鋅鐵微肥對冬小麥籽粒產(chǎn)量及其微量元素含量的影響

興榮榮，馬麗婭·馬木提，張保軍，翟雅楠，趙凱男，路永強(qiáng)，董永利，海江波

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.新疆特克斯縣種子管理站，新疆特克斯 835500)

小麥作為中國第三大糧食作物[1]，是中國主要的商品糧和戰(zhàn)略存儲糧，其增產(chǎn)對于保障國家的糧食安全具有重要意義[2]。小麥的生產(chǎn)對我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人民生活的提高起著至關(guān)重要的作用[3]。國內(nèi)外學(xué)者從不同方面對提高小麥產(chǎn)量與改善品質(zhì)進(jìn)行了大量研究[4-10]，長期的實踐與科學(xué)研究表明，施肥是影響冬小麥產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素。

鋅被現(xiàn)代醫(yī)學(xué)界及營養(yǎng)學(xué)界譽(yù)為人體的“生命之花和智慧元素”[11]。適量施用鋅肥可提高小麥千粒重、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、有效穗數(shù)，使產(chǎn)量提高[12-13]；還可以增加小麥籽粒、莖葉和穎殼中的鋅含量，并顯著增加籽粒的蛋白質(zhì)含量[14-15]。 鐵是植物生長發(fā)育過程中重要的微量元素，參與植物葉綠素的合成、光合作用等代謝過程。缺鐵使小麥葉綠素合成受阻、光合速率降低、光合產(chǎn)物積累減少，進(jìn)而產(chǎn)量降低[16]。鐵對農(nóng)作物產(chǎn)量產(chǎn)生影響的同時，也與農(nóng)作物的品質(zhì)息息相關(guān)。趙廣才等[17]研究表明，葉面噴施鐵和鋅分別提高了籽粒中鐵和鋅的含量。但張紀(jì)元等[18]研究得出，噴施鋅、鐵和硒肥對小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素、籽粒容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面筋強(qiáng)度及籽粒鐵含量均無顯著影響。

前人的研究結(jié)果對于促進(jìn)小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)及相關(guān)研究具有積極作用，但研究結(jié)果不盡相同。本試驗擬研究不同水平鋅鐵肥及配施比例對冬小麥新品種西農(nóng)805產(chǎn)量及籽粒鋅鐵含量的影響，旨在為小麥西農(nóng)805的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培及標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016-2017年在西北農(nóng)林科技大學(xué)斗口小麥玉米綜合試驗示范站(108°52′E，34°36′N)進(jìn)行。試驗地0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量27.19 g·kg-1，全氮1.75 g·kg-1，速效磷140.43 mg·kg-1，速效鉀332.80 mg·kg-1，有效鋅2.47 mg·kg-1，有效鐵10.23 mg·kg-1，pH值7.84。

1.2 試驗設(shè)計

供試小麥品種為西農(nóng)805。試驗為大田試驗，采用二因素裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為鋅鐵肥施肥量(A)，設(shè)置 3個水平，為15.0 kg·hm-2(A1)、30.0 kg·hm-2(A2)、45.0 kg·hm-2(A3)，副區(qū)為鋅鐵肥配施比例(B)，設(shè)置 4個水平，為4Zn∶1Fe(B1)、3Zn∶2Fe(B2)、2Zn∶3Fe(B3)、1Zn∶4Fe(B4)，CK為對照，共13個處理，重復(fù)3次，隨機(jī)排列。小區(qū)面積35 m2。

2016年10月14日播種，播前施有機(jī)肥12 000 kg·hm-2、過磷酸鈣2 250 kg·hm-2、緩釋肥(N∶P2O5∶K2O=33∶5∶9)750 kg·hm-2。

鋅鐵肥基施，鋅肥為ZnSO4·7H2O，鐵肥為FeSO4·7H2O。2016年12月30日冬灌、2017年2月26日灌拔節(jié)水，其他管理措施同一般大田生產(chǎn)；2017年6月7日收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測定

小麥成熟期，每個小區(qū)隨機(jī)選取3個1 m2樣方，單收后曬干、計產(chǎn)。每小區(qū)選3個1 m雙行樣點，統(tǒng)計穗數(shù)；在每個小區(qū)選取均勻一致的20穗小麥進(jìn)行考種，調(diào)查穗粒數(shù)；待籽粒風(fēng)干后，取500粒稱重，計算千粒重，2次重復(fù)。

