不同浓度氨基酸硒肥对‘弘前富士’苹果果实品质的影响

Effects of different concentrations of amino acid selenium fertilizer on fruit quality of ‘Hirosaki Fuji’ apples

摘要

富硒农产品因独特的营养价值和保健功能，已经成为消费市场与科研领域的关注热点。苹果作为全球范围内广泛消费的水果，对其进行富硒化栽培技术研究，提升苹果果实营养品质与商品价值具有重要的理论与实践意义。为探究叶面喷施氨基酸硒肥对‘弘前富士’苹果果实品质的影响的最佳施用浓度，本研究设置了5个浓度梯度：30、70、110、150、190 mg/L，并以清水为空白对照，在苹果不同生长发育期进行叶面施肥处理。研究结果表明：当氨基酸硒肥喷施浓度为150 mg/L时，可有效改善‘弘前富士’苹果的果实品质，显著提高果实可溶性固形物、总酚和维生素C含量，同时显著降低果实酸度；同时，该浓度处理下果实中硒、钙、铁、铜、钾等矿质元素的积累量整体优于其他处理组，可进一步优化苹果的口感风味，提升果实营养品质。研究结果可为富硒苹果优质栽培中的合理应用提供理论依据，对提升苹果的营养价值与种植经济效益具有重要参考价值。

Abstract

Selenium-enriched agricultural products have emerged as a research and consumer hotspot due to their unique nutritional value and health-promoting functions. As a widely consumed fruit worldwide， research on selenium-enriched cultivation techniques of apples is of great theoretical and practical significance to improve the nutritional quality and commercial value of apple fruits. To explore the effects of foliar application of amino acid selenium fertilizer on the fruit quality of ‘Hirosaki Fuji’ apples and to determine the optimal application concentration， five concentration gradients were set in this study： 30， 70， 110， 150， and 190 mg/L， with water as the blank control. Foliar spraying was carried out at different growth and development stages of apple trees. The results showed that foliar application of amino acid selenium fertilizer at 150 mg/L effectively improved the fruit quality of ‘Hirosaki Fuji’ apples. It significantly increased the contents of soluble solids， totalphenols and vitamin C， while significantly reducing fruit titratable acidity. Meanwhile， the accumulation of mineral elements such as selenium， calcium， iron， copper and potassium in fruits under this concentration treatment was generally better than that in other treatment groups， which further optimized the taste and flavor of apples and enhanced the nutritional quality of fruits. The results can provide a theoretical basis for the rational application of amino acid selenium fertilizer in the high-quality cultivation of selenium-enriched apples， and have important reference value for improving the nutritional value of apples and the economic benefits of apple planting.

Graphical abstract

关键词

苹果 / 氨基酸硒肥 / 品质

Key words

apple / amino acid selenium fertilizer / quality

苹果（Malus domestica Borkh.）是蔷薇科苹果属植物，世界四大果品之一，具有较高经济价值与深厚文化底蕴^［1-2］，同时也是膳食营养素的重要来源。在中国，苹果种植广泛，2023年中国苹果种植面积约为2 901万亩，总产量为4 960.17万吨^［3］。

硒（Se）是人体必需的微量元素^［4］，具有抗氧化、增强免疫力、预防癌症等多种生理功能^［5-6］。2023年中国营养学会指出，成年人硒的每日推荐摄入量为60 μg^［7］，硒的安全摄入范围为40~400 μg/d，过量补硒易引发硒中毒^［8］，人体无法自行合成硒，通过饮食途径补充硒较为安全且有效^［9］。然而，中国大部分地区土壤缺硒^［10-11］，使得农产品硒含量不足，难以满足人体日常需求。因此，通过施肥方式提高苹果等农产品中的硒含量，成为解决人体缺硒问题的有效途径之一。

使用硒肥在果实栽培中不仅能有效提高果实的硒含量^［12］，还能改善果实品质与贮藏性能^［13-15］。通过叶面喷施硒肥，对苹果品质提升效果尤为突出，能够显著增加苹果的可溶性固形物含量、维生素C含量和可溶性糖含量，同时降低其可滴定酸含量^［16-17］，改善果实风味。目前，用于苹果富硒化的硒肥主要包括无机硒肥和有机硒肥。无机硒肥成本低、见效快的特点，但易被土壤固定利用率低^［18］；有机硒肥因生物利用率高、环境友好等优点，已成为当前富硒农业研究的重要方向^［19］。

