鋅源和施鋅方法對(duì)石灰性土壤鋅組分及鋅肥利用率的影響

國(guó)春慧， 趙愛青， 田霄鴻， 李宏云， 李 碩

(西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100)

鋅源和施鋅方法對(duì)石灰性土壤鋅組分及鋅肥利用率的影響

國(guó)春慧， 趙愛青， 田霄鴻*， 李宏云， 李 碩

(西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100)

【目的】選用合適的鋅肥以及合理的施肥方式不僅可以提高小麥籽粒鋅營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，還可以提高石灰性土壤的鋅肥利用率。因此，研究不同鋅源和施肥方式對(duì)石灰性土壤中鋅組分含量以及鋅肥利用率的影響具有重要意義?！痉椒ā坎捎门柙栽囼?yàn)，設(shè)置兩種鋅源(水溶態(tài)鋅肥ZnSO4·7H2O和螯合態(tài)鋅肥Zn-EDTA)全層混勻均施和表面條施兩種方式，調(diào)查了土壤中交換態(tài)Zn(Ex-Zn)、松結(jié)有機(jī)態(tài)Zn(LOM-Zn)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)Zn(Carb-Zn)、氧化錳結(jié)合態(tài)Zn(OxMn-Zn)、緊結(jié)有機(jī)態(tài)Zn(TOM-Zn)5種形態(tài)鋅的含量，分析了小麥對(duì)鋅肥的利用率?！窘Y(jié)果】全層混勻均施與表面條施，兩種鋅肥均增加了小麥籽粒和秸稈Zn含量，全層均施ZnSO4·7H2O處理的籽粒Zn含量比對(duì)照提高43%，均施和表面條施Zn-EDTA的籽粒Zn含量分別比對(duì)照提高57%和75%；Zn-EDTA均施和條施的鋅肥利用率分別為6.5%和5.3%，ZnSO4·7H2O均施和條施的鋅肥利用率分別為3.6%和1.3%。小麥?zhǔn)斋@后，條施ZnSO4·7H2O和Zn-EDTA的施鋅區(qū)有效鋅含量分別為9.25和1.97 mg/kg，分別為均施處理的2倍和1.8倍；與對(duì)照相比，ZnSO4·7H2O和Zn-EDTA條施及均施的4個(gè)處理均增加了土壤中各形態(tài)鋅的含量，并且4個(gè)處理與對(duì)照土壤中各形態(tài)Zn含量的規(guī)律一致，即: 松結(jié)有機(jī)態(tài)>碳酸鹽結(jié)合態(tài)>緊結(jié)有機(jī)態(tài)>氧化錳結(jié)合態(tài)>交換態(tài)。均施ZnSO4·7H2O和Zn-EDTA 2個(gè)處理的交換態(tài)Zn含量分別為0.12和0.13 mg/kg，條施分別為0.38 和0.54 mg/kg；均施處理松結(jié)有機(jī)態(tài)Zn含量分別為5.26 和1.56 mg/kg；不同處理碳酸鹽結(jié)合態(tài)Zn含量變化趨勢(shì)與松結(jié)有機(jī)態(tài)Zn含量基本一致；條施ZnSO4·7H2O施肥區(qū)氧化錳結(jié)合態(tài)Zn含量為對(duì)照的4倍，不同處理的土壤中緊結(jié)有機(jī)態(tài)Zn含量變化規(guī)律與氧化錳結(jié)合態(tài)Zn含量變化規(guī)律相似。相關(guān)分析表明，土壤交換態(tài)Zn、松結(jié)有機(jī)態(tài)Zn和碳酸鹽結(jié)合態(tài)Zn含量均與有效鋅含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與不施鋅肥相比，Zn-EDTA施入土壤后，小麥?zhǔn)斋@后松結(jié)有機(jī)態(tài)Zn和碳酸鹽結(jié)合態(tài)Zn含量明顯增加，而緊結(jié)有機(jī)態(tài)Zn則相對(duì)減少?！窘Y(jié)論】潛在缺鋅石灰性土壤上施用螯合態(tài)鋅肥Zn-EDTA能顯著增加土壤中潛在有效的鋅組分以及鋅肥利用率，而且施用螯合態(tài)鋅肥后，較高的有效鋅含量可以維持至小麥?zhǔn)斋@后，有效提高了鋅肥利用率。與均施處理相比，條施這種集中施用的施肥方法可以增加近根系土壤中有效性較高的鋅形態(tài)含量。

