硫酸鋅和 EDTA-Zn 不同施用方法對第二季小麥籽粒鋅和土壤鋅有效性的影響

賈 舟，陳艷龍，趙愛青，劉娟花，李 萌，王少霞，劉 珂，田霄鴻

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，陜西楊凌 712100）

硫酸鋅和 EDTA-Zn 不同施用方法對第二季小麥籽粒鋅和土壤鋅有效性的影響

賈 舟，陳艷龍，趙愛青，劉娟花，李 萌，王少霞，劉 珂，田霄鴻*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，陜西楊凌 712100）

【目的】在潛在缺鋅石灰性土壤上，特別是種植小麥并以此為主糧的地區(qū)，缺鋅問題日益受到人們的關(guān)注。提高小麥籽粒鋅含量以滿足人體鋅需求，對于改善人體鋅營養(yǎng)不良的現(xiàn)狀具有重要意義。 【方法】以 ZnSO4和 Zn-EDTA 為鋅源，布置了 2 個為期兩年的田間定位試驗。試驗均采用裂區(qū)設(shè)計，即主因子為噴施鋅肥，設(shè)噴施與不噴 2 個主處理；副因子為土施方法，設(shè)不施鋅、均施、條施 3 個副處理。在第 1 季試驗基礎(chǔ)上，第 2 季不再土施鋅肥，調(diào)查了小麥籽粒鋅含量、土壤有效鋅含量及鋅組分含量，分析了第 1 季鋅肥的后效。 【結(jié)果】第 2 季單獨噴施 ZnSO4小麥籽粒 Zn 含量提高了 11.13 mg/kg，提高幅度為 33%，而噴 Zn-EDTA無明顯效果。不噴 Zn 時，第 1 季均施和條施的 ZnSO4在第 2 季均表現(xiàn)出一定后效，小麥籽粒鋅含量比對照分別提高了 6.05、3.51 mg/kg，提高幅度為 20% 和 11%；噴 Zn 時，第 2 季均施和條施 ZnSO4處理的小麥籽粒鋅含量增加了 28.59 和 21.59 mg/kg，增幅 100% 和 76%，表現(xiàn)出顯著富鋅作用，但增加幅度比單獨噴施要小很多。第 1 季土施的兩種鋅肥在第 2 季小麥?zhǔn)斋@后 DTPA-Zn 仍維持在 1 mg/kg 以上，即不噴 Zn 時，均施和條施ZnSO4處理的土壤有效鋅含量分別為 1.99 和 1.65 mg/kg，均施和條施 Zn-EDTA 的有效鋅含量分別為 1.23 和1.01 mg/kg；噴 Zn 時，均施和條施 ZnSO4處理的土壤有效鋅含量分別為 1.44 和 2.22 mg/kg，均施和條施 Zn-EDTA 處理的有效鋅含量分別為 1.16 和 1.10 mg/kg。土壤各鋅組分含量均表現(xiàn)為：松結(jié)有機態(tài) Zn ＞ 碳酸鹽結(jié)合態(tài) Zn ＞ 氧化錳結(jié)合態(tài) Zn ＞ 緊結(jié)有機態(tài) Zn ＞ 交換態(tài) Zn。具體而言，第 1 季均施和條施 ZnSO4，第 2 季結(jié)束后交換態(tài) Zn (Ex-Zn)、松結(jié)有機態(tài) Zn (Wbo-Zn)、碳酸鹽結(jié)合態(tài) Zn (Car-Zn) 含量均顯著提高，其提高幅度分別為184% 和 116%；75% 和 85%；53% 和 43%。而均施和條施 Zn-EDTA 僅 Ex-Zn、Wbo-Zn 含量顯著提高，其提高幅度分別為 232% 和 132%；18% 和 10%。均施 Zn-EDTA 處理的鋅肥利用率為 0.27%，條施為 0.70%，后者約為前者的 3 倍；而條施與均施 ZnSO4無差異。 【結(jié)論】在潛在缺鋅石灰性土壤上，單獨噴施 ZnSO4顯著提高了小麥籽粒鋅含量，而噴施 Zn-EDTA 效果不顯著；土施 ZnSO4和 Zn-EDTA，不論條施或均施，雖然會使有效鋅(DTPA-Zn) 及較高活性鋅形態(tài) (Ex-Zn、Wbo-Zn) 長時間維持較高含量，但對第 2 季小麥籽粒富鋅的后效有限；土施基礎(chǔ)上配合噴施 ZnSO4對小麥籽粒鋅的含量效果最令人滿意。

