摘要: 為促進黑龍江省小豆產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效,以龍紅豆4號和冀紅352為試驗材料,分別于2022和2023年進行硫酸鋅施用濃度和施用次數(shù)效果試驗。2022年,設(shè)置5個ZnSO4濃度(質(zhì)量百分數(shù)為0%,0.1%,0.2%,0.3%和0.4%),在結(jié)莢期進行葉面噴施處理,研究其對小豆產(chǎn)量因子及籽粒鋅含量的影響,并篩選出最佳施用濃度(0.3%)。2023年,在結(jié)莢初期、結(jié)莢中期、結(jié)莢初期+結(jié)莢中期,進行葉面噴施0.3%的ZnSO4篩選出最佳噴施次數(shù)。2年研究結(jié)果表明,噴施外源ZnSO4可提高小豆單株有效莢數(shù)、單株粒重和百粒重。噴施0.3%的硫酸鋅最為適宜,能有效提高小豆百粒重和籽粒鋅含量,分別較CK提高6.68%~9.97%和16.17%~25.33%;在結(jié)莢初期+結(jié)莢中期葉面噴施2次濃度為0.3%的外源ZnSO4可顯著提高小豆籽粒鋅含量,龍紅豆4號和冀紅352較對照分別提高33.33%和48.16%,噴施2次與噴施1次相比,顯著提高了冀紅352的單株產(chǎn)量。
關(guān)鍵詞:小豆;外源鋅;產(chǎn)量;籽粒鋅含量
小豆(Vigna angularis),又名紅小豆、赤小豆、紅豆等,其籽粒富含鐵、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)元素,是藥食同源作物[1]。小豆在我國廣泛種植,尤其是黑龍江省種植面積大,是核心產(chǎn)區(qū)之一[2],同時小豆是重要的救災(zāi)作物和填閑作物[3-4],也是典型的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整作物[4]。
小豆作為一種非常重要的食用豆類[5],其籽粒中富含鐵元素,有助于提高血液中鐵的含量,從而提高血氧含量,促進血液循環(huán),預(yù)防貧血等。在植物體內(nèi),鋅對多種酶起調(diào)節(jié)、穩(wěn)定和催化作用,會影響高等植物體內(nèi)的核酸、蛋白質(zhì)和激素代謝,以及光合作用和呼吸作用[6-7]。鋅是人體最容易缺乏的3種微量營養(yǎng)元素之一,缺鋅會引起消化功能、免疫功能等異常[8]。
隨著我國居民生活水平日益提高,對膳食結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)均衡有了新的更高要求,如何把小豆營養(yǎng)品質(zhì)提高,做到鋅鐵同補,是小豆產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的重要研究方向之一。葉面噴施鋅肥對谷子[8]、小麥[9]、水稻[10]、花生[11]、馬鈴薯[12]、玉米[13]等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)都具有良好的效果。李宇航[13]研究指出葉面噴施鋅肥有利于糯玉米的生長發(fā)育,可提高其穗重、穗長、穗粗等,降低禿尖長度。呂軍等[14]研究表明,噴施濃度為0.4%的鋅肥有利于提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)。付力成[15]研究表明,葉面施用鋅肥不僅能夠提高水稻抗氧化酶活性及葉綠素含量,還能有效提高水稻植株及籽粒鋅含量。在小豆上應(yīng)用外源鋅的研究尚未開展,鑒于此,本研究開展結(jié)莢期葉面噴施微量硫酸鋅,研究其對小豆產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,并明確最佳施用濃度及次數(shù),以期為黑龍江省小豆產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效和富鋅小豆生產(chǎn)提供理論和技術(shù)支持。
