葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

稅 楊，夏 清，陳 杰，高志強(qiáng)，李 晉，劉振華，李軍輝，楊珍平

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801)

鋅(Zn)是人體和作物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量元素。人體Zn攝入不足，會(huì)導(dǎo)致失明、發(fā)育遲緩、智力低下、學(xué)習(xí)障礙、工作能力低下甚至早逝等損害。缺Zn會(huì)影響作物生長(zhǎng)素形成，進(jìn)而影響植株的激素平衡；缺鋅時(shí)作物上往往出現(xiàn)葉片脈間失綠或白化癥狀，疏導(dǎo)組織發(fā)育受抑制，機(jī)械組織不發(fā)達(dá)。全世界約有20%的人口鋅攝取量不足，人體每日飲食中約50%的卡路里和20%～25%的鋅是從小麥及其制品中獲得的，滿足人體正常需求則要求小麥籽粒中的鋅含量達(dá)到45 mg·kg，然而，目前小麥籽粒鋅含量多為20～35 mg·kg，一方面是大部分小麥產(chǎn)區(qū)土壤缺鋅(0.5 mg·kg～1.0 mg·kg)，另一方面栽培品種籽粒富集鋅能力低。

應(yīng)用鋅肥是短期內(nèi)提高小麥籽粒鋅含量的有效方法。研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施鋅可顯著提高番茄的產(chǎn)量以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)；對(duì)馬鈴薯、黃瓜也有相同效果。葉面噴施鋅肥可提高小麥籽粒鋅含量，且在生長(zhǎng)后期噴施效果更好。在缺鋅土壤中增加鋅肥施用量，可以促進(jìn)小麥的萌發(fā)和生長(zhǎng)，顯著提高小麥產(chǎn)量。在陜西關(guān)中地區(qū)的試驗(yàn)結(jié)果卻表明，土施或葉面噴鋅肥均不會(huì)顯著影響小麥產(chǎn)量，但可以提高小麥籽粒鋅含量。如國(guó)春慧等試驗(yàn)表明，施鋅可增加小麥籽粒和秸稈鋅含量。彩粒小麥的花青素、蛋白質(zhì)、氨基酸、膳食纖維、礦物質(zhì)和維生素含量相比于普通小麥更為豐富。目前，有關(guān)葉面施鋅研究多是有關(guān)普通小麥，針對(duì)其與彩粒小麥產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)關(guān)系的研究較少。本課題組在前期研究中發(fā)現(xiàn)，葉面施用硒肥可顯著提高彩粒小麥品質(zhì)和籽粒硒含量。本研究擬在大田研究葉面噴施不同鋅量對(duì)紫粒小麥籽粒產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，以期為彩粒小麥的推廣和優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年9月-2017年6月在山西省晉中市太谷區(qū)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)點(diǎn)海拔767～900 m，屬暖溫帶大陸性氣候，年均降水量450 mm，四季分明，年平均氣溫10 ℃，無(wú)霜期160～190 d。試驗(yàn)田為平川水地，一年種植一茬。供試土壤類型為褐土，土質(zhì)沙壤土，0～20 cm耕層土壤基本理化性質(zhì)如表1。

表1 土壤基礎(chǔ)肥力Table 1 Soil foundation fertility

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為山農(nóng)129(冬性，強(qiáng)筋，紅粒)和山農(nóng)紫(冬性，強(qiáng)筋，紫粒)，均由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)育成并提供。

供試鋅肥：七水硫酸鋅(ZnSO·7HO，Zn含量22%)，天津市北辰方正試劑廠。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為品種，分別為山農(nóng)紫、山農(nóng)129；副區(qū)為施鋅量，設(shè)0 kg·hm(Zn，對(duì)照)、10 kg·hm(Zn)、20 kg·hm(Zn)、30 kg·hm(Zn)、40 kg·hm(Zn)5個(gè)施鋅水平，共10個(gè)處理。重復(fù)3次，小區(qū)面積4 m(2 m×2 m)，隨機(jī)排列。于2016年9月30日播種，行距20 cm，播種量為225 kg·hm。小麥開(kāi)花期用手持壓縮噴霧器對(duì)倒二葉以上進(jìn)行均勻噴霧，兌水量為750 L·hm，對(duì)照組(Zn)噴灑同體積蒸餾水。播種前基施氮、磷、鉀復(fù)合肥750 kg·hm(N∶PO∶KO = 18%∶ 22%∶5%)。其他田間管理措施(如灌溉、除草)按常規(guī)進(jìn)行。于2017年6月16日收獲。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 樣品采集與處理

