CN111919685A

CN111919685A - 玉米硒活化的方法

Info

Publication number: CN111919685A
Application number: CN202010925089.8A
Authority: CN
Inventors: 邢颖; 梁潘霞; 廖青; 潘丽萍; 黄世欢; 陈锦平; 黄太庆; 江泽普; 刘永贤
Original assignee: Guangxi Zhuang Nationality Autonomous Region Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Guangxi Zhuang Nationality Autonomous Region Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2020-09-06
Filing date: 2020-09-06
Publication date: 2020-11-13

Abstract

本发明公开了一种玉米硒活化的方法，是在赤红壤或红壤上种植玉米，在采玉米前15‑60天根施无机因子肥和有机因子肥，所述无机因子肥，包括磷盐、硫盐、硅盐和钙盐中的一种或多种，所述有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸中的一种或多种，待可采摘玉米后，检测玉米鲜样各部位硒含量。采用本发明的方法进行玉米土壤硒活化，显著提高了玉米鲜样各部位硒含量，有效解决了玉米土壤中硒生物有效性较低，硒的转换率低的技术问题。

Description

玉米硒活化的方法

【技术领域】

本发明属于硒活化技术领域，具体涉及一种玉米硒活化的方法。

【背景技术】

硒是人和动物必需的微量营养元素之一，是构成哺乳动物体内多种含硒蛋白质与含硒酶如谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还原蛋白酶以及碘化甲腺原氨酸脱碘酶等的重要组成成分。一般而言，硒的摄入通过食物效果最佳。富硒功能农产品则是食补硒的重要来源，富硒农产品则是富硒农业生产出的农产品。如果按照富硒农产品中硒的来源区分，富硒农业可分为天然富硒农业与外源生物强化富硒农业。天然富硒农业是利用富硒地区丰富的硒资源自然生长的农产品的硒含量达到富硒农产品相关标准的农业生产方式。通常把硒含量在0.4mg/kg-3.0mg/kg的土壤称为富硒土壤。广西是富硒大省区，富硒土壤面积达212.1万hm²，为目前全国圈定出的特大面积连片富硒土壤区域，而广西主要土壤—占土壤总面积34.95％的红壤和30.05％赤红壤硒含量较高，赤红壤硒含量最高,平均含量0.964mg/kg，红壤硒含量0.645mg/kg。土壤总硒含量不是控制植物硒含量最主要因素，土壤有效硒含量决定植物硒含量。经调查286个广西主要土壤耕层土样发现，土壤有效硒含量较低，平均含量只有76μg/kg，约占总硒的12.8％，而广西主要土壤--红壤、赤红壤有效硒含量分别仅有12.05％和1.73％。广西区域性红壤赤红壤酸度大，果园平均pH4.83，pH<5.5的酸性强酸性土壤占85％，粘粒含量高，平均30.8％-46.5％，固硒能力较强，有效硒含量较低，土壤富硒资源优势得不到发挥，严重制约了广西富硒产业发展。

虽然南方红壤中的硒含量较高，但是真正能被植物吸收利用的(即有效硒)却非常少，在土壤总硒中所占比例一般不足5％，个别达6％-10％。这涉及到硒在土壤中的存在形式。土壤中硒以多种形态存在，按价态可划分为四类：硒酸盐(SeO₄ ^2-)、亚硒酸盐(SeO₃ ^2-)、元素硒(Se)和硒化物(Se^2-)。在南方地区湿热气候条件下形成的红壤性土壤中六价硒(硒酸盐态硒)较少，土壤中硒主要以四价硒(亚硒酸盐态)存在，容易被红壤中铁铝氧化物、粘土矿物吸附形成铁铝复合体，稳定存在于红壤中，导致红壤中硒生物有效性较低。

磷是植物生长过程中三大必需营养元素之一，几乎参与了作物光合作用各个阶段的物质转化、光合产物运转和能量传递，是作物生长发育过程中必不可少的养分，对作物的产量和品质等具有重要的影响。硫是继氮、磷、钾之后作物生长发育所需要的第四大主要营养元素,是构成含硫氨基酸和蛋白质的基本营养元素，又能合成其他重要的生物活性物质，参与酶的活化等生理活动。因此，磷、硫能调节植物代谢，提高产量和改善产品品质。

