葉面施鋅與氮磷鉀肥配施的小麥籽粒富鋅潛力及機(jī)制.pdf

1、鋅是人體必需微量元素，全世界約有30億人口存在鋅缺乏問(wèn)題。小麥及其制品是人體熱量、蛋白質(zhì)和鋅鐵等微量元素的重要來(lái)源，但其較低的鋅含量及較高的植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，導(dǎo)致以其為主食人群普遍存在鋅缺乏問(wèn)題。目前，已有研究表明噴施鋅肥能夠有效實(shí)現(xiàn)小麥籽粒富鋅目標(biāo)（鋅含量大于40 mg/kg），且鋅肥與大量元素肥料配合施用被認(rèn)為是提高鋅肥施用的可行性，進(jìn)而從根本上解決人群缺鋅問(wèn)題的重要措施。然而，雖然目前已有研究表明大量元素肥料（氮、磷或鉀肥）供

2、應(yīng)對(duì)鋅的吸收、轉(zhuǎn)移、分配及籽粒鋅累積均有一定的影響，但噴施條件下其與鋅肥的相互作用研究較少，尤其是磷肥與噴鋅配合對(duì)鋅在小麥體內(nèi)有效性及富鋅效果的影響還未見報(bào)道。此外，查明目前常用農(nóng)藝措施如水分管理、有機(jī)物料（秸稈）投入等對(duì)籽粒鋅營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，特別是氮肥減量施用對(duì)噴施鋅肥富鋅效果的影響，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中指導(dǎo)合理施用鋅肥尤其是實(shí)現(xiàn)籽粒富鋅目標(biāo)具有重要意義。為此，本研究通過(guò)在麥玉輪作秸稈還田（三原）和小麥單作秸稈不還田（楊陵）的兩個(gè)小麥種植體系

3、中進(jìn)行的田間試驗(yàn)以及水培試驗(yàn)，揭示了鋅肥與氮、磷或鉀肥配合噴施對(duì)籽粒鋅營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響程度及機(jī)制，所得主要結(jié)果如下:
　　(1)在小麥單作體系（冬小麥-夏休閑）水分管理措施（常規(guī)栽培、壟溝栽培和補(bǔ)灌）和不同氮肥用量（0、120、240 kg N/hm2）田間長(zhǎng)期定位試驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究其中2個(gè)生長(zhǎng)季(2009.10-2011.06)小麥籽粒微量元素營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。結(jié)果表明，與不施氮相比，施氮120或240 kg/hm2均能夠顯著增加小麥籽粒鋅

4、、鐵、銅和蛋白質(zhì)含量，2009-2010年生長(zhǎng)季平均增幅分別為24.7％、39.2％、18.6％和23.9％，2010-2011年生長(zhǎng)季平均增幅分別為8.9％、21.1％、10.5％和29.6％，但施氮降低了籽粒錳含量，兩個(gè)生長(zhǎng)季平均降低8.4％。壟溝栽培與常規(guī)栽培相比使籽粒鋅、鐵、錳和蛋白質(zhì)含量分別增加13.2％、22.2％、4.4％和8.3％;補(bǔ)灌處理除有一定的增產(chǎn)作用外，對(duì)籽粒微量元素含量影響不大。籽粒植酸含量以及植酸與鋅等微量元

5、素的摩爾比在施氮后均顯著降低。與過(guò)量施氮(240kg/hm2)相比，合理的氮肥用量（120 kg/hm2）對(duì)籽粒鋅含量和生物有效性有一定的降低作用，因此通過(guò)減少施氮量來(lái)優(yōu)化氮肥管理的同時(shí)，需采取施用鋅肥等農(nóng)藝措施提高小麥籽粒鋅營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。
　　(2)通過(guò)在麥玉輪作體系（秸稈還田）和小麥單作體系（秸稈不還田）進(jìn)行的連續(xù)4年(2010.10-2014.06)的田間定位試驗(yàn)，研究了不同氮肥用量下鋅肥與氮、磷及鉀肥配合噴施對(duì)小麥籽粒鋅等營(yíng)養(yǎng)

