鋅肥品種與施用方法對水稻產(chǎn)量和鋅含量的影響

馮緒猛，郭九信，王玉雯，宋立新，劉振剛，陳月坤，張居翠，石佑華，郭世偉

（1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210095；2 吉林省土壤肥料總站，吉林長春 130033；3 如東縣土壤肥料技術(shù)指導(dǎo)站，江蘇南通 226400）

鋅肥品種與施用方法對水稻產(chǎn)量和鋅含量的影響

馮緒猛1，郭九信1，王玉雯1，宋立新2，劉振剛2，陳月坤3，張居翠3，石佑華3，郭世偉1*

（1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210095；2 吉林省土壤肥料總站，吉林長春 130033；3 如東縣土壤肥料技術(shù)指導(dǎo)站，江蘇南通 226400）

【目的】鑒于在缺鋅土壤上施用鋅肥不僅可提高水稻產(chǎn)量，而且也能顯著提高水稻籽粒鋅含量，本研究旨在揭示不同品種鋅肥和施用方法在提高水稻產(chǎn)量和籽粒鋅含量方面的差異?！痉椒ā恳运酒贩N‘鎮(zhèn)稻11號’為供試材料，于 2011年5 月至 2012年11 月在大田條件下設(shè)置 4 組試驗(yàn)：試驗(yàn)1，富鋅稻種的生產(chǎn)制備與籽粒鋅含量的染色鑒定試驗(yàn)，設(shè)水稻常規(guī)種植（CK）和生育期連續(xù)噴施5次硫酸鋅（ZnSO4·7H2O，Zn）2 個(gè)處理；試驗(yàn)2，不同品種鋅肥土壤施用試驗(yàn)，設(shè)不施鋅肥對照（S1）、土施 ZnSO4·7H2O（S2）、土施氮鋅復(fù)合肥（Urea-Zn，S3）、土施磷鋅復(fù)合肥（Mosaic-Zn，S4）、土施鉀鋅復(fù)合肥（Kali-Zn，S5）、富鋅種苗移栽（S6）和 ZnSO4·7H2O 蘸秧根移栽（S7）7 個(gè)處理；試驗(yàn)3，不同品種鋅肥葉面噴施試驗(yàn)，設(shè)不施鋅肥對照（F1）、孕穗期噴施 ZnSO4·7H2O（F2）、開花期噴施 ZnSO4·7H2O（F3）、孕穗期和開花期各噴施 ZnSO4·7H2O（F4）、開花期與農(nóng)藥一起噴施ZnSO4·7H2O（F5）、開花期噴施 Kali-EPSO-Zn（F6）和開花期噴施 ADOB-IDHA-Zn（F7）7 個(gè)處理；試驗(yàn)4，富鋅稻種育苗種植比較試驗(yàn)，設(shè)常規(guī)稻種（CK-grain）和富鋅稻種（Zn-grain）育苗種植 2 個(gè)處理，研究其對水稻產(chǎn)量及構(gòu)成、各器官（葉片、莖稈和籽粒）鋅含量和累積分配的影響?！窘Y(jié)果】1）在水稻生育期進(jìn)行葉面高濃度和高強(qiáng)度的噴鋅方式可制備富鋅稻種，且可采用雙硫腙（DTZ）染色直觀鑒定籽粒鋅含量。2）施用鋅肥顯著提高水稻產(chǎn)量和鋅含量，且不同鋅肥品種和施用方法間差異顯著。3）土壤施鋅各處理平均增產(chǎn)效果顯著高于葉面噴鋅 5.2%；與土壤施鋅處理相比，葉面噴鋅各處理的葉片、莖稈和籽粒鋅含量的平均值則分別顯著提高 224.6%、78.5% 和12.1%。4）在土壤施鋅條件下，不同鋅肥品種中氮鋅復(fù)合肥（S3）和鉀鋅復(fù)合肥（S5）的增產(chǎn)效果顯著高于磷鋅復(fù)合肥（S4），而在葉面噴鋅條件下，以 Kali-EPSO-Zn 處理（F6）提高水稻各器官鋅含量的能力顯著高于 ADOBIDHA-Zn 處理（F7）和 ZnSO4·7H2O 處理（F3）。5）較常規(guī)稻種（CK-grain），應(yīng)用富鋅稻種（Zn-grain）育苗種植的水稻產(chǎn)量和籽粒鋅含量分別提高 4.6% 和 3.9%?！窘Y(jié)論】結(jié)合鋅肥土施增加水稻產(chǎn)量和噴施增加籽粒鋅含量的田間應(yīng)用效果，因地制宜地綜合采用土施氮鋅復(fù)合肥和噴施鉀鋅復(fù)合肥的配合施肥方法以及選用富鋅稻種育苗種植，可協(xié)同實(shí)現(xiàn)最佳的鋅肥利用效率、最大程度地穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)和提高稻米的鋅營養(yǎng)品質(zhì)。

