我国主要麦区小麦籽粒锌含量对叶喷锌肥的响应

杨月娥, 王 森, 王朝辉, 刘 慧, 王 慧

(西北农林科技大学资源与环境学院， 陕西杨凌 712100)



我国主要麦区小麦籽粒锌含量对叶喷锌肥的响应

杨月娥, 王 森, 王朝辉*, 刘 慧, 王 慧

(西北农林科技大学资源与环境学院， 陕西杨凌 712100)

【目的】我国小麦籽粒锌含量普遍偏低，叶喷锌肥是提高小麦籽粒锌含量的重要措施，研究我国主要麦区小麦籽粒锌含量对叶喷锌肥的响应，对小麦科学施用锌肥、 调控小麦籽粒锌营养状况有重要意义。【方法】本研究在我国14个省(市)主要麦区布置了30个田间试验，在每个试验点设置不喷锌对照和叶面喷锌两个处理，以当地主栽小麦品种为供试作物，通过测定收获期小麦产量、 各器官锌含量，研究了叶喷锌肥提高小麦籽粒锌含量的效果、 区域差异及其与土壤主要理化性质、 小麦拔节前植株锌含量的关系。【结果】 30个试验点的结果显示，叶面喷锌对小麦籽粒产量、 生物量和收获指数均无明显影响，但籽粒锌含量显著提高，叶面喷锌的籽粒锌含量比对照平均提高5.2 mg/kg(17.5%)， pH<7.0的区域提高5.3 mg/kg(16.4%)， pH >7.0的区域提高5.2 mg/kg(18.4%)。小麦地上部锌吸收与分配在两个区域间没有显著差异，叶面喷锌的小麦籽粒、 颖壳和茎叶平均锌吸收量分别为255.5、 26.0和117.5 g/hm2，比对照增加19.4%、 28.7% 和99.2%; 锌收获指数为64.1%，比对照降低12.2%。籽粒锌利用率和籽粒锌强化指数也不受区域的影响，平均值锌利用率为3.0%，锌强化指数为3.8 mg/kg。无论叶面喷锌与否，籽粒锌含量和土壤有效锌均呈显著正相关，土壤有效锌含量每升高1.0 mg/kg，籽粒锌含量平均提高约4.0 mg/kg; 籽粒锌含量和土壤pH呈显著负相关，土壤pH每升高1个单位，籽粒锌含量平均降低3.8 mg/kg; 籽粒锌含量与土壤有机质没有显著相关性。小麦籽粒锌含量与拔节前植株锌含量极显著正相关，拔节前植株锌含量每升高1.0 mg/kg，籽粒锌含量平均提高0.4 mg/kg。【结论】 除叶面喷施锌肥外，调节土壤酸碱性，提高土壤有效锌含量，促进小麦生长前期植株对锌的吸收对改善我国小麦锌营养均具有重要意义。

小麦; 籽粒; 锌含量; 有效锌; pH; 有机质; 叶喷锌肥

人体缺锌是世界范围内最常见的微量元素缺乏症之一[1]。在中国，有将近1亿人缺锌，且大多分布于农村地区[2]，人体缺锌主要是因为日常饮食摄入的锌不足。小麦作为人类的主要粮食作物之一，是人体摄入热量、 蛋白质、 微量元素等营养物质的重要来源[3]。在我国，小麦是仅次于水稻的第二大粮食作物，主产区在北方，总消费量占全国粮食总消费量的1/4左右。在很多发展中国家，小麦提供了人体每日所需热量的比例约50%[3]。在中国，小麦及其加工食品在食物锌供给中所占比例超过20%，在农村地区和中国北方这一比例更高[2]。然而，我国现阶段小麦锌营养水平不容乐观，调研结果表明，我国小麦籽粒锌含量平均值为2433 mg/kg[4-7]，远低于推荐含量4060 mg/kg[3]。

