CN111386987B - 一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于小白菜种植技术领域，具体地说是一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法。一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法，包括如下步骤：(1)配制水杨酸溶液；(2)选择种植小白菜的田地：先对土壤pH、总硒含量进行检测，在选择好的地块种植小白菜；按常规方法进行翻耕、整地、播种、施肥、浇水；(3)在小白菜4‑5叶期，用步骤(1)的水杨酸溶液兑水稀释100倍，均匀喷施于小白菜叶片正反面；(4)在小白菜6‑7叶期，再喷施水杨酸溶液1次；(5)其它日常管理按常规方法进行。本发明的方法在土壤硒具有一定存量的基础上，仅依靠喷施水杨酸溶液就能显著提高小白菜地上部分和根部的硒含量。

Description

一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法

技术领域

本发明属于小白菜种植技术领域，具体地说是一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法。

背景技术

硒(Se)是人类、动物和某些微生物的必需微量元素之一，参与合成人体内多种含硒酶和含硒蛋白，在提高人和动物免疫力、清除体内氧自由基，维持机体健康上具有重要作用，缺硒则不仅导致人体免疫功能下降，甚至会引发疾病。经研究发现，人体缺硒现象在世界范围内较为普遍，约有10亿人每日硒摄入量不足，人体缺硒严重威胁着人类健康的发展。

无机硒因其具有毒性，不宜直接食用。作物因其具有吸收和转化土壤无机硒的能力，是食物链中有机硒的主要来源，人和动物体内的硒大都直接或间接从作物中获取。对于大部分缺硒人群来说，通过饮食摄入是最主要的补硒方法。因此，提高作物硒含量是解决人群缺硒问题的关键。

为了更好地利用作物吸收环境中的硒资源，作为食物来源缓解人群和动物硒摄入匮乏情况，国内外开展了大量的作物硒生物强化研究，其中通过叶面或者土壤施入外源硒是一种普遍的生产含硒食物的实践方式。施加的外源硒种类各式各样，包括硒酸盐、亚硒酸盐、纳米硒、氨基酸螯合硒以及各种含硒肥料等。同时，在部分土壤硒含量较高的地区，也可以通过提高土壤硒的生物有效性达到促进作物硒积累的目的，比如向土壤添加石灰石粉、猪粪、EDTA、微生物制剂等。此外，还有利用传统育种方式选育高效富硒品种，或转基因技术提高作物硒吸收和耐受能力等方法。

整体来看，现有提高作物硒含量的方法可以概括为三类：分别是添加外源硒，活化土壤硒和育(造)出高效富硒品种，其中添加外源硒的方法在实践过程中应用最为普遍和广泛。不难看出，添加外源硒和活化土壤硒的方法都是以提供给作物足量的活性硒为目的，并没有考虑作物本身对硒的生理响应和耐受能力，也正因如此容易带来诸多负面影响。施加外源硒的技术存在外源硒利用率低(土施硒肥利用率只有5％-30％，土施亚硒酸钠利用率0.89％-3.25％)、烧苗、残留(41.82％-82.64％)、污染环境等问题；而活化土壤硒的方法在一定程度上改变了原有土壤的基本化学性质，操作难度大、成本高、潜在破坏土壤本身性质等风险，严重的还会造成有益元素流失，导致地力减弱并污染下游水体。此外，选育(改造)作物品种的方法研究周期长，成本高，虽然极具潜力但难以在大范围内实现生产应用，并且转基因农产品的安全性仍存在较大争议。因此，有必要继续探究更为节能环保、简单有效的硒生物强化方法。

研究发现，提高作物对硒的耐受性是增加作物硒含量的重要瓶颈之一。特别是对于硒富集能力本身较低的常规栽培作物来说，增强对硒胁迫的抗逆性尤为重要。在大多数作物中，吸收的硒在作物体内通过取代硫的位置，跟蛋白质结合，打乱原有蛋白的结构和功能，诱导产生过量活性氧，造成脂质过氧化，使植物耐受性降低，最终产生毒性效果，导致无法积累过多的硒。植物激素存在于所有高等植物中，是植物应对外界环境变化，调节自身生长发育的重要活性物质，外源植物激素具有与天然激素相似的生长发育调节作用。

水杨酸是植物激素的一种，可作为植物抗逆反应所需的信号分子来激活植物防御保护机制，不仅涉及抵御外界生物胁迫，而且参与应对各种非生物胁迫(高温、低温、盐渍、干旱、重金属、紫外辐射、臭氧等逆境)，在植物信号传导和抗逆反应中起着关键作用。已经被广泛应用于减轻Cd、Hg、Ni、Pb和Mn等各种重金属元素的胁迫。

