外源有机硒对骏枣果实硒的富集及品质的影响
doi: 10.11838/sfsc.1673-6257.25385
张思源1 , 阿布都卡尤木·阿依麦提1 , 张焱1 , 刘宇宁1 , 郝庆2 , 黄建1
1. 西北农林科技大学林学院 / 国家林业和草原局枣工程技术研究中心,陕西 杨凌 712100
2. 新疆维吾尔自治区农业科学院果蔬研究所,新疆 乌鲁木齐 830000
基金项目: 新疆红枣产业技术体系专项资金项目(XJCYTX-01)
Effects of exogenous organic selenium on the enrichment and quality of‘Junzao’ jujube
ZHANG Si-yuan1 , Abudukayoumu Ayimaiti1 , ZHANG Yan1 , LIU Yu-ning1 , HAO Qing2 , HUANG Jian1
1. College of Forestry,Northwest A&F University/Research Center of Jujube National Forestry and Grassland Administration on Silviculture in Loess Plateau,Yangling Shaanxi 712100
2. Institute of Fruits and Vegetables,Xinjiang Uygur Autonomous Region Academy of Agricultural Sciences,Urumqi Xinjiang 830000
摘要
以骏枣为试材,采用不同施硒方式(土壤施加、叶面喷施)及叶面喷硒条件,研究骏枣果实对硒的富集和有机硒转化效率的影响,并结合枣果实品质和产量指标,优化有机硒肥施用作业参数。结果表明,外源施加有机硒肥可显著增加骏枣果实硒含量,其中,土壤施加硒肥时果实中硒含量虽较不施硒对照有显著增加但均未达到 0.15 mg·kg-1(以干重计)国家富硒果品标准;叶片喷施随着喷施浓度和次数的增加总硒含量和有机硒转化率也逐渐增加,10 mg·L-1 喷施 3 次、20 mg·L-1 和 30 mg·L-1 喷施 2 ~ 3 次、40 mg·L-1 喷施 1 ~ 3 次均可达到富硒标准,此时总硒含量较对照增加 16 ~ 39 倍,有机硒转化率达 90% 以上。施加外源硒肥可增大枣果实横纵径,在土壤施加 60 mg·L-1 和叶面喷施 3 次 30 mg·L-1 时果实横纵径最大,分别较对照增加了 4.8%、4.1% 和 15.0%、 10.2%。果皮硬度和果肉脆度表现出随硒肥浓度增加而先增大后降低的趋势,且在土壤施加 60 mg·L-1 时达到最大值,分别为 17.77% 和 15.22%;在叶面喷施硒肥 3 次 30 mg·L-1 时果肉脆度达到最大,较对照显著增加 28.3%,果皮硬度则在不同施硒处理下较对照显著提高 3.1% ~ 38.7%。有机硒肥对骏枣果实营养品质影响不同。其中,骏枣果实中的可溶性固形物、可溶性总糖、糖酸比、维生素 C 和可溶性蛋白质含量在施硒条件下较对照有所提高,增幅为 10.8% ~ 46.3%、0.3% ~ 25.9%、2.2% ~ 58.4%、3.6% ~ 26.0%、1.2% ~ 30.5%,而可滴定酸含量降低 2.9% ~ 20.2%。土壤施加硒肥浓度为 60 mg·L-1 时平均单果重、平均单株结果数以及产量最大,较对照分别增加 9.5%、9.9%、20.3%;叶面喷施以喷施 3 次 30 mg·L-1 时达到最大,分别较对照增加 20.0%、19.2%、43.2%。研究表明,叶面喷施硒肥提质增硒增产效果优于土壤施加,以叶面喷施浓度为 30 mg·L-1 的有机硒肥 3 次时效果最佳。研究结果可为富硒红枣生产关键技术措施提供参考。
关键词
Abstract
In order to evaluate the effects of organic selenium on selenium enrichment and organic selenium conversion efficiency by selenium application methods,and to optimize the application parameters of organic selenium fertilizer based on fruit quality and yield,in this study,the‘Junzao’fruits were treated with different selenium application methods (soil application and foliar spraying)and foliar selenium spraying conditions. The results showed that the application of external organic selenium fertilizer significantly increased the selenium content in‘Junzao’fruits. However,when selenium fertilizer was applied to the soil,although the selenium content in the fruits