石灰性土壤; 鋅肥; 施鋅方法; 土壤鋅組分; 鋅肥利用率; 小麥

全世界大約一半農(nóng)田有效鋅含量不足，我國(guó)缺鋅土壤占到世界缺鋅土壤的1/3，尤其是石灰性土壤[1-3]。土壤其有效鋅含量較低會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物籽粒鋅含量偏低，由此導(dǎo)致的人體缺鋅近年來已受到全球廣泛關(guān)注[4-5]。我國(guó)小麥主要產(chǎn)地位于北方石灰性土壤地區(qū)，是眾多農(nóng)村居民人體所需鋅的重要來源[6]。但石灰性土壤的高pH和高CaCO3含量影響了鋅的生物有效性[7-8]。大量研究表明，土施和葉面噴施鋅肥是解決作物缺鋅和人體缺鋅問題的經(jīng)濟(jì)有效措施[9-11]。雖然，在石灰性土壤條件下，葉面噴鋅提高作物籽粒鋅含量的增加幅度可達(dá)6%～115%，比土施鋅肥更為有效[12-13]，然而噴施鋅肥需要多次才能達(dá)到上述效果，實(shí)際生產(chǎn)中不利于推廣應(yīng)用，需要找出方便可行的提高鋅肥利用率的施用方法。

全鋅含量不能準(zhǔn)確反映土壤中鋅的移動(dòng)性、生物有效性以及不同形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化能力[18-22]。土壤中Zn可以分為以下幾種形態(tài): 水溶態(tài)鋅(包括Zn2+和可溶解有機(jī)態(tài)鋅)，膠體吸附及可交換態(tài)鋅(與粘土顆粒、腐殖質(zhì)和鋁、鐵的氫氧化物結(jié)合)，不能溶解的鋅化合物及礦物態(tài)。土壤中酸提取態(tài)鋅(水溶態(tài)、交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài))的含量直接關(guān)系到鋅肥的生物有效性[23-24]。

我國(guó)北方廣大石灰性土壤有效鋅(DTPA-Zn)含量一般在0.5～1.0 mg/kg范圍內(nèi)，屬于潛在缺鋅石灰性土壤[25-26]。本文采用盆栽試驗(yàn)，研究了ZnSO4·7H2O和Zn-EDTA兩種鋅肥以兩種土施方式施入土壤后，土壤中各鋅形態(tài)含量變化及生物有效性，為合理高效施用鋅肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和方法

供試土壤采自西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)作一站(34°17′56″N，108°4′7″E)，采樣深度為0—20 cm耕層，自然風(fēng)干后除去雜質(zhì)研磨過5 mm篩備用。土壤pH為7.98(土水比為1 ∶5)、有機(jī)質(zhì)13.79 g/kg、有效磷17.2 mg/kg、CaCO3含量65.1 g/kg、DTPA-Zn 0.67 mg/kg、全鋅 69.8 mg/kg。

盆栽試驗(yàn)于2012年10月到2013年6月在西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院溫室大棚中進(jìn)行，設(shè)置兩個(gè)試驗(yàn)因素，即施鋅處理和種植小麥。其中施鋅處理設(shè)置5個(gè)水平: 1)不施Zn肥(CK)；2)全部土壤均施ZnSO4(Mixed-ZnSO4)；3)表面條施ZnSO4(Banded-ZnSO4)；4)均施Zn-EDTA(Mixed-Zn-EDTA)；5)條施Zn-EDTA(Banded-Zn-EDTA)。種植小麥設(shè)置2個(gè)水平: 1)種植小麥；2)不種小麥。其中種植小麥處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)，不種小麥處理設(shè)置2個(gè)重復(fù)，共計(jì)30個(gè)處理。試驗(yàn)在白色塑料盆中(內(nèi)徑23.5 cm、 高16.5 cm)進(jìn)行，鋅肥為ZnSO4·7H2O(22.6% Zn)和Zn-EDTA(14% Zn)，施用量分別為 Zn 20 mg/kg土和4 mg/kg土，相同鋅源兩種施鋅方法施用量相同。每盆裝土5.5 kg，同時(shí)將過磷酸鈣(P2O5用量為0.1 g/kg土)和尿素(N用量為0.2 g/kg)與土壤混勻后裝入盆中。均勻施鋅處理中，將鋅肥與全部土壤混勻后放入盆中；條施鋅肥處理中，將鋅肥與一定量土壤混勻后，均勻撒入種植小麥溝中(寬3 cm、深3 cm)，然后點(diǎn)播小麥，最后將溝填平。

