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鋅與氮磷肥配合噴施對冬小麥鋅累積及鋅肥利用率的影響

2015-01-07 11:01李宏云王少霞田霄鴻趙愛青
關鍵詞:營養器官鋅肥氮量

李宏云,王少霞,李 萌,田霄鴻,趙愛青

(西北農林科技大學 資源環境學院,農業部 西北植物營養與農業環境重點實驗室, 陜西 楊凌712100)

鋅與氮磷肥配合噴施對冬小麥鋅累積及鋅肥利用率的影響

李宏云,王少霞,李 萌,田霄鴻,趙愛青

(西北農林科技大學 資源環境學院,農業部 西北植物營養與農業環境重點實驗室, 陜西 楊凌712100)

【目的】 在不同栽培模式及施氮量條件下,研究鋅分別與氮、磷肥配合噴施對冬小麥鋅吸收、轉運率及鋅肥利用率的影響?!痉椒ā?于2010-10-2012-06,以冬小麥小偃22為供試材料,采用2年田間定位試驗,設置了3種栽培模式(常規、覆膜、補灌),3個施氮水平(0,120,240 kg/hm2),4個噴肥處理(噴蒸餾水(CK)、噴Zn、噴Zn+N、噴Zn+P),分析不同栽培模式及氮肥用量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施后小偃22各器官鋅含量、籽粒和秸稈鋅攜出量、籽粒鋅轉運率以及鋅肥利用率的變化?!窘Y果】 與常規和覆膜栽培模式相比,補灌模式提高了籽粒和秸稈鋅的攜出量,覆膜可提高籽粒鋅轉運率。與不施氮相比,土施氮肥明顯提高了小麥籽粒、莖稈和葉片鋅含量及鋅肥料利用率,而土施氮肥明顯降低了籽粒鋅轉運率。與CK相比,噴鋅處理(噴Zn、噴Zn+N、噴Zn+P)明顯提高了小麥籽粒鋅含量及鋅攜出量,各噴鋅處理表現為噴Zn+N、噴Zn>噴Zn+P>CK,其中噴Zn+N處理小麥籽粒鋅含量提高幅度平均為92%;噴鋅處理也明顯提高了莖稈、葉片及穎殼鋅含量及秸稈鋅攜出量。噴鋅處理鋅轉運率總體上均明顯降低。噴Zn+P處理的鋅肥利用率與噴Zn、噴Zn+N處理相比明顯降低。同時,不同年份籽粒鋅含量、鋅轉運率及鋅肥利用率也存在明顯差異?!窘Y論】 在補灌栽培模式下,施氮量為120 kg/hm2時,單獨噴施鋅肥或鋅與氮肥配合噴施,是潛在缺鋅土壤區提高小麥籽粒鋅含量和鋅肥利用率的有效措施。

葉面噴鋅;土施氮肥;栽培模式;鋅吸收;鋅肥料利用率;冬小麥

鋅是人體所必需的生命元素,人體缺鋅會引發侏儒癥、白內障和肝硬化等多種疾病[1]。據WHO調查,全世界已有1/3的人口受到缺鋅威脅,特別是兒童對鋅缺乏尤為敏感,我國有近60%的兒童正受到不同程度缺鋅的威脅,因此人體缺鋅問題近年來備受全世界科學家的關注[2-3]。小麥是世界上多數人口日常所需蛋白質及能量的主要來源之一,其籽粒中鋅含量的高低直接影響以其為主食人群的健康水平[4]。我國小麥主要種植于北方旱區潛在缺鋅石灰性土壤上,灌漿期干旱的氣候條件及高pH、碳酸鈣和低有機質含量等環境條件均不利于小麥根系對鋅的吸收,造成小麥籽粒鋅含量遠不能滿足人體對鋅的需求[5]。因此,探討提高潛在缺鋅土壤上小麥對鋅吸收、轉運能力及增加籽粒鋅含量的有效措施,對改善和解決敏感人群因鋅缺乏引起的健康問題意義重大。

