引用本文 ↓

陈永波,黄光昱,胡百顺,等.正交试验分析不同作物的产量、含硒量与土壤酸碱度、硒酸盐、亚硒酸盐含量的相关性[J].生物资源, 2018, 40(4): 366-370.

Chen Y B, Huang G Y, Hu B S, et al. Correlation analysis between yield,selenium content in different crops and pH, selenate and selenite in soils by orthogonal experiment [J]. Biotic Resources, 2018, 40(4): 366-370.

    摘要

    采用正交试验研究了碎米荠、韭菜、大豆、马铃薯的产量、含硒量与土壤酸碱度、硒酸盐、亚硒酸盐含量的关系。结果表明:影响作物含硒量最大的因素是作物品种,不同作物间差异极显著。在土壤中施用硒酸钠和亚硒酸钠均能够提高作物含硒量,用量均以1.0 mg/kg为宜;硒酸钠会使作物产量降低,用量过高使作物硒吸收总量下降;土壤pH值增加有利于植物对硒的吸收,但综合考虑作物产量、含硒量和硒摄入总量,土壤适合的pH值应在6.7~7.9之间。

    Abstract

    Orthogonal experiments were conducted to study the correlation between yield, selenium content in Cardamine hirsuta, leek, soybean, potato and soil pH, selenate, and selenite content. The results showed that the most important factor affecting the selenium content of crops was crop varieties, and the differences among different crops were extremely significant. The application of sodium selenate and sodium selenite in the soil could increase the selenium content of the crop, and the optimum dosage was 1.0 mg/kg. Sodium selenate reduced the yield of crops, the total absorption of selenium in crops decreased when high dosage was used. The increase of soil pH is favorable for the absorption of selenium by plants, but considering the crop yield, selenium content and the total intake of selenium, the soil suitable pH value should be between 6.7~7.9.

  • 0 引 言

    0

    土壤硒是植物中硒的主要来源,相关研究表明:土壤全硒含量与植物中硒含量没有显著的相关性[1,2],与小麦、马铃薯中硒含量及水稻米粒中硒含量之间相关性较差[3,4],而土壤有效硒与小麦(谷物)中硒含量相关性良好[5,6]

    硒肥在不同作物上的应用表明:土壤中的亚硒酸根离子和硒酸盐离子是植物中硒的主要来源,施用硒肥具有提高作物产量和含硒量的作用[7,8,9,10,11,12,13,14,15],但不同形态的硒对不同作物的增产及富硒效果没有系统报道。本文通过盆栽试验,采用正交试验设计,研究在不同土壤酸碱度下碎米荠、韭菜、马铃薯、大豆等作物产量、含硒量与硒酸盐、亚硒酸盐加入量的相关性,为富硒植物资源筛选及合理开发利用硒肥奠定基础。

  • 1 材料与方法

    1
  • 1.1 材料

    1.1

    碎米荠、韭菜、大豆、马铃薯(米拉)由恩施州农科院提供,硒酸钠(化学纯),亚硒酸钠(化学纯),熟石灰,NPK复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)均为市售;土壤来自天池山马铃薯实验基地,测得总硒含量0.36 mg/kg,pH 5.5。

  • 1.2 试验设计

    1.2

    采用正交试验,共设计4个因素,分别为A:种植作物、B:土壤pH值、C:亚硒酸钠加入量、D:硒酸钠加入量,每个因素4个水平,采用L16(45)正交表,共16个处理,每个处理5盆,试验因素与水平见表1

    表1 正交试验因素与水平

    Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

    水平因素
    A作物

    B土壤pH值/

    石灰加入量/g

    C亚硒酸钠加入量

    /mg·kg-1

    D硒酸钠加入量

    /mg·kg-1

    1碎米荠5.5/000
    2韭 菜6.7/2500.50.5
    3大 豆7.9/5001.01.0
    4马铃薯9.0/7502.02.0
    表1
                    正交试验因素与水平