硒是人体必需的微量元素，对人体正常生理机能的发挥具有重要作用。通过技术手段提高农产品中的硒含量，成为广大农业科技工作者的研究难题。

【发明内容】

本发明提供一种玉米硒活化的方法，以解决玉米土壤中硒生物有效性较低，硒的转换率低的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种玉米硒活化的方法，在赤红壤或红壤上种植玉米，在采玉米前15-60天根施无机因子肥和有机因子肥，所述无机因子肥，包括磷盐、硫盐、硅盐和钙盐中的一种或多种，所述有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸中的一种或多种，待可采摘玉米后，检测玉米鲜样各部位硒含量。

优选地，所述磷盐包括磷酸二氢钠、磷酸二氢钾中的一种或多种。

优选地，所述硫盐为硫酸钠。

优选地，所述硅盐为硅酸钠。

优选地，所述钙盐为碳酸钙。

优选地，在赤红壤上种植玉米时，根施的无机因子肥，包括磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的一种或多种，其中硫酸钠的浓度为150-250mg/kg，磷酸二氢钠的浓度为75-150mg/kg，碳酸钙的浓度为25-150mg/kg，硅酸钠的浓度为250mg/kg；根施的有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸，黄腐酸的浓度为50-100mg/kg，氨基酸的浓度为50-100mg/kg。

优选地，在红壤上种植玉米时，根施的无机因子肥，包括磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的一种或多种，其中硫酸钠的浓度为50-200mg/kg，磷酸二氢钠的浓度为75-150mg/kg，碳酸钙的浓度为25-50mg/kg，硅酸钠的浓度为150-250mg/kg；根施的有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸，黄腐酸的浓度为50-100mg/kg，氨基酸的浓度为50-100mg/kg。

本发明具有以下有益效果：

采用本发明的方法进行玉米土壤硒活化，显著提高了玉米鲜样各部位硒含量，有效解决了玉米土壤中硒生物有效性较低，硒的转换率低的技术问题。

【附图说明】

图1是不同硫含量对富硒赤红壤有效硒的影响图；

图2是不同磷含量对富硒赤红壤有效硒的影响图；

图3是不同钙含量对富硒赤红壤有效硒的影响图；

图4是不同硅含量对富硒赤红壤有效硒的影响图；

图5是不同硫含量对富硒红壤有效硒的影响图；

图6是不同磷含量对富硒红壤有效硒的影响图；

图7是不同钙含量对富硒红壤有效硒的影响图；

图8是不同硅含量对富硒红壤有效硒的影响图。

【具体实施方式】

1.材料与方法

1.1供试材料

本试验采用广西贵港富硒赤红壤和广西百色富硒红壤各1个。土壤取自当地20cm耕层，土壤取回后，风干破碎，去除杂质，过2mm筛储存备用。2种土壤硒含量及基本农化性质见表1。

表1供试2种富硒土壤基本农化性质

1.2试验设计

选用无机试剂磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙四种无机试剂作为磷、硫、硅和钙四种无机因子的材料，试剂均为上海国药集团化学试剂有限公司分析纯试剂。各种材料硒含量见表2。

表2不同化学添加剂种类及添加量

注：S代表硫酸钠、P代表磷酸二氢钠、Ca-代表碳酸钙、Si代表硅酸钠

本试验为室内恒温培养试验，每种材料设计5个水平，3个重复。采用150ml广口瓶，每瓶装过2mm筛的土壤150g。将化学添加剂按表2设计重量与土壤充分混匀，各添加剂用量浓度梯度根据试验室前期预实验及相关文献进行设计。包括对照共5个处理，每个处理5个浓度梯度。用去离子水调节土壤含水量为最大土壤持水量的40％左右(相当于最大田间持水量的50％)，充分混合均匀，用透明胶布封闭瓶口，中央留1个小孔并插一吸管供通气，于25℃恒温培养箱中培养，连续培养90d。培养期间，通过称重法，以去离子水来补充因蒸发而损失的水分。于处理后15d、30d、60d和90d取样，每次取土样10g。土壤置于45℃下通风干燥，磨细过60目筛后储存备用。

1.3分析方法

土壤基本理化性质的分析测定参照《土壤农化分析》的方法：有机质的测定采用重铬酸钾容量法(外加热法)；土壤全氮的测定采用半微量开式法；有效氮的测定采用碱解扩散法；有效磷的测定采用0.5mol L-1NaHCO3(pH 8.5)提取，钼蓝比色法；有效钾的测定采用冷的2mol L-1HNO3溶液浸提－火焰光度法。

