一种富硒西兰花的栽培方法
阅读说明：本技术 一种富硒西兰花的栽培方法 (Cultivation method of selenium-rich broccoli ) 是由 许锋 桂嘉营 苟元元 杨晓燕 饶申 丛欣 程水源 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种富硒西兰花的栽培方法,包括以下步骤：种子处理；育苗；移栽：待西兰花幼苗长出5-6片真叶时,将幼苗从穴盘中取出,并移栽至温室大棚塑料花盆中,采用土和基质混合栽培,在移栽实施后人工浇灌霍格兰营养液；根灌有机硒：移栽一个月后,将硒酵母溶液分别施入不同西兰花根部；日常管理；采收。本发明提出的栽培方法,以硒酵母为有机硒源,硒源易获得,硒生物利用率高；并结合根灌方式,操作简单,并避免了叶喷施肥方式蒸腾大、易受气候影响的缺点；该方法成本经济,工艺安全,操作简单,可用于富硒西兰花的规模化生产。(The invention discloses a cultivation method of selenium-rich broccoli, which comprises the following steps: seed treatment; seedling raising; transplanting: when the broccoli seedlings grow 5-6 true leaves, the broccoli seedlings are taken out from the hole trays, transplanted into plastic flower pots of a greenhouse, mixed cultivation is carried out by adopting soil and a matrix, and after the transplantation is carried out, the Hoagland nutrient solution is poured manually; root irrigation of organic selenium: after transplanting for one month, respectively applying selenium yeast solution to the roots of different broccoli; daily management; and (6) harvesting. The cultivation method provided by the invention takes the selenium yeast as the organic selenium source, the selenium source is easy to obtain, and the selenium bioavailability is high; the method is combined with a root irrigation mode, the operation is simple, and the defects that a leaf spraying fertilization mode is large in transpiration and easy to be influenced by climate are overcome; the method has the advantages of low cost, safe process and simple operation, and can be used for large-scale production of selenium-rich broccoli.)
技术领域
本发明涉及西兰花栽培技术领域，尤其涉及一种富硒西兰花的栽培方法。
背景技术
西兰花(Brassica oleracea L.var.italica)又称青花菜，原产于意大利，属于二年生草本植物，其花蕾和花茎均可食用，是世界范围内广受欢迎的日膳蔬菜。西兰花具有丰富的营养价值，富含膳食纤维、维生素、蛋白质以及抗氧化活性成分，例如：黄酮、酚酸、芥子油苷等，其营养价值位居同类型蔬菜之首。