    盆栽土壤处理:将土壤辗细,捡去其中的石块、树根等杂物,过1 cm筛,取16份,每份50 kg,分4组,每组4份,分别加入石灰0、250、500、750 g,拌匀后测得pH值分别为5.5、6.7、7.9和9.0;硒酸钠和亚硒酸钠称量后,先与少量细土混合,再混入土壤中,搅拌混匀,装钵,每个处理5钵,每钵10 kg,加NPK复合肥5 g,拌匀。

  • 1.3 栽培管理

    1.3

    栽培时间为2016年3月16日,16个处理按正交试验表分别栽培相应的作物:碎米荠苗2株/盆,韭菜5~6株/盆,大豆6粒/盆,马铃薯1个/盆(约30 g),定期浇水、施肥、除草,保障作物正常生长。

  • 1.4 取样

    1.4

    幼苗于作物生长盛期(4月16日)取样:碎米荠每株取2片叶,韭菜一茬全部割取,大豆苗每盆1株,马铃薯苗每盆1株,每个处理5盆的样品混合,干燥、粉碎后过100目筛,装袋备用。

    产品取样:5月20日收割碎米荠地上部分、韭菜割取当茬;7月6日收获马铃薯,洗净、晾干后称重;8月17日收获大豆,种子称重。以上产品各取50 g左右烘干、粉碎后过100目筛,装袋备用。

  • 1.5 含硒量的测定

    1.5

    按照GB 5009.93-2017食品中总硒的测定方法测定样品中总硒含量。

  • 2 结果分析

    2
  • 2.1 作物长势观察

    2.1

    2016年4月16日观察幼苗长势,均较健壮,各处理无明显差异;5月9日观察,4种作物长势均以pH 5.5~6.7为佳,pH 7.9正常,pH 9.0较差。5月19日观察,碎米荠pH 5.5的处理出现枯叶,pH 6.7的处理生长旺盛;韭菜以pH 6.7~9.0生长旺盛;马铃薯以pH 5.5~6.7长势最好;大豆pH 5.5的处理较差。

  • 2.2 试验分析结果

    2.2

    正交试验中幼苗含硒量、成熟期产量、产品含硒量及硒总摄入量(产量×含硒量)测定结果见表2

    表2 正交试验结果

    Table 2 Result of orthogonal experiment

    试验

    编号

    因素结果
    ABCD

    幼苗含硒量

    /mg·kg-1

    产量

    /g

    产品含硒量

    /mg·kg-1

    硒摄入总量

    /mg

    1碎米荠5.50066.46113.85154.9217.64
    2碎米荠6.70.50.567.23117.74177.2920.87
    3碎米荠7.91.01.066.7795.55277.5326.52
    4碎米荠9.02.02.094.8946.37349.9816.23
    5韭菜5.50.51.01.3532.7111.250.37
    6韭菜6.702.02.5943.2637.581.63
    7韭菜7.92.001.3247.0515.930.75
    8韭菜9.01.00.52.2040.5528.211.14
    9大豆5.51.02.00.6391.931.540.14
    10大豆6.72.01.00.51155.171.100.17
    11大豆7.900.50.67106.291.040.11
    12大豆9.00.500.64149.120.940.14
    13马铃薯5.52.00.50.19553.370.210.12
    14马铃薯6.71.000.34567.400.240.14
    15马铃薯7.90.52.04.54372.821.820.68
    16马铃薯9.001.03.36348.261.320.46
    表2
                    正交试验结果
  • 2.3 试验因素对幼苗含硒量的影响

    2.3

    通过极差分析可以看出试验因素对幼苗含硒量影响的大小顺序为A>D>B>C(表3表4)。作物品种是含硒量高低的决定性因素,不同作物之间差异极显著,最高为碎米荠,其次是马铃薯、韭菜和大豆,其余因素无显著差异。对同一种作物, pH值在5.5~9.0之间,含硒量随pH值升高而增加,说明pH升高有利于幼苗对硒的吸收。亚硒酸钠和硒酸钠加入量在0~1.0 mg/kg之间,含量变化对幼苗影响很小,在2.0 mg/kg时,幼苗含硒量提高,因此在pH值为9.0,亚硒酸钠和硒酸钠均为2.0 mg/kg的条件下,幼苗含硒量最高。