土壤样品中总硒含量依据NY/T1104-2006用3+2(V+V)的HNO3+HClO4(V+V)混酸于170℃下，采用电热板加热进行消解。

土壤有效硒含量的测定参照NY/T3420-2019用0.1mol/L的磷酸二氢钾溶液浸提，用7+1(V+V)的HNO3+H2O2(V+V)混酸，进行微波消解。

1.4数据处理

采用Excel 2010软件处理数据。方差分析和相关性分析采用SAS 8.2进行统计分析。

2.结果与分析

2.1化学添加剂对富硒赤红壤硒的活化作用

在富硒赤红壤上添加不同无机因子并设置不同浓度处理，各处理土壤有效硒含量均有不同程度的增加，随着浓度的变化及培养时间的不同，呈现出不同的变化趋势。其中图1为不同硫含量对富硒赤红壤有效硒含量的影响，与对照相比，硫浓度在150mg/kg-250mg/kg(S3-S5)之间培养15d时，有效硒含量最高，较对照高112.5％。图2为不同磷含量对富硒赤红壤有效硒的影响，0-30d内不同处理间差异不显著，当培养时间进一步增加时，不同处理有效硒含量显著高于对照，在60d时达到最大值。其中P1-25mg/kg时土壤有效硒含量显著高于其他处理，较对照高107.9％。图3不同钙含量试验结果可以看出，15-60d内不同处理有效硒含量显著高于对照，15d时各处理有效硒含量达到最大值，且不同处理间差异不显著，较对照高52.5％。图4设置了不同浓度硅处理对富硒赤红壤有效硒含量的影响，结果表明：不同处理有效硒含量在15-90d均高于对照，且在60d时达到峰值，Si5-250mg/kg时有效硒含量最高，较对照高106.6％。

2.2化学添加剂对富硒红壤硒的活化作用

图5-8为添加不同浓度无机因子对富硒红壤硒有效性的影响。各处理有效硒含量在一定时间和浓度范围内均显著高于对照。图5为不同硫含量对富硒红壤有效硒的影响，从图中可以看出15-90d不同处理有效硒含量均高于对照，30-60d除S5处理外其余处理有效硒含量显著高于对照，且在60d浓度在50-200mg/kg条件下土壤有效硒含量达到最大值，较对照高29.30％。图6为不同磷含量对富硒红壤有效硒的影响，其有效硒变化规律与硫处理相似，且均在60d时达到有效硒最大值，但磷处理在15-30d间不同处理间差异不显著，60-90d除P5处理外其余处理间差异不显著，且显著高于P5和对照；60d浓度范围在25-100mg/kg条件下有效硒含量达到最大值，较对照高27.18％。图7添加不同钙含量对富硒红壤有效硒的影响，试验结果表明15-30d间各处理土壤有效硒显著高于对照，在30d时达到最大值，且在30d时随着钙添加量的增大有效硒含量显著减少，因此低浓度钙(20-50mg/kg)有利于土壤有效硒的释放，较对照高40.33％。图8不同硅含量对富硒红壤有效硒的影响，试验结果表明整体变化趋势与硫和磷相似，在15-90d间各处理有效硒含量均显著高于对照，60d时有效硒含量达到最大值，在150-250mg/kg范围内有效硒含量最高，较对照高33.52％。

2.3最佳添加剂浓度对不同土壤硒的活化效果比较

两种土壤添加不同无机因子进行土壤硒活化，从表3结果可以看出不同土壤添加相同无机因子达到有效硒最大值所需时间有所差异，最佳浓度亦不同。与对照相比各处理均显著提高土壤有效硒含量，富硒赤红壤不同无机因子间差异显著，富硒红壤不同无机因子间差异不显著。其中磷、硅在两种土壤中均在60d时有效硒含量达到最大值，硫、钙两种土壤间所需时间差异较大，说明土壤类型直接影响土壤硒有效硒含量及活化剂最佳浓度和活化最佳时间。其中富硒赤红壤不同无机因子间活化效果差异较大，以150-250mg/kg硫培养15d效果最佳，不同因子活化能力顺序依次为S>P＝Si>Ca。富硒红壤不同无机因子间差异不显著，说明几种无机因子在合适的时间和浓度条件下均能达到理想的效果。此试验结果为进一步开展盆栽或大田土壤硒素活化相关研究提供了参考。