解决缺锌问题的途径有多种，如生物强化、 饮食多样化、 补充微量元素等。生物强化是最经济有效的方法[2]。微量元素的生物强化主要方法有遗传强化和农艺强化，虽然遗传强化提出的高锌育种工程前景美好[8-10]，但周期长、 见效慢，相比之下，以施锌肥为代表的农艺强化措施见效更快[3]。锌肥的施用方法主要分为土施和叶面喷施。在土耳其严重缺锌的地区土施或叶喷硫酸锌均可显著提高小麦籽粒产量(23倍)和锌含量(34倍)[11]，而在陕西关中地区，土施或叶喷锌肥并未显著影响小麦产量，却不同程度地提高了小麦籽粒的锌含量，叶喷的效果优于土施[12-13]，这与李孟华等[14]在黄土高原中部， Zhang等[15]在华北平原进行的喷锌试验结果一致。说明在潜在性缺锌的土壤或石灰性土壤上，土施锌肥提高籽粒锌含量的作用不明显。Zhang等[15]的叶喷锌肥试验在4个地点同时开展，发现在所有地点叶喷锌肥均可显著提高籽粒锌含量，说明叶喷锌肥是提高小麦籽粒锌含量的一条有效途径。

目前绝大部分叶喷锌肥提高小麦锌含量的田间试验局限于个别地点，在我国的主要小麦产区，叶喷锌肥是否能显著提高小麦锌含量？不同区域之间是否有差异？影响小麦籽粒锌含量的主要因素是什么？尚没有系统的研究报道。本研究通过在我国14个省(市)主要麦区的30个国家小麦产业技术体系综合试验站设置田间试验，研究分析了叶喷锌肥提高小麦籽粒锌含量的效果，土壤理化性质、 小麦拔节前植株锌含量与籽粒锌含量的关系以及对叶喷锌肥的影响，以期为探究有效提高小麦籽粒锌含量的调控措施提供依据。

1　材料与方法

1.1试验地点

本研究为同处理多点试验，试验地点分布于我国14个省(市)小麦主产区的30个国家小麦产业技术体系综合试验站，其中洛阳试验站有旱地和水田两个试验。本研究依据土壤pH的不同将之分为两个区域，即酸性和碱性土壤区。试验点及土壤基础理化性状见表1。

1.2试验设计与田间管理

在普施氮、 磷、 钾肥的基础上，设置对照(CK，不喷锌肥，叶面仅喷施清水750 kg/hm2)和叶喷锌肥(Zn， 0.4% ZnSO4·7H2O 750 kg/hm2)2个处理。氮、 磷、 钾肥的施用均采用当地最佳施肥量和最佳施肥方式，喷锌分别在小麦拔节中期和末期(抽穗前)进行，共2次。试验用小麦品种为当地主栽品种，播种量和播种时期与当地大田相同。各试验点的小区面积为1520 m2，同一地点试验小区面积相同，完全随机区组排列，每处理重复3次。

1.3样品采集与测定

小麦播种前，在各试验点的试验地以“米”字型布点采集5份0—20 cm土层基础土壤样品，进行土壤基本理化性质的测定。

在小麦返青以后拔节之前采集小麦植株样品，即在各小区内随机采6株小麦地上部，合并作为一个样品，称总鲜重，然后随机取100 g左右用蒸馏水冲洗干净，90℃杀青30 min，70℃烘干称重。小麦收获前调查单位面积穗数，并在各小区内，避开小麦边行和两端，在不同行内随机选取2个1 m长样段，拔出小麦植株，沿根茎结合处剪去根系，留地上部分并将两个样段合并为一个样品，接着沿穗下节处将茎叶和穗分开，风干并称量。穗经脱粒后称量籽粒风干重，分别取样测定茎叶、 颖壳和籽粒的含水量。再从各器官风干样中随机取100 g左右用蒸馏水冲洗3次，烘干并将茎叶剪碎(大小约1 cm)，然后取上述洗净烘干的茎叶(已剪碎)、 颖壳和籽粒样品10 g左右，用碳化钨球磨仪(莱驰MM400，德国)磨碎，密封保存。采样后的小麦全区收获，测定小区籽粒产量和生物量，以烘干重计。

土壤样品风干、 磨细，过1 mm和0.15 mm尼龙筛，用以测定土壤基本理化性状[16]和土壤有效锌(DTPA-Zn)。土壤有效锌用DTPA-TEA 溶液(DTPA 0.005 mol/L、 CaCl20.01 mol/L、 TEA 0.1 mol/L， pH = 7.3)浸提，液土比为2 ∶1，原子吸收分光光度计(日立Z2000，日本)测定。植物样品用浓HNO3-H2O2消解液微波消解(屹尧WX8000，中国上海)， 原子吸收分光光度计测定锌含量(以干重计)。