was significantly higher than that in the control group,it didn’t reach the national standard of 0.15 mg·kg-1(dry weight)for selenium-rich fruits. In contrast,foliar spraying gradually increased the total selenium content and the conversion rate of organic selenium with increasing spraying concentrations and frequencies. Specifically,foliar spraying at concentrations of 10,20,30,and 40 mg·L-1,with 3,2-3,and 1-3 applications,respectively,could meet the selenium-rich standard. Under these conditions,the total selenium content was 16-39 times higher than that in the control group,and the conversion rate of organic selenium exceeds 90%. Applying external selenium fertilizer also increased the transverse and longitudinal diameters of the fruits. The maximum increase in fruit size was achieved with soil application at 60 mg·L-1 and foliar spraying three times at 30mg·L-1,which was 4.8%-15.0% and 4.1%-10.2% higher than that in the control group,respectively. Fruit peel hardness and flesh crispness initially increased and then decreased with increasing selenium fertilizer concentrations. When soil application was performed at 60 mg·L-1,the peel hardness and flesh crispness reached their maximum values,which was 17.77% and 15.22% higher than those in the control group,respectively. When foliar spraying was performed three times at 30 mg·L-1,the flesh crispness reached its maximum value,which was 28.3% higher than that in the control group. In different selenium application treatments,the fruit peel hardness was significantly increased by 3.1%-38.7%,compared to that in the control group. The organic selenium fertilizer had varying effects on the nutritional quality of‘Junzao’fruits. The contents of soluble solids,total soluble sugar,sugar-acid ratio,vitamin C and soluble protein content in Junzao fruits were significantly increased by 10.8%-46.3%,0.3%-25.9%,2.2%-58.4%,3.6%-26.0% and 1.2%-30.5%,respectively, while the content of titratable acid was significantly decreased by 2.9%-20.2%. When soil selenium fertilizer was applied at a concentration of 60 mg·L-1,the average fruit weight,average number of fruits per plant,and yield were maximized,with increases of 9.5%,9.9%,and 20.3%,respectively,compared to those in the control group. For foliar spraying,these values were maximized when three