本研究以‘弘前富士’为研究对象，探究不同浓度氨基酸硒肥对其果实品质及营养价值的调控作用。通过测定不同氨基酸硒肥浓度处理下，苹果果实内外品质指标、硒和多种元素含量，并对各指标进行相关性分析，明确氨基酸硒肥对苹果果实的作用，确定最佳施肥浓度。研究成果可为苹果种质资源创新与功能性产品开发提供理论依据与实践指导，从而推动苹果产业的可持续发展与农民增收。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 氨基酸硒肥配制

复合氨基酸40 g，亚硫酸氢钠10 g，亚硒酸钠3 g，硫酸锌3 g，脱落酸0.2 g，尿素4 g，硫酸二氢钾10 g，硫酸亚铁1 g，硼砂2.5 g，硝酸钙2.5 g，溶解后定容至1 L为母液，使用前稀释至使用浓度。

1.1.2 果实采集与处理

研究苹果采自2021年10月从陕西延安市安塞高桥镇南沟村（高原大陆性季风气候区）苹果种植示范区（36°59′N，109°29′E）。研究品种为嫁接于M26砧木的弘前富士，在果树各个位置均匀取果，采集后的苹果果实经液氮速冻后保存。

研究共设置6个处理组，每组5株苹果树，于5月中旬（第一次果实膨大期）、7月上中旬（第二次新梢生长期）和8月中上旬（第二次果实膨大期）进行叶面喷施。6组处理分别为：CK组（清水处理）、Se-1（30 mg/L）、Se-2（70 mg/L）、Se-3 （110 mg/L）、Se-4（150 mg/L）、Se-5（190 mg/L）。每组氨基酸硒肥母液调整使用浓度溶于6 L水中，均匀喷洒于5棵苹果树。

1.2 实验方法

1.2.1 果实表型测定

用电子天平称量法测定平均单果质量（g）；用游标卡尺测量果实纵横径，并计算果形指数（果实纵径/果实横径）；果实削皮后，用GY-1型硬度计测定果实硬度（kg/cm²）；用PAL-1糖度计测定苹果中可溶性固形物含量；采用PAL-Easy-ACID5酸度计测定苹果中总酸含量。

1.2.2 总酚的测定

称取4 g苹果果皮，果肉放入真空冷冻干燥机中干燥24 h，待干燥完全时，研磨成粉，每个样品称取0.1 g （每个样品设3次重复），在称好的样品管中加入1.5 mL的1%甲酸甲醇，将样品于超声波清洗机（功率250 W，频率40 kHz，温度35 ℃）中超声提取20 min，于黑暗中避光放置12 h，离心后，取1 mL的上清液于-20 ℃冰箱保存，待测。

总酚含量的测定参考Folin-ciocalteu法^［20］。用紫外可见分光光度计，波长760 nm测定不同浓度的没食子酸吸光度，制作标准曲线。最终结果以mg没食子酸/g干质量表示。

1.2.3 维生素C含量测定

采用2，6-二氯靛酚滴定法测定果实维生素C含量^［21］。

1.2.4 多元素含量测定

参照GB 5009.268—2067方法^［22］，采用电感耦合等离子体发射光谱法测量果实中多元素含量^［23］。

1.3 数据分析

采用Microsoft Office Excel 2019、SPSS 25.0、Origin 2025b软件完成数据的整理、统计与可视化分析。数据统计采用单因素方差分析，组间多重比较选用邓肯氏新复极差法，所有计量数据采用平均值±标准差，显著性水平设定为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同浓度氨基酸硒肥叶面喷施对苹果果实外观品质的影响

对喷施不同浓度氨基酸硒肥的苹果果实外观品质进行测定（表1），在研究浓度范围内，随着氨基酸硒肥浓度的增加，苹果的单果重、果实硬度及果形指数均逐渐上升趋势，果形也随之更趋向于规整的圆形。具体来看，单果重以Se-5组最高，达233.11 g，Se-4组次之，为231.91 g，相较于CK组分别显著提升11.88%和11.3%；果实硬度同样表现为Se-5组最优，硬度值达7.603 kg/cm²，Se-4组次之，为7.54 kg/cm²，较CK组分别提升10.46%和9.54%；果形指数的变化趋势与上述指标一致，Se-5组果形指数最高（0.893），Se-4组次之（0.883），与CK组相比增幅分别为7.98%和6.77%。综上，叶面喷施氨基酸硒肥可有效增加苹果单果重、提高果实硬度，同时改善果形规整度，进而提升果实外观品质。