供試小麥品種為小偃22號(hào)，每盆出苗后保留10株小麥。試驗(yàn)期間，根據(jù)作物生長(zhǎng)需要人工灌水，小麥成熟后收集植物體地上部分以及條施處理的施肥區(qū)土壤(+Zn)和不施肥區(qū)土壤(-Zn)，施肥區(qū)土壤取自植物體地上部移除后的寬3 cm、深3 cm的小麥溝，不施肥區(qū)土壤取自小麥溝以外的土壤部分，施肥區(qū)和不施肥區(qū)土壤取出后分別混勻待用。植物樣品分別用自來水和去離子水沖洗，放入烘箱后先在105℃下殺青30 min，然后在60℃下烘72 h，稱重，分為籽粒和秸稈兩部分分別粉碎混勻待用。土壤樣品自然風(fēng)干后，磨細(xì)過2 mm土篩，測(cè)定有效鋅和不同形態(tài)鋅，部分土樣再過0.25 mm篩，用于測(cè)定全鋅含量。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

植物樣品中鋅含量的測(cè)定方法: 稱取0.5 g粉碎樣品，先用干灰化法灰化樣品，準(zhǔn)確加入1 ∶1 HNO35 mL溶解灰分，移入50 mL容量瓶定容，制成待測(cè)液，再用AAS原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定鋅含量。有效鋅含量用DTPA(pH 7.3)溶液浸提，原子吸收法測(cè)定；全鋅含量用HCl-HNO3-HClO4-HF消化土壤，原子吸收法測(cè)定。土壤不同形態(tài)鋅含量的測(cè)定方法: 參考魏孝榮等[7]和陸欣春等[5, 26]的連續(xù)浸提分級(jí)方法，將土壤鋅分為交換態(tài)鋅(Ex-Zn)、松結(jié)有機(jī)態(tài)鋅(LOM-Zn)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅(Carb-Zn)、氧化錳結(jié)合態(tài)鋅(OxMn-Zn)、緊結(jié)有機(jī)態(tài)鋅(TOM-Zn)5種形態(tài)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2007和DPS(Data Processing System)7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)分析和方差分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥生長(zhǎng)狀況及鋅肥利用率

從圖1可以看出，與對(duì)照相比，施用兩種鋅肥后對(duì)小麥籽粒和秸稈的產(chǎn)量均有上升趨勢(shì)，但均未達(dá)到顯著水平。與對(duì)照相比，籽粒鋅含量因不同鋅源和施鋅方法而異。均施ZnSO4處理比對(duì)照提高了籽粒鋅含量43%，而條施ZnSO4則無顯著影響，均施ZnSO4比條施ZnSO4處理增加籽粒鋅含量27.7%；均施Zn-EDTA和條施Zn-EDTA分別比對(duì)照提高籽粒鋅含量57%和75%，Zn-EDTA兩種施肥處理間差異不顯著。與施用ZnSO4相比，施用Zn-EDTA可以明顯提高籽粒鋅含量。不同處理下秸稈鋅含量與籽粒鋅含量結(jié)果基本相同，但是Zn-EDTA條施比均施處理降低了秸稈鋅含量的23.1%。施用Zn-EDTA兩種處理鋅肥利用率顯著高于施用ZnSO4處理(圖2)，同一鋅源均施處理鋅肥利用率稍高于條施處理，均施Zn-EDTA處理鋅肥利用率最高。

2.2 土壤全鋅及有效鋅含量變化

[注(Note): 柱上不同小寫字母表示不同處理差異顯著(P<0.05) Different small letters above the bars indicate significant differences among different treatments at 0.05 level.]