水稻；鋅肥品種；土施；噴施；產(chǎn)量；鋅含量

水稻是我國最主要的糧食作物，約有 60% 的人口以稻米為主食，因此，水稻的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)直接關(guān)系到國家糧食安全，對保障我國食物安全起著重要作用［1-3］。同時(shí)，水稻也是一種對微量營養(yǎng)元素鋅敏感的作物，當(dāng)土壤鋅含量（DTPA-Zn）＜0.5 mg/kg 時(shí)，水稻易出現(xiàn)缺鋅癥狀，嚴(yán)重時(shí)造成減產(chǎn)減收。近年來，部分地區(qū)農(nóng)民為了片面追求水稻高產(chǎn)，一方面持續(xù)不斷地增加氮磷鉀肥的施用，如太湖地區(qū)農(nóng)民水稻氮肥施用量甚至達(dá)到 350 kg/hm2［4-5］；另一方面忽視土壤理化性狀、土壤微量元素背景值、有機(jī)類肥料和微量元素肥料的補(bǔ)充，使得部分地區(qū)土壤微量營養(yǎng)元素缺乏問題越來越嚴(yán)重，這在一定程度上抑制了土壤生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量的持續(xù)提高。據(jù)報(bào)道，中國約有 40% 缺鋅或潛在缺鋅的土壤［6］。

微量元素鋅不僅是植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，也是與人體健康密切相關(guān)的必需營養(yǎng)元素。近年來的研究表明，在作物生長過程中增施鋅肥可提高作物產(chǎn)量和籽粒鋅營養(yǎng)品質(zhì)，進(jìn)而改善人類鋅營養(yǎng)狀況［7-11］。早在 1999年Srivastava 等［12］對水稻進(jìn)行土施不同鋅肥和用量研究，結(jié)果表明鋅肥不同用量和不同品種對水稻產(chǎn)量和籽粒鋅含量的影響不同；Naik 等［13］研究表明，螯合鋅要比硫酸鋅更有利于水稻的生產(chǎn)；郭九信等［11］也指出，在缺鋅土壤上施用鋅肥能顯著提高水稻產(chǎn)量，且鋅肥土施增產(chǎn)效果高于葉面噴施，而葉面噴施對提高水稻植株各器官鋅含量方面的效果顯著高于鋅肥土施。但不同品種鋅肥以及不同施用方法對田間水稻生產(chǎn)與籽粒鋅營養(yǎng)的影響尚無系統(tǒng)研究。因此，本文擬在田間條件下對水稻進(jìn)行不同品種鋅肥和施用方法的試驗(yàn)研究，通過對水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因子、成熟期各器官鋅含量和累積量的測定來進(jìn)行比較分析，評價(jià)不同鋅肥品種及施用方法在提高水稻產(chǎn)量及改善稻米鋅營養(yǎng)品質(zhì)上的差異，以及推薦水稻高產(chǎn)高效的鋅肥施用技術(shù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

富鋅稻種的生產(chǎn)制備試驗(yàn)于 2011年5～12 月在江蘇省如皋市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所長期試驗(yàn)田（32.39°N，120.49°E）進(jìn)行。

不同品種鋅肥的土施、葉面噴施和富鋅稻種的應(yīng)用試驗(yàn)均于 2012年5 月～12 月在江蘇省如東縣苴鎮(zhèn)基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)（32.41°N，121.20°E）進(jìn)行，該區(qū)域?qū)賮啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候區(qū)，年均日照時(shí)數(shù)1920.3 h，年均氣溫 15.4℃，年均降雨量 1074.6 mm。試驗(yàn)田為常規(guī)稻麥輪作生態(tài)系統(tǒng)，地力均勻，供試土壤為由江淮沖積物與海相沉積物共同形成的薄層夾砂土，其基本理化性狀為 pH 值 8.18、有機(jī)質(zhì)20.87 g/kg、全氮 1.32 g/kg、有效磷 12.97 mg/kg、速效鉀 97.71 mg/kg、有效鋅（DTPA-Zn）0.82 mg/kg。根據(jù)土壤有效態(tài)鋅的含量分級和評價(jià)指標(biāo)［6］，該土壤有效鋅含量較低。

1.2供試材料

供試水稻品種為江蘇省常規(guī)早熟晚粳稻品種—鎮(zhèn)稻11號。

供試肥料：尿素（46% N）、過磷酸鈣（12% P2O5）、氯化鉀（60% K2O）、ZnSO4·7H2O（23% Zn）、Urea-Zn（1% Zn）、Mosaic-Zn（1% Zn）、Kali-Zn（1% Zn）、Kali-EPSO-Zn（5% Zn）、ADOB-IDHA-Zn（10% Zn）。其中，Urea-Zn、Mosaic-Zn、Kali-Zn、Kali-EPSO-Zn 和 ADOB-IDHA-Zn 由土耳其薩班哲大學(xué)Ismail Cakmak 教授提供。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)1：富鋅稻種的生產(chǎn)制備試驗(yàn)。于 2011年在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)長期定位試驗(yàn)點(diǎn)（江蘇省如皋市）進(jìn)行富鋅稻種的生產(chǎn)制備，具體措施是在水稻生育期內(nèi)分別于分蘗期（2011年7月10日）、拔節(jié)期（2011年7月25日）、孕穗期（2011年8月20日）、開花期（2011年9月5日）和花后一周（2011年9月12日）各進(jìn)行一次葉面噴鋅，噴施濃度為 0.3% Zn，每次噴施量為 800 L/hm2。