sprays were performed at 30 mg·L-1,with increases of 20.0%,19.2%,and 43.2%, respectively,compared to those in the control group. The study showed that foliar spraying of selenium fertilizer was more effective than soil application in improving fruit quality and increasing selenium content and yield. The optimal method was to perform three foliar sprays at a concentration of 30 mg·L-1. The research results could provide references for key technical measures in the production of selenium-enriched jujubes.
硒(Se)是人体健康必需的微量元素[1],参与了抗氧化酶(如谷胱甘肽过氧化物酶)的合成,被誉为“生命元素”,在防治克山病、大骨节病、心血管疾病,延缓衰老以及降解重金属毒性等方面发挥着重要的生理功能[2-4]。然而,自然界中硒分布不均匀,导致部分地区居民存在硒摄入量不足的风险[5]。研究证明,通过高等植物的同化作用可将环境外源硒通过食物链调节人体硒水平,从而建立日常食品摄取的硒营养模式来促进人体健康,已成为解决人体硒缺乏的重要策略[6-8]。其中,枣树(Ziziphus jujuba Mill.)因其经济价值高、适生性强,成为富硒功能食品开发的理想载体。新疆是优质干枣的主产区,其果实饱满、富有弹性、含糖量高,果实品质优异。南疆红枣产区大多数区域属于贫硒土壤,通过外源硒的施加生产富硒红枣将是一种重要的硒营养模式选择,也是提高新疆红枣品质的有效途径之一,具有重要的生产实践价值[9]
目前,枣树硒肥施用研究主要集中在硒肥类型、施用方式、安全性及品质调控 3 个方面。在硒肥类型上,多数研究使用亚硒酸钠作为外源硒,而无机硒成本虽低但吸收率不足 20%,有机硒(如硒代氨基酸)则较无机硒更易被植物同化,且安全性更高[10-11]。施用方式上,叶面喷施见效快但受气候影响,需多次施用,土壤基施可持续但易受土壤条件制约。此外,果树对硒的需求量范围较窄,适宜的外源硒能影响柑橘养分的吸收平衡[12],提高葡萄的叶绿素含量和光合作用[13],显著提高澳洲坚果游离氨基酸含量[14]以及沙棘的药用价值[15]。硒肥在提升枣果硒含量的同时,需兼顾品质与安全阈值。王清华等[16]对冬枣叶面喷施亚硒酸钠≤ 25 mg·L-1,可确保果实硒含量处于 40~50μg·kg-1 的安全范围,同时提升糖度、维生素 C 等品质指标。然而,现有研究仍存在明显不足:一是多数研究仅关注总硒含量,忽视有机硒与无机硒的形态转化;二是现有硒肥方案多基于华北或宁夏灌区,缺乏针对新疆南疆等干旱贫硒区枣树的优化参数;三是长期施用无机硒可能导致土壤残留或干扰枣树养分平衡。
本研究以新疆南疆主栽品种之一的骏枣为试材,采用不同施硒方式(土壤施加、叶面喷施)研究骏枣果实对硒含量和有机硒转化效率的影响,并结合枣果实品质和产量指标,优化有机硒肥施用作业参数,明确富硒红枣生产关键技术措施,旨在建立适合干旱区枣树的富硒生产标准,为安全高效的硒营养强化提供理论基础和技术支撑。
1 材料与方法
1.1 试验地概况及材料
本研究于 2024 年 5—10 月在新疆维吾尔自治区喀什地区麦盖提县国家桃产业技术体系枣南疆综合试验站(38°55′N,77°43′E)进行,试验区为温带大陆性干燥气候,温差大,年降水量 50~70 mm,年蒸发量达 2500~3000 mm,光热资源丰富,无霜期约 210~230 d。试验枣园地势平坦,园相整齐。供试枣品种为常规管理下长势相近的 15 年生骏枣,株行距 1.5 m×4 m,栽培密度 1300 株·hm-2。枣园土壤以砂壤土为主,土壤全硒含量为 18.80 μg·kg-1。供试硒肥为绿维康·氨基酸鳌合态富硒有机肥(杨凌澳邦生物科学有限公司,水剂,硒含量≥ 1.5 g·L-1,限量元素:As ≤ 10 mg·kg-1;Pb ≤ 50 mg·kg-1;Cd ≤ 3 mg·kg-1;Cr ≤ 50 mg·kg-1; Hg ≤ 2 mg·kg-1)。
1.2 试验设计
试验采用完全随机试验设计,以骏枣为试材,采用 2 种施硒方式(土壤施加和叶面喷施)施加有机硒肥。土施为环状施肥,于坐果期(2024 年 7 月 15 日)一次施用完成,设置 5 个硒肥浓度处理,分别为 0(对照)、10、60、110、160 mg·L-1,每处理 3 次重复,每重复 10 棵树,施硒时将有机硒肥溶于水后直接将溶液灌入距离植株根部 25cm 范围内的土壤中,灌水量 50 t·hm-2。叶面喷施是将有机硒肥与水调配好的溶液装入小型自动喷雾器中,于枣果实幼果期(7 月 10 日)、果实膨大期(7 月 20 日、8 月 10 日)分别喷施 1、2、 3 次,均设置 5 个硒肥浓度处理,分别为 0(对照)、10、20、30、40 mg·L-1,每处理3次重复,每重复 3 棵树。喷施程度以叶面均匀布满雾状水滴为宜,喷施在 10:00 前和 18:00 后晴朗无风时进行。试验期间田间栽培管理措施与对照一致。