1.3.2 小麥籽粒鋅鐵含量的測定

用MM400混合冷凍研磨儀粉碎樣品，稱取0.5 g，置于石英坩堝中，在電爐上加熱炭化，再移入600 ℃的高溫電爐中灰化6 h；冷卻后準(zhǔn)確加入1∶1硝酸溶液5 mL，灰分溶解、混勻后無損移入50 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，用干定量濾紙過濾，濾液收集在干塑料瓶內(nèi)，采用Z-2000型火焰石墨爐原子吸收光譜儀測定其吸收值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算Zn、Fe含量[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)利用Excel進(jìn)行的整理，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鋅鐵微肥對冬小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表1可知，在A1條件下，B1處理的產(chǎn)量和穗數(shù)均最高；在A2、A3條件下，B3處理產(chǎn)量和穗數(shù)最高。13個處理中，產(chǎn)量以A1B1最高，為9 750.51 kg·hm-2，較CK增加19.6%，差異顯著。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，穗數(shù)以A1B1處理最高，為709.09 萬·hm-2，較CK增加20.9%，差異顯著。各處理的穗粒數(shù)均較CK有所提高，以A3B1處理最高，為46.33，與CK差異顯著，較CK提高20.4%。A1B3處理的千粒重最高，為53.47 g，較CK增加5.6%，差異不顯著。由此得出，A1B1處理的產(chǎn)量最高主要是因為穗數(shù)較高。

表1 鋅鐵微肥對冬小麥籽粒產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Table 1 Effect of zinc and iron fertilizer on the grain yield and its composition of winter wheat

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示不同處理間在5%水平下差異顯著。

Values followed by different letters within same column are significantly different among different treatments at 0.05 level.

2.2 鋅鐵微肥對冬小麥籽粒鋅鐵含量的影響

2.2.1 不同配比鋅鐵肥對籽粒鋅鐵含量的影響

微肥處理籽粒的鋅含量均高于CK(圖1A)。在A1條件下，CK與B1、B4處理差異顯著，與B2、B3處理無顯著差異；B4和B1處理籽粒的鋅含量分別較CK提高40.0%和13.7%，說明在A1條件下，B4處理為最佳施肥比例。在A2條件下，CK與B2、B4處理差異顯著，與B1、B3處理無顯著差異；B4和B2處理籽粒的鋅含量分別較CK提高26.7%和20.5%，說明在A2條件下，B4為最佳施肥比例。在A3條件下，CK與B1、B4處理差異顯著，與B2、B3處理差異不顯著，B4和B1處理籽粒的鋅含量分別較CK提高43.8%和15.8%，說明在A3條件下，B4為最佳施肥比例。

圖注上不同小寫字母表示在5%水平下差異顯著。下圖同。

Different lowercase letters above column indicate significant differences at 5% level. The same in figure 2.

圖1不同比例的鋅鐵肥對籽粒鋅鐵含量的影響

Fig.1EffectofZnandFemicrobesofdifferentfertilizerproportiononZnandFecontentinwheatgrains

如圖1B所示，相同微肥施用量時，不同鋅鐵比例對小麥籽粒鐵含量無顯著影響，各微肥處理小麥籽粒的鐵含量均低于CK；A1、A3條件下，B1處理含量最低，分別較CK降低8.6%、10.2%；A2處理下，B2含量最低，較CK降低12.6%。由此得出，不同施肥量下，B4處理籽粒的鋅含量最高；所有鋅鐵微肥處理下籽粒的鐵含量均低于CK。

2.2.2 不同量鋅鐵肥對籽粒鋅鐵含量的影響

如圖2A所示，各微肥處理小麥籽粒的鋅含量均高于CK。在B1條件下，CK與A1、A3處理差異顯著，與A2處理無差異；且以A3處理籽粒的鋅含量最高，較CK提高15.8%。在B2條件下，CK與A1處理差異不顯著，與A2、A3處理差異顯著；且以A2處理籽粒的鋅含量最高，較CK提高20.5%。在B3條件下，CK與A1、A2、A3處理無顯著差異。在B4條件下，CK與A1、A2和A3處理差異顯著，且A3處理籽粒的鋅含量最高，較CK提高43.8%。

如圖2B所示，各微肥處理小麥籽粒的鐵含量均低于CK。B1、B3、B4條件下，CK與A1、A2、A3無顯著差異；B2下，CK與A1、A2處理差異顯著，與A3處理差異不顯著。B1、B2、B4條件下，A2處理籽粒的鐵含量最低；B3條件下，A3處理籽粒的鐵含量最低。