大量研究表明,土施氮肥和噴施鋅肥均是提高作物籽粒鋅含量的有效措施。Palmgren等[6]研究表明,氮肥是限制小麥鋅吸收的主要因素,它影響到鋅的根系吸收、根系向地上部轉運、韌皮部再轉移以及在籽粒中累積等主要環節。Zhang等[7]研究發現,在田間小麥根系鋅吸收受限時,籽粒鋅含量主要受營養器官鋅庫及其向籽粒轉移能力的影響,而灌漿期噴施鋅肥能提高營養器官中鋅含量,促進鋅向籽粒的再轉移。在潛在缺鋅土壤上的研究表明,施用氮肥對提高作物吸收鋅及籽粒鋅含量效果要遠低于葉面噴鋅;但對于不同供氮水平下噴施鋅肥對小麥鋅吸收及轉運的影響報道還很少[8]。在旱區小麥生產中,小麥生長后期干旱脅迫現象頻繁發生,導致小麥根系的養分吸收能力降低;而灌漿期噴施氮肥不僅能為小麥后期生長補充少量氮素,而且也能延長灌漿時間從而提高產量[9]。Zhang等[10]研究表明,與單獨噴施鋅肥相比,鋅與氮肥配合噴施對于籽粒鋅累積的促進作用并不明顯。在灌漿期水分供應不足時,噴施磷肥不僅能通過增加穗粒數及千粒質量而提高產量,同時還具有抵御干熱風、防止倒伏及降低病蟲害發生等功效[11]。然而,磷鋅關系復雜,諸多研究表明磷與鋅可在土壤中發生拮抗作用而影響作物對鋅的吸收[12],但磷與鋅在根外配合噴施對小麥籽粒及地上部營養器官鋅吸收及轉運的影響,即磷與鋅發生拮抗作用的程度如何,目前尚無相關報道。此外,地表覆膜、冬季灌溉作為重要的農田水分管理措施,對于促進冬小麥高產優質發揮了積極作用,然而關于栽培模式對小麥籽粒鋅累積影響的報道尚不多見[13]。為此,本研究通過2年田間定位試驗,探討不同栽培模式及施氮量下,鋅分別與氮、磷肥配合噴施對冬小麥鋅吸收、轉運及鋅肥利用率的影響,旨在探明提高小麥籽粒鋅含量的有效措施及機制。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

供試小麥品種為小偃22,播種量為90 kg/hm2。試驗采用田間再裂區設計,主處理為3種栽培模式,分別為常規(不覆膜不補灌)、覆膜(壟上覆膜,溝內播種,壟寬40 cm,溝寬50 cm)和補灌(冬季灌水40 mm),副處理為3個施氮水平,分別為0,120,240 kg/hm2,以下分別用N0、 N120、 N240表示;副副處理為4種葉面噴肥處理,分別為噴蒸餾水(CK)、噴Zn(0.3 g/L ZnSO4·7H2O)、噴Zn+N(0.3 g/L ZnSO4·7H2O+1.7 g/L 尿素)和噴Zn+P(0.3 g/L ZnSO4·7H2O+0.2 g/L KH2PO4),每處理重復4次。試驗中主區面積 183.6 m2(30.6 m×6 m),每個副區面積為59.4 m2(9.9 m×6 m),在每個副區中避開地頭選擇4個1 m2(1 m×1 m)作為副副區,每個副副區之間留有0.5 m的間隔。播前氮肥按試驗方案以尿素的形式一次性施入,同一個小區兩季的施氮肥量相同。100 kg/hm2P2O5作為基肥以過磷酸鈣的形式施入,不施鉀肥。噴肥時期在小麥灌漿前期(4月下旬至5月上旬),每隔7 d噴施1次,連續噴施3次,每次噴施溶液用量為1 000 L/hm2。噴施時間為16:00-18:00,以避免在高溫及強光下噴肥對葉片造成傷害,保證噴施效果。其他管理措施與當地大田相同。

1.2 樣品的采集及測定

于成熟期(2011-06-02和2012-06-04)采集樣品,每個副副區采集長勢一致且有代表性的小麥15株。所采樣品先用自來水沖洗,再用蒸餾水沖洗,最后將樣品分成籽粒、莖稈、穎殼和葉片4部分,籽粒在人工脫粒、烘干稱質量后裝入信封;秸稈部分于105 ℃殺青30 min后,75 ℃烘干后稱質量。將小麥各器官磨碎,待用。研究表明,潛在缺鋅土壤上噴施鋅肥對產量的影響不顯著[14],本試驗可能由于噴施氮、磷質量濃度低,鋅與氮磷肥配合噴施對籽粒產量的影響亦不顯著(產量數據文中未給出)。

小麥籽粒Zn含量的測定:稱取0.5 g左右粉碎樣品于600 ℃馬福爐中灰化6 h,加入5 mL 體積分數50% HNO3溶解灰化, 再用原子吸收分光光度計法(AA320CRT)測定Zn含量。

籽粒(秸稈)鋅攜出量(g/hm2)=籽粒(秸稈)鋅含量(mg/kg)×籽粒(秸稈)產量(kg/hm2)/1 000。

小麥鋅轉運率采用Rengel等[15](1995)定義的養分轉運率公式:籽粒鋅轉運率=小麥籽粒鋅吸收量/小麥地上部鋅吸收量×100%。

鋅肥利用率=(施鋅處理吸收的鋅量-對照處理吸收的鋅量)/施鋅量×100%。

數據均用Microsoft Excel 2013進行統計,采用DPS(Data Processing System)7.05軟件進行方差分析及在5%差異顯著性水平上進行多重比較(LSD法)。