1.3 样品采集及指标测定
果实样品采集时间为 2024 年 10 月上旬枣果实脆熟全红期。果实样品选自树冠中部发育正常且无病虫害的果实,每处理共采集果实 50 个。摘取后装入准备好的采样袋,放入冰盒箱中带回实验室测定。土壤样品与果实同时采集,挖取根际土壤样品装袋,自然风干待测。
果实用去离子水洗净后去核(带果皮)后切碎混匀 80℃烘干研磨成粉状待测。果实及土壤指标参照国家标准 GB/T5009.93—2017 方法进行消解(Mutiwave PRO 微波消解仪,奥地利 anton paar 公司)及总硒含量(1260 Infinity II 液相原子荧光仪,北京海光仪器有限公司)测定。无机硒含量采用 Sun 等[17]的方法测定,总硒与无机硒含量的差值即为果实中有机硒含量。
果实外观品质采用万分之一电子天平分别称取 3 次不同健康枣果 30 颗,统计重量数据,最后取平均值得到果实的平均单果重;可食率=(果实质量-果核质量)/ 果实质量 ×100%;用数字游标卡尺(标康 SL01-22)测量果实横径、纵径,与果实平均单果重同步测量(3n = 90),并计算果形指数(果形指数=果实纵径 / 果实横径)。果皮硬度和果肉脆度通过 Universal TA 型号质构仪利用柱状探头 P/2 进行穿刺试验测定。
果实品质测定方法参考高俊凤[18]的《植物生理学实验指导》,略有改动。可溶性固性物含量采用阿贝折光仪测定。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定,可滴定酸含量采用酸碱中和滴定法测定,维生素 C 含量采用钼蓝比色法测定,蛋白质含量采用考马斯亮蓝 G250 染色法测定。果实产量统计于果实脆熟期(10 月 8 日)进行。每个处理随机选取 5 株树,调查计算平均单株结果数,并根据测定的平均单果重计算各处理平均单株产量。
1.4 数据处理
采用 Excel2019 对原始数据进行整理与统计,采用 SPSS 27.0 进行单因素方差分析(ANOVA)、t 检验和 LSD 多重检验(P<0.05),Excel2019、Origin 2024 作图。
2 结果与分析
2.1 不同施硒方式对骏枣果实含硒量的影响
土壤施加和叶面喷施对骏枣果实的含硒量有显著影响,但两种方式产生的效果不尽相同(表1)。其中,叶面喷施对骏枣果实中硒含量的提高明显优于土壤施加。当施硒浓度均为 10 mg·L-1 时,叶面喷施处理后果实中硒含量为 39.09μg·kg-1,较对照提升 2.1 倍,而土壤施加情况下果实硒含量只有 20.84μg·kg-1,较对照仅提升了 0.6 倍。其次,在土壤施加有机硒肥时,骏枣果实的总硒、有机硒含量及有机硒转化率均随着施加硒肥量的增加先增大再减小,且当外源硒浓度在 160 mg·L-1 时,硒含量和有机硒转化效率降低,此时过高的施硒浓度对枣树硒富集产生了抑制,并且土壤施加时枣果实硒含量均未达到 0.15 mg·kg-1 (以干重计)国家富硒果品标准。叶片喷施则随着喷施浓度的增加总硒含量和有机硒转化率也逐渐增加,在 40 mg·L-1 达到最大,此时,总硒、有机硒和转化率较对照分别显著增加了 13.6、15.4、 0.1 倍。
12 种施硒方式对骏枣硒的富集和转化效率的影响
注:不同大写字母表示土壤施加不同浓度处理间各项指标差异显著 (P<0.05),不同小写字母表示叶面喷施不同浓度处理间各项指标差异显著(P<0.05)。下同。
2.2 不同叶面喷施条件对骏枣果实含硒量的影响
2.2.1 不同次数及浓度叶面喷硒处理对骏枣果实总硒含量的影响
对骏枣在幼果期至膨大期进行不同次数及浓度的叶面喷施处理,试验结果表明,叶面喷施次数对硒在枣果实中的累积有着重要影响(图1)。对喷施硒肥量与骏枣果实中硒含量数值进行线性拟合,拟合直线的斜率可以反映枣果实对硒的吸收效率。可以看出,叶面喷施 2 次的拟合直线斜率是喷施 1 次的 2 倍,而喷施 3 次是喷施 1 次的 3 倍、喷施 2 次的 1.5 倍,这说明随着喷施次数的增加可以明显提高硒的吸收效率。同时果实中总硒含量随着喷施浓度和次数的增加而增加,在 10 mg·L-1 喷施 3 次、20 和 30 mg·L-1 喷施 2~3 次、40 mg·L-1 喷施 1~3 次均可达到 0.15 mg·kg-1(以干重计)国家富硒果品标准,较对照显著增加 16~39 倍。
1不同次数及浓度叶面喷硒处理对骏枣果实总硒含量的影响
2.2.2 不同次数及浓度叶面喷硒处理对骏枣果实硒有效性的影响
随着叶面喷施次数和浓度的增加,总硒和有机硒含量快速增加,而无机硒含量增长则较为缓慢 (图2),叶面喷施有机硒处理下果实对硒的有机形态吸收转化效率高达 87.5%~94.8%。其中,硒在果实中赋存形态的变化趋势表现为喷施 4 次 30 mg·L-1 的处理效果最佳,此时,果实中总硒含量为 507.12μg·kg-1 DW,其中有机硒含量为 480.63 μg·kg-1 DW,有机硒转化率达 94.8%。
2不同次数及浓度叶面喷硒处理对骏枣果实硒有效性的影响
注:不同大写字母表示同一硒浓度处理下不同喷施次数间有机硒含量达到显著差异水平(P<0.05),不同小写字母表示同一硒浓度处理下不同喷施次数间无机硒含量达到显著差异水平(P<0.05)。
2.3 不同施硒处理对骏枣果实品质的影响
2.3.1 不同施硒处理对骏枣果实外观品质的影响