由表1可見，四個(gè)施鋅處理均增加了土壤中全鋅含量。條施ZnSO4施鋅區(qū)土壤全鋅含量增加效果更顯著，含量幾乎達(dá)到均施ZnSO4處理含量的2倍，條施處理施鋅區(qū)全鋅含量平均高于未施鋅區(qū)57.7%；Zn-EDTA條施和均施兩種施鋅方式對(duì)全鋅含量的影響差異不顯著，條施處理下施鋅區(qū)和未施鋅區(qū)的含量差異不大。相同施鋅方法施用Zn-EDTA后對(duì)全鋅含量的增加量低于ZnSO4處理。種植小麥處理有相同的規(guī)律，但是相同處理的全鋅含量均低于不種小麥處理。小麥?zhǔn)斋@后施用鋅肥比對(duì)照顯著提高了土壤中的DTPA-Zn含量。不種小麥ZnSO4處理?xiàng)l施鋅肥施鋅區(qū)DTPA-Zn含量最高，為9.25 mg/kg，是未施鋅區(qū)的7.54倍。而種植小麥ZnSO4處理?xiàng)l施鋅肥施鋅區(qū)DTPA-Zn含量是未施鋅區(qū)的7.68倍。而Zn-EDTA處理中無論是否種植小麥，條施鋅肥施鋅區(qū)和未施鋅區(qū)的DTPA-Zn含量差異不大，同時(shí)均高于均施處理的DTPA-Zn含量。種植小麥對(duì)兩種鋅源的DTPA-Zn含量影響差異不顯著。

2.3 土壤中不同形態(tài)鋅含量的變化

與對(duì)照相比，施用鋅肥的4個(gè)處理各種形態(tài)鋅含量均有上升趨勢(shì)(表2)。無論是否種植小麥，各處理與對(duì)照土壤中各形態(tài)鋅含量的規(guī)律一致，即: LOM-Zn > Carb-Zn > TOM-Zn > OxMn-Zn > Ex-Zn。與不種植小麥相比，種植小麥后4個(gè)處理在不同程度上相應(yīng)提高了LOM-Zn和Carb-Zn含量，而TOM-Zn、OxMn-Zn和Ex-Zn三種形態(tài)鋅的含量無明顯變化。

施用鋅肥4個(gè)處理均增加了土壤中的Ex-Zn含量(表2)。均施ZnSO4和均施Zn-EDTA 2個(gè)處理的Ex-Zn含量分別比對(duì)照增加60.5%和109.3%；條施ZnSO4和條施Zn-EDTA 2個(gè)處理的Ex-Zn含量分別為對(duì)照的3.86倍和4.86倍。種植小麥情況下，條施ZnSO4施鋅區(qū)Ex-Zn含量比未施鋅區(qū)高出89%，而條施Zn-EDTA施鋅區(qū)僅比未施鋅區(qū)高13.9%。條施鋅肥(ZnSO4和Zn-EDTA)比均施鋅肥(ZnSO4和Zn-EDTA)提高了土壤中施鋅區(qū)的Ex-Zn含量。

不同鋅肥品種和施肥方法均對(duì)土壤中LOM-Zn含量有顯著的影響(表2)。不種植小麥條件下，均施ZnSO4和均施Zn-EDTA 2個(gè)處理的LOM-Zn含量分別為空白處理的3.92倍和1.92倍；條施ZnSO4處理的施鋅區(qū)LOM-Zn含量為對(duì)照處理的11.0倍，而未施鋅區(qū)與對(duì)照處理的LOM-Zn含量無顯著差異；條施Zn-EDTA處理的施鋅區(qū)與非施鋅區(qū)的LOM-Zn含量分別比對(duì)照提高142%和86%。均施ZnSO4和條施ZnSO4施鋅區(qū)LOM-Zn含量均顯著高于Zn-EDTA處理。不同處理的Carb-Zn含量變化趨勢(shì)與LOM-Zn含量基本一致，兩種鋅肥的條施施肥區(qū)Carb-Zn含量均比其他處理高，不種植小麥時(shí)分別為對(duì)照的3.24倍和2.02倍。

注(Note): +Zn—施鋅區(qū)Zn addition zone; -Zn—未施鋅區(qū)No Zn zone. 數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理差異顯著(P<0.05)Values followed by different small letters are significantly different among different treatments at 0.05 level.

表2 不同處理各形態(tài)鋅含量(mg/kg)

Table 2 Contents of Zn fractions under different treatments

注(Note): 數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理差異顯著(P<0.05)Values followed by different small letters are significantly different among different treatments at 0.05 level.