2 結果與分析

2.1 鋅與氮、磷肥配合噴施對冬小麥各器官鋅含量的影響

從表1~5可以看出,小麥地上部不同器官平均鋅含量存在明顯差異。不論在第1季還是第2季,地上部各器官平均鋅含量順序均為:籽粒>葉片>穎殼>莖稈,平均鋅含量分別為33.55,22.35,14.50和5.10 mg/kg。與CK相比,噴Zn與噴Zn+N處理明顯提高了籽粒鋅含量,2季平均提高幅度分別為96%和92%,籽粒鋅含量在34.6~44.9 mg/kg,且兩處理間差異未達到顯著水平;而噴Zn+P處理也將籽粒平均鋅含量從噴蒸餾水處理的20.6 mg/kg 提高到了33.7 mg/kg,但提高幅度不及噴Zn和噴Zn+N處理。噴肥處理對地上部其他營養器官鋅含量的影響與籽?;疽恢?,即表現為噴Zn+N、噴Zn>噴Zn+P>CK。施氮量對小麥地上部各器官鋅含量的影響不同,除了施氮量對第1季小麥籽粒鋅含量的影響不顯著外,對其他器官鋅含量均有顯著影響。籽粒、莖稈和葉片鋅含量總體上隨施氮量的增大而增加,而穎殼總體呈相反趨勢,這可能是由于高氮處理更有利于穎殼中鋅向籽粒轉運。與常規處理相比,覆膜處理顯著降低了第2季籽粒、葉片、莖稈中鋅的含量。第2季小麥各營養器官中平均鋅含量均明顯低于第1季,但兩季小麥籽粒鋅含量差異未達顯著水平。

2.2 鋅與氮、磷配合噴施對冬小麥籽粒及秸稈鋅攜出量的影響

2.2.1 籽粒鋅攜出量 由圖1可知,在所有栽培模式及施氮量下,與CK相比,3個噴鋅處理均明顯提高了小麥籽粒鋅攜出量,兩季提高幅度達80%~100%,其中以噴Zn+N與噴Zn處理的效果較好,噴Zn+P次之。與不施氮(N0)相比,土施氮肥均明顯提高了籽粒鋅攜出量,但隨施氮量的增加,籽粒鋅攜出量總體呈先提高后降低的趨勢。兩季小麥中,補灌處理籽粒鋅攜出量均明顯高于常規和覆膜處理。年份對籽粒鋅攜出量也產生了一定的影響,第2季小麥籽粒鋅攜出量明顯高于第1季。

表1 不同栽培模式和施氮量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施對冬小麥籽粒鋅含量的影響 Table 1 Effects of foliar Zn combined with N or P under different soil N levels and cultivation patterns on grain Zn concentration of winter wheat mg/kg

表2 不同栽培模式和施氮量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施對冬小麥穎殼鋅含量的影響 Table 2 Effects of foliar Zn combined with N or P under different soil N levels and cultivation patterns on glume Zn concentration of winter wheat mg/kg

2.2.2 秸稈鋅攜出量 從圖2可以看出,在所有栽培模式及施氮量下,與CK相比,噴Zn+N、噴Zn以及噴Zn+P處理均明顯提高了秸稈鋅攜出量,為CK的2.8~4.6倍,其中以噴Zn+N與噴Zn處理效果較好,且二者差異不大,噴Zn+P處理也明顯提高了秸稈鋅攜出量,但提高幅度遠低于噴Zn與噴Zn+N處理。與不施氮(N0)相比,土施氮肥明顯提高了秸稈鋅攜出量,第1季中隨著施氮量的增大秸稈鋅攜出量逐漸增加;而在第2季施氮量120與240 kg/hm2處理間差異不明顯,但均高于不施氮處理。第1季小麥中,補灌處理的秸稈鋅攜出量明顯高于覆膜和常規處理,在第2季中補灌處理鋅攜出量也明顯高于覆膜處理。第1季小麥秸稈鋅攜出量明顯高于第2季。

表3 不同栽培模式和施氮量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施對冬小麥葉片鋅含量的影響 Table 3 Effects of foliar Zn combined with N or P under different soil N levels and cultivation patterns on leaf Zn concentration of winter wheat mg/kg

表4 不同栽培模式和施氮量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施對冬小麥莖稈鋅含量的影響 Table 4 Effects of foliar Zn combined with N or P under different soil N levels and cultivation patterns on stem Zn concentration of winter wheat mg/kg

表5 不同栽培模式、氮肥、葉面噴肥處理及其配合處理間小麥各器官鋅含量的最小顯著性差異值(LSD0.05)Table 5 Least significant difference value of organ Zn concentration of winter wheat under different cultivation patterns,nitrogen fertilizer rates, foliar fertilizer processing methods and combined treatments

注:*C.栽培模式;N.施氮量;F.噴肥。

Note:C.Cultivation pattern;N.N application rate;F.Foliar fertilizer.