不同施硒处理均可增加枣果实纵横径,降低果形指数。由表2可知,在土壤施加硒肥浓度为 60 mg·L-1 时果实纵横径达到最大,此时,横径虽未与对照达到显著差异,但提升了 4.8%,纵径则较对照显著提升了 4.1%。叶面喷硒各处理下横纵径较对照增加 3.8%~15.0%、3.1%~10.2%,果形指数以喷施 2 次 40 mg·L-1、3 次 30 mg·L-1 和 40 mg·L-1 与对照相比显著下降 4%~6%。土壤施加硒肥则对果形指数、含水率和可食率均未产生显著影响,而叶面喷施除含水率外则与对照相比均达到显著差异水平,说明叶片喷施较土壤施加有机硒对枣果实外在品质有更好的促进作用。
2.3.2 不同施硒处理对骏枣果实质地的影响
不同施硒处理可以显著提升果实的硬度。骏枣果实硬度表现出随硒肥浓度增加而先增大后降低的趋势(图3),当土壤施加硒肥浓度为 60 mg·L-1 时达到最大,果皮硬度和果肉脆度较对照显著提升 17.77%、15.22%。叶面喷施硒肥浓度≤ 30 mg·L-1 时果肉脆度随着施硒浓度和施硒次数的增加而增加,在喷施 3 次浓度为 30 mg·L-1 时达到最大,较对照显著增加 28.3%;果皮硬度也较对照显著提高,增幅为 3.1%~38.7%。
2不同施硒处理对骏枣果实外在品质的影响
3不同施硒处理对骏枣果实质地的影响
注:不同大写字母表示土壤施加硒不同处理下果实质地指标含量达到显著差异水平(P<0.05),不同小写字母表示叶片喷施硒不同处理下果实质地指标含量达到显著差异水平(P<0.05)。下同。
2.3.3 不同施硒处理对骏枣果实营养品质的影响
图4可知,外源有机硒肥对骏枣果实营养品质的影响不同。其中,骏枣果实中的可溶性固形物、可溶性总糖、糖酸比、维生素 C 和可溶性蛋白质含量较对照显著提高,土壤施加硒肥时,增幅分别为 10.8%~28.3%、0.3%~15.4%、2.2%~20.4%、 3.6%~25.2%、1.2%~4.3%,叶面喷施硒肥时,增幅分别为 11.3%~46.3%、7.4%~25.9%、14.23%~58.4%、4.0%~26.0%、7.5%~30.5%,同时,当土壤施加硒肥浓度为 160 mg·L-1、叶面喷施硒肥 3 次 40 mg·L-1 时,红枣果实品质各指标较最高值有所降低降幅分别为 2.9%~4.3% 和 4.3%~20.3%。其次,骏枣果实中可滴定酸含量在土壤施加 60~110 mg·L-1 时显著降低 5.0%~6.0%,叶面施加硒肥显著降低 1.1%~20.2%。说明施加外源硒肥可以显著提高骏枣果实中的可溶性固形物、可溶性总糖、糖酸比和维生素 C 含量,降低可滴定酸含量,提高果实的品质。
2.4 不同施硒处理对骏枣果实产量的影响
红枣的产量主要由枣树的结果数和果实的重量构成。通过比较不同施硒方式下平均单果重和平均单株结果数特征(表3),可以看出,土壤施加和叶面喷施硒肥对骏枣平均单果重、平均单株结果数以及产量存在不同程度的改善。当土壤施加浓度在 10~110 mg·L-1 时,其产量指标与对照存在显著差异,且在浓度为 60 mg·L-1 时各指标达到最大,平均单果重、平均单株结果数以及产量较对照分别增加 9.5%、 9.9%、20.3%。叶面喷施各处理均与对照达到显著差异水平,当喷施浓度在 10~30 mg·L-1 时,各指标随喷施次数的增加而变大,且处理间均达到显著差异,在喷施 3 次 30 mg·L-1 时达到最大,分别较对照增加 20.0%、19.2%、43.2%,此时叶面喷施较土壤施加最优处理其单果重、结果数量及产量分别增加了 10.5%、9.3%、22.9%,而当喷施浓度为 40 mg·L-1 时,产量各指标较最大值则出现了不同程度的降低。
4不同施硒处理对骏枣果实营养品质的影响
注:* 表示处理在 P=0.05 水平上差异显著,** 表示处理在 P=0.01 水平上差异显著,*** 表示处理在 P=0.001 水平上差异显著(t 检验)。下同。
3不同施硒处理对骏枣产量及其构成的影响
2.5 不同施硒处理下枣果实各指标之间的主成分分析及相关性分析
为综合评价不同施硒处理下对骏枣果实硒含量、果实品质及产量的影响,对 19 项生理指标进行主成分分析,PC1 和 PC2 对其解释率分别为 77.36% 和 8.53%,同时对施硒处理和对照进行置换多元方差分析,结果显示,Adonis R2 为 0.811,显著性 P 值小于 0.05,表明施硒处理与对照之间存在显著分离(图5A)。PC1 和 PC2 同时显著影响了除含水率外的所有指标(图5B)。
利用主成分分析得到的 4 个主成分代替原来的 19 个指标,对不同施硒处理条件下硒含量与各品质指标进行综合评价分析,综合得分(F)是每个主成分得分与相对应方差贡献率的乘积之和,因此,构建综合评价模型为 F=PC1×0.7736+PC2×0.0853+PC3× 0.0799+PC4×0.0612。综合得分情况见图5C,结果表明,不同施用有机硒肥处理均可以提高枣果实的整体品质,叶面喷施提质增效作用优于土壤施加,其中,骏枣土壤施加以 60 mg·L-1 浓度为最佳,叶面喷施以喷施 3 次 30 mg·L-1 有机硒整体品质提升最佳。
5不同施硒处理下骏枣果实硒含量及产量品质指标主成分分析