表3不同化学添加剂对富硒土壤硒的活化效果比较

3.讨论

本实验条件下，富硒赤红壤添加不同无机因子在一定的浓度和时间范围内均能提高土壤有效硒的含量，说明无机因子的加入打破了土壤硒形态本身的平衡，促进了硒向有效态的转化。富硒红壤添加不同无机因子有效硒的释放速率相对于赤红壤较慢，但是有效硒能在较长时间内保持较高的水平。两种土壤在添加不同无机因子后在一定浓度范围和时间范围内均能显著提高土壤有效硒含量。但两种土壤条件下结果不同，证明土壤类型直接影响着不同因子对土壤硒的释放效果，不同土壤间硒的释放规律及活化因子均存在差异。

两种土壤添加相同浓度的硫时，富硒赤红壤释放硒的速率要快于富硒红壤，但需要的硫浓度更高。但富硒红壤硫的释放速率更持久，在30-90d内无明显的下降趋势，而富硒赤红壤在30d后硒的释放速率急剧下降。本研究利用天然富硒土壤为研究对象，添加不同浓度的硫，研究硫在土壤中对硒有效性的影响，有助于进一步分析硒-硫互作机理。

磷在富硒红壤上的规律与硫较为接近，但不同浓度间差异不显著，0-60d硒释放速率持续增加，在60d达到峰值，后缓慢下降。在富硒赤红壤上前期不同处理与对照间无差异，60d时达到峰值，但硒的释放速率不持久，之后急剧下降，无法保持较长的释放时间。

钙的活化规律在两种土壤上表现也不一致，在富硒赤红壤上的快，且需要的最佳钙浓度范围更广，但释放持续时间不长。但在富硒红壤上硒的释放速率相对于富硒赤红壤较慢，需要的最佳浓度范围较窄，但硒的释放持续时间也不长。两种土壤上均在90d时释放速率最终于对照趋于一致。

两种土壤上的硒的释放速率一致，均在60d时达到最大值，但富硒赤红壤所需的硅浓度要求较为严格，低浓度时无法达到理想效果。而富硒红壤硅添加后的变化规律与硫和磷一致，60d前有效硒一致处于上升阶段，60d达到峰值，之后缓慢下降，但在90d时不同处理有效硒含量仍高于对照。硅对土壤中硒有效性的影响无相关研究，但硅的加入也可调节土壤pH有类似钙的作用，同时硅磷同族，化学性质较为类似，因此选择硅作为活化剂进行研究，可以达到磷钙两种活化剂共同的作用。

为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。

在实施例中，所述玉米硒活化的方法，在赤红壤或红壤上种植玉米，在采玉米前15-60天根施无机因子肥和有机因子肥，待可采摘玉米后，检测玉米鲜样各部位硒含量。

所述无机因子肥，包括磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的一种或多种。

所述有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸中的一种或多种。

在赤红壤上种植玉米时，根施的无机因子肥，包括磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的一种或多种，其中硫酸钠的浓度为150-250mg/kg，磷酸二氢钠的浓度为75-150mg/kg，碳酸钙的浓度为25-150mg/kg，硅酸钠的浓度为250mg/kg；根施的有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸，黄腐酸的浓度为50-100mg/kg，氨基酸的浓度为50-100mg/kg。

在红壤上种植玉米时，根施的无机因子肥，包括磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的一种或多种，其中硫酸钠的浓度为50-200mg/kg，磷酸二氢钠的浓度为75-150mg/kg，碳酸钙的浓度为25-50mg/kg，硅酸钠的浓度为150-250mg/kg；根施的有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸，黄腐酸的浓度为50-100mg/kg，氨基酸的浓度为50-100mg/kg。

下面通过更具体的实施例加以说明。

实施例1

一种玉米硒活化的方法，在赤红壤上种植玉米，在采玉米前30-60天根施无机因子肥和有机因子肥，待可采摘玉米后，检测玉米鲜样各部位硒含量。

所述无机因子肥，包括磷酸二氢钠。

所述有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸。

其中在采玉米前60天根施磷酸二氢钠，磷酸二氢钠的浓度为75mg/kg，在采玉米前30天根施有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸，黄腐酸的浓度为50mg/kg，氨基酸的浓度为100mg/kg。

