微量元素对小麦产量品质的影响研究

周国勤，申冠宇，陈真真，谢旭东，尹志刚，石守设，朱保磊，陈 宏

（信阳市农业科学院，河南信阳 464000）

0 引言

锌是植物和人体生长所必需的微量元素之一[1]，同时作为植物中多种酶的重要组成成分，在光合作用、叶绿素合成、酶活性等方面都起着重要作用，能够影响植物的生长发育和抗逆性[2]。锌缺乏会导致人体免疫力下降，代谢紊乱和智力发育下降等。若锌元素供应不足，会严重影响小麦产量和籽粒品质，世界谷类作物产区有近50%的土壤处于缺锌或潜在缺锌水平，加之谷类作物固有锌含量低，致使生长在该土壤类型上的谷类作物锌含量远不能满足人体健康所需[3]。研究表明，在缺锌条件下补施锌肥能促进小麦的生长发育，壮大根群，增强根系活力，有利于增强小麦吸收养分的能力，锌元素合理浓度拌种能促进出苗、分蘖及根系发育[4]，并能提高幼苗叶片叶绿素，改善植株养分状况，提高单株生产力，增加成穗数及每穗粒数，最终提高产量[5]。钼是高等植物生长必需的微量元素，研究证明在酸性黄棕壤上施钼，不仅能够克服冬小麦越冬时的黄化死苗，而且能使小麦苗壮，分蘖增多，促进早熟，产量增加[6]。已有研究表明，钼通过调控含钼酶基因表达，影响蛋白质合成与翻译和修饰，进行生化过程与代谢这一连锁反应，进而影响冬小麦的抗寒力和光合作用[7]。

目前国内外主要通过播前施于土壤中、叶面喷施和拌种等方法增加小麦微量元素[8]。前人研究表明，叶面喷施比施于土壤的增产效果好[9]，在小麦叶面喷施锌、铁、硒3 种微肥，都会使小麦增产[10-11]，增加籽粒中对应元素的含量[12]，其中锌硒含量显著增加[13]，且小麦对3种元素的吸收相互影响，锌、铁2种元素相互促进吸收，锌、铁与硒相互拮抗[14]。

近年来，有关施用单一钼、锌元素对农作物的增产作用已有较多的研究，但两者结合使用对小麦生长发育、籽粒品质以及产量方面的研究尚不多见。因此，本研究通过设置硫酸锌、钼酸铵不同施肥方式，采用叶面施肥的方式研究其对小麦地上部生长发育的影响，以期为硫酸锌、钼酸铵配施在小麦生产上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2020 年在河南省信阳市平桥区梁湾村(32.24 N，114.18 E)进行，播种前测定耕层(0～20 cm)土壤基础肥力，结果如表1 所示。供试材料为弱春性中早熟小麦品种‘郑麦113’（豫审麦2015016）。试验各处理随机区组排列，重复3 次，小区长9 m，宽3 m，12行区，平均行距0.23 m，小区面积27 m2。试验于10月27日播种，氮肥使用方法为底追比4：6，磷钾肥全部底施。试验设5 个处理：CK：不施用微肥；Z1：底施7.5 kg/hm2的钼酸铵；Z2：底施7.5 kg/hm2的钼酸铵和15 kg/hm2的硫酸锌；Z3：底施7.5 kg/hm2的钼酸铵的基础上，返青期、拔节期叶面喷施7.5 kg/hm2的硫酸锌；Z4：底施7.5 kg/hm2的钼酸铵的基础上，灌浆期叶面喷施7.5 kg/hm2的硫酸锌肥两次（小麦扬花结束后4天喷第一次，隔一周后喷第二次）。

表1 试验田基础肥力

1.2 测定指标

1.2.1 茎蘖动态的测定 分别在出苗期（12月中旬）、返青期（2月中旬）、拔节期（3月中旬）、抽穗期（4月中旬）进行调查，测定小区茎蘖数量

1.2.2 小麦籽粒灌浆速率的测定 于小麦开花期（4 月18 日）每小区选择长势一致的麦穗100 个，挂牌标记。自小麦开花后5天起，每隔5天随机取标记穗10个，在每个穗中部取籽粒20 粒，共200 粒，105℃下杀青20 min，80℃烘干至恒重，测定千粒重，直至成熟，计算灌浆速率，如式(1)所示。

式中，K为灌浆速率，M2为本次测定的千粒重，M1为前一次测定的千粒重，N为2次测定的间隔日数。

1.2.3 产量及其构成因素的测定 成熟期，每小区取1 m2植株，调查成穗数，每小区随机取15株小麦，室内考种，测定穗粒数、千粒重；每小区单独收获计产。

1.2.4 微量元素对小麦品质的影响 采用瑞典波通公司生产的DA7200 连续光谱固定光栅近红外分析仪，测定小麦籽粒的容重(g/L)、蛋白质含量(%)、湿面筋(%)。测定环境需无风和光线稳定。

1.3 数据处理

使用Excel 2016 和SPSS 17.0 软件进行数据处理和统计分析，利用Origin2017进行作图。

2 结果与分析

2.1 微量元素对小麦茎蘖动态的影响

试验结果（表2）表明，施用微量元素处理小麦株高均有不同程度提高。在越冬期和返青期，Z1处理提高最大，较CK处理分别提高26.00%、15.97%；Z3处理提升最小，分别为19.02%、1.12%。在小麦抽穗期，各处理间差异未达显著水平。从株高变化的情况来看，硫酸锌和钼酸铵的施用促进了小麦株高的增加，进而在各个生育时期达到壮苗效果。