热图(图6A)颜色由暖色到冷色,代表数值由高到低,纵向聚类的 19 个相关指标被分成 3 类,其中含水率为一类,果形指数与可滴定酸为一类,其他指标聚为一类,结合横向颜色变化趋势显示,施硒处理与对照之间各指标差异明显。相关性分析结果(图6B)表明,两种施硒方式下果实中的总硒、有机硒和有机硒转化率之间均呈极显著正相关,且总硒、有机硒与果皮硬度、果肉脆度、可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比、维生素 C、可溶性蛋白质、结果数、产量指标呈极显著正相关,与纵横径、平均单果重呈显著正相关,与可滴定酸呈显著负相关。除此之外,叶面喷施下各处理间总硒、有机硒还与果形指数呈极显著负相关,与可食率和含水率呈显著负相关。说明通过外源施加一定的硒源可对枣果实提质增效具有一定作用,并且叶面喷施比土壤施加对各指标更具影响。
6骏枣果实硒相关指标及产量、品质指标热图及相关性分析
注:C1-10-1 中第一个数字“1”表示喷施 1 次,第二个数字“10”代表喷施浓度为 10 mg·L-1,第三个数字“1”表示重复,以此类推。
3 讨论
3.1 外源有机硒肥对骏枣果实硒富集的影响
关于不同施硒方式对果品富硒效应的影响已有一定的研究。李曦怡等[19]通过对‘红颜’草莓以叶面和根施两种方式进行外源硒肥处理,研究发现,通过施用 14.4 mg·L-1 的硒肥后草莓可达到富硒农产品要求。刘攀锋等[20]通过试验发现,叶面施硒相比土壤施硒处理易达到富硒谷子标准。这与本研究叶面喷施增硒效果显著优于土壤施加硒肥的结果一致,原因可能在于土壤施加硒肥主要通过植物根系吸收来提升植物的硒含量,但这一过程受到多种土壤因素的影响,包括土壤质地、pH 值、有机质含量以及土壤微生物的活动等,叶面喷施则避免了土壤中复杂因素的干扰,能够直接通过叶片使植株对硒有较高的吸收效率。南疆气候干旱,土壤条件复杂,叶面喷施受环境影响小,更适合当地的实际生产条件。
Jing 等[21]在冬枣上喷施浓度≥ 50 mg·L-1 亚硒酸钠时,总硒含量迅速增加,有机硒含量先增加后降低。宁婵娟等[22]在对富士苹果花期和幼果期喷施亚硒酸钠处理下,叶片中的硒主要以有机形态赋存,有机硒占总硒比例在 70.3%~75.7%,果实中的有机硒比例在 3 次 100 mg·L-1 最高可达 87.72%。王清华等[16]在冬枣果实膨大期喷施不同浓度亚硒酸钠,果实中有机化程度随着浓度的升高呈现先增大后降低的变化趋势,喷施 50 mg·L-1 亚硒酸钠有机化程度最高,可达 78.33%。其变化趋势与本试验结论相同,但有机化程度不尽相同。目前研究中常用的亚硒酸钠作为硒源,植物体通过根系将土壤中或叶面渗透吸收的亚硒酸根进入硫代谢系统还原成硒代蛋氨酸参与植物生长发育,吸收效率低,而本研究采用有机硒作为外源硒,可直接被植物体吸收参与代谢。本研究中枣果实对不同施有机硒处理下的硒有机化程度在达到富硒标准下均可达 90% 以上,能够更好地避免硒对人体可能产生的毒性作用,适合作为长期补充剂,为南疆红枣的可持续生产提供了可行的技术路线。
本研究进一步发现,在叶面喷施硒肥施用量一致的前提下,相比大剂量少次喷施,小剂量多次喷施更利于果树对硒元素的吸收利用,进而更有效地增加果实硒的积累量。这一研究结果与赵勇钢[23] 在红枣上所得出的研究结果一致,赵勇钢[23]在坐果期对枣树进行不同次数的叶面喷施,喷施 1 次和喷施 2 次对红枣果实含硒量的提高并没有显著性差异(P>0.05),但是当喷施 3 次时,红枣果实含硒量提高迅速;Jing 等[21]则于幼果期进行 3 次 50 mg·L-1 的亚硒酸钠叶面喷硒后,冬枣叶片和果实的总硒含量均较对照有显著提高,而于幼果期喷硒一次却未发现显著富硒效果。本研究中,每次喷施间隔约为 10 d,从幼果期持续至膨大期,在此期间红枣果实一直处于快速生长期,因而果实对硒元素的吸收与累积速度也相应加快。
3.2 外源有机硒肥对骏枣果实品质的影响
果实硬度作为衡量果实成熟度、含水量、营养成分等多方面因素的综合指标,是果实食用品质的关键构成部分,同时也关乎红枣贮藏品质的优劣。植物经富硒处理后,果实硬度与乙烯释放速率的抑制效果以及抗氧化性能存在密切关联。诸多研究表明,通过富硒处理能够提升果实的抗氧化能力,进而减缓细胞膜受损过程,降低果实中乙烯的含量,有助于维持果实硬度。然而,倘若施加过量的硒肥,可能会引发细胞膜体系的紊乱,增强植物自身的氧化反应,进而加速果实的衰老进程。在本研究中,采用两种施硒方式并施用适宜浓度的硒肥,均能有效改善果皮硬度及果肉脆度,这可能是由于硒肥有效提升了果实的抗氧化性能,保持了果实膜结构的完整性。
硒对果品品质的影响已被广泛证明,一般认为,适量施用硒肥可提升果实的品质,但在高浓度下会引发植物硒中毒,降低果实品质。在果实成熟阶段,其维生素 C 含量会快速减少,但施加硒肥能使硒通过含硒酶(谷胱甘肽过氧化物酶)和非含硒酶化合物两种途径,清除果实细胞内的过氧化氢和脂质过氧化物,进而保护维生素[24]。已有研究证实,适量的硒处理有利于提高果实和蔬菜中的蛋白质含量。在土壤施加和叶面喷施硒肥的过程中,随着硒浓度的增加,果实蛋白质含量呈现出先上升后下降的趋势,这可能是由于在高浓度硒条件下,硒蛋白质含量过高,干扰了正常的氮代谢,产生了毒性反应。此外,硒对果实糖分和酸度的影响与硒参与枣树的生理代谢密切相关。通过施加硒肥可以增加叶片的叶绿素含量,增强光合作用强度,使光合产物增多,进而改变果实中的糖分和酸度含量。
3.3 外源有机硒肥对骏枣果实产量的影响