2.2 不同浓度氨基酸硒肥叶面喷施对苹果果实内在品质的影响

对喷施不同浓度氨基酸硒肥的苹果果实内在品质进行测定（表2），结果显示，随着氨基酸硒肥喷施浓度的升高，果实可溶性固形物含量整体呈上升趋势。其中，Se-4组可溶性固形物含量最高，达14.08%；Se-5组次之，为13.793%；CK组含量最低，仅为12.46%。与之相反，果实酸度随氨基酸硒肥浓度的增加呈逐渐降低趋势：CK组酸度最高，为0.399%；Se-5组酸度最低，为0.296%；Se-4组酸度次之，为0.316%。Se-4组和Se-5组的果实固酸比分别为45.131和47.413，相较于CK组的31.435，分别提升43.56%和50.82%。

此外，果实维生素C和总酚含量均随氨基酸硒肥浓度的升高而递增。维生素C含量以Se-5组最高，达4.313 mg/100g；Se-4组次之，为4.293 mg/100g，相较于CK组的3.46 mg/100g，增幅分别为24.08%和24.65%。总酚含量同样表现为Se-5组最优，含量为3.017 mg/g；Se-4组次之，为2.813 mg/g，较CK组的2.323 mg/g分别提升21.09%和29.88%。以上结果表明，叶面喷施氨基酸硒肥可有效改善苹果果实的内在品质，激活果实抗氧化代谢通路，进而增强果实的抗氧化能力。

2.3 不同浓度氨基酸硒肥浓度处理对苹果果实品质指标的影响及主成分分析结果

对喷施不同浓度氨基酸硒肥的苹果果实内外在品质进行主成分分析（图1），随着氨基酸硒肥浓度升高，Se-1至Se-5组在得分图中的分布逐渐向PC1正方向移动，椭圆大致反映各组样本的离散程度与分布范围，CK组的椭圆与处理组的椭圆重叠较少，说明氨基酸硒肥处理后果实品质与对照组有明显差异且不同浓度氨基酸硒肥处理对果实品质的影响存在差异。

在主成分分析中，箭头指向与样本点分布的重叠程度，可直观反映各指标与不同样本组间的关联强度；箭头间的夹角大小则对应指标间的相关性特征：夹角小于90°提示指标呈正相关，大于90°则为负相关。本研究中，单果重、果实硬度、果形指数、可溶性固形物含量、固酸比、维生素C含量及总酚含量的箭头均指向PC1正方向，且相互间夹角均小于90°。结合指标测定结果可知，这些指标的数值均随氨基酸硒肥浓度的升高而显著提升，且彼此间呈显著正相关关系。而果实酸度的箭头指向PC1负方向，与上述指标的箭头夹角均大于90°，表明果实酸度随氨基酸硒肥浓度升高而降低，且与其他品质指标呈显著负相关。

2.4 不同浓度氨基酸硒肥叶面喷施对苹果果实中硒和其他元素的影响

对喷施不同浓度氨基酸硒肥的苹果果实进行多元素测定（图2），结果表明不同氨基酸硒肥浓度处理对果实多种矿质元素含量具有显著影响。其中，硒、镁、钠三种元素在Se-5组的累积量最高，其含量依次为0.131 mg/kg、46.287 mg/kg和6.53 mg/kg，这些元素与氨基酸硒肥处理浓度大致呈线性递增；钙（32.651 mg/kg）、铁（2.542 mg/kg）、铜（0.776 mg/kg）元素在Se-2组的累积量最高，显著高于其他处理组，低浓度氨基酸硒肥对上述矿质元素的吸收与累积具有显著的促进效应；钾元素在Se-4组的含量达到最高，为1 360.417 mg/kg，该处理浓度对提升植株钾元素累积量效果显著；磷、锰、硼、锌四种元素在CK组中的含量均为所有处理组中的最高值，分别为239 mg/kg、0.433 mg/kg、3.545 mg/kg和0.305 mg/kg，这表明氨基酸硒肥对上述元素的吸收与累积存在抑制作用。

3 讨论

本研究证实，施用适宜浓度的氨基酸硒肥可有效改善苹果果实的外观与内在品质。具体表现为单果重、果实横径与纵径增加，硬度及可溶性固形物含量提升，同时有机酸含量降低，这一结果与已有研究结论一致：叶面喷施硒肥可显著提高金桔总糖含量，降低总酸含量，优化果实糖酸比，同时提升维生素C含量，进而改善果实营养品质与风味品质^［24］；在梨果树上的研究也表明，施硒处理可有效增加果实单果重、纵径、横径及果实硬度，提高可溶性固形物含量^［25］；另有研究证实，硒肥对提升猕猴桃可溶性固形物及维生素C含量同样具有积极作用^［26］。本研究结果表明，Se-4处理组在提升可溶性固形物含量效果最为显著，主成分分析结果显示，Se-4组与更高浓度的Se-5组样本点高度聚集，说明二者对果实综合品质的调控效应无显著差异。这一结论与王煊赫^［27］关于有机硒肥存在最适浓度区间的研究结果一致，证实氨基酸硒肥对苹果果实品质的增益效应存在明确的浓度阈值，超过该阈值后继续提高施肥浓度，对果实品质提升效果不显著。