表2 微量元素对株高的影响 cm

试验结果（图1）显示，小麦茎蘖动态变化，在拔节期和抽穗期，处理间差异显著，而在苗期和返青期，处理间未达显著差异。在拔节期，小麦茎蘖数达到最大，穗数随之达到最大，5个处理间，Z1处理最大，与CK相比，茎蘖数提高3.71%。抽穗期Z2和Z3处理茎蘖数显著高于Z4 处理，分别提高5.90%和5.26%。从小麦茎蘖数变化来看，茎蘖数的增加代表着小麦分蘖能力的提升，硫酸锌和钼酸铵钼元素的施用，在一定程度上提高了小麦分蘖能力，从抽穗期Z2、Z3和Z4处理结果来看，施用硫酸锌能够减少无效分蘖的出现，提高小麦有效分蘖以及穗数，为丰收高产打下坚实基础。

图1 各时期小麦茎蘖数动态变化

2.2 微量元素对小麦灌浆速率的影响

由图2 可知，小麦的灌浆速率呈现波浪形变化趋势。各处理的灌浆速率均在开花后20天达到最大值，其中，Z2 处理最大，较CK 处理提高10.53%。Z4 处理灌浆速率较Z3处理增加4.52%，说明在灌浆期喷施硫酸锌比在返青期、拔节期喷施硫酸锌更有利于灌浆速率的提高。Z2 处理较和Z3 和Z4 处理相比，灌浆速率分别增加7.91%和3.24%，说明锌肥作为底肥施用，小麦植株更容易吸收，有效促进灌浆速率的提升，提高小麦产量。

图2 微量元素对小麦灌浆速率的影响

2.3 微量元素对小麦产量的影响

由表3 可以看出，微量元素对小麦产量及其构成因素具有明显的调控效应，各处理间差异显著，Z2 处理小麦籽粒产量为最高。施用硫酸锌处理小麦的穗粒数和产量有明显提升，Z2、Z3和Z4处理与Z1相比，籽粒产量分别提升308.79、3.71、66.31 kg/hm2。与CK 相比，钼酸铵的施用对小麦籽粒产量提升较大，提升都在352.02 kg/hm2以上。

表3 微量元素对小麦产量及其构成因素的影响

2.4 微量元素对小麦品质的影响

表4的结果表明，微量元素对蛋白质含量、容重的影响，在处理间差异不显著，湿面筋含量在各处理间差异显著。与CK相比，Z1、Z2、Z3和Z4处理湿面筋含量分别提升0.03%、1.53%、0.76%和0.10%。综合小麦品质来看，Z2 处理在蛋白质含量、容重以及湿面筋含量表现最佳，钼、Zn 元素的共同施用，作为底肥一起撒施，能让小麦植株更充分吸收利用，提高小麦蛋白质含量、容重以及湿面筋含量，达到提质的效果，对弱筋小麦来说，提质是以降低蛋白质含量为宜，生产上钼、Zn元素要谨慎使用。

表4 微量元素对小麦品质的影响

3 结论与讨论

本研究结果表明，施用微量元素均能不同程度增加小麦产量，主要是通过提高小麦成穗数和千粒重而实现增产，其中，施7.5 kg/hm2的钼酸铵和15 kg/hm2的硫酸锌效果较好。配施不同微量元素对小麦品质均有明显的改善作用，不同微量元素对小麦各品质指标影响有所差异。

锌、钼作为小麦生长发育过程中必须的微量元素，在冬小麦生长发育中起着重要的生理作用，锌影响植株生长发育，可以提高小麦籽粒产量[15-16]，钼通过影响植株酶蛋白的合成，进而影响小麦的生长发育[17]。前人研究结果表明，冬小麦钼高效品种高效吸收利用土壤钼在于其在缺钼条件下具有较强的活化土壤钼的能力、钼吸收转运能力以及钼辅因子生物合成能力[18]。在低温胁迫下，冬小麦施钼提高了叶片叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素b含量，施钼显著提高冬小麦叶片的类胡萝卜素含量，从而降低光抑制，有利于活性氧自由基的清除[19]。

研究结果显示，硫酸锌拌种能够促进小麦的出苗和生长发育，有利于初生根和次生根的生长，小麦是须根系作物，根系作为其主要吸收器官，是影响作物生长发育与产量的重要因素[20]，根系发育越好，越有利于根系下扎，吸收深层土壤水分和养分[21]。锌处理灌浆前期灌浆速率在灌浆后期有明显提升，硫酸锌处理对小麦千粒重及产量影响不显著[22]。在干旱胁迫下，施用适量锌肥可以提高小麦叶片含叶绿素量，增加叶片相对含水率及单株干物质总量，提高籽粒灌浆速率，促进籽粒锌积累速度及最终籽粒含锌量，提高产量[23-25]。

综上所述，通过本试验的初步研究，在N 15-P2O510-K2O 10（底追比4:6）基础上，施7.5 kg/hm2的钼酸铵和15 kg/hm2的硫酸锌，能够促进小麦的生长发育，其中以底施的施肥方式效果最佳，产量、籽粒品质提升最大，因此在生产中底施施用时，加入适量锌肥和钼酸铵，能够提高产量。但其两者经济效益最佳施用量，还有待于进一步的系统研究。