石灰性土壤；鋅肥；土施；噴施；后效；土壤鋅組分

鋅作為必需微量元素在人體生長發(fā)育和維持生命過程中起著重要作用。據(jù) WTO 調(diào)查，全世界約有1/2 人口受到鋅缺乏的困擾，我國缺鋅人數(shù)達1億人之多，約有 1/2 的兒童已出現(xiàn)輕微的缺鋅癥狀，這種情況在北方及偏遠地區(qū)更為嚴(yán)重[1–2]。雖然獲取鋅的途徑較多，但從主糧中獲取鋅素仍是最重要的方式[2]。我國北方小麥產(chǎn)區(qū)土壤有效鋅含量一般處于潛在缺鋅水平，即 DTPA-Zn 含量處于 0.5～1.0 mg/kg 范圍，同時小麥籽粒鋅含量僅處于理想含量的一半左右 (20～35 mg/kg)。提高小麥籽粒鋅含量和生物有效性，對于提高人體健康水平具有重要意義[3–6]。

研究發(fā)現(xiàn)，施用鋅肥是提高小麥籽粒鋅含量及生物有效性的有效措施之一[7–9]。鋅肥施用主要包括土施和噴施兩種方式，噴施效果比較穩(wěn)定，在石灰性土壤上噴施 ZnSO4可使作物籽粒鋅含量提高36%～115%[10–11]；土壤施鋅肥省時省力，但效果與土壤缺鋅程度直接相關(guān)，如在土耳其極缺鋅土壤上(DTPA-Zn 僅為 0.09 mg/kg)，土施 ZnSO4可使小麥籽粒鋅含量提高 3～4 倍，主要原因是土壤缺鋅已到嚴(yán)重影響小麥幼苗生長的程度[12–14]；在潛在缺鋅石灰性土壤上，土施 ZnSO4對于提高小麥籽粒鋅含量的效果較差且不穩(wěn)定[6,15–16]。不同鋅肥比較，螯合態(tài)鋅肥較水溶性鋅肥 ZnSO4可以被作物更好地吸收利用，據(jù)報道，石灰性土壤施 Zn-EDTA 的肥料利用率大約是 ZnSO4的 3～5 倍[17–19]，然而，在我國北方小麥主產(chǎn)區(qū)潛在缺鋅石灰性土壤上土施和噴施 Zn-EDTA 對提高小麥籽粒鋅含量的效果還未得到證實。

在石灰性土壤上鋅肥后效一般可持續(xù) 2～3 年，其時間長短主要受土壤理化性質(zhì)影響，土壤中較高的 CaCO3含量、較高 pH 以及較低有機質(zhì)含量均會使土壤中有效鋅被固定，進而降低其后效[20–22]。有研究表明，集中施用鋅肥可以提高根際土壤有效鋅含量，有利于提高作物對它的吸收利用，因而其效果優(yōu)于均勻施用[19,23]。然而，國春慧等[24]研究發(fā)現(xiàn)，與條施和穴施鋅肥相比，均勻施用鋅肥的效果更好。因此，是否可以通過鋅肥的集中施用來提高并維持潛在缺鋅石灰性土壤上鋅肥的肥效，尚有待研究。

基于上述理由，本試驗擬在潛在缺鋅石灰性土壤上進行為期 2 年的田間試驗，主要目的為：1) 探究施用 Zn-EDTA 和 ZnSO4第二年后，能否有效維持土壤有效鋅含量和提高小麥籽粒鋅含量；2) 與均勻施用鋅肥相比，集中施用鋅肥對其后效有無影響；3) Zn-EDTA 與 ZnSO4的噴施效果如何。本研究結(jié)果擬為合理有效施用鋅肥，提高小麥籽粒鋅含量并改善人體鋅營養(yǎng)水平提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于 2012 年 10 月至 2014 年 7 月在西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)作一站 (34°17′38″N, 108°04′02″E) 進行，該地區(qū)屬于半濕潤易旱區(qū)，海拔 525 m，年平均氣溫13℃，多年平均降水量 600 mm。供試土壤類型屬于土墊旱耕人為土，于播種前采集了 0—20 cm 耕層土壤，風(fēng)干，磨細過 2 mm 篩。供試土壤理化性質(zhì)為pH 8.2、礦質(zhì)態(tài)氮 10.6 mg/kg、速效磷 10.9 mg/kg、速效鉀 150 mg/kg、CaCO375 g/kg、有機質(zhì) 13.81 g/kg、CEC 24.2 cmol/kg、DTPA-Zn 0.77 mg/kg、全鋅 72.9 mg/kg。