不同鋅源和施鋅方法對(duì)OxMn-Zn含量亦有顯著影響(表2)。均施ZnSO4和均施Zn-EDTA處理的OxMn-Zn含量與對(duì)照相比無顯著差異；條施ZnSO4施鋅區(qū)OxMn-Zn含量為對(duì)照的4倍，條施Zn-EDTA的施鋅區(qū)和未施鋅區(qū)的OxMn-Zn含量與對(duì)照相比無顯著變化。土壤中TOM-Zn的含量變化規(guī)律與OxMn-Zn含量變化規(guī)律相似，均施ZnSO4的TOM-Zn含量比對(duì)照增加2倍，而均施Zn-EDTA后無顯著變化；條施ZnSO4處理施鋅區(qū)TOM-Zn含量為對(duì)照的7.21倍，未施鋅區(qū)含量與對(duì)照無顯著變化，而條施Zn-EDTA處理的施鋅區(qū)和未施鋅區(qū)TOM-Zn含量與對(duì)照均無顯著差異。

2.4 小麥地上部產(chǎn)量、鋅含量與土壤有效鋅及各形態(tài)鋅之間的關(guān)系

從表3中可以看出，施用鋅肥后，土壤中Total Zn與DTPA-Zn、LOM-Zn、Carb-Zn、OxMn-Zn、TOM-Zn含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤中DTPA-Zn與Ex-Zn、LOM-Zn、Carb-Zn均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與TOM-Zn呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。小麥籽粒產(chǎn)量與LOM-Zn、Carb-Zn均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，秸稈產(chǎn)量則與Carb-Zn呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與其他形態(tài)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性不顯著。小麥籽粒鋅含量與土壤中的DTPA-Zn、Ex-Zn呈正相關(guān)關(guān)系，與Total Zn和其他組分鋅含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性均不顯著。秸稈鋅含量與Total Zn以及各組分鋅含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性不顯著。

注(Note): *—P<0.05；**—P<0.01

3 討論

研究表明，條施和點(diǎn)施鋅肥可以通過增加作物根際土壤有效鋅含量，提高作物籽粒和秸稈鋅含量[19,24,26-29]。本研究中ZnSO4和Zn-EDTA兩種鋅肥均施處理均比條施提高了籽粒和秸稈鋅含量，其可能原因是鋅在土壤中的運(yùn)移方式是以擴(kuò)散為主，鋅肥向作物根部的擴(kuò)散速率會(huì)影響作物對(duì)鋅的吸收[30-32]，而本研究中條施處理是將鋅肥與一定量土壤混勻后，均勻撒入種植小麥溝中，根據(jù)Whiting[33]的研究報(bào)道，盆栽試驗(yàn)中小麥生長(zhǎng)的須根系很多且大部分根系沿著盆壁生長(zhǎng)，這樣條施鋅肥處理就增大了肥料向根表遷移的距離，降低了肥料在土壤中的擴(kuò)散速率，導(dǎo)致鋅肥不能被作物充分吸收，這也表明，根系和鋅肥之間的密切接觸可能是影響金屬吸收效率的主要因素[24]。因而兩種施肥處理相比，均施更能提高小麥秸稈和籽粒的鋅含量。