試驗(yàn)2：不同品種鋅肥的土壤施用試驗(yàn)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)不施鋅肥對照（Zn 0 kg/hm2，S1）、土施ZnSO4·7H2O 50 kg/hm2（Zn 11.5 kg/hm2，S2）、土施氮鋅復(fù)合肥 Urea-Zn 200 kg/hm2（Zn 2 kg/hm2，S3）、土施磷鋅復(fù)合肥 Mosaic-Zn 200 kg/hm2（Zn 2 kg/hm2，S4）、土施鉀鋅復(fù)合肥 Kali-Zn 200 kg/hm2（Zn 2 kg/hm2，S5）、富鋅種苗移栽（S6）和 5 mmol/L ZnSO4·7H2O 蘸秧根移栽（S7）共 7 個(gè)不同鋅肥土施處理，各處理重復(fù)4次。

試驗(yàn)3：不同品種鋅肥的葉面噴施試驗(yàn)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)不施鋅肥對照（Zn 0 kg/hm2，F(xiàn)1）、孕穗期噴施 0.5% ZnSO4·7H2O（Zn 0.92 kg/hm2，F(xiàn)2）、開花期噴施 0.5% ZnSO4·7H2O（Zn 0.92 kg/hm2，F(xiàn)3）、孕穗期和開花期期各噴施 0.5% ZnSO4·7H2O（Zn 1.84 kg/hm2，F(xiàn)4）、開花期與農(nóng)藥一起噴施 0.5% ZnSO4·7H2O（Zn 0.92 kg/hm2，F(xiàn)5）、開花期噴施 Kali-EPSO-Zn（Zn 0.92 kg/hm2，F(xiàn)6）和開花期噴施 ADOBIDHA-Zn（Zn 0.92 kg/hm2，F(xiàn)7）共 7 個(gè)不同鋅肥葉面噴施處理，各處理重復(fù)4次。鋅肥噴施處理分別在水稻的孕穗期（2012年8月20日）和開花期（2012年9月5日）進(jìn)行，每次噴施量為 800 L/hm2，噴施時(shí)間為無風(fēng)的晴天傍晚，噴施時(shí)使所有葉片全部濕潤但不形成水滴流走，不噴施鋅肥的處理均噴施等量的自來水。

試驗(yàn)4：富鋅稻種育苗種植的比較試驗(yàn)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)常規(guī)稻種（CK-grain）和富鋅稻種（Zn-grain）育秧移栽兩個(gè)處理，各處理重復(fù)4次，選取 3 個(gè)地塊同時(shí)進(jìn)行對比驗(yàn)證。其中，常規(guī)稻種和富鋅稻種均來自試驗(yàn)一收獲期水稻留種。

上述 4 個(gè)試驗(yàn)中，所有處理都在水稻移栽時(shí)一次性施入鈣鎂磷肥和氯化鉀作為基肥，其施用量分別為 P2O580 kg/hm2和 K2O 75 kg/hm2；氮肥（純 N 200 kg/hm2）分2次施用，50% 作為基肥（2012年6月 25日），50% 作為分蘗肥（2012年7月5日），各處理根據(jù)不同肥料養(yǎng)分含量平衡施用氮、磷、鉀肥。小區(qū)面積 30 m2（10 m×3 m），每個(gè)小區(qū)均單設(shè)進(jìn)水口和排水口，小區(qū)間田埂用塑料薄膜包裹，隔離防滲，四周設(shè)保護(hù)行。水稻育秧 30 d后于 2012年6月25日移栽，密度為每公頃 28.13×104穴，每穴定植 3 株，株行距為 27 cm×13 cm，2013年10 月28日收獲，共 125 d。全生育期均按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田間管理措施進(jìn)行，水分按照“淹水-烤田-復(fù)水-落干”的模式管理，實(shí)時(shí)進(jìn)行病蟲草害防治。

1.4測定項(xiàng)目與方法

水稻成熟后，在每個(gè)小區(qū)采集長勢一致的 3 穴（約 40 個(gè)穗）植株的地上部，分葉片、莖鞘和籽粒 3部分，洗凈后于 105℃ 殺青 30 min，再在 75℃ 烘至恒重，用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎樣品。

1.4.1產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素每小區(qū)隨機(jī)調(diào)查 30 穴植株的穗數(shù)，測定穗粒數(shù)、千粒重等。生物量和實(shí)際產(chǎn)量測定樣方為 5 m2。

1.4.2植株鋅含量的測定植株不同器官全鋅含量采用 HNO3-HClO4（8∶2）混合酸消解，原子吸收分光光度計(jì)（SpectrAA-220FS，Varian，美國）法測定。籽粒鋅含量以糙米計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)樣品來自中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所（GSB-11）。