圖1 不同栽培模式和施氮量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施對冬小麥籽粒鋅攜出量的影響
Fig.1 Effects of combined foliar application of N or P with Zn under different cultivation patterns and soil N application rates on grain Zn uptake of winter wheat

2.3 鋅與氮、磷肥配合噴施對冬小麥籽粒鋅轉運率的影響

圖3顯示,CK小麥鋅轉運率為60%~94%,平均為76%。與CK相比,所有栽培模式及施氮量下3個噴鋅處理均明顯降低了籽粒鋅轉運率,其中噴Zn+N與噴Zn處理降低的幅度較大,且2個處理間差異不顯著;噴Zn+P處理也降低了籽粒鋅轉運率,但降低幅度略低于噴Zn與噴Zn+N處理。與不施氮(N0)相比,土施氮肥均明顯降低了籽粒鋅轉運率,平均降低幅度為10%。第1季補灌處理籽粒鋅轉運率高于常規和覆膜處理,第2季覆膜處理籽粒鋅轉運率明顯高于常規和補灌處理。第2季籽粒鋅轉運率明顯高于第1季,提高幅度平均達20%。

2.4 鋅與氮、磷肥配合噴施對鋅肥利用率的影響

從圖4可以看出,在所有栽培模式及施氮量下,3個噴鋅處理的鋅肥利用率為5.6%~45.2%,平均為24.3%。與噴Zn和噴Zn+N處理相比,噴Zn+P處理鋅肥利用率明顯降低,降低幅度平均為45%。與不施氮(N0)相比,土施氮肥明顯提高了鋅肥利用率,且隨著施氮量的增加鋅肥利用率總體上呈先升高后降低的趨勢。第2季鋅肥利用率明顯高于第1季,提高幅度為61%。

圖2 不同栽培模式和施氮量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施對冬小麥秸稈鋅攜出量的影響
Fig.2 Effects of combined foliar application of N or P with Zn under different cultivation pattern and soil N application rates on straw Zn uptake of winter wheat

圖3 不同栽培模式和施氮量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施對籽粒鋅轉運率的影響
Fig.3 Effects of combined foliar application of N or P with Zn under different cultivation pattern and soil N application rates on Zn translocation ratio of winter wheat

圖4 不同栽培模式和施氮量下鋅分別與氮、磷肥配合噴施對鋅肥利用率的影響
Fig.4 Effects of combined foliar application of N or P with Zn under different cultivation pattern and soil N application rates on Zn utilization efficiency of winter wheat

3 討 論

3.1 噴施鋅肥對提高潛在缺鋅地區小麥籽粒鋅含量的效果

Palmgren等[16]提出作物籽粒累積鋅有2條途徑:一是花后根系從土壤中吸收的鋅直接向籽粒中的轉移;二是營養器官貯存的鋅向籽粒的再轉移。究竟何種途徑是主要途徑,目前并無一致結論。多數研究認為,鋅在韌皮部移動性很強,噴施鋅肥后能使花后莖稈、葉片等主要器官中的鋅貯存量增加,進而促進鋅通過韌皮部的再次轉移從而提高籽粒鋅含量[17-18]。而Kutman等[19]通過盆栽試驗發現,若土壤中氮鋅供應充足,小麥灌漿期籽粒中的鋅均全部來自于花后根系吸收鋅向籽粒的轉移。但在我國潛在性缺鋅地區(DTPA-Zn含量為0.5~1.0 mg/kg),高pH、低有機質含量的土壤性質以及小麥灌漿期降水稀少的氣候條件,限制了根系鋅的吸收以及根系鋅向營養器官、籽粒的轉移。陸欣春等[20]研究表明,氮鋅配施(N 105 kg/hm2,Zn 6.8 kg/hm2)雖然可以顯著增加小麥地上部鋅的累積量,但不能顯著提高鋅向籽粒的轉運。本研究發現,與對照相比,噴鋅處理小麥籽粒鋅含量兩季平均可提高75%,表明在籽粒灌漿期通過噴施鋅肥來增加鋅向籽粒的再轉移是提高小麥籽粒中鋅含量的有效途徑,也再次證明了營養器官中的鋅極易通過韌皮部轉移至籽粒中;同時,噴鋅也能明顯提高葉片和莖稈中的鋅含量,其中葉片鋅含量是CK的4.3倍,而在機械化秸稈還田已經極為普遍的情況下,長期堅持用鋅含量較高的秸稈還田,顯然有利于秸稈鋅進入土壤,參與土壤-植物體系中的鋅循環,對后季小麥鋅營養產生良好影響。