1.4数据处理

相关指标及其计算公式:

锌收获指数(%)=籽粒锌累积量(g/hm2)/ 地上部锌累积量(g/hm2)×100;

籽粒锌强化指数[表示喷施1 kg/hm2纯锌引起的小麦籽粒锌含量提高值(mg/kg)]=[喷锌处理籽粒锌含量(mg/kg)-对照籽粒锌含量(mg/kg)]/喷锌量(kg/hm2);

籽粒锌利用率(%) =[喷锌处理籽粒锌累积量(g/hm2)-对照籽粒锌累积量(g/hm2)]/ 喷锌量(g/hm2)×100[17];

总锌利用率(%) =[喷锌处理地上部锌累积量(g/hm2)-对照地上部锌累积量(g/hm2)]/喷锌量(g/hm2) × 100。

试验数据用SPSS 17.0进行统计分析， LSD法进行多重比较，酸性土壤和碱性土壤间的差异用t检验，显著性水平为5%。

图1　叶喷锌肥对小麦产量、生物量和收获指数的影响Fig.1　Effects of the foliar Zn application on wheat grain yield, shoot biomass, and harvest index[注(Note): 图中不同小写字母表示处理之间差异显著(P<0.05); 不同大写字母表示酸性和碱性土壤区之间差异显著 (P <0.05) Different small letters mean significant differences between the treatments at P<0.05, and different capital letters mean significant differences between the acid and alkaline soil regions at P <0.05. ]

2　结果与分析

2.1小麦产量、 生物量和收获指数

根据土壤pH将我国主要麦区分pH<7和pH>7两个区域，分析小麦籽粒产量、 生物量和收获指数(图1)，结果表明，3个指标在两个区域间均没有显著差异，小麦籽粒产量均值分别为6.5 t/hm2和7.3 t/hm2，生物量均值为4.4 t/hm2和16.4 t/hm2，收获指数均值为45.3%和44.5%。叶喷锌肥对这3个指标也没有显著影响。pH<7的区域，叶面喷锌与对照的籽粒产量、 生物量、 收获指数分别为6.6 t/hm2、 14.4 t/hm2、 45.6%和6.4 t/hm2、 14.3 t/hm2、 45.1%、pH>7的区域，分别为7.4 t/hm2、 16.4 t/hm2、 44.9%和7.2 t/hm2、 16.4 t/hm2、 44.0%。

图2　叶喷锌肥对小麦籽粒、颍壳和茎叶锌含量的影响Fig.2　Effects of the foliar Zn application on Zn concentrations of wheat grains, glumes and stems[注(Note): 图中不同小写字母表示处理之间差异显著(P <0.05)， 不同大写字母表示酸性和碱性土壤区之间差异显著 (P <0.05) Different small letters mean significant differences between the treatments at P<0.05, and different capital letters mean significant differences between the acid and alkaline soil regions at P<0.05. ]

2.2籽粒、 颖壳、 茎叶锌含量

pH<7和pH>7的区域小麦籽粒锌含量存在显著差异(图2)，可以看出，pH<7的区域籽粒锌含量显著高于pH>7的区域，均值分别为37.0 mg/kg和31.8 mg/kg。两个区域比较，其颖壳、 茎叶的锌含量均值没有显著差异。叶喷锌肥对籽粒、 颖壳和茎叶的锌含量有显著的提高作用，pH<7的区域3个器官锌含量均值喷锌与对照处理分别为39.7 mg/kg和34.4 mg/kg、 17.6 mg/kg和13.0 mg/kg、 19.2 mg/kg和11.0 mg/kg; pH>7的区域其平均值分别为34.4 mg/kg和29.2 mg/kg、 11.5 mg/kg和9.3 mg/kg、 17.6 mg/kg和8.2 mg/kg。将两个区域进行总体分析表明，喷锌与对照处理的籽粒锌含量均值分别为36.8 mg/kg和31.6 mg/kg，喷锌比对照提高了17.3%; 颖壳锌含量均值分别为14.2 mg/kg和10.9 mg/kg，喷锌提高了30.1%; 茎叶锌含量均值分别为18.4 mg/kg和9.4 mg/kg，喷锌提高了93.4%。