陸欣春等研究結(jié)果表明[23]，土施鋅肥可以增加土壤中DTPA-Zn以及各形態(tài)鋅含量。其他研究也表明土壤中鋅的生物有效性受多種環(huán)境因素的影響，不同形態(tài)鋅之間存在著平衡關(guān)系而其生物有效性差異較大，在鋅營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)中，Ex-Zn最有效并且可被植物直接吸收利用，LOM-Zn可補(bǔ)給Ex-Zn而持久供應(yīng)植物吸收，Carb-Zn、OxMn-Zn對(duì)植株鋅含量也有影響，且具有一定的生物相對(duì)有效性，而土壤TOM-Zn含量雖可以占到土壤全鋅的90%以上，但其對(duì)植物基本無效[7, 35-38]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的DTPA-Zn與Ex-Zn和LOM-Zn與呈顯著正相關(guān)關(guān)系，盡管本研究中Ex-Zn在所有鋅形態(tài)中含量最低，但是作為其直接來源和間接來源的LOM-Zn和Carb-Zn含量比對(duì)照顯著增加，因此這些形態(tài)間通過相互轉(zhuǎn)化來供應(yīng)作物根系的吸收。本研究中Zn-EDTA兩種施肥處理均比對(duì)照顯著提高了Ex-Zn含量，而且條施施鋅區(qū)和非施鋅區(qū)二者之間無顯著差異；而施鋅區(qū)和非施鋅區(qū)的OxMn-Zn和TOM-Zn兩種形態(tài)鋅含量比對(duì)照均無顯著差異，這也說明Zn-EDTA施入土壤后不僅可以保持較高的Ex-Zn含量，還可以將土壤中結(jié)合態(tài)的鋅(OxMn-Zn和TOM-Zn)置換，轉(zhuǎn)化成水溶態(tài)鋅，提高潛在有效態(tài)鋅的含量從而保持較高的活性。另一方面，Zn-EDTA通過其在土壤中較強(qiáng)的移動(dòng)性使肥料在土壤中均勻分布，提高了鋅肥擴(kuò)散速率以及作物根部對(duì)鋅肥的吸收。與ZnSO4相比，螯合態(tài)鋅肥Zn-EDTA施入土壤中顯著提高了Ex-Zn含量，這是因?yàn)橹亟饘黉\作為土壤組成的一部分，其本身在土壤中的穩(wěn)定性與土壤對(duì)鋅的固持能力是成反比的，因此在石灰性土壤中，施入含有穩(wěn)定系數(shù)較高的螯合劑(如EDTA)的鋅肥可以固定土壤溶液中更多的鋅，從而提高土壤中有效性較高的鋅形態(tài)含量[39-40]。

種植作物可在一定程度上對(duì)土壤中不同形態(tài)鋅的含量分布施加影響。Ahumada等研究表明，土壤中種植生菜可以增加鐵氧化態(tài)鋅(FeO-Zn)和有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)鋅，而種植芹菜后則提高了土壤中鐵氧化態(tài)鋅(FeO-Zn)；還有研究發(fā)現(xiàn)，在石灰性土壤中種植玉米或菜豆后，土壤中的晶型鐵氧化態(tài)鋅含量有顯著增加[40-42]。本研究也發(fā)現(xiàn)，與不種植小麥相比，種植小麥在不同程度上提高了LOM-Zn和Carb-Zn含量，其原因可能是種植小麥后根系分泌的有機(jī)酸降低了根際pH值，從而引起了土壤理化性質(zhì)的變化，使根際有機(jī)態(tài)鋅由緊結(jié)合態(tài)向松結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化，提高了鋅的植物有效性[42]，但根際環(huán)境具體發(fā)生了怎樣的變化，還有待于進(jìn)一步研究。同時(shí)本研究也發(fā)現(xiàn)，在小麥?zhǔn)斋@后，條施Zn-EDTA處理的非施肥區(qū)Ex-Zn含量仍然高于對(duì)照(不種小麥)，這也再次說明條施Zn-EDTA的肥效可以維持至小麥?zhǔn)斋@后，保證了較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的土壤供鋅能力。

總體來說，小麥地上部籽粒產(chǎn)量與土壤中LOM-Zn、Carb-Zn均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而籽粒鋅含量與土壤中的DTPA-Zn和Ex-Zn呈正相關(guān)關(guān)系。因此，土壤中的DTPA-Zn和Ex-Zn有利于提高石灰性土壤中小麥地上部鋅累積量。

總之，本研究表明，鋅源和施肥方法對(duì)土壤中鋅組分和鋅肥利用率均有顯著的影響。螯合態(tài)鋅肥Zn-EDTA不僅比ZnSO4顯著提高了土壤中有效性較高的鋅形態(tài)含量，而且均施和條施兩種施肥方式鋅肥利用率分別比水溶態(tài)鋅肥(ZnSO4)高80.6%和308%；兩種施肥方法相比，無論是哪種鋅源，條施處理均比均施處理提高了土壤中有效性較高的鋅組分含量，而均施更能提高小麥秸稈和籽粒的鋅含量以及鋅肥利用率。因此，在陜西關(guān)中平原潛在缺鋅石灰性土壤中，施用螯合態(tài)鋅肥Zn-EDTA，不僅能降低鋅肥施用量，減少資源浪費(fèi)及減輕土壤重金屬的污染，而且也能維持小麥生長(zhǎng)期間較高的土壤有效鋅組分，提高鋅肥利用率。與廣泛應(yīng)用的均勻施肥方法相比，條施這種集中施用的施肥方法可以增加近根系土壤中有效性較高的鋅含量，保證了土壤持久的供鋅能力，但其向植物體的轉(zhuǎn)運(yùn)吸收還需要進(jìn)一步研究。