3.2 鋅分別與氮、磷肥配合噴施對潛在缺鋅地區小麥鋅累積及鋅肥利用率的影響

我國現階段的小麥生產,雖然也以提高蛋白質含量等品質為目標,但高產仍為第一目標,對于通過提高籽粒鋅含量來改善籽粒鋅營養品質尚未引起足夠重視。在潛在缺鋅土壤上,盡管單獨噴施鋅肥能大幅度提高籽粒鋅含量,但增產效果不明顯[20],且噴施環節耗時費力,因而難以被廣泛接受和采用。葉面噴施氮肥和磷肥已被作為保障旱地小麥高產優質及改善面粉加工特性的有效措施而被廣泛推廣采用。本研究將鋅分別與氮肥、磷肥配合噴施,以期提高噴施鋅肥的實用價值。Robson等[21]認為,鋅供應充足有利于營養器官中的鋅向籽粒轉運;而Erenoglu等[17]發現,鋅供應不足時營養器官中鋅向籽粒的轉運率會提高。本研究結果表明,與CK相比,噴Zn、噴Zn+N、噴Zn+P處理的籽粒鋅轉運率均明顯降低,說明鋅供應充足時籽粒累積鋅量占總吸收鋅量的比率降低,這主要是由于噴施鋅肥對葉片等營養器官鋅含量提高的幅度較大所致。當鋅供應量相同時,與噴Zn相比,噴Zn+N籽粒鋅含量并未發生明顯變化,而在第1季覆膜處理下,噴Zn+N處理鋅肥利用率有所提高,說明噴施氮肥可促進鋅離子滲透進入表皮組織,從而提高小麥對鋅的吸收,這與Rodriguez-Lucena等[22]和Marchner[23]的研究結果相似,但營養器官鋅向籽粒的轉運率沒有提高,其可能原因為噴施氮肥延緩了葉片衰老[24-25],減少了營養器官鋅向籽粒中的轉運。與噴Zn處理相比,噴Zn+P處理鋅肥利用率、各營養器官中鋅含量及攜出量均明顯降低,但鋅轉運率有所提高,說明可能由于在配制噴施液時磷鋅的配比比例不當,導致磷與鋅之間發生了觀察不到的沉淀反應,使得進入小麥葉片、莖稈等器官中的鋅總量降低,進而導致籽粒鋅含量及鋅肥料利用率降低及鋅轉運率提高。Watts-Williams等[26]研究表明,土施磷酸鋅碳酸鹽(Na0.4Zn(PO3)0.6(HCO3)0.6)可同時促進植物對鋅和磷的吸收,說明施用磷酸鋅碳酸鹽可降低甚至避免了磷與鋅發生沉淀反應。因此,今后應進一步研究磷與鋅的配比比例,并分析噴施磷酸鋅碳酸鹽對籽粒富鋅的效果??傮w而言,與CK相比,噴Zn+N和噴Zn+P處理均明顯提高了籽粒鋅含量,對緩解人體缺鋅問題具有重要意義。

3.3 土施氮肥對潛在缺鋅地區鋅吸收及轉運的影響

Cakmak等[18]的研究表明,施用氮肥能有效提高籽粒及秸稈中的鋅含量。Erenoglu等[17]的水培試驗結果表明,增加氮肥用量能使根系向地上部轉運的鋅量增大,同時由營養器官向籽粒轉移鋅的量也增加。在潛在缺鋅地區,干旱等環境條件限制了灌漿期小麥根系對鋅的吸收,因此促進營養器官貯存的鋅向籽粒再轉移,在籽粒富鋅方面顯得特別重要。本研究結果表明,土施氮肥明顯提高了小麥籽粒對鋅的吸收。這可能是由于以下原因:①充足的氮肥能提高鋅吸收蛋白質及含氮化合物的含量,如鋅載體蛋白等,此類蛋白質合成的增加為鋅的累積提供了條件,有利于營養器官中豐富的鋅向籽粒中轉運及再移動[27-29];②增施氮肥可刺激微生物活性,提高根系分泌物,而根系分泌的酸類物質對鋅的移動以及根系鋅的吸收具有重要的作用[30-31]。本研究結果表明,在噴鋅處理中,與不施氮處理相比,土施氮肥不僅提高了籽粒鋅含量,同時也使莖稈及葉片鋅含量得到明顯的提高,而穎殼中鋅含量則明顯降低,說明施用氮肥進一步促進了噴施鋅肥對籽粒的富鋅效果,同時也促進了營養器官特別是穎殼中鋅向籽粒的轉移。本研究結果表明,土施氮肥總體上降低了鋅轉運率,說明土施氮肥降低了營養器官鋅對籽粒鋅的貢獻。Gao等[32]通過3年的田間試驗證實,氮肥對作物籽粒鋅含量的影響受環境因素(如土壤、氣候條件等)的影響比較明顯。本研究中,可能受氣候環境的影響土施氮肥明顯地提高了第2季小麥籽粒鋅含量,但當施氮量由120 kg/hm2提高到240 kg/hm2時,小麥籽粒鋅含量間差異不顯著,產量也未顯著地增加(文中未列出),因此小麥籽粒鋅攜出量未明顯增加,說明在本地區鋅分別與氮、磷肥配合噴施時,施氮量為120 kg/hm2即可滿足小麥產量及鋅營養品質需求。

