葉面噴施Zn、Mn及有機(jī)硅助劑對(duì)小麥吸收鎘的影響

劉思汐，李 浩，張 成，王 科，李 根，楊 勛，吳繼開，卿秋靜

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

重金屬鎘(Cd)是最危險(xiǎn)的環(huán)境污染物之一，我國(guó)土壤重金屬污染中，Cd的污染較為普遍[1]。Cd對(duì)于植物而言為非必要元素,可被植物根系吸收且任何部位均可累積，當(dāng)植物組織內(nèi)Cd積累達(dá)到一定濃度后，植物則會(huì)出現(xiàn)毒害現(xiàn)象，如葉色變黃、生長(zhǎng)緩慢、側(cè)根減少、葉綠素含量降低、光合能力下降等，嚴(yán)重的可導(dǎo)致作物減產(chǎn)甚至死亡[2-4]。植物中的Cd還能通過食物鏈進(jìn)入人類及動(dòng)物體內(nèi)，對(duì)其健康帶來潛在危害。

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物之一，其質(zhì)量安全關(guān)乎國(guó)民健康及社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。小麥?zhǔn)羌Z食作物中較易吸收和累積Cd的作物，吸收高峰主要出現(xiàn)于拔節(jié)至抽穗期和灌漿期[5]，其中籽粒內(nèi)積累的Cd主要來源于地上部莖、葉等器官的轉(zhuǎn)運(yùn)[6]。有研究表明，植物對(duì)于鋅、錳與鎘的吸收及在植物內(nèi)的運(yùn)輸具有拮抗作用，可通過葉面噴施來調(diào)控Cd的吸收及轉(zhuǎn)移[5，7-8]，同時(shí)有機(jī)硅助劑有利于改善葉面肥肥液的界面性質(zhì)，提高肥液在葉片的附著面積、附著量和附著時(shí)間，從而提高葉片對(duì)葉面肥的吸收利用[9]。目前，國(guó)內(nèi)外已有學(xué)者開展了微量元素對(duì)于植物吸收重金屬的研究，但將鋅、錳與有機(jī)硅助劑結(jié)合用來調(diào)控小麥籽粒Cd含量的報(bào)道還較少。因此，本研究通過大田試驗(yàn)，探究了有機(jī)硅助劑配合Zn、Mn噴施對(duì)小麥籽粒Cd含量的影響，從而為小麥鎘污染的治理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年10月至2020年5月在成都市某試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)地區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，全年平均氣溫為16C°，年平均日照時(shí)數(shù)為1042～1412h，年平均降水量為900～1300mm，全年無霜期為278d。土壤類型為水稻土，土壤pH值為6.49，土壤總鎘平均含量為0.41mg/kg，屬輕微鎘污染土壤(GB15618-2018)，土壤有效錳含量19.0mg/kg，有效鋅含量1.78mg/kg，土壤有效鋅錳較為缺乏。土層較為深厚，有機(jī)質(zhì)含量為31.2g/kg，全氮2.05g/kg，速效鉀237mg/kg，有效磷16.1mg/kg，土壤肥力均一，排灌方便。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試作物 小麥川麥104和川育25。

1.2.2 供試肥料 硫酸錳(Mn SO4·7H2O，噴施濃度為4g/L)；硫酸鋅(ZnSO4·7H2O，噴施濃度為4g/L)；有機(jī)硅助劑(有機(jī)硅氧烷基類化合物，屬于增效劑配合其他微量元素施用，配施濃度為0.5g/L)；氮磷鉀三元復(fù)合肥(23-11-6，養(yǎng)分≥40%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)(品種為主區(qū)，有機(jī)硅助劑配合Zn、Mn噴施為副區(qū))試驗(yàn)，主區(qū)為2個(gè)小麥品種(川麥104和川育25)，副區(qū)設(shè)5個(gè)處理(具體處理見表1)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為20m2，每個(gè)小區(qū)間隔1.0m，小區(qū)間挖溝排水。所有處理氮磷鉀肥量與施肥方式一致，為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)水平，均為40kg/667m2的氮磷鉀三元復(fù)合肥(23-11-6)，作底肥一次性施入。

表1 微量元素施用濃度及時(shí)期

表2 不同處理下的小麥產(chǎn)量

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

播種施肥前采集試驗(yàn)地基礎(chǔ)土壤樣品，測(cè)定土壤 pH值，土壤總鎘，測(cè)定方法參照《土壤農(nóng)化分析》2000年版。成熟期采集各處理的小麥籽粒樣品，測(cè)定總鎘(GB5009.15-2014)、鋅(GB5009.14-2017)、錳(GB5009.242-2017)。運(yùn)用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及圖表制作，運(yùn)用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)硅助劑配合Zn、Mn噴施對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