施加硒肥对红枣产量的影响是硒元素对枣树生长发育综合作用的外在表现。研究表明,外源硒肥的施用量与植物产量之间并非简单的线性关系,而是呈现一种复杂的响应模式。目前学界普遍认为,硒对植物生长具有双重效应:在适宜浓度下,硒能够显著刺激植物生长,进而有效提升农作物的产量水平;然而,一旦硒的施用量超出植物可耐受的阈值范围,便会对植物生长产生强烈的抑制作用,甚至引发毒性反应,最终导致产量显著下降。在梨枣[25]、石榴[26]、冬枣[27]、紫花苜蓿[28-29]、番茄[30]等果树或蔬菜作物上的富硒试验也证明了这种效应。本研究中,土壤施加硒肥浓度达到 60 mg·L-1 时平均单株结果数和平均单株产量出现“阈值”现象,当浓度大于 60 mg·L-1 时,指标均呈现下降趋势,并且在田间观察中,发现在高浓度的硒肥下,枣树叶片已表现出如叶片卷曲、展开度变小等硒毒害症状,且随喷施硒肥浓度的增加症状渐重,这与产量的变化特征相符。因此,在实际农业生产中,精准调控硒肥的施用量对于充分发挥硒的增产效能、避免因过量施用而造成土壤污染等相反效果,以实现品质-产量-富硒协同提升具有至关重要的现实意义。
2024 年“中国疾病预防控制中心营养与健康所”调查结果显示,我国居民日常饮食中硒的平均摄入量为 39μg·d-1。而中国营养学会推荐国民硒适宜膳食摄入量为 50~250μg·d-1,最大安全摄入量为 400μg·d-1(一般地区)和 550μg·d-1(高硒地区)[31-33]。本研究中通过最佳叶面施硒处理所得到的富硒枣果实,其硒含量为 405.88μg·kg-1 DW,有机硒转化率为 93.94%,符合《富硒农产品》(GH/T1135—2024)中规定的富硒上下限及有机硒占比要求,按每人每日摄食 100~300 g 鲜食枣,可摄取硒量为 14.21~42.62μg,是一个安全有效的补硒量,符合中国营养学会的推荐补硒范围。综上所述,本研究提出的关键优化技术方案操作简便、成本可控,易于在农户中推广。通过生产高附加值的富硒红枣,可帮助南疆产区突破传统红枣低价竞争的困境,契合当前消费者对健康食品的需求趋势。
4 结论
外源施用有机硒肥可在不同程度上促进骏枣果实总硒和有机硒含量的富集,且在叶面喷施硒肥施用量一致的前提下,小剂量多次喷施更利于果树对硒元素的吸收利用;适宜的外源硒可增加果实纵横径,改善果实硬度,显著提高果实中的可溶性固形物、可溶性总糖、糖酸比、维生素 C 和可溶性蛋白质含量,降低可滴定酸含量,提高果实品质并促进果树产量。其中,叶面喷硒处理提质增硒效果优于土壤施加处理,以叶面喷施 3 次有机硒肥浓度为 30 mg·L-1 提质增产效果最佳,此时,枣果实中硒含量为 405.88μg·kg-1 DW,有机硒转化率为 93.94%,硒摄入量符合中国居民膳食硒推荐量且安全性高。本研究为南疆未来优质富硒红枣的进一步生产及推广栽培提供理论参考。
1不同次数及浓度叶面喷硒处理对骏枣果实总硒含量的影响
2不同次数及浓度叶面喷硒处理对骏枣果实硒有效性的影响
3不同施硒处理对骏枣果实质地的影响
4不同施硒处理对骏枣果实营养品质的影响
5不同施硒处理下骏枣果实硒含量及产量品质指标主成分分析
6骏枣果实硒相关指标及产量、品质指标热图及相关性分析
12 种施硒方式对骏枣硒的富集和转化效率的影响
2不同施硒处理对骏枣果实外在品质的影响
3不同施硒处理对骏枣产量及其构成的影响
Demircan K, Chillon T S, Bang J,et al. Selenium,diabetes,and their intricate sex-specific relationship[J]. Trends in Endocrinology and Metabolism,2024,35(9):781-792.
Karkoszka N, Gibula T E, Kotlinska J,et al. Selenium intake and postnatal depression-a short review[J]. Nutrients,2024,16(12):1926.
Chen Y, Deng Y, Wu X,et al. The levels of selenium in tea from China and associated human exposure[J]. Journal of Food Composition and Analysis,2022,110:104567.
Margaret P R. Selenium and human health[J]. The Lancet,2012,379(9822):1256-1268.
Cai S B, Liu X M, Yue M W,et al. Comparative study on selenium content and nutritional quality of five different varieties of white tea[J]. Food Chemistry: X,2025,26:102282.
Xia Q, Yang Z, Shui Y,et al. Methods of selenium application differentially modulate plant growth,selenium accumulation and speciation,protein,anthocyanins and concentrations of mineral elements in purple-grained wheat[J]. Frontiers in Plant Science,2020,11:1114.