硒是人和动物体内必须的微量元素之一，缺硒引发的大骨节病、克山病、免疫力低下、不孕不育问题一直以来都广受学者关注。据了解，中国2/3的土地处于低硒或缺硒地带，世界范围内5-10亿人口正面临硒缺乏的问题。因此，通过富硒农产品进行日膳补硒是十分必要的。西兰花作为一种广受欢迎的蔬菜品种具有很强的硒富集能力，且能够将吸收的无机硒在体内大量转化为有机硒，从而满足缺硒人群的补硒需要。
目前实现富硒西兰花的栽培主要通过施加外源硒肥的方式。硒酸钠、亚硒酸钠等无机硒源，其存在毒性大、不易吸收转化的缺点；有机硒具有安全性高、不易发生中毒、易被人体吸收利用的优点，具有极大的应用前景。中国专利CN111480524A公开一种富硒西兰花的种植方法，其通过施加腐熟含硒有机硒肥、复合肥作为基肥，并在莲座期叶面喷施生物有机硒肥(2％水溶性硒代氨基酸)和速效硼肥，所得西兰花含硒量充裕、色泽鲜绿、富含维生素C、营养价值高，但该方法中需大量施用的腐熟含硒有机硒肥不易获得、叶面喷施有机硒肥操作麻烦、费力、易受气候条件影响、叶面蒸腾导致硒生物利用率低。
因此，提供一种硒源易获得、硒生物利用率高、操作简单的富硒西蓝花的栽培方式具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种富硒西兰花的栽培方法，用以解决现有技术中硒源不易获得、硒生物利用率低、操作复杂的技术问题。
本发明提供一种富硒西兰花的栽培方法，包括以下步骤：
S1、种子处理：西兰花种子用清水浸泡4小时后置于25-30℃温度条件下催芽，待种子有70％露白之后进行播种；
S2、育苗：将催芽后的西兰花种子撒播于穴盘基质中育苗；
S3、移栽：待西兰花幼苗长出5-6片真叶时，将幼苗从穴盘中取出，并移栽至温室大棚塑料花盆中，采用土和基质混合栽培，在移栽实施后人工浇灌霍格兰营养液；
S4、根灌有机硒：移栽一个月后，将有机硒溶液分别施入不同西兰花根部；有机硒溶液为硒酵母溶液；
S5、日常管理：对正常生长的西兰花浇水1周/次，常规施肥2次，除草1次，除虫1次；
S6、采收：移栽三个月后，待西兰花达到采收标准时，对其可食用部分花球进行采收。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出的栽培方法，以硒酵母为有机硒源，硒源易获得，硒生物利用率高；并结合根灌方式，操作简单，并避免了叶喷施肥方式蒸腾大、易受气候影响的缺点；该方法成本经济，工艺安全，操作简单，可用于富硒西兰花的规模化生产。
附图说明
图1为不同硒源下西兰花植株和花球生长发育情况的照片；A-F：不同浓度硒酵母处理下，西兰花植株和花球生长发育情况照片；G-L：不同浓度亚硒酸钠处理下，西兰花植株和花球生长发育情况照片；
图2为不同硒源下西兰花株重、球重示意图；A：西兰花株重示意图；B：西兰花球重示意图；
图3为不同硒源下西兰花花球中硒含量、硫含量示意图；A：硒含量；B：硫含量；
图4为1.6mmol L-1不同硒源下西兰花花球中各硒形态含量示意图；A：1.6mmol L-1硒酵母下，西兰花花球中各硒形态含量示意图；B：1.6mmol L-1亚硒酸钠下，西兰花花球中各硒形态含量示意图；
图5为不同硒源下西兰花花球中生理指标示意图；A：游离氨基酸含量；B：维他命C含量；C：黄酮含量；D：酚酸含量；E：芥子油苷含量；
图6为不同硒源下西兰花花球中抗氧化酶活性示意图；A：过氧化物酶(POD)活性；B：超氧化物歧化酶(SOD)活性；C：谷胱甘肽还原酶(GR)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种富硒西兰花的栽培方法，包括以下步骤：
S1、种子处理：西兰花种子用清水浸泡4小时后置于25-30℃温度条件下催芽，待种子有70％露白之后进行播种；
S2、育苗：将催芽后的西兰花种子撒播于穴盘基质中育苗；
S3、移栽：待西兰花幼苗长出5-6片真叶时，将幼苗从穴盘中取出，并移栽至温室大棚塑料花盆中，采用土和基质混合栽培，为保证西兰花幼苗正常生长，在移栽实施后每隔15天人工浇灌一次霍格兰营养液280～320mL，一共浇灌两次；
S4、根灌有机硒：移栽一个月后，将有机硒溶液分别施入不同西兰花根部；
S5、日常管理：对正常生长的西兰花浇水1周/次，常规施肥2次，除草1次，除虫1次；
S6、采收：移栽三个月后，待西兰花达到采收标准时，对其可食用部分花球进行采收。