小麥成熟后，每個(gè)小區(qū)人工收獲1.1 m × 3(行)，風(fēng)干后考種，記錄穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。取50 g籽粒，用去離子水沖洗三次，晾干至恒重。用粉碎機(jī)(HCP100型，浙江)粉碎，過(guò)0.15 mm篩后于塑料自封袋保存。

1.4.2 指標(biāo)測(cè)定

總鋅含量測(cè)定：取過(guò)篩粉0.1 g于消化管中，加入HNO-HO(V∶V = 4∶1)，密封后冷消化過(guò)夜；將消化管放于消化爐(LWY84B)消化，采用電感耦合等離子體離子發(fā)射光譜法(ICP-MS)測(cè)定。

蛋白質(zhì)及其組分含量測(cè)定：取過(guò)篩粉0.25 g置于消化管中，加入5 mL濃硫酸過(guò)夜，次日用雙氧水消化(消化至透明取下)，用NaOH滴定法測(cè)得籽粒含氮率，含氮率×5.7即為總蛋白質(zhì)含量。蛋白質(zhì)組分測(cè)定采用連續(xù)提取法進(jìn)行。

面筋含量測(cè)定：稱取10 g過(guò)篩粉于培養(yǎng)皿中，加入適量的2% NaCl溶液，將其揉成面團(tuán)，再將面團(tuán)放在2% NaCl溶液中洗滌成面筋(2次重復(fù))，將兩塊面筋分別放在面筋指數(shù)儀(DA7200型，瑞典)指數(shù)盒中，3 000 r·min離心2 min，測(cè)定濕面筋含量和面筋指數(shù)。

淀粉含量測(cè)定：采用雙波長(zhǎng)法測(cè)定。

可溶性糖和蔗糖含量測(cè)定：采用蒽酮比色法測(cè)定。

1.5 相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法

籽粒鋅累積量(mg·hm)=籽粒產(chǎn)量 (kg·hm)× 籽粒鋅含量(mg·kg)

籽粒鋅利用率=(鋅肥處理籽粒鋅累積量-不施鋅肥處理籽粒鋅累積量)/ 純鋅施用量×100%

蛋白質(zhì)產(chǎn)量(kg·hm)= 籽粒蛋白質(zhì)含量(%)× 籽粒產(chǎn)量(kg·hm)

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SAS 9.1.3的ANOVA進(jìn)行方差分析，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施鋅肥對(duì)紫粒小麥千粒重和產(chǎn)量的影響

葉面噴施鋅肥對(duì)山農(nóng)紫和山農(nóng)129千粒重均有顯著影響(<0.05)(圖1A)。兩個(gè)品種間千粒重差異顯著，在10、20、30、40 kg·hm施鋅量下，山農(nóng)紫的千粒重分別比山農(nóng)129的千粒重高0.67、 1.72、0.43、0.29 g。與不施鋅(Zn)相比，施用鋅肥顯著增加了兩個(gè)品種千粒重，提高幅度分別為 0.9%～4.1%(山農(nóng)129)和1.3%～ 5.0%(山農(nóng)紫)。山農(nóng)129和山農(nóng)紫千粒重分別在Zn和Zn處理下達(dá)到最高值。

由圖1B可知，施鋅量對(duì)小麥產(chǎn)量有顯著影響(<0.05)。與Zn相比，施鋅后山農(nóng)129和山農(nóng)紫產(chǎn)量分別提高1.4%～4.7%和2.3%～ 5.2%。隨施鋅量增加，籽粒產(chǎn)量呈先增后降趨勢(shì)，山農(nóng)紫、山農(nóng)129的產(chǎn)量分別在Zn和Zn處理下達(dá)到最高值；山農(nóng)紫的產(chǎn)量高于山農(nóng)129。這說(shuō)明本試驗(yàn)條件下(土壤有效鋅含量1.38 mg·kg)，葉面噴施適量鋅可以增加小麥產(chǎn)量。

圖柱上小寫(xiě)字母不同表示不同處理間差異在0.05水平上顯著.C:小麥品種；T:施鋅肥濃度。*：P<0.05; **：P<0.01。下同。

表2 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥籽粒鋅富集程度的影響Table 2 Effect of foliar Zn fertilizer applications on Zn enrichment in grains of purple-grained wheat