    表3 幼苗含硒量极差分析

    Table 3 Range analysis of selenium content in seedling

    参数ABCD
    K173.8417.1618.2717.19
    K21.8717.6718.4417.57
    K30.6118.3317.4918.00
    K42.1125.2724.2325.66
    R73.238.126.748.47
    表3
                    幼苗含硒量极差分析

    表4 幼苗含硒量方差分析

    Table 4 Variance analysis of selenium content in seedling

    方差来源平方和自由度均方F显著性
    A15 690.99737845.499131.015***
    B174.012387.0061.453
    C116.005358.0030.969
    D196.963398.4821.645
    误差119.765359.883
    表4
                    幼苗含硒量方差分析

    F0.10(3,3)=5.36,F0,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

    F0.10(3,3)=5.36,F0,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

    表5 产量极差分析

    Table 5 Range analysis of output

    参数ABCD
    K193.38197.97152.92219.36
    K240.89220.89168.10204.49
    K3125.63155.43198.86157.92
    K4460.46146.08200.49138.60
    R419.5774.8247.5880.76
    表5
                    产量极差分析
  • 2.4 试验因素对作物产量的影响

    2.4

    从5和表6中可以看出,试验因素对作物产量影响的大小顺序为A> D>B>C。本试验中,不同作物产量没有可比性。对同一种作物, pH值在5.6~6.7之间时,产量随pH值升高而增加,pH值在6.7~9.0之间时,产量随pH值升高而下降。亚硒酸钠在0~2.0 mg/kg之间时,产量随加入量增加而提高;硒酸钠在0~2.0 mg/kg之间时,产量随硒酸钠加入量增加而下降。土壤pH值为6.5、亚硒酸钠2.0 mg/kg、不施硒酸钠时产量最高,因此在偏酸性环境下,增加土壤中亚硒酸盐的含量有利于作物产量的提高,硒酸盐做硒肥加入土壤会使作物产量降低。

    表6 产量方差分析

    Table 6 Variance analysis of output

    方差来源平方和自由度均方F显著性
    A433879.6173216939.80957.031***
    B14998.47537499.2381.971
    C6602.71933301.3590.868
    D17400.84538700.4232.287
    误差7607.78933803.895
    表6
                    产量方差分析

    F0.10(3,3)=5.36,F0.,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

    F0.10(3,3)=5.36,F0.,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

  • 2.5 试验因素对成熟期作物含硒量的影响

    2.5

    表7表8中可以看出,试验因素对成熟期作物含硒量影响的大小顺序为A>D>B>C。在所试验的4种作物中,十字花科的碎米荠茎叶达到239.93 mg/kg,马铃薯仅达到0.90 mg/kg。对于同一种作物,pH值在5.5~9.0之间,产品含硒量随pH值增加而提高;硒酸钠加入量在0~2.0 mg/kg之间,产品含硒量随加入量增加而提高;亚硒酸钠加入量在0.5~2.0 mg/kg之间时,产品含硒量随硒加入量增加而提高,在0.5 mg/kg时,产品含硒量与不加亚硒酸钠相当,说明土壤中加入亚硒酸钠含量低于0.5 mg/kg时,对作物含硒量影响不大。

    表7 产品含硒量极差分析

    Table 7 Range analysis of selenium content in product

    参数ABCD
    K1239.9341.9848.7243.01
    K223.2454.0547.8351.69
    K31.1674.0876.8872.80
    K40.9095.1191.8197.73
    R239.0353.1343.9854.72
    表7
                    产品含硒量极差分析

    表8 产品含硒量方差分析

    Table 8 Variance analysis of selenium content in product

    方差来源平方和自由度均方F显著性
    A162 090.732381 045.36628.045**
    B6 528.60833 264.3041.130
    C5 651.99632 825.9980.980
    D7 144.64233 572.3211.236
    误差5 779.66432 889.832
    表8
                    产品含硒量方差分析