2.3小麦籽粒、 颖壳和茎叶锌累积量

图3显示，两个区域相比其籽粒、 颖壳和茎叶锌累积量均无显著差异，但叶喷锌肥可以显著提高小麦籽粒、 颖壳和茎叶锌的累积量。在pH<7的区域，喷锌与对照处理的锌累积量均值籽粒分别为257.1 g/hm2和218.5 g/hm2，颖壳分别为28.0 g/hm2和20.7 g/hm2，茎叶分别为117.0 g/hm2和60.9 g/hm2; pH>7的区域喷锌与对照处理锌累积量均值籽粒分别为254.2 g/hm2和210.5 g/hm2，颖壳分别为24.5 g/hm2和19.8 g/hm2，茎叶分别为117.9 g/hm2和57.4 g/hm2。对两个区域总体分析表明，喷锌比对照的籽粒锌累积量提高了19.4%， 颖壳锌累积量提高了28.7%， 茎叶锌累积量提高了99.2%。

2.4籽粒锌利用率和地上部总锌利用率

pH<7和pH>7两个区域的小麦籽粒锌利用率和地上部总锌利用率均没有显著差异，籽粒锌利用率均值分别为2.8%和3.2%，总锌利用率均值分别为7.5%和8.0%。两区域综合分析表明，小麦籽粒锌利用率平均值为3.0%，95%集中在0.1%6.3%之间(图4a); 总锌利用率平均值为7.8%，其中60%集中在4.2%10.4%之间(图4b)。

2.5籽粒锌收获指数和籽粒锌强化指数

pH<7 和pH>7两个区域的小麦籽粒锌收获指数没有显著差异(图5)，分别为68.2%和68.8%。而叶喷锌处理的小麦籽粒锌收获指数显著降低，总体上叶喷锌后籽粒锌收获指数的均值比对照降低了8.8%。

图6显示，两个区域的小麦籽粒锌强化指数也没有显著差异，pH<7和pH>7区域分别为3.9 mg/kg和3.8 mg/kg。总体籽粒锌强化指数的变幅为0.310.6 mg/kg，其中80%集中在1.65.7 mg/kg，平均值为3.8 mg/kg。

图3　叶喷锌肥对小麦籽粒、 颍壳和茎叶锌累积量的影响Fig.3　Effects of the foliar Zn application on Zn uptakes by wheat grains, glumes and stems

注(Note)：图中不同小写字母表示处理之间差异显著(P<0.05)， 不同大写字母表示酸性和碱性土壤区之间差异显著 (P<0.05) Different small letters mean significant differences between the treatments atP<0.05, and different capital letters mean significant differences between the acid and alkaline soil regions atP<0.05. ]

2.6小麦籽粒锌含量与土壤理化性质的关系

2.6.1 表层(0—20 cm)土壤有效锌与籽粒锌含量的关系 分别分析pH<7和pH>7的区域， 其0—20 cm土层土壤有效锌含量与籽粒锌含量没有明显的相关性(图7)，但如果将两个区域综合分析发现，无论喷锌还是对照处理，两者均呈显著正相关关系(P<0.05)，说明籽粒锌含量随土壤锌含量的增加而显著升高。对照处理的籽粒锌含量随土壤有效锌

图4　叶喷锌肥对小麦籽粒锌利用率(a)和地上部总锌利用率(b)的影响Fig.4　Effects of the foliar Zn application on wheat grain Zn utilization efficiency(a) and the shoot Zn utilization efficiency(b)

[ 注(Note): 在方框里的黑线和黑色虚线，方框下边和上边缘线，方框外的短棒分别代表了数据的中位数和平均数、 25%和75%分位数、 5%和95%分位数， 实心黑点代表小于5%和大于95%分位数的数据The solid and dash lines, lower and upper edges, bars and dots in and outside the boxes represent median and mean values, 25th and 75th, 5th and 95th, and <5th and >95th percentiles of all data, respectively.两个区域之间差异不显著There are no significant differences between acid and alkaline soil regions.]