2.2 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥籽粒鋅富集程度的 影響

施鋅量、品種及施鋅量×品種對(duì)小麥籽?？備\含量、鋅累積量及鋅利用率均有顯著(< 0.05)或極顯著(<0.01)影響(表2)。在同一施鋅量下，籽?？備\含量、鋅累積量和鋅利用率均表現(xiàn)為山農(nóng)紫大于山農(nóng)129。與對(duì)照Z(yǔ)n相比，施鋅處理可顯著增加兩個(gè)小麥品種籽?？備\含量和鋅累積量，且隨著葉面施鋅量的增加，二者均呈現(xiàn)先增加后有所降低的趨勢(shì)；籽粒鋅利用率呈逐漸降低趨勢(shì)。山農(nóng)129和山農(nóng)紫籽?？備\含量和鋅累積量分別在Zn和Zn處理下達(dá)到最高值，比Zn分別提高25.8%、35.0%和44.1%、 50.0%，說(shuō)明山農(nóng)紫富鋅能力大于山農(nóng)129，以Zn效果更好。

2.3 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥籽粒蛋白質(zhì)及組分含量、蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響

測(cè)驗(yàn)表明，葉面施鋅水平對(duì)小麥籽粒谷蛋白含量有顯著影響，品種對(duì)籽粒除球蛋白及醇溶蛋白以外的蛋白質(zhì)組分及蛋白質(zhì)產(chǎn)量有顯著或極顯著影響(表3)?？傮w來(lái)看，在Zn處理下，山農(nóng)129的蛋白質(zhì)及其組分含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量均低于山農(nóng)紫。隨著施鋅量增加，兩個(gè)小麥品種各指標(biāo)基本呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。山農(nóng)129和山農(nóng)紫籽?？偟鞍缀考暗鞍踪|(zhì)產(chǎn)量分別在Zn(比Zn提高1.2%、16.8%)和Zn(比Zn提高 2.1%、20.1%)處理下達(dá)到最高值，山農(nóng)紫的增加幅度大于山農(nóng)129，說(shuō)明葉面施鋅肥Zn對(duì)山農(nóng)紫籽粒蛋白質(zhì)含量的效應(yīng)較大。

2.4 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥濕面筋含量及面筋指數(shù)的影響

從圖2可知，施鋅量、品種及其互作對(duì)小麥面筋指數(shù)均有極顯著影響(圖2B)，品種對(duì)濕面筋含量有極顯著影響(圖2A)。Zn(比Zn提高 4.4%)處理下達(dá)到最高值。同一施鋅量下，山農(nóng)紫的濕面筋含量和面筋指數(shù)均顯著大于山農(nóng)129。山農(nóng)紫和山農(nóng)129平均濕面筋含量分別達(dá)到32.5%、29.2%?？梢?jiàn)葉面施鋅肥能提高小麥濕面筋含量和面筋指數(shù)，以Zn處理對(duì)山農(nóng)紫更好。

圖2 葉面噴鋅對(duì)紫粒小麥籽粒濕面筋含量(A)和面筋指數(shù)(B)的影響

2.5 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥籽粒蔗糖、可溶性糖及淀粉含量的影響

由圖3可知，施鋅量和品種×施鋅量均對(duì)小麥籽粒蔗糖含量有極顯著影響(<0.01)，而品種、施鋅量及其互作對(duì)小麥籽?？扇苄蕴羌暗矸酆烤鶡o(wú)明顯影響。隨著施鋅量增加，山農(nóng)紫和山農(nóng)129籽粒中蔗糖、可溶性糖以及淀粉含量均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，分別在Zn和Zn達(dá)到最高值；與Zn相比，可溶性糖和淀粉含量處理間無(wú)顯著性差異，蔗糖含量顯著提高(26.6%和21.5%)。葉面鋅肥以Zn處理對(duì)山農(nóng)紫最佳。

圖3 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥籽粒蔗糖(A)、可溶性糖(B)及淀粉含量(C)的影響

表3 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響Table 3 Effect of foliar Zn fertilizer applications on the contents of protein and its components,protein yield in grains of purple-grained wheat

2.6 籽粒鋅含量與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)間相關(guān)性分析

兩小麥品種籽粒鋅含量與其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析見(jiàn)表4。除谷蛋白外，山農(nóng)紫籽粒鋅含量與其他蛋白組分呈顯著正相關(guān)(<0.05)；除清蛋白外，山農(nóng)129籽粒鋅含量與其他蛋白組分呈顯著或極顯著正相關(guān)(<0.05)。山農(nóng)129和山農(nóng)紫籽粒鋅含量與可溶性糖均呈顯著正相關(guān)(<0.05)。研究表明，提高籽粒鋅含量有助于小麥蛋白質(zhì)積累，改善小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