    F0.10(3,3)=5.36,F0.05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

    F0.10(3,3)=5.36,F0.05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

  • 2.6 试验因素对作物硒摄入总量的影响

    2.6

    作物总硒摄入量为成熟期作物含硒量与产量之积。从表9表10中可以看出,试验因素对作物总硒摄入量影响的大小顺序为A>C>B>D。硒摄入总量最多为碎米荠,达到20.32 mg,最低为大豆,只有0.14 mg。对同一种作物,pH值在5.5~8.0之间、硒酸钠和亚硒酸钠0~1.0 mg/kg之间时硒摄入量呈上升趋势,pH值为7.9~9.0、硒酸钠和亚硒酸钠含量在1.0~2.0 mg/kg时硒摄入量呈下降趋势,说明pH值为7.9、硒酸钠和亚硒酸钠均为1.0 mg/kg时作物硒摄入量最高,土壤pH值超过7.9,硒酸钠和亚硒酸钠加入量超过1.0 mg/kg都不适合作物吸收。

    表9 产品中硒吸入总量极差分析

    Table 9 Range analysis of total intake of selenium in product

    参数ABCD
    K120.324.574.964.67
    K20.975.705.525.56
    K30.147.026.996.88
    K40.354.494.324.67
    R20.182.522.672.21
    表9
                    产品中硒吸入总量极差分析

    表10 产品中硒吸入总量方差分析

    Table 10 Variance analysis of total intake of selenium in product

    方差来源平方和自由度均方F值显著性
    A1 180.8893590.44464.637***
    B16.83438.4170.921
    C15.53237.7660.850
    D13.11036.5550.718
    误差18.26939.135
    表10
                    产品中硒吸入总量方差分析

    F0.10(3,3)=5.36,F0.,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

    F0.10(3,3)=5.36,F0.,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

  • 3 结 论

    3

    通过幼苗长势可以观察不同作物对土壤pH的适应性:马铃薯适合酸性土壤,碎米荠和大豆均不适合酸性土壤,韭菜适合偏碱性土壤。在土壤中施用含硒酸钠和亚硒酸钠均能够提高作物含硒量,其适用量均为1.0 mg/kg土壤,用量过高反而使作物硒吸收总量下降;施用亚硒酸钠能使作物增产,而硒酸钠会使作物减产;作物品种是产品含硒量高低的决定因素,不同作物在相同含硒量的土壤中生长,含硒量相差很大,由此可以筛选聚硒植物、富硒植物和非富硒植物;土壤pH值增加有利于植物对硒的吸收,但综合作物产量、含硒量和硒摄入总量考虑,土壤适合的pH值应在6.5~7.9之间。这一结论对富硒肥料的开发和施用具有指导意义。