1 材料與方法
1.1 材料
供試小豆品種為龍紅豆4號和冀紅352,由國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系栽培生理崗位提供;供試硫酸鋅為科密歐試劑ZnSO4·7H2O(分析純),由天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。
1.2 方法
1.2.1 試驗設(shè)計
試驗于2022-2023年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范展示基地進行,試驗地塊前茬作物為玉米。田間試驗小區(qū)為6行區(qū),行長5 m,株距15 cm,人工精量點播每穴3粒,初生葉期間苗,每穴保苗2株。
2022年開展?jié)舛群Y選試驗,于5月25日進行播種。試驗采用完全隨機設(shè)計,設(shè)置5個處理,CK(噴施蒸餾水)、Z1(葉面噴施0.1%鋅肥)、Z2(葉面噴施0.2%鋅肥)、Z3(葉面噴施0.3%鋅肥)、Z4(葉面噴施0.4%鋅肥)。各處理3次重復(fù),待植株長至結(jié)莢初期(7月7日),于傍晚16:00進行人工葉面噴施不同濃度硫酸鋅溶液,各處理噴施量均折合為225 L·hm-2。其他管理措施同大田生產(chǎn)保持一致。
2023年開展噴施次數(shù)試驗,于5月28日進行播種。采用隨機區(qū)組設(shè)計,2個小豆品種各設(shè)置4個處理,CK(噴施蒸餾水)、T1(結(jié)莢初期葉面噴施1次0.3%鋅肥)、T2(結(jié)莢初期和中期各葉面噴施1次0.3%鋅肥)、T3(結(jié)莢中期葉面噴施1次0.3% 鋅肥),各處理3次重復(fù)。待植株長至結(jié)莢初期(7月10日),于傍晚16:00進行人工葉面噴施(T1和T2處理),各處理噴施量均折合為225 L·hm-2。待植株長至結(jié)莢中期(7月25日),于傍晚16:00進行人工葉面噴施(T2和T3處理),各處理噴施量均折合為225 L·hm-2。其他管理措施同大田生產(chǎn)保持一致。
1.2.2 測定項目及方法
待小豆植株成熟后,選取連續(xù)10株進行考種,取平均數(shù)作為1個生物學(xué)重復(fù)。質(zhì)量用百分之一天平稱量,籽粒鋅含量使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀檢測,方法參照GB 5009.268-2016。
1.2.3 數(shù)據(jù)分析
用Excel 2010處理試驗數(shù)據(jù)并作圖,使用DPS 20.0軟件選擇新復(fù)極差法進行顯著性差異檢驗。
2 結(jié)果與分析
2.1 葉噴不同濃度鋅肥對小豆產(chǎn)量性狀的影響
2.1.1 單株有效結(jié)莢數(shù)
由表1可知,結(jié)莢初期噴施硫酸鋅有促進小豆單株有效莢數(shù)增多的作用。對龍紅豆4號來說,與CK相比,Z1、Z2、Z3、Z4處理分別提高了5.37%、10.58%、21.17%和10.58%,方差分析結(jié)果表明Z3處理顯著提高了小豆單株有效莢數(shù),但未達到極顯著水平。
對冀紅352來說,與CK相比,Z1、Z2、Z3、Z4處理分別提高了4.71%、9.57%、33.29%和9.57%,經(jīng)方差分析可知Z3處理顯著提高了小豆單株有效莢數(shù),但未達到極顯著差異水平。
2.1.2 單株粒數(shù)
