富硒西瓜生產(chǎn)中硒富集特性的初步研究

　　摘要：為探討富硒西瓜生產(chǎn)中硒富集特性，以豫藝甜寶等西瓜品種為試材，觀測(cè)噴施硒肥后葉片硒殘留量變化，采用 L9(34)正交試驗(yàn)，分析亞硒酸鈉噴施時(shí)期、次數(shù)、每次用量等 3 因素對(duì)果肉總硒含量的影響，并比較不同西瓜品種間硒富集能力的差異，評(píng)價(jià)富硒西瓜生產(chǎn)示范效果。結(jié)果表明，噴施硒肥后葉片總硒含量(w，后同)最高達(dá) 3350?g·kg-1，硒在葉片殘留期約 15 d 左右;影響西瓜果實(shí)硒含量最大的因素是硒肥施用時(shí)期，其次是硒肥用量及噴施次數(shù)，以組合 A3B1C2(膨果定個(gè)期+1 次+800 mg·667 m-2)硒富集效果最好，果實(shí)總硒含量達(dá) 130 ?g·kg-1;不同西瓜品種硒富集能力差異極顯著，在南太行丘陵地區(qū)進(jìn)行富硒西瓜生產(chǎn)示范，平均果肉總硒含量 63.3 ?g·kg-1。富硒西瓜生產(chǎn)中以膨大定個(gè)期噴施硒肥 1 次效率最高，硒肥用量可根據(jù)設(shè)定的果實(shí)硒含量要求合理選擇。

　　關(guān)鍵詞：西瓜;富硒;富集特性;正交試驗(yàn)

　　硒是人體必需的微量元素之一，它有抗氧化、維持免疫系統(tǒng)正常生理功能等諸多益處[1]。然而，我國(guó)地理環(huán)境硒缺乏的范圍和程度都比較嚴(yán)重，約有72%的市(縣)處于嚴(yán)重的缺硒或低硒狀態(tài)[2-3]。功能農(nóng)業(yè)是 2008 年由中國(guó)科學(xué)院趙其國(guó)院士在全球率先提出的農(nóng)業(yè)新概念，其目的是實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品中一種或多種有益健康成分(如礦物質(zhì)、生物化合物)基于人類健康需求做出標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)化的生產(chǎn)[4-5]。全球 70 億人口，有 20 億人存在營(yíng)養(yǎng)攝入不足而導(dǎo)致的“隱性饑餓”問題，發(fā)展功能農(nóng)業(yè)可有效提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，滿足消費(fèi)者“吃出健康”的需求，解決“隱性饑餓”問題，進(jìn)而通過為消費(fèi)者創(chuàng)造新價(jià)值帶來農(nóng)民、農(nóng)村和農(nóng)業(yè)的新收益[6]。以硒元素為代表的微量元素在人體健康方面的巨大作用日益顯現(xiàn)，硒產(chǎn)業(yè)逐漸成為健康中國(guó)戰(zhàn)略的重要支撐、鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)興旺的有力抓手及農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的可行途徑[7]。已有研究表明，適宜濃度的硒對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有較為明顯的促進(jìn)作用，還可以提高植物抗逆性，水稻、小麥、果蔬等主要農(nóng)作物都有硒生物強(qiáng)化的實(shí)踐，并取得較好的效果[8]。

　　王瑋等[9]研究表明，西瓜葉面噴施氨基多糖硒肥具有增強(qiáng)植株葉片光合作用和植株長(zhǎng)勢(shì)，提高產(chǎn)量和改善果實(shí)品質(zhì)的功效。康利允等[10]研究表明，土壤施硒量為 0.50 kg·hm-2更有利于西瓜生長(zhǎng)，富硒效果最佳。杜少平等[11]、肖真真等[12]認(rèn)為葉片噴施硒肥生產(chǎn)富硒西瓜方法易于操作，并分別認(rèn)為葉面噴施硒質(zhì)量濃度 60 mg·L-1和 15～30 mg·L-1為富硒西瓜生產(chǎn)適宜濃度。但有關(guān)富硒西瓜生產(chǎn)中硒富集特性綜合性的報(bào)道文獻(xiàn)比較少見。筆者為了解決生產(chǎn)中硒肥的濫用而導(dǎo)致的浪費(fèi)和環(huán)境污染，研究了硒肥在西瓜葉片硒殘留變化，以探討硒肥合理的重復(fù)施用時(shí)間，并以正交試驗(yàn)篩選硒肥施用時(shí)期、次 數(shù)、用量的較優(yōu)組合及不同品種硒強(qiáng)化效果的差異等，以期獲得生產(chǎn)富硒西瓜系統(tǒng)性技術(shù)方案措施。