3.4 栽培模式對潛在缺鋅土壤鋅吸收及轉運的影響

干旱脅迫是研究區影響小麥產量的主要因素,為此不同地表覆蓋措施和冬季灌溉措施被廣泛應用于生產中[33-34]。鋅、鐵等微量元素主要通過擴散途徑遷移至根系表面,而土壤水分是限制它們遷移的主要因素[3]。為此,土壤水分通過影響根際土壤有效性鋅含量從而影響小麥對鋅的吸收和累積[35],特別是雨養條件下作物缺鋅現象更為嚴重[36]。本研究結果表明,與常規模式相比,補灌處理明顯提高了籽粒及秸稈鋅攜出量,而覆膜處理則可明顯提高鋅轉運率,可能原因是補充灌水能提高土壤中有效性鋅含量,促進小麥根系對鋅的吸收,然而旱地小麥灌溉主要在冬季進行,而在灌漿期少有灌溉,在此生育期小麥一般會受到干熱風及缺水脅迫,因而會限制小麥秸稈鋅向籽粒的轉運,而覆膜作為穩水保墑措施可提高灌漿期秸稈中鋅向籽粒的轉移量。因此,在半濕潤易旱地區的潛在缺鋅土壤條件下,良好的水分條件對小麥鋅的吸收及轉運有促進作用。

4 結 論

綜上所述,噴施鋅肥及土施氮肥均可明顯提高籽粒、莖稈及葉片鋅含量。而土施氮肥和噴施鋅肥在提高籽粒及秸稈鋅累積中具有協同效應,其中土施氮肥條件下鋅與氮肥配合噴施的效果較為明顯,且在關中平原冬小麥/夏玉米一年二熟區秸稈還田已成為基本措施,而秸稈鋅含量較高,有利于鋅在土壤-作物體系中的循環利用。補灌處理提高了籽粒及秸稈鋅攜出量,而覆膜處理則有利于秸稈中鋅向籽粒轉移,表明良好的水分條件有利于鋅吸收和再利用。在補灌且施氮量為120 kg/hm2條件下,單獨噴鋅以及鋅與氮肥配合噴施時鋅肥的利用率較高。因此,提高氮肥用量和土壤水分含量以及結合鋅與氮肥配合噴施,將是提高小麥鋅營養及提高肥料利用率的有效且易于推廣的農藝措施。

[1] Velu G,Ortiz-monasterio,Cakmak I,et al.Biofortification strategies to increase grain zinc and iron concentration in wheat [J].Journal of Cereal Science,2014,59(3):365-372.

[2] Yang X E,Chen W R,Feng Y.Improving human micronutrient nutrition through biofortification in the soil-plant system:China as a case study [J].Environmental Geochemistry and Health,2007,29:413-428.

[3] Cakmak I.Enrichment of cereal grains with zinc:Agronomic or genetic biofortification [J].Plant and Soil,2008,302: 1-17.

[4] Shewry P R.Wheat [J].Journal of Experimental Botany,2009,60(6):1537-1553.

[5] 張 勇,王德森,張 艷,等.北方冬麥區小麥品種籽粒主要礦物質元素含量分布及其相關性分析 [J].中國農業科學,2007,40(9):1871-1876.

Zhang Y,Wang D S,Zhang Y,et al.Variation of major mineral elements concentration and their relationships in grain of Chinese wheat [J].Scientia Agricultura Sinica,2007,40(9):1871-1876.(in Chinese)

[6] Palmgren M G,Clemens S,Williams L E,et al.Zinc biofortification of cereals:Problems and solutions [J].Cell,2008,13(9):464-473.

[7] Zhang Y Q,Shi R L,Rezaul K M,et al.Iron and zinc concentrations in grain and flour of winter wheat as affected by foliar application [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,58:12268-12274.