研究表明，除了植物自身产生的水杨酸外，外源水杨酸在植物抗性中也发挥着同样重要的作用，能有效缓解豌豆镉毒害和棉花铜毒害等。在促进/降低植物对土壤有益/有害元素的积累上也具有明显的推动作用。

发明内容

发明提供了一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法，该方法以作物为主体，水杨酸为核心施加物质，通过水杨酸调节作物生长、提高作物抗逆性的特性以促进作物对硒的耐受能力，从而实现作物硒积累量的显著提高。

本发明提供的技术方案为：

一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法，包括如下步骤：

(1)配制水杨酸溶液：先用无水乙醇溶解水杨酸于烧杯中，加入自来水，同时加入Tween-20，搅拌混匀，转移至容量瓶中，定容、摇匀，得到水杨酸溶液；

(2)选择种植小白菜的田地：先对土壤pH、总硒含量进行检测，在选择好的地块种植小白菜；按常规方法进行翻耕、整地、播种、施肥、浇水；

(3)在小白菜4-5叶期，用水杨酸溶液兑水稀释，得到100μmol/L的水杨酸溶液，均匀喷施于小白菜叶片正反两面；

(4)在小白菜6-7叶期，用水杨酸溶液兑水稀释，得到50μmol/L的水杨酸溶液，再次均匀喷施于小白菜叶片正反面；

(5)其它日常管理按常规方法进行。

作为优选，步骤(1)中水杨酸溶液的浓度为10mmol/L。

作为优选，步骤(1)中Tween-20的添加量为0.5％。

作为优选，步骤(2)中选择好的地块的土壤pH≥7.2，总硒含量≥0.27mg/kg。

作为优选，步骤(3)中100μmol/L的水杨酸溶液的用量是40kg/亩。

作为优选，步骤(4)中50μmol/L的水杨酸溶液的用量是40kg/亩。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

与现有方法存在明显的不同，本发明的种植方法既不需要额外添加各种各样的外源硒，也不需要对作物生长的土壤进行任何改动，因此不存在大量施用外源硒或改变土壤性质而污染环境等问题。此外，也不存在长时间、高成本的育种投入以及转基因作物的风险。具有操作简单、成本低、环保高效等优点，同时对于充分发挥富硒地区富硒土壤资源优势具有重要意义。

具体实施方式

参考下列实施例将更容易理解本发明，给出的实施例不是限制本发明的范围。

实施例1：

一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法，包括如下步骤：

(1)配制10mmol/L水杨酸溶液：用20mL无水乙醇溶解13.812g水杨酸于烧杯中，加入400-600mL纯水，同时加入5mL吐温-20(Tween-20)，搅拌混匀，转移至10L的容量瓶中，定容、摇匀，得到10mmol/L的水杨酸溶液。

(2)选择适宜种植小白菜的田地，首先对土壤进行检测，土壤性质如下：pH值7.20，全氮2.26g/kg，全磷0.95g/kg，全钾3.0g/kg，有机质36.2g/kg，全硒含量0.27mg/kg。按常规方法进行翻耕、整地、播种、施肥、浇水。

(3)在小白菜4-5叶期，用10mmol/L的水杨酸溶液兑水稀释100倍，得到100μmol/L的水杨酸溶液，均匀喷施于小白菜叶片正反面，每亩用100μmol/L的水杨酸溶液40kg。

(4)在小白菜6-7叶期，用10mmol/L的水杨酸溶液兑水稀释200倍，得到50μmol/L的水杨酸溶液，再次均匀喷施于小白菜叶片正反两面，每亩用50μmol/L的水杨酸溶液40kg；

(5)其它日常管理按常规方法进行。

在土壤pH值7.20，全氮2.26g/kg，全磷0.95g/kg，全钾3.0g/kg，有机质36.2g/kg，全硒含量0.27mg/kg的田地中种植小白菜；同时以在种植过程中不喷施水杨酸溶液种植的小白菜作为对照组，其硒含量测定结果参见表1。