　　1 材料與方法

　　1.1 試驗(yàn)地概況

　　試驗(yàn)在河南省濟(jì)源市農(nóng)業(yè)科學(xué)院西瓜科技示范基地(濟(jì)源市承留鎮(zhèn)衛(wèi)佛安村)進(jìn)行，該地處于河南省西北部太行山南麓，屬暖溫帶季風(fēng)氣候，年平均溫度 14.5 ℃，年平均降雨量 567.9 mm，土壤類型為褐色土，試驗(yàn)前在試驗(yàn)地梅花形布點(diǎn)法采集取深度為 0～20 cm 土壤樣品作為土壤背景值，樣品委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(鄭州)檢測(cè)，其土壤基礎(chǔ)肥力狀況見表 1。

　　1.2 材料

　　供試西瓜品種為河南鼎優(yōu)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供的秀都(P1)、美都(P2)、麒麟(P3)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所提供的中科 3 號(hào)(P4)、中科182(P5)，河南省農(nóng)科院園藝研究所提供的美莎特(P6)，河南豫藝種業(yè)科技發(fā)展有限公司提供的豫藝甜寶(P7)。含硒葉面肥(以下簡(jiǎn)稱：農(nóng)硒寶)依據(jù)筆者單位申報(bào)的專利方法制備[13]。

　　1.3 儀器與試劑

　　AA-7020 原子吸收分光光度計(jì)(北京東西分析儀器有限公司);AF-640 原子熒光分光光度計(jì)(北京瑞利分析儀器公司);K1160 全自動(dòng)凱氏定氮儀(山東海能科學(xué)儀器有限公司);HY-2 調(diào)速多用振蕩器(金壇區(qū)西城新瑞儀器廠);硝酸、鹽酸、硫酸(UP 級(jí)，蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司)，氫氧化鈉(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，亞硒酸鈉(分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司);硒標(biāo)準(zhǔn)樣品(1000mg·L-1，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心)。

　　1.4 方法

　　1.4.1 噴施硒肥西瓜葉片硒含量的變化 采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)地面積 300 m2，供試西瓜品種為豫藝甜寶，試驗(yàn)于 2020 年 3—6 月進(jìn)行，3 月12 日小拱棚 8 cm×8 cm 營(yíng)養(yǎng)缽育苗，4 月 20 日地膜覆蓋栽培，噴施藥液量以 60 kg·667 m-2為標(biāo)準(zhǔn)折算，其他田間管理措施一致，在西瓜授粉結(jié)束后噴施農(nóng)硒寶 600 倍液，噴施時(shí)以葉片均勻沾滿液滴為宜，噴施前隨機(jī)取大小、葉齡基本一致的西瓜葉片150 片，以后每間隔 1 d 取樣 1 次，葉片取樣標(biāo)準(zhǔn)同第 1 次，共取樣 8 次。每次取樣后將樣品密封冷藏保鮮委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(鄭州)進(jìn)行總硒含量測(cè)定，該測(cè)試中心采用 GB5009.93—2017(氫化物原子熒光光譜法)進(jìn)行總硒含量檢測(cè)。

　　1.4.2 亞硒酸鈉(Na2SeO3)噴施時(shí)期、次數(shù)、用量正交試驗(yàn) 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析[14-15]，選取噴施時(shí)期、次數(shù)、每次用量 3 個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)因素設(shè)置 3 個(gè)水平，選用 L9(34)正交表安排試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)留下了空白列[16- 17]，根據(jù)正交設(shè)計(jì)表，共 9 個(gè)處理，具體因子水平見表 2。小區(qū)面積 10 m×1.5 m，每小區(qū)定植 25 株，設(shè)置 2 次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列 ，西瓜品種、栽培管理同 1.4.1，噴施藥液量以60 kg·667 m-2為標(biāo)準(zhǔn)折算，西瓜成熟后每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取 10 個(gè)西瓜，把每個(gè)西瓜分為 8 等分，每個(gè)西瓜取 1/8 可食用部分果肉制成混合樣，取樣后將樣品密封冷藏保鮮送檢(送檢地點(diǎn)和檢測(cè)方法同 1.4.1)。