1.4.3籽粒鋅含量的染色測定將去除稻殼的糙米用蒸餾水洗凈后，放入 500 mg/L 的雙硫腙（DTZ）溶液中浸泡 30 min，擦拭風(fēng)干糙米表面水漬后于微聚焦顯微鏡（Olympus DFM-50，日本）下拍照，籽粒顏色（紅色）的深淺表明鋅含量的高低［14］。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析

采用 SAS 9.0 和 Microsoft Office Excel 2010 對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1富鋅稻種的染色鑒定和分析測定

對試驗(yàn)1 進(jìn)行富鋅稻種的雙硫腙（DTZ）快速染色鑒定（圖1）可知，與對照不施鋅（CK）相比，葉面噴鋅處理（Zn）水稻籽粒染色后的顏色（紅色）顯著加深（圖1A），表明在水稻生長期進(jìn)行高濃度（0.3% Zn）和高強(qiáng)度（噴施5次）的葉面噴鋅處理，可顯著提高水稻籽粒鋅含量。經(jīng)化學(xué)分析測定可知（圖1B），成熟期 CK 處理和 Zn 處理水稻籽粒鋅濃度分別為22.55 mg/kg 和 55.09 mg/kg，Zn 處理籽粒鋅濃度較CK 處理增加 115.6%。表明在水稻種植常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，應(yīng)用高濃度和高強(qiáng)度的葉面噴鋅措施可獲得富鋅水稻種子，且可通過 DTZ 染色的方法快速直觀的鑒定籽粒鋅含量。

圖1　富鋅水稻種子的染色鑒定（A）和化學(xué)分析測定（B）Fig.1　The Zn content in Zn-enriched grain was determined by staining（A）and chemical analyzing（B）

2.2鋅肥品種與施用方法對水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表1可知，土施和葉面噴施不同品種鋅肥均能影響水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，且鋅肥的土施和葉面噴施間差異顯著。

土壤試驗(yàn)中，除穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率外，不同土壤施鋅處理的水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均達(dá)到顯著差異；就水稻產(chǎn)量而言，除磷鋅復(fù)合肥（S4）處理較不施鋅對照（S1）增產(chǎn) 3.1% 外，其余處理（S2、S3、 S5、S6、S7）均較 S1 處理增產(chǎn) 5.0% 以上，其中土施ZnSO4·7H2O（S2）處理的產(chǎn)量最高達(dá) 8054 kg/hm2，增產(chǎn)率 9.9%。葉面噴鋅試驗(yàn)中，除千粒重外，不同葉面噴鋅處理的水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均未達(dá)到顯著差異；就水稻產(chǎn)量而言，除孕穗期和開花期期各噴施一次 ZnSO4·7H2O（F4）和開花期噴施 ADOB-IDHAZn（F7）處理較不施鋅對照（F1）略微減產(chǎn)外，其余處理（F2、F3、F5、F6）均較 F1 略有增產(chǎn)，但差異不顯著。

表1　鋅肥品種與施用方法對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 1　Effects of Zn fertilizer varieties and application methods on yield and its components of rice

另外，在比較土壤施鋅試驗(yàn)和葉面噴鋅試驗(yàn)各處理的平均值可知，各處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)為土壤施鋅試驗(yàn)顯著高于葉面噴鋅試驗(yàn)；而水稻結(jié)實(shí)率則是葉面噴鋅試驗(yàn)顯著高于土壤施鋅試驗(yàn)，且葉面噴鋅試驗(yàn)的水稻千粒重與土壤施鋅試驗(yàn)之間的差異不顯著。表明在農(nóng)戶常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，鋅肥的土施對水稻的增產(chǎn)作用顯著高于葉面噴施，施鋅增產(chǎn)的原因是由于施鋅后改善了水稻產(chǎn)量的構(gòu)成因素，其中以穗數(shù)的增加為主。

2.3鋅肥品種與施用方法對水稻各部位鋅含量的影響

鋅肥品種和施用方法處理也顯著地影響水稻各部位的鋅含量（圖2），且各鋅肥施用處理間差異顯著。

土壤施鋅試驗(yàn)中，各施鋅處理（S2～S7）水稻葉片、莖稈和籽粒的鋅含量均顯著高于不施鋅對照（S1），且均以鋅肥過量施用處理（S2）最高；同時(shí)，在施用等量含鋅肥料處理（S3～S5）中，以氮鋅復(fù)合肥處理（S3）的水稻各部位鋅累積量最高，鉀鋅復(fù)合肥處理（S4）次之，磷鋅復(fù)合肥處理（S5）最低；而蘸秧根處理（S7）和富鋅種苗處理（S6）間差異不顯著。葉面噴鋅試驗(yàn)中，各施鋅處理（F2～F7）水稻各部位的鋅含量也顯著高于不施鋅對照（F1）；同時(shí)，在噴施等量含鋅肥料處理（F2～F3、F5～F7）中，以開花期噴施 Kali-EPSO-Zn 處理（F6）的水稻各部位鋅含量最高，ZnSO4·7H2O 與農(nóng)藥配施處理（F5）次之，ADOB-IDHA-Zn 處理（F7）最低；比較 ZnSO4·7H2O噴施處理（F2～F5），以孕穗期和開花期兩次噴施ZnSO4·7H2O 處理（F4）最高，ZnSO4·7H2O 與農(nóng)藥配施處理（F5）次之，且開花期噴施 ZnSO4·7H2O 處理（F3）對籽粒鋅含量的影響顯著高于孕穗期噴施處理（F2）。

