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硒是人体必需的微量元素之一,具有多种生物学功能,目前已知人体的40多种疾病都与缺硒有关。中国缺硒省份多达22个,缺硒地区面积占国土总面积的72%。调查结果显示,我国成人日均硒摄入量与国际硒学会推荐的日最低摄入量相差甚远。人体所获得的硒90%来源于食物,通过提高农作物可食用部分的硒含量,进食生物硒是最为安全有效的补硒途径。黄瓜(Cucumis sativusL.)对硒有一定的富集能力,作为我国设施栽培的主要蔬菜作物之一,其种植面积占我国设施蔬菜总面积的5%左右。因此,增加黄瓜中的硒含量,对提高我国居民膳食中硒的摄入量,改善人体健康水平有重要意义。但由于设施内 CO2匮乏问题较为突出,造成黄瓜的产量和品质下降,而增施 CO2能够有效缓解这些问题。目前对富硒黄瓜的研究相对较少,而CO2施肥对黄瓜富硒效果影响的研究还无人涉及。
本文针对这些问题,利用开顶式生长箱和 CO2全自动控制系统,以黄瓜为试验材料,通过水培施硒的方法,在不同大气 CO2浓度的条件下,施用不同浓度的硒肥,研究其对黄瓜生长发育、产量、光合特性、矿质元素含量及果实品质的影响,以及在不同生长时期黄瓜不同部位对硒吸收、累积和分配的影响。主要研究结果如下:
(1)黄瓜的株高和叶面积随施硒浓度的增加呈先升后降的趋势,在施硒浓度为0.125 mg/L时达到峰值,该浓度对黄瓜根系生长也表现出明显的促进作用,增施CO2对这些指标也有不同程度的提升作用。施硒浓度为0.125 mg/L且高CO2浓度的情况下黄瓜产量为最高值,超过该浓度后黄瓜严重减产。适宜的硒浓度和CO2浓度的交互作用对黄瓜的增产表现为协同作用。
(2)结果期,大气CO2浓度下施硒对黄瓜植株的净光合速率、气孔导度和胞间 CO2浓度均无显著影响,增施 CO2后施硒可显著提高黄瓜的净光合速率,并在施硒浓度为0.25 mg/L时达到最高值,施硒浓度与CO2浓度对黄瓜植株的光合能力也有显著的交互作用。
(3)黄瓜各部位的硒含量均随施硒量的增加显著提高,随着生长的进行,各部位的硒含量也逐渐增加。在前三个时期,黄瓜各组织硒含量的大小顺序都表现为根>叶>茎,结果期则表现为根>茎>果实>叶。生长前期,黄瓜各部位的硒累积量也随施硒量的增加而增大,但到结果期,当施硒浓度大于0.125 mg/L时,果实硒含量虽大幅提升但因产量显著降低硒累积量呈下降趋势。提升 CO2浓度对黄瓜硒含量的影响,因施硒水平、器官和生长时期而异。对可食用部分而言,在各施硒水平下,增施 CO2后果实的硒含量虽有所降低,但并没有显著差异。此外,硒与 CO2浓度的交互作用还提高了果实硒累积量占整株硒累积量的占比,但提高程度随施硒浓度的增加而降低。
(4)黄瓜植株中矿质元素含量对不同CO2浓度和硒水平的响应没有明显规律,因器官、元素和施硒浓度而异。同时增施硒肥和 CO2加富对黄瓜果实品质的影响也因施硒浓度而异,当硒浓度为0.125 mg/L,CO2浓度为1200μmol/mol时,除纤维素含量降低外,可溶性糖和可溶性蛋白的含量没有显著变化。
总体看来,在本试验条件下,施硒浓度为0.125 mg/L、CO2浓度为1200μmol/mol为最佳处理,可以促进黄瓜的生长发育,最大程度地提高黄瓜产量,果实硒含量及硒累积量较对照显著增加,且硒含量在安全食用范围之内。
本文针对这些问题,利用开顶式生长箱和 CO2全自动控制系统,以黄瓜为试验材料,通过水培施硒的方法,在不同大气 CO2浓度的条件下,施用不同浓度的硒肥,研究其对黄瓜生长发育、产量、光合特性、矿质元素含量及果实品质的影响,以及在不同生长时期黄瓜不同部位对硒吸收、累积和分配的影响。主要研究结果如下:
(1)黄瓜的株高和叶面积随施硒浓度的增加呈先升后降的趋势,在施硒浓度为0.125 mg/L时达到峰值,该浓度对黄瓜根系生长也表现出明显的促进作用,增施CO2对这些指标也有不同程度的提升作用。施硒浓度为0.125 mg/L且高CO2浓度的情况下黄瓜产量为最高值,超过该浓度后黄瓜严重减产。适宜的硒浓度和CO2浓度的交互作用对黄瓜的增产表现为协同作用。
(2)结果期,大气CO2浓度下施硒对黄瓜植株的净光合速率、气孔导度和胞间 CO2浓度均无显著影响,增施 CO2后施硒可显著提高黄瓜的净光合速率,并在施硒浓度为0.25 mg/L时达到最高值,施硒浓度与CO2浓度对黄瓜植株的光合能力也有显著的交互作用。
(3)黄瓜各部位的硒含量均随施硒量的增加显著提高,随着生长的进行,各部位的硒含量也逐渐增加。在前三个时期,黄瓜各组织硒含量的大小顺序都表现为根>叶>茎,结果期则表现为根>茎>果实>叶。生长前期,黄瓜各部位的硒累积量也随施硒量的增加而增大,但到结果期,当施硒浓度大于0.125 mg/L时,果实硒含量虽大幅提升但因产量显著降低硒累积量呈下降趋势。提升 CO2浓度对黄瓜硒含量的影响,因施硒水平、器官和生长时期而异。对可食用部分而言,在各施硒水平下,增施 CO2后果实的硒含量虽有所降低,但并没有显著差异。此外,硒与 CO2浓度的交互作用还提高了果实硒累积量占整株硒累积量的占比,但提高程度随施硒浓度的增加而降低。
(4)黄瓜植株中矿质元素含量对不同CO2浓度和硒水平的响应没有明显规律,因器官、元素和施硒浓度而异。同时增施硒肥和 CO2加富对黄瓜果实品质的影响也因施硒浓度而异,当硒浓度为0.125 mg/L,CO2浓度为1200μmol/mol时,除纤维素含量降低外,可溶性糖和可溶性蛋白的含量没有显著变化。
总体看来,在本试验条件下,施硒浓度为0.125 mg/L、CO2浓度为1200μmol/mol为最佳处理,可以促进黄瓜的生长发育,最大程度地提高黄瓜产量,果实硒含量及硒累积量较对照显著增加,且硒含量在安全食用范围之内。