图5　叶喷锌肥对小麦籽粒锌收获指数的影响Fig.5　Effects of the foliar Zn application on wheat grain Zn harvest index

注(Note)：图中不同小写字母表示处理之间差异显著(P<0.05)， 不同大写字母表示酸性和碱性土壤区之间差异显著 (P<0.05) Different small letters mean significant differences between the treatments atP<0.05, and different capital letters mean significant differences between the acid and alkaline soil regions atP<0.05.]

图6　叶喷锌肥对小麦籽粒锌强化指数的影响Fig.6　Effects of the foliar Zn application on wheat grain Zn biofortification index

注(Note)：在方框里的黑线和黑色虚线，方框下边和上边缘线，方框外的短棒分别代表了数据的中位数和平均数、 25%和75%分位数、 5%和95%分位数; 实心黑点代表小于5%和大于95%分位数的数据The solid and dash lines, lower and upper edges, bars and dots in and outside the boxes represent median and mean values, 25th and 75th, 5th and 95th, and <5th and >95th percentiles of all data, respectively.两个区域之间差异不显著There are no significant differences between acid and alkaline soil regions.]

含量每增加1.0 mg/kg而增加4.1 mg/kg; 喷锌处理增加3.9 mg/kg。

2.6.2 土壤pH与籽粒锌含量的关系土壤pH对籽粒锌含量的影响在两个区域间不尽一致(图8)。pH<7.0的区域，籽粒锌含量与土壤pH无显著相关关系; pH>7.0的区域，pH每升高1个单位，喷锌处理的籽粒锌含量降低10.3 mg/kg。但总体分析表明，随土壤pH升高，籽粒锌含量显著降低，pH每升高1个单位，喷锌和对照处理的籽粒锌含量分别降低3.8 mg/kg和3.7 mg/kg。

2.6.3 土壤有机质与籽粒锌含量的关系在pH<7和pH>7两个区域土壤有机质与籽粒锌含量之间没有明显的相关关系(图9)。综合两个区域的数据，二者之间也没有相关关系。

2.6.4 拔节前小麦植株锌含量与籽粒锌含量的关系拔节前小麦植株锌含量与籽粒锌含量的分析表明， 在pH<7的区域，植株锌含量与籽粒锌含量呈极显著正相关关系(P<0.01，图10)。拔节前植株锌含量每增加1.0 mg/kg，喷锌与对照处理的小麦籽粒锌含量分别增加0.44 mg/kg和0.45 mg/kg。而在pH>7的区域，籽粒锌含量与植株锌含量呈非线性关系，随植株锌含量的增加籽粒锌含量先降低后升高。综合分析表明，两者仍呈极显著正相关，拔节前植株锌含量每增加1.0 mg/kg，喷锌与对照处理的小麦籽粒锌含量均增加0.44 mg/kg。

图7　土壤有效锌含量与小麦籽粒锌含量的关系Fig.7　Relationships between soil available Zn content and wheat grain Zn concentration

3　讨论

3.1叶喷锌肥对小麦产量、 生物量的影响

图8　0—20 cm表层土壤pH与小麦籽粒锌含量关系Fig.8　Relationships between 0-20 cm soil pH and grain Zn concentration[注(Note): *—P <0.05; **—P<0.01.]

图9　0—20 cm表层土壤有机质含量与小麦籽粒锌含量关系Fig.9　Relationships between top 0-20 cm soil organic matter content and wheat grain Zn concentration[ 注(Note): *—P <0.05; **—P <0.01.]