另外，比較土壤施鋅試驗(yàn)和葉面噴鋅試驗(yàn)各處理的平均值可知，葉面噴鋅試驗(yàn)各處理的葉片、莖稈和籽粒鋅含量的平均值分別為 102.66 mg/kg、89.83 mg/kg 和 23.11 mg/kg，均顯著高于土壤施鋅試驗(yàn)（31.63 mg/kg、50.32 mg/kg 和 20.51 mg/kg）提高224.6%、78.5% 和 12.1%；同時(shí)，土壤施鋅試驗(yàn)水稻不同部位的鋅含量大小順序表現(xiàn)為莖稈＞葉片＞籽粒，而葉面噴鋅試驗(yàn)則表現(xiàn)為葉片＞莖稈＞籽粒，表明不同鋅肥施用方法顯著影響水稻植株對鋅的吸收、利用和轉(zhuǎn)運(yùn)效果。

圖2　鋅肥品種與施用方法對水稻各部位鋅含量的影響Fig.2　Effects of Zn fertilizer varieties and application methods on Zn content in organs of rice

2.4鋅肥品種與施用方法對水稻各部位鋅累積量和分配比例的影響

鋅肥品種和施用方法處理在顯著影響水稻各部位鋅含量的同時(shí)，也顯著影響水稻各部位的鋅累積量，且各鋅肥施用處理間的差異達(dá)顯著水平（表2）。鋅肥土施試驗(yàn)和噴施試驗(yàn)各處理水稻各部位鋅累積的變化趨勢與鋅含量一致。在比較土壤施鋅試驗(yàn)和葉面噴鋅試驗(yàn)各處理的平均值可知，葉面噴鋅試驗(yàn)各處理的葉片、莖稈、籽粒和總鋅累積量的平均值分別顯著高于土壤施鋅試驗(yàn) 250.7%、81.0%、22.3%和 92.1%；同時(shí)，土壤施鋅試驗(yàn)水稻不同部位的鋅累積量大小順序表現(xiàn)為莖稈＞籽粒＞葉片，而葉面噴鋅試驗(yàn)則表現(xiàn)為莖稈＞葉片＞籽粒。

另外，鋅肥品種和施用方法處理也顯著影響水稻各部位的鋅累積分配比例和鋅收獲指數(shù)（表2）。比較土壤施鋅試驗(yàn)和葉面噴鋅試驗(yàn)各處理的平均值可知，土壤施鋅的莖稈和籽粒的鋅累積分配比例及鋅收獲指數(shù)均顯著高于葉面噴鋅，而葉面噴鋅的葉鋅累積分配比例則顯著高于土壤施鋅。同時(shí)，水稻不同部位的鋅累積分配比例的大小順序與鋅累積的變化趨勢一致。

2.5富鋅稻種試驗(yàn)的水稻籽粒產(chǎn)量和鋅含量

對富鋅（Zn-grain）和常規(guī)（CK-grain）稻種進(jìn)行育苗種植的多點(diǎn)比較試驗(yàn)可知，不同鋅含量的稻種也顯著影響水稻的籽粒產(chǎn)量和鋅含量（圖3）。富鋅和常規(guī)稻種的產(chǎn)量變幅分別為 7780～8840 kg/hm2和7440～8720 kg/hm2，其平均值分別為 8307 kg/hm2和7942 kg/hm2，且富鋅稻種的產(chǎn)量高于常規(guī)稻種4.6%；富鋅和常規(guī)稻種的籽粒鋅含量變幅分別為18.05～19.94 mg/kg 和 17.00～19.06 mg/kg，其平均值分別為 18.67 mg/kg 和 17.98 mg/kg，且富鋅稻種的籽粒鋅含量高于常規(guī)稻種 3.9%，表明富鋅稻種育苗種植較常規(guī)稻種更有利于提高水稻的籽粒產(chǎn)量和鋅含量。

表2　鋅肥品種與施用方法對水稻各部位鋅累積量和累積分配比例Table 2　Effects of Zn fertilizer varieties and application methods on accumulation and percentage of Zn in organs of rice

圖3　富鋅稻種試驗(yàn)對水稻籽粒產(chǎn)量和鋅含量的影響Fig.3　Effects of Zn enriched seeds on yield and Zn content in rice grain