[8] Yang X W,Tian X H,Lu X C,et al.Foliar zinc fertilization improves the zinc nutritional value of wheat (TriticumaestivumL.) grain [J].African Journal of Biotechnology,2011,10(6):14778-14785.

[9] Gooding M J,Davies W P.Foliar urea fertilization of cereals:A review [J].Fertilizer Research,1992,32:209-222.

[10] Zhang Y Q,Sun Y X,Ye Y L,et al.Zinc biofortification of wheat through fertilizer applications in different locations of China [J].Field Crops Research,2011,125:1-7.

[11] Benbella M,Paulsen G M.Efficacy of treatments for delaying senescence of wheat leaves:Ⅱ.Senescence and grain yield under field conditions [J].Agronomy Journal,1998,90:332-338.

[12] Yang X W,Tian X H,Lu X C,et al.Impacts of phosphorus and zinc levels on phosphorus and zinc nutrition and phytic acid concentration of wheat (TriticumaestivumL.) [J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2011,91(13):2322-2328.

[13] 李 峰,田霄鴻,陳 玲,等.栽培模式、施氮量和播種密度對小麥籽粒中鋅、鐵、錳、銅含量和攜出量的影響 [J].土壤肥料,2006(2):42-46.

Li F,Tian X H,Chen L,et al.Effect of planting model, N fertilization and planting density on concentration and uptake of Zn,Fe,Mn and Cu in grains of winter wheat [J].Soils and Fertilizers,2006(2):42-46.(in Chinese)

[14] 曹玉賢,田霄鴻,楊習文,等.土施和噴施鋅肥對冬小麥籽粒鋅含量及生物有效性的影響 [J].植物營養與肥料學報,2010,16(6):1394-1401.

Cao Y X,Tian X H,Yang X W,et al.Effects of soil and foliar applications of Zn on winter wheat grain Zn concentration and bioavailability [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2010,16(6):1394-1401.(in Chinese)

[15] Rengel Z,Graham R D.Importance of seed Zn content for wheat growth on Zn-deficient soil:Ⅰ.Vegetative growth [J].Plant and Soil,1995,173:259-266.

[16] Palmgren M G,Clemens S,Williams L E.Zinc biofortification of cereals:Problems and solutions [J].Trends in Plant Science,2008,13:464-473.

[17] Erenoglu B,Nikolic M,R?mheld V,et al.Uptake and transport of foliar applied zinc (65Zn) in bread and durum wheat cultivar differing in zinc efficiency [J].Plant and Soil,2002,241:251-257.

[18] Cakmak I,Pfeiffer W H,McClafferty B.Biofortification of durum wheat with zinc and iron [J].Cereal Chemistry,2010,87:10-20.

[19] Kutman U B,Kutman B Y,Ceylan Y,et al.Contributions of root uptake and remobilization to grain zinc accumulation in wheat depending on post-anthesis zinc availability and nitrogen nutrition [J].Plant and Soil,2011,361:177-187.

[20] 陸欣春,田霄鴻,楊習文,等.氮鋅配施對不同冬小麥品種產量及鋅營養的影響 [J].中國生態農業學報,2010,18(5):923-928.

Lu X C,Tian X H,Yang X W,et al.Effect of combination use of Zn and N fertilizers on yield and Zn content in winter wheat [J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2010,18(5):923-928.(in Chinese)

[21] Robson A D,Robson A D.Zinc uptake from soils in zinc in soils and plants [M].Netherlands:Kluwer Academic Publishers,1933.

[22] Rodriguez-Lucena P,Apaolaza-Hernandez L,Lucena J J.Com-parison of iron chelates and complexes supplied as foliar sprays and in nutrient solution to correctiron chlorosis of soybean [J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science,2010,173:120-126.

[23] Marchner H.Zinc uptake from soils in zinc in soils and plants [J].Plant and Soil Sciences,1993,55:59-77.

[24] Yamada Y,Jyung W H,Wittwer S H,et al.The effect of urea on ion penetration through isolated cuticular membranes [J].Plant Physiology,1965,39:978-982.

[25] Uauy C,Distelfeld A,Fabima T.A NAC gene regulating senescence improves grain protein, zinc, and iron content in wheat [J].Science,2006,314:1298-1301.

[26] Watts-Williams S J,Turney T W,Patti A F,et al.Uptake of zinc and phosphorus by plants is affected by zinc fertiliser material and arbuscular mycorrhizas [J].Plant and Soil,2014,376:165-175.

[27] Hall J L,Williams L E.Transition metal transporters in plan-ts [J].Journal of Experimental Botany,2003,54:2601-2613.

[28] Ishimaru Y,Suzuki M,Kobayashi T,et al.OsZIP4,a novel zinc-regulated zinc transporter in rice [J].Journal of Experimental Botany,2005,56:3207-3214.