各试验地点的土壤有效锌(DTPA-Zn)含量变幅为0.543.63 mg/kg(表1)，均高于土壤缺锌临界值0.5 mg/kg[18]，且叶喷锌肥对小麦籽粒产量、 生物量和收获指数均没有显著影响。不少研究证明，在缺锌地区(DTPA-Zn<0.5 mg/kg)施用锌肥可以提高小麦产量和生物量，且叶喷锌肥对籽粒产量和生物量的提高效果不如土施锌肥[11]。在安徽蒙城缺锌土壤(DTPA-Zn 0.48 mg/kg)上小麦叶喷锌肥也显著提高了籽粒产量[19]。但包括中国在内的多个国家4年23个施锌试验的研究结果表明，只有在巴基斯坦(土壤DTPA-Zn介于0.300.71 mg/kg)土施锌肥(ZnSO4·7H2O 50 kg/hm2)表现出显著的增产效果，叶喷锌肥(0.5% ZnSO4.7H2O)仅有增产趋势[20]。在巴西(土壤pH 5.0，DTPA-Zn>1.0 mg/kg)，叶面喷锌对产量及产量因素等农学指标没有影响[21]。在中国曲周(DTPA-Zn 0.40 mg/kg)、 丰台(DTPA-Zn 0.74 mg/kg)、 文县(DTPA-Zn 0.72 mg/kg)和肥东(DTPA-Zn 1.59 mg/kg)4个试验地点叶喷锌肥对籽粒产量和生物量均没有显著影响[15]。因此，本研究中叶喷锌肥无增产效果除与土壤有效锌含量较高有关外，与叶喷锌肥本身的增产作用较弱也有关系。此外，Hmslett等[22]用同位素标记法研究锌在小麦植株体内的运输转移时发现，将锌加入营养液中与喷施在叶面上相比，加入营养液中的小麦植株生长更旺盛，说明根系吸收的锌或许对小麦植株生长更有利。

3.2小麦籽粒锌含量和锌肥利用率对叶喷锌肥的响应

图10　拔节前植株锌含量与籽粒锌含量关系Fig.10　Relationships between shoot Zn concentration before jointing and grain Zn concentration[ 注(Note): *—P<0.05; **—P<0.01.]

大量研究表明，在土壤缺锌地区(DTPA-Zn<0.5 mg/kg)叶喷锌肥能够大幅度提高小麦籽粒锌含量[11]。在潜在性缺锌地区(DTPA-Zn 0.51.0 mg/kg)，叶喷锌肥也能显著提高小麦籽粒锌含量，黄土高原地区(DTPA-Zn 0.450.74 mg/kg)的喷锌试验结果表明，每公顷喷施1.0 kg纯锌可使小麦籽粒锌含量提高6.713.0 mg/kg[14]，且效果优于土施。在本研究中，所有试验点土壤有效锌均在缺锌临界值0.5 mg/kg[18]以上，叶喷锌肥显著提高了籽粒锌含量，与不喷锌相比，喷锌后籽粒锌含量平均提高了5.2 mg/kg，提高幅度为17.5%。因此，叶喷锌肥提高小麦籽粒锌含量的效果在潜在性缺锌地区和不缺锌地区均表现明显，具有良好的地域适应性。我国小麦籽粒锌含量较低，为2433 mg/kg[7]，远低于推荐含量4060 mg/kg[3]。叶喷锌肥对改善这种现状有重要意义。

籽粒锌强化指数、 籽粒锌利用率、 总锌利用率均为评价锌肥利用效率的重要参数，对指导锌肥施用有重要意义。本研究中，小麦籽粒锌利用率平均值为3.0%(图4)，虽然与李孟华[14]在黄土高原的试验结果(6.0%9.4%)相比较低，但远远高于土施锌肥。地上部总锌利用率变幅较大，平均值为7.8%。籽粒锌强化指数平均值为4.4 mg/kg，说明每公顷小麦叶喷1.0 kg纯锌，籽粒锌含量平均提高4.4 mg/kg。且这些参数在酸性和碱性土壤区域之间也无显著差异，具有较好的稳定性。

3.3小麦籽粒锌含量与土壤理化性质、 生长前期植株锌的关系

除作物本身遗传特性和施肥等因素外，环境因素对小麦籽粒锌含量也有显著影响，甚至有研究表明环境因子对籽粒锌含量的影响超过基因型[23-25]。本研究为同处理多点试验，每个试验点均选取当地最适品种和最佳施肥量，以便在作物生长良好的基础上，重点关注土壤对小麦籽粒锌的影响，以期明确小麦籽粒锌含量的主要影响因子和影响规律。