3　討論

鋅是植物體內(nèi) 300 多種酶的組成成分，參與生長素的合成，并與葉綠素合成和碳水化合物轉(zhuǎn)化有關(guān)，充分供鋅能促進(jìn)植物的光合作用，有利于光合效率的提高，進(jìn)而影響作物的生長及產(chǎn)量的提高［15-16］。許多研究結(jié)果都表明施用鋅肥對小麥、水稻、玉米等作物有增產(chǎn)作用［9-13，17-18］，主要體現(xiàn)在增加有效穗數(shù)、增加穗粒數(shù)和提高結(jié)實(shí)率，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。但也有研究［10］表明，施用鋅肥對作物產(chǎn)量的影響不顯著，其可能是由于所選取的試驗(yàn)點(diǎn)土壤有效鋅的背景值較高，鋅不是作物生長限制因子的原因。而本研究所選取試驗(yàn)點(diǎn)的土壤有效鋅（DTPA-Zn）含量為 0.82 mg/kg，稍高于土壤有效鋅的臨界值 0.50 mg/kg，屬于鋅肥有效區(qū)［6］，即土壤潛在缺鋅，但作物無明顯缺鋅癥狀，施鋅肥有增產(chǎn)效果。本試驗(yàn)中，土壤施鋅各處理產(chǎn)量均顯著提高，且較對照不施鋅平均增產(chǎn) 6.3%，但不同品種鋅肥之間的增產(chǎn)效應(yīng)有所不同。比較不同處理的增產(chǎn)原因可知，土施ZnSO4·7H2O 50 kg/hm2處理達(dá)到最高產(chǎn)量可能是由于其鋅肥用量折算純鋅用量（11.5 kg/hm2）遠(yuǎn)高于其他處理；比較土施相同鋅肥用量（2 kg/hm2）處理可知，Urea-Zn 和 Kali-Zn 處理之間的產(chǎn)量差異不顯著，但均明顯高于 Mosaic-Zn 處理，表明磷鋅（Mosaic-Zn）復(fù)合肥較氮鋅（Urea-Zn）和鉀鋅（Kali-Zn）復(fù)合肥不利于水稻生長和產(chǎn)量形成，這可能是由于施入土壤中的磷和鋅存在拮抗作用，容易形成難溶性的不被作物吸收利用的磷酸鹽沉淀而影響鋅的生物有效性［19-20］；土施鋅肥試驗(yàn)中的富鋅稻種移栽處理和富鋅稻種驗(yàn)證試驗(yàn)（圖3）的雙重增產(chǎn)作用的原因可能與水稻種子中的鋅含量充足有關(guān)，在水稻苗期，水稻體內(nèi)充足的鋅保證了其營養(yǎng)生長，緩解高 pH（8.18）對土壤鋅的固定、沉淀作用所帶來的負(fù)面影響，增加了水稻分蘗數(shù)和有效穗數(shù)，有利于水稻前期的群體建成，進(jìn)而提高水稻成熟期的產(chǎn)量，這與 Graham 等［21］采用含鋅量高的麥類種子在缺鋅土壤上播種能顯著提高麥類產(chǎn)量的報(bào)道相似；而鋅肥蘸秧根處理的產(chǎn)量則明顯小于其他施鋅處理。另外，葉面噴鋅試驗(yàn)各處理對水稻產(chǎn)量影響的差異均未達(dá)顯著水平，各處理平均增產(chǎn)僅 2.2%，表明葉面噴鋅對本試驗(yàn)水稻產(chǎn)量的影響不顯著。比較土壤施鋅和葉面噴鋅試驗(yàn)可知，土壤施鋅較葉面噴鋅增產(chǎn)的原因是由于土壤施鋅能改善水稻各產(chǎn)量構(gòu)成因素，尤其是增加穗數(shù)，這可能是由于本試驗(yàn)土壤高 pH、低鋅，土壤增施鋅肥能提高苗期水稻的分蘗和后期水稻的分蘗成穗率，進(jìn)而增加水稻產(chǎn)量，而葉面噴鋅則是在水稻生育中后期進(jìn)行，此時(shí)對水稻產(chǎn)量起決定因素的穗數(shù)已完全形成，難以再通過施鋅起到增產(chǎn)作用，這與郭九信等［11］和 Guo 等［22］在不同土壤鋅含量上的研究結(jié)果一致。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，要因地制宜地在缺鋅或潛在缺鋅土壤上施用鋅肥，同時(shí)還應(yīng)科學(xué)合理地考慮鋅肥品種的選取和施用方式。