Lu Y M, Mu M, Wang L A,et al. Effect of foliar application of selenite on organic Se and antioxidant activity in kiwifruit[J]. Applied Fruit Science,2024,66(5):1777-1785.
Chen Z, Lu Y, Dun X,et al. Research progress of seleniumenriched foods[J]. Nutrients,2023,15(19):4189.
孙武, 张宇阳, 周晓凤, 等. 不同硒肥及喷硒时期对灰枣果实品质的影响[J]. 经济林研究,2024,42(4):124-135.
Dong J Z, Lei C, Ai X R,et al. Selenium enrichment on Cordyceps militaris link and analysis on its main active components[J]. Applied Biochemistry Biotechnology,2012,166(5):1215-1224.
程建中, 杨萍, 桂仁意. 植物硒形态分析的研究综述[J]. 浙江农林大学学报,2012,29(2):288-295.
温明霞, 王鹏, 吴韶辉, 等. 不同时期喷硒对‘本地早’柑橘养分吸收和果实品质的影响[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版),2022,48(1):29-35.
薛竟一, 王瑞雪, 魏蓉, 等. 叶面喷施亚硒酸钠对葡萄果实品质及叶片衰老的影响[J]. 中国土壤与肥料,2018(6):161-165.
张涛, 许鹏, 韦媛荣, 等. 叶喷硒肥对澳洲坚果果实硒与游离氨基酸含量的影响[J]. 热带农业科学,2023,43(12):5-17.
李曦光, 高健, 王蕾, 等. 叶面施硒对沙棘果实品质及药用成分的影响[J]. 果树学报,2021,38(11):1956-1965.
王清华, 井大炜, 杜振宇, 等. 叶面喷硒对沾化冬枣富硒及品质的影响[J]. 经济林研究,2019,37(2):23-28.
Sun M, Liu G, Wu Q. Speciation of organic and inorganic selenium in selenium-enriched rice by graphite furnace atomic absorption spectrometry after cloud point extraction[J]. Food Chemistry,2013,141(1):66-71.
高俊凤. 植物生理学实验指导[M]. 北京: 高等教育出版社,2011.
李曦怡, 阳圣莹, 朱润华, 等. 不同硒肥对设施草莓果实硒累积效应的影响[J]. 山西农业科学,2023,51(4):391-399.
刘攀锋, 秦杰, 郝爽楠, 等. 硒肥浓度、施用时期和施肥方式对不同谷子品种产量和籽粒硒含量的影响[J]. 作物杂志,2022(2):182-188.
Jing D W, Du Z Y, Ma H L,et al. Selenium enrichment,fruit quality and yield of winter jujube as affected by addition of sodium selenite[J]. Scientia Horticulturae,2017,225:1-5.
宁婵娟, 丁宁, 吴国良, 等. 喷硒时期与浓度对红富士苹果果实品质及各部位全硒和有机态硒含量的影响[J]. 植物营养与肥料学报,2013,19(5):1109-1117.
赵勇钢. 外源硒补给与水肥联合调控对红枣品质及产量的影响[D]. 杨凌: 中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心),2011.
Pezzarossa B, Remorini D, Gentile M,et al. Effects of foliar and fruit addition of sodium selenate on selenium accumulation and fruit quality[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture,2012,92(4):781-786.
Zhao Y G, Wu P T, Wang Y K,et al. Different approaches for selenium biofortification of pear-jujube(Zizyphus jujuba M.cv. Lizao)and associated effects on fruit quality[J]. Journal of Food, Agriculture and Environment,2013,11(2):529-534.
Zahedi S M, Hosseini M S, Meybodi N,et al. Foliar application of selenium and nano-selenium affects pomegranate(Punica granatum cv. Malase Saveh)fruit yield and quality[J]. South African Journal of Botany,2019,124:350-358.
王清华, 井大炜, 杜振宇, 等. 不同时期叶面喷硒对冬枣含硒量与品质的影响[J]. 农业资源与环境学报,2020,37(2):226-232.
夏方山, 王勃, 阴禹舟, 等. 硒引发对紫花苜蓿幼苗抗氧化特性的影响[J]. 草地学报,2023,31(9):2875-2881.
孙鹏波, 王志军, 格根图, 等. 喷施纳米硒对紫花苜蓿产量、营养品质和硒含量的影响[J]. 中国草地学报,2023,45(8):79-87.
刘浩, 庞婕, 李欢欢, 等. 叶面喷施硒与土壤水分耦合对番茄产量和品质的影响[J]. 中国农业科学,2022,55(22):4433-4444.
Taylor J B, Marchello M J, Finley J W,et al. Nutritive value and display-life attributes of selenium-enriched beef-muscle foods[J]. Journal of Food Composition and Analysis,2008,21(2):183-186.
夏弈明. 中国人体硒营养研究回顾[J]. 营养学报,2011,33(4):329-334.
Rayman M P. Food-chain selenium and human health:emphasis on intake[J]. British Journal of Nutrition,2008,100(2):254-268.
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