本研究布置了兩個田間試驗，均采用裂區(qū)設(shè)計。具體如下：試驗一，主因子為噴施鋅肥 (ZnSO4)，設(shè)噴施與不噴 2 個主處理；副因子為土施方法，設(shè)不施鋅 (CK)、均施 ZnSO4(M-ZnSO4)、條施 ZnSO4(B-ZnSO4) 3 個副處理。試驗二，主因子為噴施鋅肥(Zn-EDTA)，設(shè)噴與不噴 2 個主處理；副因子為土施方式，設(shè)不施鋅 (CK)、均施 Zn-EDTA (M-Zn-EDTA)、條施 Zn-EDTA (B-Zn-EDTA) 3 個副處理。兩試驗均重復(fù) 4 次，且試驗二中的不施鋅 (CK) 處理與試驗一對應(yīng)處理為同一小區(qū) (由于施鋅量不一致，因此統(tǒng)計分析時將 CK 分開處理)。為了方便田間作業(yè)，兩試驗小區(qū)均采用條狀設(shè)計，小區(qū)面積為 6 m2(2 m × 3 m)，48 個小區(qū)加上保護行試驗面積約 392 m2。其中以 ZnSO4·7H2O 為鋅源的試驗，土施 Zn 用量為20 kg/hm2，噴施 Zn 用量為 1.5 kg/hm2，噴施 ZnSO4· 7H2O 濃度為 0.3%；以 Zn-EDTA 為鋅源的試驗，土施 Zn 量為 4 kg Zn/hm2，噴施 Zn 量為 0.3 kg Zn/hm2，噴施濃度為 0.24% (Zn-EDTA)。供試小麥品種均為小偃 22 號，種植制度為冬小麥—夏季休閑一年一季，肥料以尿素和過磷酸鈣作為基肥，施用量分別 N 120 kg/hm2和 P2O5100 kg/hm2。第一年試驗于 2012 年 10月 5 日進行，在小麥播種前，對于均施鋅肥處理，將鋅肥、氮肥和磷肥依次均勻撒施于小區(qū)表面，翻埋平整，開溝播種 (溝寬 10 cm)；對于條施鋅肥處理，先將氮肥和磷肥依次均勻撒施于小區(qū)表面，翻埋平整，開溝施鋅，然后播種。試驗采用穴播法進行人工點播，每穴 1 粒種子，株距 2 cm，行距 20 cm，每個小區(qū)種植 10 行，播種量為 110 kg/hm2。噴施鋅肥在小麥灌漿期進行，空白處理噴施等體積蒸餾水，每隔 1 周噴施 1 次，共噴施 3 次。第 2 季小麥于 2013 年 10 月 4 日進行，根據(jù)第一年所做的標(biāo)記劃分小區(qū)，小區(qū)劃分完成后，施底肥 (用量與第 1 季相同) 且不再土施鋅肥，之后將每個小區(qū)肥料翻埋入土中，耙平使肥料與土壤充分混勻，再開溝播種 (具體方法與第 1 季相同)。2014 年 4 月 15 日至 5 月 9日進行噴施鋅肥 (具體方法與第 1 季相同)。整個試驗過程中，其他的田間管理與當(dāng)?shù)氐墓芾泶胧┮恢隆?/p>

1.2 采樣與測定

于 2014 年 6 月 20 日對第二季小麥各小區(qū)進行人工收獲，計產(chǎn)；同時，每小區(qū)各取 15 株小麥 (用剪刀從小麥根基部剪掉) 作為分析樣，籽粒風(fēng)干 (烘干)，磨細，備用。土壤每小區(qū)采取 3 鉆 (0—20 cm)構(gòu)成混合樣品，風(fēng)干，磨細依次過 2 mm 和 1 mm篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

籽粒鋅含量的測定：取粉碎籽粒樣品于 550℃馬福爐中灰化 6 h，用 5 mL 1∶1 (v/v) HNO3溶解灰分，用 AAS 測定其含量[25]。

土壤有效鋅含量的測定：采用 DTPA 浸提，液土比 2∶1；土壤各 Zn 組分含量測定：采用連續(xù)浸提分級方法測定[26-27]，將土壤鋅分為交換態(tài) Zn (Ex-Zn)、松結(jié)有機態(tài) Zn (Wbo-Zn)、碳酸鹽結(jié)合態(tài) Zn (Car-Zn)、氧化錳結(jié)合態(tài) Zn (MnO-Zn)、緊結(jié)有機態(tài)Zn (Sbo-Zn) 5 種形態(tài)；土壤全鋅采用王水-HClO4消解。然后用 AAS 測定。

1.3 鋅肥利用率的計算

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%

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2007 進行預(yù)處理和作圖。用 DPS v7.05 統(tǒng)計軟件進行裂區(qū)設(shè)計的方差分析和 LSD0.05法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鋅對第 2 季小麥籽粒和生物產(chǎn)量的影響

由表 1 可知，噴施和土施 ZnSO4對小麥籽粒產(chǎn)量無影響，但土施與噴施的交互效應(yīng)卻對籽粒產(chǎn)量影響顯著；Zn-EDTA 的噴施、土施及其交互效應(yīng)均對小麥籽粒產(chǎn)量無顯著影響。值得注意的是，噴施兩種鋅肥后小麥籽粒和生物產(chǎn)量均有一定程度的降低 (圖 1)。原因可能是，田間操作時氣溫較高，葉面上的水分蒸發(fā)較快，致使其鋅濃度變大，灼燒了葉片，進而降低了產(chǎn)量。