本試驗(yàn)結(jié)果還表明，鋅肥品種與施用方法在顯著提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，也顯著提高水稻各部位的鋅含量和累積量（圖2、表2）。土壤施鋅試驗(yàn)中，除去土施 ZnSO4·7H2O 50 kg/hm2處理由于高施鋅量所致的植株各部位鋅含量顯著高于其他處理外，等量鋅肥 Urea-Zn、Mosaic-Zn 和 Kali-Zn 處理水稻葉片、莖稈和籽粒各部位鋅含量則均表現(xiàn)為 Urea-Zn＞Kali-Zn＞Mosaic-Zn，即氮鋅復(fù)合肥較磷鋅和鉀鋅復(fù)合肥更有利于水稻植株鋅的吸收利用，這可能是由于氮鋅之間存在一定的協(xié)同作用。有文獻(xiàn)［9-10，22-25］報(bào)道，增施氮肥能促進(jìn)作物根系對鋅的吸收，鋅從根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)和植物體內(nèi)鋅的再轉(zhuǎn)運(yùn)；而鋅肥施用也有利于作物對氮的吸收和累積，且作物籽粒氮鋅含量之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系。葉面噴鋅試驗(yàn)中，水稻各器官的鋅含量均以 Kali-EPSO-Zn 處理達(dá)到最大值，其次為孕穗期和開花期各噴施一次 ZnSO4·7H2O處理，再次為 ZnSO4·7H2O 與農(nóng)藥一起噴施處理；其中，孕穗期和開花期各噴施一次 ZnSO4·7H2O 處理較孕穗期或開花期噴施一次 ZnSO4·7H2O 要顯著提高水稻各部位的鋅含量，且開花期噴施鋅肥較孕穗期顯著提高籽粒鋅含量；而噴施等量不同鋅肥水稻各器官鋅含量尤以 Kali-EPSO-Zn 處理顯著高于ZnSO4·7H2O 與農(nóng)藥配施、ADOB-IDHA-Zn 和ZnSO4·7H2O 處理。這可能是由于 Kali-EPSO-Zn 較ADOB-IDHA-Zn 和 ZnSO4·7H2O 更有利于滲透水稻葉片的角質(zhì)層，增加水稻體內(nèi)鋅的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，進(jìn)而促進(jìn)水稻鋅的生物有效性；而 ZnSO4·7H2O 與農(nóng)藥配施較 ZnSO4·7H2O 單獨(dú)施用更有利于水稻對鋅的吸收利用，可能是由于農(nóng)藥中富含大量的類似表面活性劑的助劑物質(zhì)，表面活性劑有利于降低液體的表面張力、增加接觸面積，從而提高液體離子的滲透能力，增加了養(yǎng)分的吸收效果［26-27］。

另外，土壤施鋅和葉面噴施水稻各器官鋅累積量的變化趨勢與鋅含量一致，在比較土壤施鋅試驗(yàn)和葉面噴鋅試驗(yàn)各處理的平均值可知，葉面噴鋅各處理的葉片、莖稈和籽粒鋅含量和鋅累積量的平均值均顯著高于土壤施鋅，且不同品種鋅肥間也存在顯著差異。這可從以下幾個(gè)方面加以解釋［6，9，12-13，28-29］：一是，土壤鋅的有效性受土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量和土壤濕度等理化性狀的影響；二是鋅從土壤到植株并在植物體內(nèi)的移動、轉(zhuǎn)運(yùn)與再轉(zhuǎn)運(yùn)是一個(gè)長距離的復(fù)雜過程，受許多因素的限制與影響；三是鋅肥土施條件下，鋅的移動性差，且與根系分布的空間匹配不好，而葉面噴施既避免了復(fù)雜的土壤因素的限制，也大大縮短了鋅從土壤到籽粒的運(yùn)輸距離，且鋅肥的用量也顯著小于土壤施用；四是無機(jī)態(tài)的鋅肥不是理想的土壤施用鋅肥，而有機(jī)態(tài)、螯合態(tài)鋅肥等更有利于土壤施用。有研究［12-13］報(bào)道，無機(jī)態(tài)鋅肥施入土壤后很容易被土壤吸附、固定和沉淀，降低其有效性，而有機(jī)態(tài)和螯合態(tài)鋅肥則由于在鋅離子外圍包裹了一層有機(jī)物，形成一個(gè)大分子結(jié)構(gòu)，不帶電荷，不易被土壤吸附與固定，增加其移動性，進(jìn)而有利于根系的吸收和利用。

本研究表明，在進(jìn)行富鋅稻種篩選時(shí)，可通過DTZ 染色的方法快速方便地鑒定水稻籽粒鋅含量（圖1），這與前人的研究結(jié)果相似。Ozturk 等［14］和 Cakmak 等［30］對小麥籽粒發(fā)育過程進(jìn)行 DTZ 染色鑒定時(shí)發(fā)現(xiàn)小麥胚的顏色（紅色）最深、糊粉層次之、胚乳最淺，并指出染色深淺與籽粒鋅含量呈顯著正相關(guān)，其分布原因與不同部位的蛋白質(zhì)含量有關(guān)。Promuthai 等［31］報(bào)道指出，可用 DTZ 染色的方法鑒定稻谷蒸煮過程中添加鋅素的物理強(qiáng)化措施對稻米鋅含量的影響。