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Effects of Zn sources and application methods on the contents of various Zn fractions and Zn fertilizer utilization efficiency

GUO Chun-hui, ZHAO Ai-qing, TIAN Xiao-hong*, LI Hong-yun, LI Shuo

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

【Objectives】Proper sources and application methods of Zn can improve grain Zn nutritional quality and Zn utilization efficiency. Therefore, the effect of two Zn fertilizers and two application methods on Zn fractions and Zn use efficiency were investigated in potentially Zn-deficient calcareous soil.【Methods】 A greenhouse pot experiment with two Zn sources(Zn-EDTA and ZnSO4·7H2O)and two application methods(mixed with whole soil in a pot, and top dressed in 3 cm wide banding below wheat)experiment was conducted. The contents of five different Zn fractions were analyzed, and the Zn fertilizer efficiency of wheat was calculated.【Results】 Both Zn-EDTA and ZnSO4·7H2O increased the grain and straw Zn concentration. The grain Zn concentration was increased by 43% in the mixed ZnSO4·7H2O application, and by 57% and 75% in the mixed and banded Zn-EDTA applications, respectively. The Zn utilization efficiency was 6.5% and 5.3% in the mixed and banded Zn-EDTA applications, 3.6% and 1.3% in the mixed and banded ZnSO4·7H2O applications. After harvest, the soil available Zn were 9.25 mg/kg and 1.97 mg/kg with banded application of Zn-EDTA and ZnSO4·7H2O, which were 2 and 1.8 times of those with the mixed applications. Both ZnSO4·7H2O and Zn-EDTA increased the contents of all the five Zn fractions, which were all in the order of loose organic matter Zn(LOM-Zn)> carbonate bonded Zn(Carb-Zn)> tight organic matter bound Zn(TOM-Zn)> manganese oxide bound Zn(OxMn-Zn)> exchangeable Zn(Ex-Zn). The exchangeable Zn concentration of the mixed ZnSO4and Zn-EDTA applications were 0.12 and 0.13 mg/kg, respectively. The LOM-Zn concentration of banded ZnSO4·7H2O and Zn-EDTA applications were respectively 5.26 and 1.56 mg/kg. The trends for carbonate-Zn and loose organic matter-Zn concentrations in the mixed and banded ZnSO4·7H2O applications were similar. Manganese oxide bound Zn concentration with the banded Zn application was 4 times of that in the control. The soil available Zn concentrations were positively correlated with the Ex-Zn, LOM-Zn and Carb-Zn concentrations. Compared to no Zn application, the concentrations of LOM-Zn and Carb-Zn were significantly increased, while that of TOM-Zn was decreased with the application of Zn-EDTA. 【Conclusions】 In the potentially Zn-deficient calcareous soil, the application of Zn-EDTA could increase the contents of potentially available Zn and the Zn utilization efficiency, and there was higher available Zn concentration to sustain plant available Zn until wheat harvest after the application of chelating Zn fertilizer. Thus, it increased Zn utilization efficiency. The banded application treatments produced the higher available Zn fractions near the wheat roots than the mixed application treatments.

calcareous soil; Zn fertilizer; Zn fertilizer application methods; Zn fractions; Zn fertilizer utilization efficiency; wheat

2014-04-30 接受日期: 2014-09-24 網(wǎng)絡(luò)出版日期： 2015-05-08

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41371288, 31071863); 西北農(nóng)林科技大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金重點(diǎn)項(xiàng)目(QN2011074)資助。

國(guó)春慧(1987—)，女，內(nèi)蒙赤峰人，碩士，主要從事旱地養(yǎng)分調(diào)控方面的研究。E-mail: guochunhui2011@126.com *通信作者 E-mail: txhong@hotmail.com

S143.7

A

1008-505X(2015)05-1225-09