本发明的步骤S2中，参照文献“西兰花穴盘育苗及其管理”(刘伟明等，蔬菜，2014，第12期，51-52)采用72孔穴盘基质进行育苗；育苗温度为25±1℃，昼夜为16/8小时，光照80-120μmol/m2/s，相对湿度70％-80％。
本发明的步骤S3中，温室大棚的温度控制在16-20℃，相对湿度65-75％；土和基质的质量比为4:1；霍格兰营养液由青岛海博生物(HB8870-1)研发而成，其用法为：称取霍格兰营养液1.26g，另加硝酸钙0.945g，于1000ml蒸馏水中加热溶解，分装后于115℃高压灭菌20分钟备用。溶解后，溶液组成包括：硫酸钾607mg L-1、磷酸二氢铵115mg L-1、硫酸镁493mgL-1、EDTA铁钠盐20mg L-1、硫酸亚铁15mg/L-1、硼酸2.86mg/L-1、硼砂4.5mg/L-1、硫酸锰2.13mg/L-1、硫酸铜0.05mg/L-1、硫酸锌0.22mg/L-1、硫酸铵0.02mg/L-1。
本发明中，育苗基质和移栽基质成分配比相同，具体为泥炭、珍珠、蛭石质量比2:1:1的混合物。
本发明的步骤S4中，有机硒溶液为硒酵母的水溶液；西兰花生长期间根施共3次，每次间隔15天，每次每盆施加280-320mL不同浓度的硒溶液，含硒浓度(即硒酵母的水溶液中硒的摩尔浓度)分别为0.1-1.6mmol L-1。本发明所使用的硒酵母是通过生物发酵的天然有机硒产品，硒酵母中主要包含的硒形态为硒代蛋氨酸和甲基硒代半胱氨酸。利用硒酵母进行的富硒农业栽培对植物产生的生物毒性更小，生物利用率更高，成本低廉，操作简单，这将代替传统无机硒源成为更加安全、高效的富硒西兰花栽培方式。
在本发明的一些优选实施方式中，含硒浓度为0.8-1.6mmol L-1，进一步优选为1.6mmol L-1。高浓度硒酵母(0.8-1.6mmol L-1)有益于促进西兰花的生长量和品质指标、并显著提高了总硒含量及有机硒含量，其营养价值和商品价值因而得以提升，为此后规模化生产富硒西兰花提供了有效的方法途径。
本发明的步骤S6中，根据中国专利CN111480524A公开的采收标准采收。采收标准具体为：西兰花花蕾粒的手感有松动或花球边缘花蕾粒略有松散，花蕾无黄化、坏死现象；花球表面平整紧实、无凹凸，颜色为深绿色；无病虫害、畸形和机械损伤。
以下实施例中涉及的西兰花种子(品种：绿蓓儿)购买自武汉世真华农生物科技有限公司；硒酵母购于宜昌安琪酵母公司(硒浓度为2mg g-1DW)。
如非特殊说明，以下实施例中所涉及的原料、试剂、器材均为市售途径获得。
实施例
S1、种子处理：西兰花种子用清水浸泡4小时后置于25-30℃温度条件下催芽，待种子有70％露白之后进行播种。
S2、育苗：使用72孔穴盘基质育苗，基质按照质量2:1:1将泥炭、珍珠、蛭石均匀混合。育苗基质在播种前一天装盘，浇透水，并抹平表面。将催芽后的西兰花种子撒播于穴盘基质上，育苗温度为25±1℃，昼夜为16/8小时，光照100μmol/m2/s，相对湿度70％-80％。
S3、移栽：待西兰花幼苗长出5-6片真叶时，将幼苗从穴盘中取出，并移栽至温室大棚塑料花盆中，每盆移栽1株西兰花，采用土和基质混合栽培(土和基质的质量按4:1混匀)。为保证西兰花幼苗正常生长和微量元素的补充，在移栽实施后每隔15天人工浇灌一次霍格兰营养液，一共浇灌两次，每次施加300mL。
S4、根灌有机硒：移栽一个月后，将有机硒溶液(硒酵母)和无机硒溶液(亚硒酸钠)分别施入不同西兰花根部，形成对照。两种硒源溶液中含硒浓度梯度都为0.1mmol L-1、0.2mmol L-1、0.4mmol L-1、0.8mmol L-1、1.6mmol L-1。期间根施共3次，每次间隔15天，每次每盆施加300mL硒溶液。
S5、日常管理：除施加硒肥之外，对正常生长的西兰花浇水1周/次，常规施肥2次，除草1次，除虫1次。
加入不同浓度的有机硒和无机硒溶液之后，西兰花生长如图1所示。图1中，A-F依次代表在施加0mmol L-1、0.1mmol L-1、0.2mmol L-1、0.4mmol L-1、0.8mmol L-1、1.6mmol L-1的硒酵母溶液后西兰花的生长状况；G-L依次代表在施加0mmol L-1、0.1mmol L-1、0.2mmolL-1、0.4mmol L-1、0.8mmol L-1、1.6mmol L-1的亚硒酸钠溶液后西兰花的生长状况。