綜上所述，B1、B3、B4條件下，A3處理籽粒的鋅含量最高，B2條件下，A2處理籽粒的鋅含量最高；各處理下籽粒的鐵含量均低于CK。

圖2 不同量的鋅鐵肥對籽粒鋅鐵含量的影響Fig.2 Effect of Zn and Fe microbes of different amount fertilizer on Zn and Fe content in grains

3 討 論

關(guān)于微肥與小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素關(guān)系的研究結(jié)果不盡一致。王巧燕等[4]的研究結(jié)果顯示，施用微肥可以增加小麥產(chǎn)量的原因在于顯著提高千粒重。韓金玲等[20]在土壤有效鋅含量為0.7 mg·kg-1下，土壤施鋅后，強(qiáng)筋小麥藁8901和普通高產(chǎn)品種石4185產(chǎn)量顯著增加，產(chǎn)量構(gòu)成因素也有所增加。施用鐵肥可增加冬小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，但增加水平不顯著[21]。本研究表明，不同處理較對照增產(chǎn)幅度有所不同，造成此結(jié)果的原因之一可能是不同量鋅鐵肥及比例在優(yōu)化產(chǎn)量構(gòu)成因素上的互作效應(yīng)不同；在施肥量15.0 kg·hm-2、施肥比例4Zn∶1Fe下，小麥的產(chǎn)量及成穗數(shù)達(dá)到最高，產(chǎn)量較對照提高19.6%，穗粒數(shù)顯著增加，可以看出不同量鋅鐵及比例的互作是通過影響成穗數(shù)和穗粒數(shù)提高小麥產(chǎn)量。

微肥的施用在提高小麥籽粒中對應(yīng)微量元素含量上具有顯著作用。楊習(xí)文[22]、張 曉[13]的研究表明，在高肥力的條件下，施用鋅肥可增加小麥對鐵元素的吸收能力，提高籽粒中鐵元素的含量。施鋅能夠明顯促進(jìn)冬小麥植株生長，施用鋅鐵肥顯著增加了小麥的鋅含量，增幅為11.9%，但對籽粒鐵的含量影響不顯著[23]。喬鮮花等[21]以14個不同基因型小麥為對象，研究結(jié)果表明，在拔節(jié)期葉面噴施鐵肥可增加籽粒鐵含量。本研究結(jié)果表明，鋅鐵微肥的配施有利于籽粒對Zn的累積，提高籽粒中鋅含量，在施肥量45.0 kg·hm-2、施肥比例1Zn∶4Fe下達(dá)到最大含量，較對照提高顯著43.8%，但鐵含量低于對照。造成此結(jié)果的原因可能是供試土壤中鐵含量(有效鐵10.23 mg·kg-1)較高，說明試驗地土壤本身Fe含量基本能夠滿足當(dāng)?shù)匦←湹男枨螅^多的鐵反而會抑制籽粒對鐵元素的積累。

影響冬小麥產(chǎn)量的因素有很多，如冬小麥品種、施肥種類及用量、自然環(huán)境等。本試驗條件下，基施鋅鐵肥，籽粒鋅含量最高時為25.43 mg·kg-1，未達(dá)到推薦含量 40～60 mg·kg-1[24]，且籽粒的鐵含量均較對照降低。因此，不建議在該地區(qū)通過基施鋅鐵肥來增加西農(nóng)805產(chǎn)量和籽粒鋅鐵含量。在灌漿期葉面噴施鋅鐵肥，可增加莖稈、葉片等器官對鋅鐵的儲存，促進(jìn)鋅鐵在韌皮部的再次轉(zhuǎn)移，明顯提高籽粒鋅鐵含量[25]；葉片儲存的鋅鐵含量增加，提高了光合速率，增多了光合產(chǎn)物，進(jìn)而產(chǎn)量提高[26-27]。所以，在生產(chǎn)上可以考慮于灌漿期噴施鋅鐵肥來提高冬小麥的產(chǎn)量及籽粒鋅鐵含量。

本試驗只是于2016-2017年在西北農(nóng)林科技大學(xué)斗口小麥玉米綜合試驗示范站進(jìn)行一年試驗，且只研究了不同量鋅鐵及比例對冬小麥西農(nóng)805產(chǎn)量及籽粒鋅鐵含量的影響。