒含量的目的。
Abstract
With the aim of efficient selenium-enriched production of millet in selenium-deficient soil region，the soil selenium absorption capacity of millet in selenium-deficient soil（cinnamon soil，with selenium content of 0.266 mg/kg）and the absorption efficiency of selenium by spraying exogenous selenium and synergistic preparations were studied. Taking‘Jinggu No.2’，‘Jinggu No.3’and‘Jinggu No.4’millet as test materials，four selenium levels（0，11.25，15.00，22.50 g/hm2 ） and two synergists（18.75 L/hm2 humic acid and 0.19 L/hm2 organosilicon）were set up. The field experiment was conducted in a randomized block design to study the interaction between millet varieties and selenium enrichment under the condition of exogenous selenium（Na2SeO3）application and the improvement of selenium enrichment ability by synergistic preparation. By measuring the grain selenium content，grain selenium utilization efficiency and intensification index of millet，the effects of different synergists and selenium on the efficiency of millet selenium enrichment were compared，which would be providing a reference for optimizing the production of high value-added selenium-rich agricultural products in production. The results showed that the grain selenium content and grain selenium bioconcentration index of‘Jinggu No.2’were the highest in CK treatment，and‘Jinggu No.2’was selected as the variety with strong soil selenium enrichment ability. Among the Se treatments，the grain selenium content，selenium utilization efficiency and selenium bioaccumulation factor of‘Jinggu No.4’ were the highest，and‘Jinggu No.4’was selected as the variety with strong exogenous selenium enrichment ability. Compared with the synergistic preparation of selenium，spraying humic acid synergist increased the selenium content，selenium utilization efficiency and strengthening index of millet grains significantly. Spraying humic acid synergist，the grain selenium content of‘Jinggu No.4’was increased by 30.37% compared to Se2 treatment，and the grain selenium content of‘Jinggu No.2’and‘Jinggu No.3’was increased by 41.50% and 16.81% compared to Se3 treatment，respectively.‘Jinggu No.4’was the suitable variety in the production of selenium-enriched millet，and humic acid synergist and 15.00 g/hm2 Na2SeO3 were sprayed to improve the selenium-enriched efficiency of different varieties of millet. Among them，‘Jinggu No.2’and‘Jinggu No.3’can be proved in reducing the amount of sodium selenite by 1/3，reaching the goal of selenium-enrichment in grain.
Keywords
millet ； spraying selenium on the leaves ； synergist ； grain selenium content ； grain quality