3 討 論

3.1 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥產(chǎn)量及籽粒鋅富集程度的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著葉面施鋅量的增加，山農(nóng)紫和山農(nóng)129的千粒重和產(chǎn)量均呈現(xiàn)先增后降的現(xiàn)象。這與韓金玲等、汪明云等、李 強(qiáng)等研究結(jié)果一致。鋅肥用量在一定范圍內(nèi)，能有效提高小麥產(chǎn)量，可能原因是鋅作為多種酶的組分，參與了生長(zhǎng)素、葉綠素的合成以及碳水化合物的轉(zhuǎn)化，充足的有效鋅能夠促進(jìn)植物的光合作用，提高光合效率，并最終影響作物的生長(zhǎng)及產(chǎn)量的提高。但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，噴施鋅肥對(duì)小麥產(chǎn)量無(wú)顯著效果，原因可能與試驗(yàn)地土壤有效Zn的背景值比較高，Zn不是作物生長(zhǎng)的限制因子。

本研究表明，葉面施適量鋅肥后小麥籽?？備\含量和鋅累積量均得到顯著提高，山農(nóng)129和山農(nóng)紫籽粒鋅含量分別在Zn和Zn處理下達(dá)到最高值，較不施鋅處理分別提高了25.8%和44.1%。劉 錚研究發(fā)現(xiàn)，葉面施鋅可使小麥籽粒鋅含量增加2倍左右。李孟華等也研究發(fā)現(xiàn)，在西北旱地葉面噴鋅肥，兩季小麥籽粒鋅含量與不施鋅相比提高了32%和44%。而土施鋅肥既未表現(xiàn)出明顯增產(chǎn)作用，也無(wú)提高籽粒鋅含量的效果?？赡苋~面施鋅較容易的將鋅運(yùn)輸?shù)阶蚜Ｖ?，進(jìn)而提高小麥籽粒鋅含量。

表4 紫粒小麥籽粒鋅含量及其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 4 Correlation between Zn concentration with nutritional quality indicators in grains of purple-grained wheat

3.2 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥籽粒蛋白質(zhì)及組分含量、蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，葉面施鋅肥顯著提高了小麥籽粒谷蛋白含量。張艷華等研究表明，施鋅肥對(duì)小麥籽粒球蛋白和醇溶蛋白含量有顯著影響。王巧艷等認(rèn)為，適當(dāng)施鋅肥可增加小麥籽粒清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量。可能是施鋅肥提高了小麥硝酸還原酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性，從而加快了蛋白質(zhì)合成速率。本試驗(yàn)表明，山農(nóng)129和山農(nóng)紫小麥分別在Zn和Zn處理下，籽?？偟鞍缀考暗鞍踪|(zhì)產(chǎn)量分別比Zn提高1.2%、16.8%和2.1%、20.1%。但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，小麥籽粒產(chǎn)量與蛋白質(zhì)含量成負(fù)相關(guān)，施用鋅肥可提高籽粒蛋白質(zhì)含量，但對(duì)籽粒產(chǎn)量無(wú)明顯作用。這些差異可能與生長(zhǎng)環(huán)境、小麥品種及其鋅肥濃度有關(guān)。

3.3 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥濕面筋含量及面筋指數(shù)的影響

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，葉面施鋅肥后，山農(nóng)129和山農(nóng)紫的濕面筋含量及面筋指數(shù)均有所提高，分別在Zn和Zn處理下，籽粒濕面筋含量達(dá)到最高值，比Zn分別提高3.7%和4.4%，平均濕面筋含量為29.2%、32.5%。有研究指出，濕面筋含量中等(28%和26%)的小麥粉，蒸制的饅頭外觀和口感較好。說(shuō)明這兩種小麥粉適宜加工 饅頭。

3.4 葉面鋅肥對(duì)紫粒小麥籽粒淀粉及糖含量的影響

本試驗(yàn)表明，葉面施鋅肥可提高山農(nóng)紫和山農(nóng)129籽粒淀粉及糖含量，這與甘萬(wàn)祥等研究結(jié)果一致，說(shuō)明可溶性糖含量與籽粒淀粉含量正相關(guān)。葉面施鋅肥使小麥籽粒中可溶性糖的含量升高，為“庫(kù)”(籽粒)提供較多的“源”(可溶性糖)進(jìn)行淀粉等物質(zhì)的合成，從而使千粒重也得以提高，并最終表現(xiàn)為產(chǎn)量的顯著增加。

4 結(jié) 論

本研究條件下，葉面噴施鋅肥可提高紫粒小麥產(chǎn)量及其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(如籽粒鋅含量和鋅累積量、蛋白質(zhì)及其組分、蔗糖、可溶性糖、總淀粉、濕面筋、面筋指數(shù))，以葉面施鋅肥量為20 kg·hm最好。