S6、采收：移栽三个月后，待西兰花花蕾粒的手感有松动或花球边缘花蕾粒略有松散，花蕾无黄化、坏死现象；花球表面平整紧实、无凹凸，颜色为深绿色；无病虫害、畸形和机械损伤，达到采收标准时，对西兰花整株和可食用部分花球分别进行采收。采收后的植株进行鲜重称量结果见图2。
请参阅图2，在施加不同浓度的有机硒溶液后，西兰花的株重和球重在低浓度(0.1-0.2mmol L-1)的有机硒源下略微下降，但没有显著变化；在较高浓度(0.4-1.6mmol L-1)有机硒源下植株鲜重体现出上升趋势；而在不同浓度的无机硒源下，西兰花株重和球重都低于对照组，其中0.2mmol L-1无机硒源处理组体现出显著降低。这表明施加高浓度有机硒源对西兰花生长没有产生胁迫或毒性，有利于其生长发育，而无机硒源对西兰花的生长发育表现出明显的抑制作用。因此，有机硒更有利于西兰花的生长发育。
生长量测定完成之后，将西兰花花球部分进行干燥，用于硒含量、硫含量的测定(图3)，并分析西兰花花球的主要硒形态(图4，表1)。
西兰花花球总硒含量测定采用氢化物原子荧光光谱法(hydried generation-automic fluorescence spectrometry，HG-AFS)为现行国家标准(GB 5009.93-2010)第一法。取2g样品放入玻璃消化管中，加入10ml HNO3和2ml H2O2后，放入微波消解仪(YMK40，永乐康仪器有限公司，中国长沙)进行样品消解。消解完成后将其转移至加热板上逐渐加热至干燥，随后加入5ml HCL并逐步加热至溶液清澈，无色，产生白烟。最后将所得溶液用超纯水稀释至50ml，待测。
西兰花花球硒形态测定方法为水解法结合液相色谱-原子荧光光谱法(liquidchromatography-HG-AFS，LC-HG-AFS)。样品前处理：取0.2g干样混合10ml的盐酸羟胺溶液放入15ml离心管，37℃水浴，磁力搅拌1h。5000g离心10min，取上清液，0.45μm滤膜过滤，待测。LC-AFS工作条件：色谱柱为Hamilton PRP-X100(Hamilton Co.,USA)，温度25℃；流动相为40mmol/L KH2PO4+20mmol/L KCl，pH 6.0，流速1.0mL/min；进样量为100μL。每个样品检测2次。
表1
请参阅图3～4，图3A结果显示西兰花花球中总硒含量随着有机硒和无机硒源浓度的升高呈现显著上升趋势，并在1.6mmol L-1浓度下分别达到最大值，为282mg kg-1DW和54.4mg kg-1DW。因此，在有机硒源下，西兰花花球具有更强的硒积累能力，其富硒量远远高于常德市农学会发布的《西兰花富硒栽培技术规程》中的硒含量0.15mg kg-1-0.50mg kg-1干重。由表1可知，西兰花花球中的主要硒形态为甲基硒代半胱氨酸(SeMeCys)和硒代蛋氨酸(SeMet)。此外，在无机硒源下的西兰花花球中还检测到了Se(Ⅵ)。西兰花花球中的有机硒含量是随着硒浓度的升高而显著增长的。通过对两种硒源的对比研究发现，有机硒源更有利于植物在体内吸收转化有机硒(图4)，并能够更加明显地提升西兰花花球中的有机硒含量，有利于满足缺硒人群的补硒需要。
如图3B所示，西兰花花球中的硫含量在有机硒和无机硒处理下体现出相反的趋势。与对照相比，0.4-1.6mmol L-1有机硒源下的花球硫含量显著增加，而相同浓度无机硒源下的花球硫含量显著降低；0.1mmol L-1和0.2mmol L-1有机硒和无机硒源下的西兰花花球硫含量都没有显著变化。在不同硒源处理下，高浓度有机硒更有利于西兰花花球硫含量的积累。
对西兰花花球中的营养品质进行测定分析，参考王学奎《植物生理生化实验原理与技术》(第2版，高等教育出版社，2006年)，主要包括以下生理指标：游离氨基酸、维他命C、总黄酮、总酚酸、芥子油苷。
请参阅图5，高浓度有机硒(0.8mmol L-1和1.6mmol L-1)显著增加了西兰花花球中的游离氨基酸含量(图5A)，而所有无机硒源下的西兰花花球游离氨基酸含量都显著低于对照组。
维他命C含量在有机硒源下增加，其中在0.8mmol L-1处理组表现出显著差异(图5B)；维他命C含量随着无机硒源浓度的升高而降低，并在1.6mmol L-1无机硒源下达到最低值，显著低于对照。
0.4-1.6mmol L-1有机硒显著降低了西兰花花球的总黄酮含量，而1.6mmol L-1无机硒显著增加了西兰花花球的总黄酮含量，其余处理组与对照组没有显著差异(图5C)。