結(jié)莢初期噴施硫酸鋅可增加小豆單株粒數(shù)。就龍紅豆4號而言,各處理小豆單株粒數(shù)由高到低的順序為Z3>Z2=Z4>Z1>CK,其中Z3、Z2、Z4和Z1處理較CK分別提高了18.58%、2.65%、2.65%和1.75%,經(jīng)方差分析可知Z3處理顯著提高了小豆單株粒數(shù),并與其他處理達到極顯著差異水平。
就冀紅352來說,各處理小豆單株粒數(shù)由高到低的順序為Z3>Z2>Z4>Z1>CK,其中Z3、Z2、Z4和Z1處理較CK分別提高了29.67%、17.18%、8.58%和4.69%,經(jīng)方差分析可知Z3處理顯著提高了小豆單株粒數(shù),并且Z3處理與CK之間達到極顯著差異水平(Plt; 0.01)。
2.1.3 單株粒重
結(jié)莢初期噴施硫酸鋅對小豆單株粒重具有增加的作用。對龍紅豆4號而言,各處理小豆單株粒重由高到低的順序為Z3>Z4>Z2>Z1>CK,其中Z3、Z4、Z2、Z1處理較CK分別提高了4.06%、2.71%、2.32%和1.75%, 方差分析結(jié)果表明Z3、Z4和Z2處理與CK之間差異達到顯著水平,且Z3處理與CK之間達到極顯著差異水平。
就冀紅352來說,各處理小豆單株粒重由高到低的順序為Z3>Z2>Z4>Z1>CK,其中Z3、Z2、Z4、Z1處理較CK分別提高了14.74%、7.79%、7.58%和3.16%, 方差分析結(jié)果表明Z3、Z2和Z4處理與CK之間存在顯著性差異,并且均達到極顯著差異水平。
2.1.4 百粒重
結(jié)莢初期噴施硫酸鋅可提高小豆百粒重。具體來看,龍紅豆4號各處理的百粒重由高到低的順序為Z3>Z4>Z2>Z1>CK,其中Z3、Z4、Z2和Z1處理較CK分別提高了9.97%、2.60%、1.49%和1.04%,經(jīng)方差分析可知Z3處理顯著提高了小豆百粒重,并且達到極顯著差異水平。
冀紅352各處理的百粒重由高到低的順序為Z3>Z2>Z1>Z4>CK,其中Z3、Z2、Z1和Z4處理較CK分別提高了6.68%、3.56%、2.58%和2.14%,經(jīng)方差分析可知Z3處理顯著提高了小豆百粒重,并且與CK達到極顯著差異水平。
2.2 葉噴不同濃度鋅肥對小豆籽粒鋅含量的影響
由圖1可知,龍紅豆4號小豆籽粒鋅含量由高到低的順序為Z3>Z2>Z4>Z1>CK,其中,Z3、Z2、Z4和Z1處理鋅含量比CK分別高25.33%、4.41%、1.86%和1.07%,經(jīng)方差分析可知Z3處理極顯著高于CK,其他各處理與CK差異不顯著。
對冀紅352來說,籽粒鋅含量由高到低的順序為Z3>Z4>Z1>Z2>CK,其中,Z3、Z4、Z1和Z2處理鋅含量比CK分別高16.17%、7.21%、6.77%和5.69%,經(jīng)方差分析可知Z3處理極顯著高于CK(Plt;0.01),其他各處理與CK之間的差異不顯著。
2.3 葉噴不同次數(shù)0.3%的鋅肥對小豆產(chǎn)量性狀的影響
2.3.1 單株有效結(jié)莢數(shù)
由表2可知,結(jié)莢期噴施不同次數(shù)0.3%硫酸鋅對小豆單株有效莢數(shù)具有調(diào)增的效應(yīng),不同品種間效果存在差異。就龍紅豆4號而言,與CK相比,T1、T2和T3處理分別提高了23.46%、52.91%和17.64%,方差分析結(jié)果表明,T2處理顯著高于CK(Plt;0.05)。
冀紅352單株有效莢數(shù)表現(xiàn)為T2處理最高,為9.00,T1、T2和T3處理較CK分別提高了21.17%、42.18%和15.80%,經(jīng)方差分析可知T2處理極顯著高于CK(Plt;0.01)。
2.3.2 單株粒數(shù)
結(jié)莢期噴施不同次數(shù)0.3%硫酸鋅對小豆單株粒數(shù)有一定的影響,不同品種間表現(xiàn)不一致。具體來看,不同處理龍紅豆4號單株粒重的高低順序為T2>T1>T3>CK,T2、T1和T3處理較CK分別高46.61%、31.08%和23.30%, 方差分析結(jié)果表明T2、T1和T3處理與CK之間差異均達到顯著水平(Plt;0.05),T2處理與CK之間差異達極顯著水平(Plt;0.01)。