2.2 施鋅對第 2 季小麥籽粒鋅含量的影響

ZnSO4噴施顯著影響了小麥籽粒鋅含量 (表 1)。由圖 2 可知，與不噴施相比，噴施 ZnSO4處理的小麥籽粒鋅含量提高了 11.13 mg/kg，提高幅度為 33%。其次，ZnSO4土施與噴施的交互效應(yīng)亦對小麥籽粒鋅含量影響顯著 (表 1)。在不噴施情況下，與對照相比，均施和條施 ZnSO4處理的小麥籽粒鋅含量分別增加了 6.05 和 3.51 mg/kg，增幅為 20% 和 11%；而在噴施的情況下，均施和條施 ZnSO4處理的小麥籽粒鋅含量增加了 28.59 和 21.59 mg/kg，增幅達 100%和 76%。此外，由表 1 還可知，ZnSO4土施也顯著影響了小麥籽粒鋅含量。在單獨土施的情況下，均施處理的籽粒鋅含量略高于條施；而配合噴施后，均施處理的籽粒鋅含量顯著高于條施。之所以出現(xiàn)這種情況，主要是由于噴施鋅肥的效果顯著，且噴施與土施存在顯著的正交互效應(yīng)，經(jīng)疊加放大后使得土施顯著提高了小麥籽粒鋅含量，且土施方法間差異顯著。Zn-EDTA 無論是噴施、土施還是二者的交互效應(yīng)均對小麥籽粒鋅含量無影響 (表 1)。這也說明了螯合態(tài)鋅肥 Zn-EDTA 不宜用于噴施。另外，結(jié)合 ZnSO4的噴施結(jié)果可知，鋅在從秸稈向籽粒的轉(zhuǎn)運過程中存在某些限制因子，有待進一步研究。

表1 不同鋅肥土施和噴施對小麥產(chǎn)量、籽粒鋅及土壤有效鋅的主效應(yīng)和交互效應(yīng)分析 (P 值)Table 1 The main effects and interactions of soil and foliar application of zinc on wheat grain yield, zinc concentration and soil DTPA-Zn in the second season

圖1 施鋅對第 2 季小麥籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量的影響Fig. 1 Effect of the zinc application on grain and biological yield in the second cropping year

圖2 施鋅對第 2 季小麥籽粒鋅含量的影響Fig. 2 Effect of the zinc application on wheat grain zinc concentration in the second cropping year

圖3 施鋅方法對第 2 季鋅肥利用率的影響Fig. 3 Effect of the application methods on zinc utilization efficiency in the second cropping year

表2 不同施鋅方法土壤有效鋅 (DTPA-Zn) 含量 (mg/kg)Table 2 Soil available zinc (DTPA-Zn) concentration affected by evenly mixed soil application and banding appliation of Zn

2.3 施鋅方法對鋅肥利用率的影響

由圖 3 可知，Zn-EDTA 均施處理的鋅肥利用率為 0.27%，條施為 0.70%，后者幾乎為前者的 3 倍，這說明集中施用 Zn-EDTA 有效的提高了鋅肥利用率。ZnSO4均施處理的鋅肥利用率為 0.25%，條施為0.22%，兩者鋅肥利用率差異不大。

2.4 施鋅對土壤鋅有效性和鋅組分的影響

由表 2 可知，與對照處理相比，土壤均施和條施ZnSO4處理土壤有效鋅分別提高了 182% 和 192%，但兩種施鋅方法間無差異，這可能由于在第 2 季播種前進行了勻地操作，進而減弱了條施與均施的差異。Zn-EDTA 僅土施顯著影響了土壤有效鋅含量。由表 2可知，土壤均施和條施 Zn-EDTA 的第二年，土壤有效鋅仍較高，分別為 1.20 和 1.06 mg/kg，較對照提高了 97% 和 74%。本試驗中，ZnSO4用量為 Zn-EDTA的 5 倍，雖然土施鋅肥的第二年均維持了較高土壤有效鋅含量，但鋅源間土壤有效鋅含量差異并不大。這既表明兩種鋅肥至少有兩年后效的時間，也說明了 ZnSO4在土壤內(nèi)固定較多，Zn-EDTA 固定較少。