总酚酸含量从0.1mmol L-1的有机硒源下就得到了明显提高，并在1.6mmol L-1处理浓度下达到最大值649.3μg g-1FW，含量为对照的两倍(图5D)。低浓度无机硒(0.1-0.4mmol L-1)源下的总酚酸含量与对照相比没有显著差异，而在0.8mmol L-1和1.6mmol L-1浓度处理下表现出显著增长。
芥子油苷含量在有机硒和无机硒源下都得到了提高，其中在0.4mmol L-1和1.6mmol L-1有机硒源以及0.1mmol L-1和0.2mmol L-1无机硒源下表现出显著差异(图5E)。
实验结果进一步证明，高浓度有机硒(0.8-1.6mmol L-1)，在显著提升西兰花花球总硒含量、有机硒含量的同时，也有利于西兰花花球营养品质的提升。
对西兰花花球进行抗氧化酶活性的测定反应出西兰花花球的抗氧化能力。图6A检测结果表明，在不同浓度有机硒源下的西兰花花球POD活性都显著增强，其中在0.1mmol L-1有机硒源下的POD活性是对照的2.5倍。而POD活性在低浓度无机硒(0.1-0.4mmol L-1)源下显著增强，在高浓度下(0.8-1.6mmol L-1)显著降低；相较于对照而言，西兰花花球中SOD活性在0.2mmol L-1和0.4mmol L-1有机硒源下没有受到明显影响，而在0.1mmol L-1、0.8mmolL-1和1.6mmol L-1有机硒源下得到显著提升。无机硒源下的SOD活性都得到了显著提升(图6B)；GR活性在高浓度有机硒源下(0.8mmol L-1和1.6mmol L-1)与对照相比没有显著差异，但在0.1-0.4mmol L-1处理浓度下显著降低。高浓度无机硒源(1.6mmol L-1)显著降低了西兰花花球的GR活性(图5C)。文献“Comparison of foliar silicon and selenium oncadmium absorption,compartmentation,translocation and the antioxidant systemin Chinese flowering cabbage”(Wu et al.,2018.DOI:10.1016/j.ecoenv.2018.09.085)中报道5μM亚硒酸钠处理提升了白菜中POD和SOD活性，实验结果与本发明得到的结论相似。而Silva等人(Silva et al.,2020.DOI:10.1016/j.ecoenv.2020.110777)对豇豆的研究表明，以硒酸钠为硒源，含硒浓度为2.5-40g ha-1时可增强GR活性，而以亚硒酸钠为硒源时，含硒浓度为2.5-60g ha-1时均显著降低豇豆GR活性。这表明植物中的抗氧化酶活性呈现动态变化，与植物种类，实验方法以及其他环境因素都有着紧密的联系。在本发明阐述的实验方案里，西兰花花球POD和SOD在不同浓度有机硒源下活性得到了增强，GR活性在高浓度有机硒(0.8-1.6mmol L-1)源下没有显著变化。而高浓度的无机硒(0.8-1.6mmol L-1)显著降低了西兰花花球中的POD和GR活性。因此，高浓度有机硒(0.8-1.6mmol L-1)更有利于西兰花抗氧化酶活性的提升。
本发明为富硒西兰花栽培的方法优化，通过分别以有机硒(硒酵母)和无机硒(亚硒酸钠)为硒源进行对比栽培研究，筛选出富硒西兰花栽培的适宜硒源和适宜浓度。并结合根灌方式，避免叶喷施肥方式蒸腾大、易受气候影响的缺点。结果表明，与传统无机硒源(亚硒酸钠)相比，有机硒(硒酵母)成分安全，转化率高，经济效应好，操作简单，而克服了无机硒吸收转化效率低，安全性低，易造成土壤污染等缺点。因此，硒酵母可作为富硒西兰花栽培的优质有机硒源。此外，本研究发现低浓度有机硒(0.1-0.2mmol L-1)对西兰花的生长量和营养品质没有明显改善效应，而将较高浓度有机硒(0.8-1.6mmol L-1)用于西兰花富硒栽培，在促进西兰花生长的同时，可以显著提高西兰花花球的有机硒和总硒含量，并且有效改善花球的营养品质。综上所述，与传统的无机硒源亚硒酸钠相比，以相对较高浓度(0.8-1.6mmol L-1)的硒酵母为有机硒源，更有利于培育出高品质富硒西兰花，这对富硒西兰花的规模化生产具有重要的指导意义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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