冀紅352的單株粒數(shù)表現(xiàn)為T1、T2和T3處理較CK分別提高了15.56%、49.18%和17.21%,且T2處理極顯著高于CK(Plt;0.01)。
2.3.3 單株粒重
結(jié)莢期噴施不同次數(shù)0.3%硫酸鋅對小豆單株粒重作用明顯。對龍紅豆4號來說,單株粒重的高低順序為T2>T1>T3>CK,T2、T1和T3處理較CK分別高35.37%、17.56%和14.39%, 方差分析結(jié)果表明T2處理與CK之間差異達到極顯著水平(Plt;0.01)。
就冀紅352單株粒重來說, T1、T2和T3處理較CK分別提高了12.28%、31.05%和11.75%,經(jīng)方差分析可知T2處理極顯著高于CK(Plt;0.01)。
2.3.4 百粒重
結(jié)莢期噴施不同次數(shù)0.3%硫酸鋅對小豆百粒重具有增加的效應(yīng)。對龍紅豆4號來說,百粒重的高低順序為T1>T2>T3>CK,T1、T2和T3處理較CK分別高4.97%、4.89%和1.66%, 方差分析結(jié)果表明T1和T2處理與CK之間差異達到顯著水平(Plt;0.05)。
就冀紅352百粒重來說, T1、T2和T3處理較CK分別提高了1.47%、3.38%和0.52%,經(jīng)方差分析可知T2處理極顯著高于CK(Plt;0.01)。
2.4 葉噴不同次數(shù)0.3%的鋅肥對小豆籽粒鋅含量的影響
由圖2可知,結(jié)莢期噴施不同次數(shù)濃度為0.3%的硫酸鋅對小豆籽粒鋅含量的影響很大。對龍紅豆4號而言,籽粒鋅含量的高低順序為T2>T1>T3>CK,T2、T1和T3處理較CK分別提高33.33%、17.48%和15.72%,方差分析結(jié)果表明,T2、T1和T3處理均極顯著高于CK,同時T2處理也極顯著高于T1和T3,說明噴施2次0.3%的硫酸鋅對龍紅豆4號小豆籽粒鋅含量的增加效果更為顯著。
就冀紅352而言,籽粒鋅含量變化規(guī)律與龍紅豆4號完全相同,也表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK,T2、T1和T3處理較CK分別提高48.16%、15.52%和13.88%,方差分析結(jié)果表明,T2、T1和T3處理均極顯著高于CK,同時T2處理也極顯著高于T1和T3(Plt;0.01)。
3 討論
鋅是植物生長必需的微量元素之一,在作物新陳代謝過程中起著重要的作用,同時它也是多種酶的組分,具有促進蛋白質(zhì)代謝、生殖器官發(fā)育及提高抗逆性等生理功能[16]。適量施入外源鋅肥能促進作物生長發(fā)育,提高保護酶活性,降低活性氧類物質(zhì)生成和積累,還可以提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)[17]。相關(guān)研究表明,過量施用鋅肥對植物生長起到毒害作用,杜雪等[18]對火炬樹的研究中提出鋅
肥施入表現(xiàn)為低促高抑的現(xiàn)象,適宜低濃度鋅能提高抗氧化酶活性、起到抗逆促進生長的作用,但是高濃度則產(chǎn)生抑制的影響[17-18],相關(guān)的結(jié)論在小麥的研究中也得到證實[16-17]。說明適宜濃度的施入,是提高外源鋅肥促進作物生長的關(guān)鍵,本研究2022年濃度試驗結(jié)果也表明葉面噴施較低(0.1%)或過高濃度(0.4%)的ZnSO4溶液對小豆籽粒鋅含量作用不明顯,只有施用適宜濃度(0.3%)才可顯著提高小豆籽粒鋅含量。