6、品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，鋅肥單獨(dú)或與氮、磷或鉀肥配合噴施在2個(gè)小麥輪作體系中的不同氮肥用量下均能顯著增加小麥籽粒鋅含量，增幅分別為57％-140％、71％-144％、40％-106％或52％-172％。氮鋅配合噴施在麥玉輪作體系下使鋅含量進(jìn)一步增加了9.5％，且其正交互作用顯著(4.53 mg/kg)，鉀鋅配合噴施在小麥單作體系下使鋅含量進(jìn)一步增加了13.4％，且其正交互作用顯著（8.14 mg/kg），但磷鋅配合噴施在小麥單作和麥玉輪作

7、體系下使鋅含量分別降低了13.7％和13.3％，且其負(fù)交互作用均顯著（-4.27和-4.68 mg/kg）。此外，鋅肥單獨(dú)或與氮、磷或鉀肥噴施顯著降低了植酸與鋅的摩爾比，平均降幅分別為52.0％，53.1％、43.4％和63.5％。鋅肥與氮、磷、鉀分別配合噴施后對(duì)籽粒產(chǎn)量和其它營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均無(wú)顯著的降低作用，且氮鋅或鉀鋅配合噴施有增加蛋白質(zhì)和鉀含量以及鐵和鈣的含量和有效性的趨勢(shì)，磷鋅配合噴施有增加鐵和鈣有效性的趨勢(shì)?？梢姡\肥與鉀、磷或氮肥

8、配合噴施在不同農(nóng)田管理措施下均可實(shí)現(xiàn)小麥籽粒富鋅(鋅含量大于40 mg/kg)，同時(shí)鉀鋅和氮鋅配合噴施效果優(yōu)于磷鋅配合噴施。
　　(3)在小麥單作體系下進(jìn)行的連續(xù)4年(2010.10-2014.06)的田間試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析測(cè)定小麥各營(yíng)養(yǎng)器官（葉片、穎殼和莖稈）鋅含量，研究了鋅與氮、磷或鉀肥配合噴施對(duì)鋅在成熟期小麥各部分的分配，以及花前和花后鋅分配比例及其對(duì)籽粒鋅累積的表觀貢獻(xiàn)率的影響。結(jié)果表明，噴施鋅肥后鋅含量提升幅度葉片最

9、大（2.4-7.7倍），穎殼次之（2.0-4.7倍），莖稈最?。?.2-1.0倍），因此噴鋅后鋅在葉片和穎殼分配比明顯提高。氮、磷或鉀肥與鋅肥配合噴施后亦主要影響葉片和穎殼鋅含量，表現(xiàn)為氮鋅和鉀鋅配合時(shí)有所增加，磷鋅配合時(shí)有所降低。不噴鋅時(shí)，籽粒鋅同時(shí)來(lái)源于花前累積鋅的再轉(zhuǎn)移和花后鋅吸收，且施氮能夠增加花前累積鋅向籽粒的再轉(zhuǎn)移率及其對(duì)籽粒鋅累積的貢獻(xiàn)率。然而，籽粒鋅累積在噴鋅后完全來(lái)源于花后鋅吸收，且花后鋅吸收量及其向籽粒的轉(zhuǎn)移量在氮鋅

10、配合噴施時(shí)比單獨(dú)噴鋅分別高出12和14 g/hm2，在鉀鋅配合噴施時(shí)高出44和32 g/hm2，但在磷鋅配合噴施時(shí)分別降低37和18 g/hm2。可見，噴氮、鉀主要通過(guò)增加營(yíng)養(yǎng)器官對(duì)鋅的吸收及轉(zhuǎn)移進(jìn)一步提高籽粒鋅含量，而噴磷通過(guò)降低營(yíng)養(yǎng)器官對(duì)鋅的吸收及轉(zhuǎn)移降低籽粒鋅含量。
　　(4)在根系供磷水平不同（0、1000和2000μmol/L）的水培試驗(yàn)和土施氮肥用量不同（0、120和240 kg/hm2）的田間試驗(yàn)條件下，分別研究磷與

11、鋅或氮肥配合噴施對(duì)小麥籽粒和各營(yíng)養(yǎng)器官不同形態(tài)鋅（可溶和非可溶性鋅）含量的影響。結(jié)果表明，噴鋅后小麥各部分鋅含量的提高主要?dú)w因于可溶性鋅含量的增加，因此可溶性鋅含量占全鋅的比例顯著提高。在水培條件下噴鋅提高不同形態(tài)鋅含量的作用不受根系供磷濃度的影響，但磷鋅配合噴施進(jìn)一步降低了小麥籽粒、莖稈和穎殼可溶性鋅含量，降幅分別為30.4％、32.8％和38.4％，同時(shí)提升了非可溶性鋅占全鋅的比例。在田間條件下，單獨(dú)噴施磷肥使小麥籽粒、莖稈、葉片和