由圖 4 可知，所有處理的土壤各形態(tài)鋅含量均表現(xiàn) Wbo-Zn ＞ Car-Zn ＞ MnO-Zn ＞ Sbo-Zn ＞ Ex-Zn。噴施鋅肥對土壤各形態(tài)鋅含量無顯著影響，然而不同土施鋅肥處理間各形態(tài)鋅含量間差異較大。與對照相比，土壤均施和條施 ZnSO4處理后 Ex-Zn 含量顯著提高，其提高幅度分別為 184% 和 116%；Wbo-Zn 亦有所增加，分別增加了 75% 和 85%；Car-Zn 含量提高幅度分別為 53% 和 43%；對于 MnO-Zn 和Sbo-Zn 含量影響較小 (圖 4)。與對照相比，Zn-EDTA均施和條施 Ex-Zn 含量分別提高了 232% 和 132%；Wbo-Zn 分別提高了 18% 和 10%。然而，對于 Car-Zn、MnO-Zn、Sbo-Zn 含量均有不同程度的降低 (圖 4 )。

圖4 施鋅對第 2 季不同土壤鋅組分的影響Fig. 4 Effect of the zinc application on soil zinc fractions in the second cropping year

3 討論

3.1 施鋅對第 2 季小麥籽粒鋅含量的影響

前人研究發(fā)現(xiàn)，在施鋅量相同時，石灰性土壤上施用 Zn-EDTA 的肥料利用率遠高于 ZnSO4肥，前者是后者的 3～5 倍[17–19]。本研究中，田間用量就是基于此研究結(jié)果而確定，因此 Zn-EDTA 施用量僅為ZnSO4用量的 1/5，旨在比較肥效相當(dāng)情況下不同鋅源的后效和噴施效果。本研究發(fā)現(xiàn)，土施與噴施 +土施兩種鋅肥均可以維持土壤有效鋅處于較高的水平 (1.44～2.22 mg/kg)，但是單純土施不能提高小麥籽粒鋅含量，這與國外研究結(jié)果有所不同[12–14]。其原因可能是，本研究供試土壤處于潛在缺鋅水平，而國外供試土壤處于極缺鋅狀態(tài) (DTPA-Zn ＜ 0.1 mg/kg)。另外，土施基礎(chǔ)上噴施 ZnSO4能顯著增加小麥籽粒鋅含量，主要是由于噴施鋅肥后，一部分鋅經(jīng)穎殼被籽粒直接吸收，另一部分經(jīng)植物葉片吸收后，通過韌皮部再轉(zhuǎn)移至小麥籽粒。鋅在韌皮部中具有很高的移動性，可以從營養(yǎng)組織快速的轉(zhuǎn)移進入小麥籽粒中[28]。但是噴施 Zn-EDTA 卻未提高籽粒鋅含量，這可能是由于葉面噴施鋅肥需通過葉片角質(zhì)層進入細胞被作物利用，而 Zn-EDTA 屬于大分子物質(zhì)，不易穿過角質(zhì)層，因而其噴施效果較差。此外，關(guān)于 Zn-EDTA 噴施與土施用量對小麥籽粒鋅的影響有待進一步研究。

需要指出的是，本試驗進行到第二年，由于施肥需要而進行了人工勻地操作，因此在一定程度上減小了均施和條施的差異。研究發(fā)現(xiàn)，單獨土施情況下，兩種鋅肥均未能維持或提高小麥籽粒鋅含量。但在土施的基礎(chǔ)上配合噴施時，ZnSO4肥維持了較高的籽粒鋅含量 (42～47 mg/kg)，基本達到了人體日常所需的鋅水平 (40～60 mg/kg)，并且均施ZnSO4處理效果顯著好于條施；然而 Zn-EDTA 無論是噴施還是土施情況下，對籽粒鋅含量均無提高，并且鋅肥施用方法間也無差異。其原因可能是，ZnSO4均施時增大了根系與鋅肥的接觸面積，進而增加了植株的吸收，更重要的是噴施鋅肥的主效應(yīng)及噴施與土施間存在顯著的正交互，使得均施處理對籽粒鋅含量的提高效果更好，但 Zn-EDTA 噴施效果較差，且土施與噴施之間無顯著的交互效應(yīng)。

對鋅肥利用率來講，土施 Zn-EDTA 的鋅肥利用率遠高于 ZnSO4。其原因是：一是前者的用量僅為后者的 1/5，且噴施 ZnSO4降低了小麥的生物產(chǎn)量。二是在石灰性土壤上，高含量的 CaCO3及較高 pH均降低了 ZnSO4肥的有效性，減少了作物吸收，而Zn-EDTA 中的 Zn 被螯合物包閉，影響較小。研究還發(fā)現(xiàn)，Zn-EDTA 條施方式下的鋅肥利用率遠高于均施。其原因是：Zn-EDTA 主要以擴散方式被植物所吸收利用，且不受 PH 和 CaCO3影響，條施時其鋅源較為集中，易與根系土體形成較大的擴散梯度，因此更易被小麥吸收利用。