土壤微量元素的生物有效性受制于土壤理化性质，如pH、 CaCO3含量、 有机质、 土壤水分和有效氮、 磷、 钾含量等[26-28]。在本研究中籽粒锌含量与土壤有效锌含量、 土壤pH显著相关。籽粒锌含量与土壤pH和有效锌含量的关系均可用直线方程描述，且从决定系数和显著性来看前者(R2=0.283**，不喷锌，图8)强于后者(R2=0.181*，不喷锌，图7)，说明土壤pH对籽粒锌含量的影响大于土壤有效锌。但通常认为土壤pH是有效锌的主导因素，主要通过影响土壤有效锌含量来间接影响小麦籽粒锌含量。所以在本研究结果中土壤pH可能比土壤有效锌的作用更大，是影响小麦籽粒锌含量的主导因素。在Duffner 等研究土壤pH对锌吸收影响的盆栽试验中， 发现DTPA-Zn含量与小麦地上部锌吸收量有很好的相关性，且根系表面吸附锌受到pH的强烈控制[29]，说明土壤pH可以直接影响小麦根系对锌的吸收。此外，土壤pH对锌的生物有效性影响很大。一些对土壤pH没有影响的农艺措施，如耕作方式不能增加籽粒锌含量[30]; 而能够改变土壤pH的农艺措施，如长期施用氮肥可降低土壤pH[31]，并增加土壤有效锌含量[32]; 大气CO2浓度升高会降低根际土壤pH，增加土壤微量元素的有效性[33]，这也从侧面证明了土壤锌有效化过程中pH的重要性。若不考虑土壤pH而单纯土施锌肥，锌肥利用率会很低[14]，如石灰性土壤施入的锌肥有很大一部分会转化为矿物态锌，或与碳酸盐、 氧化锰结合，难以被作物吸收利用，造成锌肥资源浪费。因此，调节土壤pH，使土壤锌充分活化，对作物吸收利用土壤自身的锌源至关重要。

本研究中土壤有机质与籽粒锌含量无显著相关关系，这与王昌全[34]在西昌市对土壤有效锌含量与有机质的关系的研究结果类似。但也有研究指出，土壤有机质会影响有效锌的含量及形态[35]。如Kamali等[36]在石灰性土壤中加入有机肥后，土壤有效锌含量显著增加，可能是有机质的加入改良了土壤质地和pH，活化了土壤锌，提高了锌的生物有效性。

本研究还发现，拔节前小麦植株锌含量与籽粒锌含量极显著正相关。回归分析表明，拔节前植株锌含量每增加1.0 mg/kg，小麦籽粒锌含量增加0.4 mg/kg。叶喷锌肥对这种关系没有影响，说明小麦生长前期吸收累积的锌可以在一定程度上决定籽粒锌含量水平。此外，总体上叶面喷锌的籽粒锌含量均值为36.8 mg/kg，比不喷锌平均提高5.2 mg/kg，即喷锌处理的籽粒锌含量有14.1%(5.2 mg/kg)是由锌肥提供的，余下的85.9%(31.6 mg/kg)来自土壤锌，其通过根系吸收运输或地上部累积再转移进入籽粒，即在叶喷锌肥的条件下土壤锌有效性和小麦植株体内锌的运输分配转移仍然对籽粒锌累积至关重要。因此，改善土壤锌有效性，或通过早期叶喷锌肥增加锌的供应，可促进生长前期小麦植株锌累积，对提高小麦籽粒锌含量有重要意义。

4　结论

全国主要麦区30个地点的田间试验结果表明，叶喷锌肥对小麦籽粒产量、 生物量、 收获指数没有影响，但可显著提高籽粒锌含量，总体上，叶面喷锌的籽粒锌含量平均比不喷锌提高5.2 mg/kg(17.5%)，pH<7.0的区域提高5.3 mg/kg(16.4%)，pH>7.0的区域提高5.2 mg/kg(18.4%)。两个区域间小麦锌吸收与分配没有显著差异，叶面喷锌的小麦籽粒、 颖壳和茎叶的平均锌吸收量分别比不喷锌增加19.4%、 28.7%和99.2%，锌收获指数比不喷锌降低12.2%。两区域间籽粒锌利用率、 籽粒锌强化指数也没有明显差异。土壤有效锌和籽粒锌含量呈显著正相关，总体上有效锌含量每升高1.0 mg/kg，籽粒锌含量平均提高4.0 mg/kg。土壤pH和籽粒锌含量呈显著负相关，pH每升高1个单位，籽粒锌含量平均降低3.8 mg/kg。拔节前小麦植株锌含量与籽粒锌含量呈极显著正相关，拔节前植株锌含量每升高1.0 mg/kg，籽粒锌含量平均提高0.4 mg/kg，叶面喷锌与否对上述相关关系没有影响。土壤有机质含量与籽粒锌含量没有相关性。可见，除叶面喷施锌肥外，调节土壤酸碱性，提高土壤有效锌含量，促进小麦生长前期的植株锌吸收对改善我国小麦锌营养也有重要意义。