表1本发明的种植方法对小白菜硒含量的影响

注：表中数值为平均值±标准差。不同小写字母表示实施本技术组与对照差异显著(P<0.05)。

由表1可知，采用本发明的种植方法得到的小白菜根部及地上部分的总硒含量均明显增高。对照组的小白菜地上部分样品(烘干样)的总硒含量为0.234±0.042mg/kg，根部样品(烘干样)硒含量为0.056±0.022mg/kg；实施本技术后小白菜地上部分样品(烘干样)的总硒含量为0.404±0.048mg/kg，根部样品(烘干样)硒含量为0.193±0.025mg/kg。采用本发明的种植方法后小白菜地上部分硒含量为对照的1.73倍，根部则为3.45倍。同时，对采用本发明的种植方法和对照组的硒含量平均数进行T检验发现，采用本发明的种植方法得到的小白菜地上部分和根部样品(烘干样)的硒含量与对照组有显著差异(P<0.05)。因此，本方法可以在不施加外源硒，也不改变土壤性质结构的情况下，仅通过先后喷施10mmol/L水杨酸的100倍稀释液(100μmol/L水杨酸)和200倍稀释液(50μmol/L水杨酸)就能显著提高小白菜的硒含量。

此外，采用本发明的种植方法后，小白菜的主要生长指标、抗性指标也有了明显变化。

表2本发明的种植方法对小白菜生长指标的影响

注：表中数值为平均值±标准差。不同小写字母表示实施本技术组与对照差异显著(P<0.05)。

由表2可知，采用本发明的种植方法后，在生长指标上，小白菜总生物量(根干重)、地上部分生物量(地上部分干重)、根生物量(根干重)和最大化学量子产量Fv/Fm均有明显升高，其中，根部生物量和最大化学量子产量显著升高(P<0.05)。最大光化学量子产量的升高反映了光合作用光系统Ⅱ反应中心最大光能转化效率有所升高，表明光合作用能力有所增强。实施例与对照组的光系统Ⅱ电子传递速率和光化学淬灭系数无显著差异(P>0.05)。

作物抗性指标方面的变化参见表3。

表3本发明的种植方法对小白菜抗性指标的影响

注：表中数值为平均值±标准差。不同小写字母表示实施本技术组与对照差异显著(P<0.05)。

由表3可知，实施例1的丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05)，丙二醛含量降低说明作物细胞膜脂过氧化程度低，受到的逆境胁迫程度变弱。此外，实施例1显著提高了小白菜叶片的抗氧化能力，叶片的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)显著升高(P<0.05)，尤其是本技术组SOD酶活性是对照的2.57倍，SOD和POD都是植物的重要抗氧化酶，在帮助植物应对逆境胁迫，清除植株体内活性氧方面发挥重要作用。实施例的CAT酶活性与对照无显著差异(P>0.05)。

综上可见，水杨酸能有效促进作物生长，提高作物的抗氧化水平，降低细胞膜脂过氧化程度，通过调整自身的生长生理状态从而增强作物对硒的耐受能力，提高作物硒含量。

本发明的种植方法为促进作物硒积累提供了新的思路和方法，由原来的以提供足量活性硒为主体的技术转向为调节作物生长、提高抗逆性，从而促进作物硒积累的技术上来。本发明的方法的关键点是在土壤硒具有一定存量的基础上，仅依靠喷施水杨酸溶液就能显著提高小白菜地上部分和根部的硒含量，因此，水杨酸可以作为提高小白菜硒含量的重要物质，为提高农作物中硒含量提供新的方法。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (1)

1.一种不加外源硒提高小白菜硒含量的种植方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配制水杨酸溶液：先用无水乙醇溶解水杨酸于烧杯中，加入自来水，同时加入Tween-20，搅拌混匀，转移至容量瓶中，定容、摇匀，得到水杨酸溶液；

(2)选择种植小白菜的田地：先对土壤pH、总硒含量进行检测，在选择好的地块种植小白菜；按常规方法进行翻耕、整地、播种、施肥、浇水；

(3)在小白菜4-5叶期，用水杨酸溶液兑水稀释，得到100μmol/L的水杨酸溶液，均匀喷施于小白菜叶片正反两面；

(4)在小白菜6-7叶期，用水杨酸溶液兑水稀释，得到50μmol/L的水杨酸溶液，再次均匀喷施于小白菜叶片正反面；

(5)其它日常管理按常规方法进行；

其中，步骤(1)中水杨酸溶液的浓度为10mmol/L， Tween-20的添加量为0.5％；

步骤(2)中选择好的地块的土壤pH≥7.2，总硒含量≥0.27mg/kg；

步骤(3)中100μmol/L的水杨酸溶液的用量是40kg/亩；

步骤(4)中50μmol/L的水杨酸溶液的用量是40kg/亩。