3.2 施鋅對土壤鋅有效性的影響

本研究表明，土施鋅肥的第二年，均能維持土壤有效鋅含量 (DTPA-Zn) 處于較高水平 (1.01～2.22 mg/kg)，且施用 ZnSO4的效果好于 Zn-EDTA。其原因可能是 ZnSO4施入土壤后的第 2 季維持了鋅組分中 Ex-Zn、Wbo-Zn 和 Car-Zn 處于較高的水平，而施用 Zn-EDTA 雖也有一定程度的增加，但各組分增加幅度較小。同時，我們也注意到，雖然 ZnSO4的用量為 Zn-EDTA 的 5 倍，但土壤有效鋅的含量卻沒有相應(yīng)比例的增加，這說明 ZnSO4施入土壤的兩年內(nèi)發(fā)生了強烈的固定作用，而 Zn-EDTA 的固定作用較弱。其原因可能是：本試驗地 pH 較高、CaCO3含量較大且有機質(zhì)含量卻偏低，當(dāng)鋅肥施入土壤后 Zn2+即被迅速固定，并使其向無效態(tài)轉(zhuǎn)變，進而降低了鋅的生物有效性；但是 Zn-EDTA 幾乎不受這些因素的影響[29]。本研究發(fā)現(xiàn)土壤有效鋅的含量與小麥籽粒鋅含量并沒有很好的線性關(guān)系，其原因可能是，鋅從土壤到根系主要是靠擴散，而水分起到重要的作用[30]，本試驗地所處位置雨水分布不均，一定程度上影響了鋅的擴散，限制了根系的吸收；而擴散至植物根系鋅被其吸收后，其中一部分被根系所固定，而轉(zhuǎn)移到地上部的也未向籽粒進行有效的再轉(zhuǎn)運。此外，關(guān)于 DTPA-Zn 與土壤現(xiàn)實供鋅能力的關(guān)系有待進一步研究。

本研究還表明，對于土壤有效鋅和不同形態(tài)鋅含量而言，硫酸鋅和 EDTA-Zn 在土壤中均施效果都好于條施。其原因可能是：首先，當(dāng)鋅肥均勻施入土壤后，其空間分布較為均勻，與根系的接觸面積較大，而根系分泌的酸性物質(zhì)可以對鋅起到活化作用；而當(dāng)鋅肥條施時，鋅源較為集中，發(fā)生的固定作用會更加強烈持久。其次，條施時降雨對其淋溶作用可能更強。但是，我們的研究也發(fā)現(xiàn)，均施并未顯著優(yōu)于條施處理，這與國春慧等[31]的研究結(jié)果有所差異。這可能是進行勻地操作的原因，破壞了條施與均施的差異。

4 結(jié)論

在石灰性土壤上土施 ZnSO4和 Zn-EDTA，較高的土壤有效 Zn 含量可維持至第 2 季小麥?zhǔn)斋@后。Zn-EDTA 條施可以提高后茬作物鋅肥利用率，噴施效果不佳；ZnSO4均勻施用優(yōu)于條施?？傮w來看，兩種鋅肥對于第 2 季小麥籽粒富鋅的效果均不顯著。

[1]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(5): 413–428.

[2]李孟華, 王朝輝, 李強, 等. 低鋅旱地土施鋅肥對小麥產(chǎn)量和鋅利用的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2013, 32(11): 2168–2174. Li M H, Wang Z H, Li Q, et al. Effects of soil Zn application on grain yield and Zn utilization of wheat in Zn-deficient dryland soils [J]. Journal of Agro-Environment Science, 2013, 32(11): 2168–2174.

[3]Takkar P N, Walker C D. The distribution and correction of zinc deficiency [A]. Robson A D. Zinc in Soils and Plants[M]. Springer Netherlands, 1993. 151–165.

[4]Alloway B J. Zinc in soils and crop nutrition [M]. Paris: International Fertilizer Industry Association, 2008.

[5]Shivay Y S, Kumar D, Prasad R, et al. Relative yield and zinc uptake by rice from zinc sulphate and zinc oxide coatings onto urea [J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2008, 80(2): 181–188.

[6]Lu X C, Cui J, Tian X H, et al. Effects of Zn fertilization on Zn dynamics in potentially Zn-deficient calcareous soil [J]. Agronomy Journal, 2012, 104(4): 963–969.

[7]Cakmak I, Cakmak O, Eker S, et al. Expression of high zinc efficiency of Aegilops tauschii and Triticum monococcum in synthetic hexaploid wheats [J]. Plant and Soil, 1999, 215(2): 203–209.

[8]曹玉賢, 田霄鴻, 楊習(xí)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(yǎng)與肥料學(xué)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.

[9]Bouis H E, Hotz C, McClafferty B, et al. Biofortification: A new tool to reduce micronutrient malnutrition [J]. Food and Nutrition Bulletin, 2011, 32(1): S31–S40.

[10]Mirzapour M H, Khoshgoftar A H. Zinc application effects on yield and seed oil content of sunflower grown on a saline calcareous soil [J]. Journal of Plant Nutrition, 2006, 29(10): 1719–1727.