4　結(jié)論

本研究中，施用鋅肥顯著提高水稻產(chǎn)量和鋅含量，且不同鋅肥品種和施用方法間差異顯著。其中，鋅肥土施較葉面噴施顯著增加籽粒產(chǎn)量 5.2%，且以土施氮鋅復(fù)合肥（Urea-Zn）增產(chǎn)效果最大；而鋅肥葉面噴施較土壤施用顯著增加籽粒鋅含量 12.1%，以噴施鉀鋅復(fù)合肥（Kali-EPSO-Zn）效果最好。同時(shí)，采用高濃度高強(qiáng)度葉面噴鋅的方法可生產(chǎn)富鋅稻種，富鋅稻種育苗種植可協(xié)同提高水稻產(chǎn)量 4.6%和籽粒鋅含量 3.9%。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，因地制宜地綜合考慮土壤的理化性狀、鋅肥施用的時(shí)空差異和選用富鋅稻種育苗種植，在鋅肥品種選用上應(yīng)重視各種鋅肥的特性，合理選用鋅肥，配合使用土施和葉面噴鋅方法，以達(dá)到最佳的鋅肥使用效率，實(shí)現(xiàn)最大程度地增產(chǎn)和提高稻米的鋅營養(yǎng)品質(zhì)。

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Effects of Zn fertilizer types and application methods on grain yield and zn concentration of rice

FENG Xu-meng1，GUO Jiu-xin1，WANG Yu-wen1，SONG Li-xin2，LIU Zhen-gang2，CHEN Yue-kun3，ZHANG Ju-cui3，SHI You-hua3，GUO Shi-wei1*
（1 College of Resources and Environmental Sciences， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China；2 Station of Soil and Fertilizer of Jilin Province， Changchun 130033， China；3 Rudong Station of Technical Guidance on Soil and Fertilizer， Nantong， Jiangsu 226400， China）

【Objectives】 There is a general recognition that zinc（Zn）fertilizer application could increase grain yield and grain Zn concentration of rice in Zn deficiency soils. A normal rice variety Jiponica material was used in order to investigate the effects of different Zn fertilizer types and application methods on rice yield， Zn concentration and accumulation in individual organs of rice 'Zhendao 11'.【Methods】 During May 2011 and November 2012， four experiments were carried out in the field. Experiment 1 was conducted with Zn-enriched rice grain with normal planting（CK）and 5 times spray of ZnSO4·7H2O（Zn）as treatment， in order to investigate the grain Zn concentration by staining. Experiment 2 studied different Zn fertilizers which included control（S1），ZnSO4·7H2O（S2）， Urea-Zn（S3）， Mosaic-Zn（S4）， Kali-Zn（S5）， transplanting Zn-enriched seedling（S6）and seedling root dip ZnSO4·7H2O solution before transplanting（S7）treatments. Experiment 3 was applying different Zn fertilizers by foliar spray， included control（F1）， spray ZnSO4·7H2O at booting stage（F2）， spray ZnSO4·7H2O at flowering stage（F3）， ZnSO4·7H2O at booting and flowering（F4）， ZnSO4·7H2O at flowering with pesticide（F5），Kali-EPSO-Zn spray（F6）and ADOB-IDHA-Zn spray（F7）treatments. Experiment 4 aimed to evaluate the growth performance of Zn-enriched rice grain（Zn-grain）and normal rice grain（CK-grain）and the grain yield， Zn concentration and its accumulation in different organs of rice.【Results】1）The Zn-enriched rice grain can be produced by intensive foliar spray of high concentration of Zn fertilizer in rice growth stages， and the DTZ staining method can be used as a rapid method to estimate Zn concentration in grain. 2）Zn fertilizer application significantly increased the yield and Zn content in rice crops， and there were significant differences among the Zn fertilizer types and application methods. 3）The average yield of rice in treatment with Zn fertilizer used as soil application was significantly higher than that of foliar application（by 6.2%）， while the Zn contents of leaf， stem and grain in foliar treatment were significantly higher than those of soil application（by 224.6%， 78.5% and 12.1%， respectively）. 4）The increase rate of yield in treatment with complex fertilization of Zn and N or K treatments was significantly higher than the treatment with Zn and P under soil application， while in foliar application the Zn content was increased in Kali-EPSO-Zn treatment， which was significantly higher than that of ADOB-IDHA-Zn and ZnSO4·7H2O treatments. 5）The rice yield and grain Zn concentration were increased by 4.6% and 3.9% when planting the Zn-enriched rice grain（Zn-grain）compared with normal rice grain（CK-grain），respectively.【Conclusions】Application of Zn fertilizer to the soil was more effective than the foliar spray on rice grain yield； however， the foliar spray resulted in a greater increase in grain Zn concentration， when compared with soil application. Therefore， according to local conditions， integrated application of Zn fertilizers as soil application（N and Zn compound fertilizer）with foliar spray（K and Zn compound fertilizer）on selected Znenriched rice grain is the best strategy to achieve optimal Zn use efficiency， to maximum yield and to improve the Zn nutritional quality of rice.

rice； Zn fertilizer varieties； soil application； foliar application； yield； Zn content

S143.7+2；S511

A

1008-505X（2016）05-1329-10

2015-07-27接受日期：2015-12-09

日期：2016-05-26

國際鋅協(xié)會合作項(xiàng)目（Zinc Nutrient Initiative MD-86）；HarvestZinc國際合作項(xiàng)目；國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201103003，20150312205）資助。

馮緒猛（1975—），男，江蘇新沂市人，副研究員，主要從事作物養(yǎng)分資源綜合管理研究。E-mail：fengxumeng@njau.edu.cn

E-mail：sguo@njau.edu.cn