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陈永波

工作单位:1恩施州硒应用技术与产品开发研究院,湖北 恩施 445000

黄光昱

工作单位:1恩施州硒应用技术与产品开发研究院,湖北 恩施 445000

胡百顺

工作单位:1恩施州硒应用技术与产品开发研究院,湖北 恩施 445000

秦邦

工作单位:1恩施州硒应用技术与产品开发研究院,湖北 恩施 445000

刘淑琴

工作单位:1恩施州硒应用技术与产品开发研究院,湖北 恩施 445000

张朝阳

工作单位:1恩施州硒应用技术与产品开发研究院,湖北 恩施 445000

陈娥

工作单位:1恩施州硒应用技术与产品开发研究院,湖北 恩施 445000

熊倩

工作单位:1恩施州硒应用技术与产品开发研究院,湖北 恩施 445000

水平因素
A作物

B土壤pH值/

石灰加入量/g

C亚硒酸钠加入量

/mg·kg-1

D硒酸钠加入量

/mg·kg-1

1碎米荠5.5/000
2韭 菜6.7/2500.50.5
3大 豆7.9/5001.01.0
4马铃薯9.0/7502.02.0

试验

编号

因素结果
ABCD

幼苗含硒量

/mg·kg-1

产量

/g

产品含硒量

/mg·kg-1

硒摄入总量

/mg

1碎米荠5.50066.46113.85154.9217.64
2碎米荠6.70.50.567.23117.74177.2920.87
3碎米荠7.91.01.066.7795.55277.5326.52
4碎米荠9.02.02.094.8946.37349.9816.23
5韭菜5.50.51.01.3532.7111.250.37
6韭菜6.702.02.5943.2637.581.63
7韭菜7.92.001.3247.0515.930.75
8韭菜9.01.00.52.2040.5528.211.14
9大豆5.51.02.00.6391.931.540.14
10大豆6.72.01.00.51155.171.100.17
11大豆7.900.50.67106.291.040.11
12大豆9.00.500.64149.120.940.14
13马铃薯5.52.00.50.19553.370.210.12
14马铃薯6.71.000.34567.400.240.14
15马铃薯7.90.52.04.54372.821.820.68
16马铃薯9.001.03.36348.261.320.46
参数ABCD
K173.8417.1618.2717.19
K21.8717.6718.4417.57
K30.6118.3317.4918.00
K42.1125.2724.2325.66
R73.238.126.748.47
方差来源平方和自由度均方F显著性
A15 690.99737845.499131.015***
B174.012387.0061.453
C116.005358.0030.969
D196.963398.4821.645
误差119.765359.883
参数ABCD
K193.38197.97152.92219.36
K240.89220.89168.10204.49
K3125.63155.43198.86157.92
K4460.46146.08200.49138.60
R419.5774.8247.5880.76
方差来源平方和自由度均方F显著性
A433879.6173216939.80957.031***
B14998.47537499.2381.971
C6602.71933301.3590.868
D17400.84538700.4232.287
误差7607.78933803.895
参数ABCD
K1239.9341.9848.7243.01
K223.2454.0547.8351.69
K31.1674.0876.8872.80
K40.9095.1191.8197.73
R239.0353.1343.9854.72
方差来源平方和自由度均方F显著性
A162 090.732381 045.36628.045**
B6 528.60833 264.3041.130
C5 651.99632 825.9980.980
D7 144.64233 572.3211.236
误差5 779.66432 889.832
参数ABCD
K120.324.574.964.67
K20.975.705.525.56
K30.147.026.996.88
K40.354.494.324.67
R20.182.522.672.21
方差来源平方和自由度均方F值显著性
A1 180.8893590.44464.637***
B16.83438.4170.921
C15.53237.7660.850
D13.11036.5550.718
误差18.26939.135

表1 正交试验因素与水平

Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

表2 正交试验结果

Table 2 Result of orthogonal experiment

表3 幼苗含硒量极差分析

Table 3 Range analysis of selenium content in seedling

表4 幼苗含硒量方差分析

Table 4 Variance analysis of selenium content in seedling

表5 产量极差分析

Table 5 Range analysis of output

表6 产量方差分析

Table 6 Variance analysis of output

表7 产品含硒量极差分析

Table 7 Range analysis of selenium content in product

表8 产品含硒量方差分析

Table 8 Variance analysis of selenium content in product

表9 产品中硒吸入总量极差分析

Table 9 Range analysis of total intake of selenium in product

表10 产品中硒吸入总量方差分析

Table 10 Variance analysis of total intake of selenium in product

image /

无注解

无注解

无注解

F0.10(3,3)=5.36,F0,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

F0.10(3,3)=5.36,F0,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

无注解

F0.10(3,3)=5.36,F0.,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

F0.10(3,3)=5.36,F0.,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

无注解

F0.10(3,3)=5.36,F0.05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

F0.10(3,3)=5.36,F0.05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

无注解

F0.10(3,3)=5.36,F0.,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

F0.10(3,3)=5.36,F0.,05(3,3)=9.28,F0.01(3,3)=29.46

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