[11]Zhang Y, Shi R, 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(23): 12268–12274.

[12]Yilmaz A, Ekiz H, Torun B, Gultekin I, et al. Effect of different zinc application methods on grain yield and zinc concentration in wheat grown on zinc-deficient calcareous soils in Central Anatolia [J]. Journal of Plant Nutrition, 1997, 20(4): 461–471.

[13]Kalayci M, Torun B, Eker S, et al. Grain yield, zinc efficiency and zinc concentration of wheat cultivars grown in a zinc-deficiencycalcareous soil in field and greenhouse [J]. Field Crops Research, 1999, 63(1): 87–98.

[14]Torun B, Bozbay G, Gültekin I, et al. Differences in shoot growth and zinc concentration of 164 bread wheat genotypes in a zincdeficient calcareous soil [J]. Journal of Plant Nutrition, 2000, 23(9): 1251–1265.

[15]Zhao A Q, Lu X C, Chen Z H, et al. Zinc fertilization methods on zinc absorption and translocation in wheat [J]. Journal of Agricultural Science, 2011, 3(1): 28–35.

[16]Hussain S, Maqsood M A, Rengel Z, et al. Biofortification and estimated human bioavailability of zinc in wheat grains as influenced by methods of zinc application [J]. Plant and Soil, 2012, 361(1–2): 279–290.

[17]Boawn L C, Viets F J R, Crawford C L. Plant utilization of zinc from various types of zinc compounds and fertilizer materials [J]. Soil Science, 1957, 83: 219–227.

[18]Alvarez J M, Gonzalez D. Zinc transformations in neutral soil and zinc efficiency in maize fertilization [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54(25): 9488–9495.

[19]Gonzalez D, Obrador A, Alvarez J M. Behavior of zinc from six organic fertilizers applied to a navy bean crop grown in a calcareous soil [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2007, 55(17): 7084–7092.

[20]Boawn L C, Viets F G, Crawford C L, et al. Effect of nitrogen carrier, nitrogen rate, zinc rate, and soil pH on zinc uptake by sorghum, potatoes, and sugar beets [J]. Soil Science, 1960, 90: 329–337.

[21]Boawn L C. Residual availability of fertilizer zinc [J]. Soil Science Society of America Journal, 1974, 38(5): 800–803.

[22]McLaren R G, McLenaghen R D, Swift R S. Zinc application to pastures: effect on herbage and soil zinc concentrations [J]. New Zealand Journal of Agricultural Research, 1991, 34(10): 113–118.

[23]Hamza S, Sadanandan A K. Effect of source and method of application of zinc on yield and quality of black pepper (Piper nigrum L.) [J]. Journal of Spices and Aromatic Crops, 2005, 14(2): 117–121.

[24]國春慧, 趙愛青, 田霄鴻, 等. 鋅源和施鋅方式對石灰性土壤鋅組分及鋅肥利用率的影響 [J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2015, 21(5): 1225–1233. Guo C H, Zhao A Q, Tian X H, et al. Effects of Zn sources and application methods on the contents of various Zn fractions and Zn fertilizer utilization efficiency [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2015, 21(5): 1225–1233.

[25]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析第3版[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1999. 263–285. Bao S D. Soil and agricultural chemistry analysis (3rd) [M]. Beijing: China Agriculture Press, 1999. 263–285.

[26]魏孝榮, 郝明德, 張春霞. 黃土高原地區(qū)連續(xù)施鋅條件下土壤鋅的形態(tài)及有效性 [J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005, 38(7): 1386–1393. Wei X R, Hao M D, Zhang C X. Zinc fraction and availability in the soil of the Loess Plateau after long-term continuous application of zinc fertilizer [J]. Scientia Agricultura Sinica, 2005, 38(7): 1386–1393.

[27]陸欣春, 田霄鴻, 楊習(xí)文, 等. 氮鋅配施對石灰性土壤鋅形態(tài)及肥效的影響 [J]. 土壤學(xué)報, 2010, 47(6): 181–192. Lu X C, Tian X H, Yang X W, et al. Effects of combined application of nitrogen and zinc on zinc fraction and fertilizer efficiency in calcareous soil [J]. Acta Pedologica Sinica, 2010, 44(6): 181–192.

[28]Haslett B S, Reid R J, Rengel Z. Zinc mobility in wheat: Uptake and distribution of zinc applied to leaves or roots [J]. Annals of Botany, 2001, 87(3): 379–386.

[29]Modaihsh A S. Zinc diffusion and extractability as affected by zinc carrier and soil chemical properties[J]. Fertilizer Research, 1990, 25(2): 85–91.

[30]Cakmak I. Enrichment of cereal grains with zinc: Agronomic or genetic biofortification? [J]. Plant and Soil, 2008, 302(1): 1–17.