致谢： 感谢国家小麦产业技术体系30个综合试验站及各位协作人员的支持与合作。

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Response of wheat grain Zn concentration to foliar sprayed Zn in main wheat production regions of China

YANG Yue-e, WANG Sen, WANG Zhao-hui*, LIU Hui, WANG Hui

(CollegeofResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objectives】Wheat grain zinc (Zn) concentration is generally low in China, and foliar application of Zn fertilizers is an important approach of increasing the grain Zn concentration. Therefore, researches and knowledge on response of wheat grain Zn concentration to foliar Zn application are of great importance for reasonable application of Zn and improving wheat grain Zn nutrition in China.【Methods】Thirty field trials were conducted to study effects of the foliar Zn application on the wheat grain Zn concentrations, their differences between acid and alkaline soil regions, and the relation of grain Zn concentrations to main soil properties and the wheat shoot Zn concentration before the jointing stage in 14 provinces in major wheat production areas of China.【Results】Results from the thirty field trials show that the foliar Zn application has no effect on grain yields, biomass amounts and harvest indies of wheat, but significantly increases the grain Zn concentrations by an average of 5.2 mg/kg (17.5%), with a 5.3 mg/kg (16.4%) increase in acid soil regions and a 5.2 mg/kg(18.4%) increase in alkaline soil regions. There are no significant differences between Zn uptakes and distribution of wheat in the acid and alkaline soil regions. Compared with the control, the foliar Zn application increases Zn uptakes of wheat grains, glumes, and stems by 19.4%, 28.7% and 99.2%, and up to 255.5, 26.0 and 117.5 g/hm2respectively. The Zn harvest index of wheat under the foliar Zn application is 64.1%, 12.2% lower than the control. The grain Zn recovery rates and grain Zn biofortification indices are nearly the same in the acid and alkaline regions, with averages of 3.0% and 3.8 mg/kg respectively. A significant positive correlation (P<0.05) is found between soil DTPA-Zn and the grain Zn concentration, with the grain Zn concentration increased by 4.0 mg/kg for each 1.0 mg/kg increase of DTPA-Zn, while a significant negative correlation (P<0.001) is found between top 0-20 cm soil pH and the grain Zn concentration, with the grain Zn concentration decreased by 3.8 mg/kg for one unit topsoil pH rise. The grain Zn concentration is also significantly (P<0.001) correlated with the shoot Zn concentration before the jointing stage, with each 1.0 mg/kg increase of the shoot Zn concentration resulting in 0.4 mg/kg grain Zn concentration increase. There is no significant correlation between topsoil organic matter contents and grain Zn concentrations. 【Conclusions】Apart from the foliar Zn application, regulation of soil pH, increase of soil available Zn and promotion of wheat Zn uptake at the early growth stages are also important for increasing wheat grain Zn level in China.

wheat; grain; Zn concentration; soil available Zn; soil pH; soil organic matter; foliar Zn application

2014-12-22接受日期: 2015-04-22网络出版日期: 2015-11-24

现代农业(小麦)产业技术体系(CARS-3-1-31); 农业科研杰出人才及其创新团队培养计划项目资助。

杨月娥(1987—)，女，河北衡水人，硕士研究生，主要从事小麦微量元素营养施肥研究。E-mail: 1085185035@qq.com

Tel: 029-87082234, E-mail: zhwang@263.net

S512.1062; S143.7+2

A

1008-505X(2016)03-0579-11