叶面喷施是实现苹果硒营养强化的高效途径，其硒向果实的转运效率与利用率均显著高于土壤施用方式^［28］。需注意的是，果实硒含量受食品安全标准限定，过量喷施高浓度氨基酸硒肥易导致果实硒含量超标，进而引发食用安全风险。本研究采用叶面喷施氨基酸硒肥的处理方式，结果显示，Se-4组果实硒含量达0.106 mg/kg，该含量既符合富硒苹果的含硒量要求，亦与相关食品安全标准中硒含量建议上限0.1 mg/kg的限值基本契合^［29］；而Se-5组果实硒含量则显著超出该标准限定值。综合对比同类研究成果可知，本研究的硒富集效率表现更优^［30-31］。已有研究通过喷施150 mg/L的硒肥，使果实硒含量达到3.51 mg/kg^［32］，与本研究的富集效率存在显著差异，推测这一差异的产生与施肥浓度的不同存在直接关联。综上，本研究Se-4组的处理方案，既保障了苹果果实的综合品质，又兼顾了产品的食用安全性，可为苹果富硒栽培的标准化应用提供理论依据与技术参考。

硒与多种矿质元素在生物体内的互作机制具有复杂性，二者既可表现为协同效应，也可呈现拮抗作用，且部分作用机制至今尚未明确。本研究结果显示，经氨基酸硒肥处理后，苹果果实中钙元素含量以Se-2组最高、Se-4组次之；铁、铜元素含量均以Se-2组最高，Se-4组位列第三且显著高于其余处理组；钾元素含量则以Se-4组最高，且显著高于所有其他处理组。这表明，适量施硒可显著促进苹果果实对钙、铁、铜、钾等矿质元素的吸收与积累，而硒浓度过高时，其对这些元素吸收积累的促进作用会明显减弱，该结果与李素兰^［33］、郭巨先等^［34］和胡斌等^［35］关于硒调控作物矿质元素吸收的研究结论一致。与之相反，果实中锰、磷、硼、锌元素含量均以CK组最高，且显著高于各氨基酸硒肥处理组，说明硒与这四类元素存在明显的拮抗作用。这一现象可结合已有研究得到部分解释：硒与锰之间存在拮抗效应^［34］，高磷条件下硒与磷在小白菜中表现为拮抗作用^［35］，硒可通过降低硼的毒害效应进而抑制植株对硼的吸收^［36］；但值得注意的是，有研究指出叶面施硒对稻米锌含量无直接影响^［37］，在紫花苜蓿中存在轻微拮抗^［38］，而本研究中叶面喷施氨基酸硒肥却显著降低了苹果果实的锌元素含量，这一差异可能与作物种类或研究条件相关。硒与镁的互作同样表现出浓度依赖性特征：低浓度硒肥处理会抑制植株对镁的吸收，而高浓度处理则可促进镁元素的积累。此外，目前关于硒与钠元素的互作机制尚未明确，相关研究仍有待进一步深入；本研究初步发现，二者的作用关系呈现出低浓度促进、中浓度抑制、高浓度促进的复杂现象。综上，叶面喷施氨基酸硒肥后，苹果果实品质与多元素含量发生变化的内在机理，仍有待开展更为深入的研究。

综上所述，从果实内、外在品质和多种矿质元素等多个方面综合考虑，Se-4组在提升苹果果实品质、增强营养保健价值、赋予果实富硒特性以及维持矿质元素平衡等方面均表现出色，且与更高浓度处理效果相近，同时避免了过高浓度苹果中硒含量过高可能引起健康风险，因此，Se-4组（150 mg/L）是最合适的氨基酸硒肥浓度，为富硒苹果的优质高效生产提供了可靠的理论依据和实践指导。

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基金资助

陕西省“两链”融合重点专项(2023LLRH-01)

陕西省重点研发计划项目(2023-YBNY-084)

陕西省技术创新引导专项(2025ZY1-SXGG-002)

甘肃省重点研发计划项目(25YFNM002)

延安市重点研发计划项目(2023SLTSJJ-037)