[31]國春慧, 趙愛青, 陳艷龍, 等. 鋅肥種類和施用方式對小麥生育期內(nèi)土壤不同形態(tài)Zn含量的影響 [J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2015, 43(7): 185–200. Guo C H, Zhao A Q, Chen Y L, et al. Effects of Zn sources and application methods on the contents of various Zn fractions and Zn fertilizer utilization efficiency [J]. Journal of Northwest A&F University (Natural Science Edition), 2015, 43(7): 185–200.

Effects of different application method of ZnSO4and EDTA-Zn on wheat grain zinc biofortification and soil zinc availability in the next year

JIA Zhou, CHEN Yan-long, ZHAO Ai-qing, LIU Juan-hua, LI Meng, WANG Shao-xia, LIU Ke, TIAN Xiao-hong*
( College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University/Key Laboratory of Plant Nutrition and the Agri-Environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling, Shaanxi 712100, China )

【Objectives】Human Zn deficiency has been concerned in potentially Zn deficient soil, especially in areas where wheat is the staple food. Increasing Zn concentration in wheat grain to meet human Zn requirement is critical for alleviating human Zn deficiency. 【Methods】A two-year field experiment with the split block designwas conducted using ZnSO4and Zn-EDTA as Zn sources. The main factor was Zn application methods, which included foliar application and soil application, and the soil application was splited into mixed and banded application methods during the first cropping year. Only foliar Zn application was conducted during the second cropping year. All data in this paper were collected in the second cropping year. 【Result】In the second season when Zn was foliar applied, the grain Zn concentration was significantly increased by 11.13 mg/kg (33%) by foliar spray of ZnSO4alone, not by foliar Zn-EDTA application. Without foliar Zn application, the grain Zn contents were increased by 6.05 and 3.51 mg/kg (20% and 11%) under the mixed and banding ZnSO4fertilization, compared with the no Zn treatment in the second cropping year, respectively. With the foliar Zn application, the wheat grain Zn contents were increased by 28.59 mg/kg (100%) and 21.59 mg/kg (76%) under the mixed and banding ZnSO4fertilization, but these increases were much less than those of applying foliar Zn alone. Soil DTPA-Zn after wheat harvest in the second cropping year maintained above 1 mg/kg when Zn fertilizer was added to soil at the first season. Specifically, soil DTPA-Zn contents were respectively 1.99 and 1.65 mg/kg under the mixed and banding ZnSO4, while the contents were respectively 1.23 and 1.01 mg/kg under the mixed and banding Zn-EDTA fertilization. Under condition of the foliar Zn fertilization, the contents of DTPA-Zn were 1.44 and 2.22 mg/kg respectively under mixed and banding ZnSO4fertilization, and 1.16 and 1.10 mg/kg respectively under the mixed and banding Zn-EDTA fertilization. The contents of soil Zn fractions were in the order of: weakly bounded organic matter Zn (Wbo-Zn) ＞ carbonate bound Zn (Car-Zn) ＞ manganese oxides bound (MnOZn) ＞ tightly bounded organic Zn (Tom-Zn) ＞ exchangeable Zn (Ex-Zn). Specifically, the contents of Ex-Zn, Wbo-Zn, and Car-Zn were significantly increased by 184%, 75% and 53%, respectively with mixed ZnSO4, while the increases were respectively 116%, 85%, and 43% with banding ZnSO4. However, only the Ex-Zn and Wbo-Zn were increased under the mixed and banding Zn-EDTA, and the increases relative to the mixed Zn-EDTA were respectively 232% and 18%, while the increases were 132% and 10% respectively in the treatment of banding Zn-EDTA. Compared with the non Zn treatment, the Zn use efficiency in the mixed Zn-EDTA fertilization treatment was 0.27%, while in the banding treatment, the efficiency was 0.70%, which was three times higher than that of the mixed one. No differences were observed between the mixed and banding ZnSO4. 【Conclusion】Foliar application of ZnSO4alone can significanlty increase grain Zn concentration of wheat grown on potentially Zndeficient soil, while foliar Zn-EDTA has little effect. Although it can lead to high level of soil DTPA-Zn and Zn fractions with higher mobility (Ex-Zn, Wbo-Zn), mixed or banded Zn-EDTA and ZnSO4has little effect on grain Zn concentration in the next cropping year. Soil application combined with foliar spray of ZnSO4is satisfactory in increasing Zn concentration in wheat grain.

calcareous soil; Zn fertilizer; soil application; foliar spray; residual effect; Zn fraction

S143.7

A

1008–505X(2016)06–1595–08

2015–12–18 接受日期：2016–03–06

國家自然科學(xué)基金項目（41371288, 31071863）資助。

賈舟（1990—），男，河北石家莊人，碩士研究生，主要從事旱地養(yǎng)分調(diào)控方面的研究。E-mail：1193032337@qq.com

* 通信作者 E-mail：txhong@hotmail.com