從表2可知，有機(jī)硅助劑配合Zn、Mn噴施處理下的小麥有一定的增產(chǎn)趨勢(shì)。就川麥104而言，相比CK處理，Si、T1、T2及T3處理的小麥產(chǎn)量分別提高了2.1%、6.3%、3.8%及3.0%，T1處理的提高幅度最大；就川育25而言，相比CK處理，Si、T1、T2及T3處理的小麥產(chǎn)量分別提高了1.4%、4.7%、5.6%和7.1%， T3處理的提高幅度最大。

2.2 有機(jī)硅助劑配合Zn、Mn噴施對(duì)小麥籽粒Zn、Mn含量的影響

由表3可知，小麥葉面噴施微量元素Zn、Mn顯著增加了籽粒內(nèi)的Zn、Mn含量。與CK相比，T1處理“川麥104”和“川育25”的小麥籽粒Mn含量分別提高了13.7%和11.4%，T2處理“川麥104”和“川育25”的小麥籽粒Zn含量分別提高了8.3%和12.6%。與CK相比，T3處理“川育25”籽粒Mn含量提高15.5%，Zn含量提高30.7%，“川麥104”籽粒鋅含量提高42.5%，錳含量變化不大，不同品種間存在差異。Si、T1、T2及T3處理均能提高小麥籽粒的Mn/Cd比和Zn/Cd比，其中T3提高幅度最大。

2.3 有機(jī)硅助劑配合Zn、Mn噴施對(duì)小麥籽粒鎘含量的影響

由圖1可知，兩品種Si、T1、T2及T3處理均降低了小麥籽粒的鎘含量，但不同品種存在一定差異。就川麥104而言，與CK相比，Si、T1、T2及T3處理的小麥籽粒鎘含量分別降低11.1%、30.0%、22.9%及29.6%；就川育25而言，與CK相比，Si、T1、T2及T3處理下的小麥籽粒鎘含量分別降低9.5%、19.9%、24.2%和26.5%。從品種來看，葉面肥噴施對(duì)“川麥104”的降鎘的效果略好于“川育25”，部分處理品種間存在差異，T3處理對(duì)兩個(gè)品種小麥籽粒的降鎘效果均較好。

3 討論

有機(jī)硅助劑配合Zn、Mn噴施能增加小麥籽粒的Zn、Mn含量，并提高籽粒的Mn/Cd和Zn/Cd，這表明噴施微量元素鋅、錳和有機(jī)硅助劑均能抑制小麥籽粒內(nèi)重金屬鎘的積累，其中T3處理的抑制效果最好。

表3 不同處理下小麥籽粒的錳、鋅含量及Mn/Cd、Zn/Cd

本試驗(yàn)中選擇的小麥品種均為當(dāng)?shù)刂魍破贩N，試驗(yàn)結(jié)果表明有機(jī)硅助劑配合Zn、Mn噴施可以降低小麥籽粒Cd含量，但由于本試驗(yàn)所用2個(gè)小麥品種各處理下(包括CK)的Cd含量均未超過0.1mg/kg(GB2762-2017)，處于安全水平，因此對(duì)于高富鎘小麥品種的重金屬防控，該技術(shù)措施還需配合其他重金屬防控技術(shù)。

本研究試驗(yàn)用地土壤屬輕微鎘污染土壤(GB15618-2018)，且土壤有效鋅錳較為缺乏。對(duì)于重度鎘污染或不缺乏鋅錳的土壤，其種植小麥的重金屬防控措施還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

(1)輕度鎘污染土壤，可采用有機(jī)硅助劑配合鋅、錳同時(shí)噴施的方法抑制小麥籽粒鎘積累。

(2)有機(jī)硅助劑配合鋅、錳噴施能促進(jìn)小麥生長(zhǎng)及產(chǎn)量的形成，有一定的增產(chǎn)趨勢(shì)。

(3)有機(jī)硅助劑配合鋅、錳噴施能增加小麥籽粒內(nèi)微量元素Zn、Mn的含量，提高M(jìn)n/Cd和Zn/Cd，顯著抑制小麥籽粒的Cd積累。兩個(gè)品種中，T3處理下的小麥籽粒降Cd效果均較好(“川麥104”降低29.6%；“川育25”降低26.5%)。