12、穎殼可溶性鋅含量降低18.5％、12.6％、7.5％和16.5％，而在磷鋅配合噴施時(shí)較單獨(dú)噴鋅降低20.0％、25.6％、33.2％和32.1％。磷鋅配合噴施還使葉片和穎殼非可溶性鋅含量顯著提高106％和46.6％，且其占全鋅的比例分別增加10％-26％和10％-14％。此外，田間條件下土施氮肥對(duì)不同形態(tài)鋅含量影響較小，但氮肥與磷鋅配合噴施后可溶性鋅含量及其占全鋅的比例較磷鋅配施有所增加。可見，根系供磷對(duì)小麥地上部鋅有效性無(wú)抑制作用;但

13、噴磷能夠通過(guò)降低葉片和穎殼中鋅的有效性來(lái)減少鋅向籽粒的轉(zhuǎn)移，而噴氮對(duì)這一過(guò)程有一定的緩解作用。
　　(5)通過(guò)在麥玉輪作秸稈還田和小麥單作秸稈不還田條件下進(jìn)行的連續(xù)2年(2012.10-2014.06)的田間試驗(yàn)，研究噴施不同形態(tài)鋅肥(ZnSO4和Zn(Gly)2)或其與尿素配合噴施在常規(guī)施氮水平或不同減氮水平（麥玉輪作體系下減氮15％和30％，小麥單作體系下減氮50％和100％）下的籽粒富鋅效果。結(jié)果表明，噴Zn(Gly)2在不

14、同減氮水平下均能顯著提高小麥籽粒鋅含量，麥玉輪作和小麥單作體系下的增幅分別為88％和150％，且其富鋅效果與噴ZnSO4大致相同。ZnSO4或Zn(Gly)2與尿素配合噴施后進(jìn)一步增加了麥玉輪作體系下的小麥籽粒鋅含量，平均增幅分別為13.5％和4.7％，但小麥單作體系下僅在減氮100％（不施氮）時(shí)使小麥籽粒鋅含量增加10.7％和7.5％。同時(shí)，尿素與不同鋅源肥料噴施有增加籽粒蛋白質(zhì)、鐵含量和鐵生物有效性的趨勢(shì)。減量施氮在噴ZnSO4時(shí)對(duì)

15、籽粒鋅含量的降低作用最顯著，噴Zn(Gly)2時(shí)僅在高量減氮（麥玉輪作體系下減氮30％，小麥單作體系下減氮100％）時(shí)降低鋅含量，而尿素與ZnSO4配合噴施在不同減氮處理下均對(duì)籽粒鋅含量無(wú)降低作用。因此，在氮肥減量化條件下，為使小麥籽粒達(dá)到最佳富鋅效果，需要將ZnSO4與尿素配合噴施，或噴施Zn(Gly)2。
　　綜上所述，鋅肥與氮、磷或鉀肥配合噴施在不同農(nóng)田管理措施下均可實(shí)現(xiàn)小麥籽粒富鋅（鋅含量大于40 mg/kg），其中氮鋅（

16、麥玉輪作秸稈還田條件下）或鉀鋅（小麥單作秸稈不還田條件下）配合噴施可通過(guò)提高葉片對(duì)鋅的吸收，以及花后營(yíng)養(yǎng)器官吸收的鋅向籽粒的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而在籽粒富鋅方面表現(xiàn)出顯著的協(xié)同作用。氮（尿素）鋅配合噴施亦可有效緩解氮肥減量造成的噴鋅籽粒富鋅效果的降低。根系供磷對(duì)噴施鋅肥的籽粒富鋅效果影響較小，而磷鋅配合噴施可通過(guò)減少葉片對(duì)鋅的吸收，以及鋅從營(yíng)養(yǎng)器官向籽粒的轉(zhuǎn)移，因而在籽粒富鋅方面表現(xiàn)出顯著的拮抗作用。葉片和穎殼中非可溶性鋅含量及其占全鋅的比例增加，