[29] Curie C,Cassin G,Couch D,et al.Metal movement within the plant:contribution of nicotianamine and yellow stripe 1-like transporters [J].Annalls of Botany,2009,103:1-11.

[30] Paterson E,Sim A,Standing D,et al.Root exudation from Hordeum vulgare in response to localized nitrate supply [J].Journal of Experimental Botany,2006,57:2413-2420.

[31] Aciksoz S B,Ozturk L,Gokmen O O,et al.Effect of nitrogen on root release of phytosidero-phores and root uptake of Fe(Ⅲ)-phytosiderophore in Fe-deficient wheat plants [J].Physiol Plant,2011,142:287-296.

[32] Gao X P,Lukow O M,Grant C A.Grain concentrations of protein,iron and zinc and bread making quality in spring wheat as affected by seeding date and nitrogen fertilizer management [J].Journal of Geochemical Exploration,2012,121:36-44.

[33] Zhao J Y,Yu Z W.Production status and development of productive capacity of wheat in China [J].Research of Agricultural Modernization,2005,26:344-348.

[34] Li J,Inanaga S,Li Z,et al.Optimizing irrigation scheduling for winter wheat in the North China Plain [J].Agricultural Water Management,2005,76:8-23.

[35] Rattan R K,Deb D L.Self-diffusion of zinc and iron in soils as affected by pH,CaCO3,moisture,carrier and phosphorus levels [J].Plant and Soil,1981,63:377-393.

[36] Bagci S A,Ekiz H,Yilmaz A,et al.Effects of zinc deficiency and drought on grain yield of field-grown wheat cultivars in Central Anatolia [J].Journal of Agronomy and Crop Science,2007,193:198-206.

Effects of combined foliar Zn application with N or P on Zn accumulation of winter wheat and fertilizer utilization efficiency

LI Hong-yun,WANG Shao-xia,LI Meng,TIAN Xiao-hong,ZHAO Ai-qing

(CollegeofNaturalResourceandEnvironment,NorthwestA&FUniversity/KeyLaboratoryofPlantNutritionandtheAgri-EnvironmentinNorthwestChina,MinistryofAgriculture,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 A field experiment was conducted to investigate the effect of foliar Zn combined with N or P on absorption and translocation of Zn in winter wheat and Zn fertilizer utilization efficiency under different cultivation patterns and soil N application rates.【Method】 The experiment included three cultivation patterns (conventional planting,film mulching,and supplemental irrigation),three N application treatments (N0,N120 and N240),and four foliar application treatments (CK,foliar Zn,foliar Zn combined with N,and foliar Zn combined with P).From October 2010 to June 2012,Xiaoyan 22 variety was used for the 2 years field test.【Result】 Compared to conventional planting,supplemental irrigation significantly increased grain Zn absorption,and film mulching increased Zn translocation.Compared to N0 treatment,N120 and N240 significantly increased Zn absorption and translocation as well as Zn fertilizer utilization efficiency.Soil N application significantly reduced Zn translocation in wheat.Compared to the control (foliar application of water),foliar fertilization treatments significantly increased grain Zn absorption with the decreasing order of foliar Zn combined with N≥ foliar Zn>foliar Zn combined with P>CK.Grain Zn concentration was increased by 92% in the foliar Zn combined with N treatment.Meanwhile,foliar Zn treatments also significantly increased Zn concentration and uptake in straw (i.e.stems,leaves,and glumes).On the contrast,foliar Zn treatments significantly reduced Zn translocation in wheat.Compared to foliar Zn or foliar Zn combined with N treatments,foliar Zn combined with P treatment significantly reduced Zn fertilizer utilization efficiency.The grain Zn absorption and Zn fertilizer utilization efficiency were also significantly affected by growing season.【Conclusion】 In conclusion,foliar Zn combined with N plus N120 treatment was an effective method to increase Zn absorption and Zn fertilizer utilization efficiency in potentially Zn-deficient calcareous soil.

foliar Zn;soil N application;cultivation pattern;Zn absorption;Zn fertilizer utilization efficienc;winter wheat

時間:2015-08-05 08:56DOI:10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.09.020

2014-02-28

國家自然科學基金項目(41371288);西北農林科技大學基本科研業務費專項資金重點項目(QN2011074)

李宏云(1987-),女,內蒙古赤峰人,碩士,主要從事植物營養與調控研究。E-mail:lihongyun0608@163.com

田霄鴻(1967-),男,甘肅天水人,教授,博士,博士生導師,主要從事植物營養與調控及循環農業研究。 E-mail:txhong@hotmail.com

S512.1+1

A

1671-9387(2015)09-0139-11

網絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150805.0856.040.html

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