　　1.4.3 不同西瓜品種硒富集效果試驗(yàn) 采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選用 7 個(gè)西瓜品種 P1～P7，小區(qū)面積 6 m×5 m，每小區(qū)定植 30 株，設(shè) 3 次重復(fù)，西瓜播種、栽培管理等同 1.4.1，于西瓜定瓜后連續(xù)噴施農(nóng)硒寶 2 次，間隔 10 d，取樣、送檢及檢測(cè)方法同1.4.2。

　　1.4.4南太行丘陵山區(qū)富硒西瓜生產(chǎn)示范效果

　　在濟(jì)源示范區(qū)承留鎮(zhèn)富硒西瓜科技示范基地選取 3 戶科技示范戶進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)示范，時(shí)間、方法同 1.4.1。其中，示范戶 A、B、C 示范種植分別約為1200、1800、2600 m2;田間栽培管理技術(shù)水平和當(dāng)?shù)匾话阍耘喙芾砑夹g(shù)水平一致，期間技術(shù)培訓(xùn)要求示范戶在西瓜授粉結(jié)束后噴施農(nóng)硒寶 600～1000 倍 液;西瓜銷售期每戶隨機(jī)取樣 10 個(gè)西瓜，西瓜取樣、送檢方法同 1.4.2。示范戶 A 和 B 樣品委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(鄭州)檢 測(cè)，方法同 1.4.1，示范戶 C 委托英格爾檢測(cè)技術(shù)服務(wù)(上海)有限公司檢測(cè)，該公司采用 GB 5009.93—2017(電感耦合等離子體質(zhì)譜法)檢測(cè)總硒含量，采用差減法(DBS 42/002—2014)測(cè)定有機(jī)硒含量，即總硒含量減去無機(jī)硒含量等于有機(jī)硒含量。

　　1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

　　采用 Microsoft Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理分析及相關(guān)計(jì)算，采用 IBM SPSS Statistics 20 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行直線回歸、方差及正交試驗(yàn)結(jié)果分析，多重比較選用 LSD 法。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 噴施硒肥西瓜葉片硒含量的變化

　　由圖 1 可知，在本試驗(yàn)土壤條件下，不噴施硒肥西瓜葉片中未檢出硒。西瓜葉面補(bǔ)充硒肥后，葉片硒含量陡然增加，最高達(dá) 3350 ?g · kg-1。隨著葉面施硒肥時(shí)間的推移，葉片總硒含量總體呈逐漸下降趨勢(shì)，初步判斷噴施硒肥后，西瓜葉片總硒含量和噴施后的時(shí)間這兩個(gè)變量之間存在直線趨勢(shì)，經(jīng)計(jì)算兩變量相關(guān)系數(shù)為-0.773，該系數(shù)在概率為0.05 水平上具有顯著性，其具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，回歸系數(shù)具有顯著性，求得葉片總硒含量的回歸方程為 y=3040-185x，可以用噴施硒肥后的時(shí)間來估算葉片總硒含量，由回歸方程可知噴施硒肥 15 d 后葉片硒殘留量極低，要維持葉片硒含量需要及時(shí)補(bǔ)充硒肥。

　　2.2 亞硒酸鈉噴施時(shí)期、次數(shù)、用量對(duì)西瓜果肉硒含量的影響

　　由表 3 可以看出，通過正交試驗(yàn)的直觀分析 R值表明，硒肥噴施時(shí)期對(duì)豫藝甜寶西瓜果實(shí)總硒含量影響最大，其次是硒肥用量，硒肥噴施次數(shù)影響相對(duì)較小。7 號(hào)試驗(yàn)組合(A3B1C2)果實(shí)總硒含量高于其他組合，9 號(hào)試驗(yàn)組合(A3B3C1)次之，分別達(dá)130、110 ?g·kg-1，1 號(hào)試驗(yàn)組合(A1B1C1)果肉總硒含量最低，為 45 ?g·kg-1。試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)留下了空白列，將其視為與誤差項(xiàng)對(duì)應(yīng)的因素，更進(jìn)一步的方差分析結(jié)果顯示(表 4)，在所選因素水平范圍內(nèi)，所有處理對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響都沒有達(dá)到顯著水平。

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