实施例2

一种玉米硒活化的方法，在红壤上种植玉米，在采玉米前60天根施无机因子肥和有机因子肥，待可采摘玉米后，检测玉米鲜样各部位硒含量。

所述无机因子肥，包括磷酸二氢钠。

所述有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸。

其中在采玉米前60天根施磷酸二氢钠，磷酸二氢钠的浓度为150mg/kg，在采玉米前30天根施有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸，黄腐酸的浓度为100mg/kg，氨基酸的浓度为100mg/kg。

玉米硒活化方法的应用

1.研究目的

以玉米为研究对象，施用不同肥料以提高土壤硒有效性为目的，研究不同施肥处理对土壤硒形态及植株硒含量品质等的影响。

2.试验方案

2.1试验地点：横县玉米试验站(赤红壤)

2.2材料与方法：

供试作物：桂糯525

试验材料：P-磷酸二氢钠、A-氨基酸、H-黄腐酸

试验设计：试验共设置9个处理：

表4不同处理肥料施用量(按每亩计算结果)

3.施肥及调查表

表5不同处理小区实际施肥量(g/小区)

备注：小区行长：8.8m，行距：1.7m，小区面积：14.96m²，折合为亩：0.02亩。

4.收获期试验数据

表6桂糯525玉米鲜样各部位硒含量(mg/kg)

样品号	玉米根	玉米叶	玉米茎	玉米棒	玉米苞叶	玉米粒
							CK-A1	0.0154	0.0257	0.0264	0.0234	0.0277	0.0222
CH-H1	0.0186	0.0229	0.0163	0.0059	0.0252	0.0156
							1-P1-A1	0.0173	0.0177	0.0273	0.0124	0.0266	0.0187
2-P1-A2	0.0237	0.0152	0.0294	0.0062	0.0336	0.0232
							3-P2-A1	0.0215	0.0201	0.0272	0.0040	0.0405	0.0201
4-P1-H1	0.0243	0.0230	0.0286	0.0094	0.0283	0.0254
							5-P1-H2	0.0219	0.0191	0.0289	0.0125	0.0289	0.0220
6-P2-H1	0.0290	0.0169	0.0172	0.0112	0.0318	0.0185
							7-CK	0.0263	0.0186	0.0248	0.0085	0.0483	0.0195

由表可知：采用本发明的方法进行玉米土壤硒活化，显著提高了玉米鲜样各部位硒含量，有效解决了玉米土壤中硒生物有效性较低，硒的转换率低的技术问题。

以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims

1.一种玉米硒活化的方法，其特征在于：在赤红壤或红壤上种植玉米，在采玉米前15-60天根施无机因子肥和有机因子肥，所述无机因子肥，包括磷盐、硫盐、硅盐和钙盐中的一种或多种，所述有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸中的一种或多种，待可采摘玉米后，检测玉米鲜样各部位硒含量。

2.根据权利要求1所述的玉米硒活化的方法，其特征在于，所述磷盐包括磷酸二氢钠、磷酸二氢钾中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的玉米硒活化的方法，其特征在于，所述硫盐为硫酸钠。

4.根据权利要求1所述的玉米硒活化的方法，其特征在于，所述硅盐为硅酸钠。

5.根据权利要求1所述的玉米硒活化的方法，其特征在于，所述钙盐为碳酸钙。

6.根据权利要求1所述的玉米硒活化的方法，其特征在于，在赤红壤上种植玉米时，根施的无机因子肥，包括磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的一种或多种，其中硫酸钠的浓度为150-250mg/kg，磷酸二氢钠的浓度为75-150mg/kg，碳酸钙的浓度为25-150mg/kg，硅酸钠的浓度为250mg/kg；根施的有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸，黄腐酸的浓度为50-100mg/kg，氨基酸的浓度为50-100mg/kg。

7.根据权利要求1所述的玉米硒活化的方法，其特征在于，在红壤上种植玉米时，根施的无机因子肥，包括磷酸二氢钠、硫酸钠、硅酸钠和碳酸钙中的一种或多种，其中硫酸钠的浓度为50-200mg/kg，磷酸二氢钠的浓度为75-150mg/kg，碳酸钙的浓度为25-50mg/kg，硅酸钠的浓度为150-250mg/kg；根施的有机因子肥，包括黄腐酸和氨基酸，黄腐酸的浓度为50-100mg/kg，氨基酸的浓度为50-100mg/kg。