鋅在人體免疫、生長發(fā)育及泌乳哺育等生理過程中作用明顯,缺鋅可導(dǎo)致人體發(fā)育遲緩,智力低下,加速衰老。鋅不能在人體內(nèi)由生理生化反應(yīng)自動合成,因此增加膳食中鋅的攝入量成為解決人類缺鋅問題的重要措施。楊春霞等[19]研究表明葉面噴施適量鋅肥可以顯著提升籽粒小麥產(chǎn)量和鋅含量,董揚[8]對谷子的研究中、肖靜[11]對花生的研究中、郭九信等[20]、周三妮等[21]在水稻的研究中也與本研究得到了相同的結(jié)果。龐麗麗等[22]研究發(fā)現(xiàn),玉米噴施鋅肥的適宜濃度為0.3%~0.4%,這與本研究在小豆上適宜噴施的濃度基本一致,說明這個濃度的鋅肥可能適合在不同作物中應(yīng)用。李辛[23]研究表明葉面噴施鋅肥的時期一般選擇在植株生長的中后期。小豆開花結(jié)莢鼓粒期持續(xù)時間長,存在共同期,而鼓粒期是小豆籽粒產(chǎn)量和質(zhì)量形成的關(guān)鍵期,本研究選擇小豆結(jié)莢初期和結(jié)莢中期,噴施濃度為0.3%的ZnSO4溶液極顯著提高了小豆籽粒的鋅含量,結(jié)莢中期進行2次噴施的效果更為明顯,對提高籽粒的鋅含量與只噴施1次之間存在極顯著的差異,因此中后期噴施鋅肥更有助于小豆產(chǎn)量的增加以及籽粒鋅含量的積累。
目前,對作物Zn營養(yǎng)方面的多數(shù)研究集中在對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[24-25],而對Zn在作物籽粒中的積累和運輸方面研究得相對較少,同時對于Zn在籽粒中積累的機理還不是很清楚。因此后續(xù)將開展葉面噴鋅肥對不同基因型小豆植株鋅的吸收、積累、分配方面的研究。
4 結(jié)論
2022年研究表明,小豆結(jié)莢期噴施濃度為0.3%的硫酸鋅(Z3)處理對小豆產(chǎn)量及籽粒鋅含量提高具有較好的效果,與對照相比,其可使龍紅豆4號和冀紅352的單株莢數(shù)分別顯著提高21.17%和33.29%,使單株粒數(shù)分別顯著提高18.58%和29.67%,單株粒重分別顯著提高4.06%和14.74%,百粒重分別顯著提高9.97%和6.68%;同時可以使籽粒鋅含量極顯著提高25.33%和16.17%。
2023年研究表明,結(jié)莢初期或結(jié)莢中期噴施1次硫酸鋅(T1或T3)即可使龍紅豆4號和冀紅352的籽粒鋅含量極顯著提高17.48%和15.72%、15.52%和13.88%;結(jié)莢初期+結(jié)莢中期噴施2次硫酸鋅(T2)對小豆籽粒鋅含量的提高作用更為明顯,龍紅豆4號和冀紅352籽粒鋅含量分別比CK極顯著提高了33.33%和48.16%,噴施2次硫酸鋅(T2)與噴施1次硫酸鋅(T1、T3)之間小豆籽粒鋅含量差異也達到極顯著水平,說明結(jié)莢初期+結(jié)莢中期噴施2次硫酸鋅的生產(chǎn)效果更好。這為提高小豆營養(yǎng)品質(zhì)及產(chǎn)品附加值提供了良好的理論基礎(chǔ),可為小豆產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效提供技術(shù)支撐。
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Effects of Foliar Spraying Zinc Fertilizer on Seed Yield and Zinc Content of Adzuki Bean
Abstract:In order to promote the improvement of quality and efficiency in the adzuki bean industry in Heilongjiang Province, experiments were conducted on the effects of zinc sulfate application concentration and application frequency using Longhongdou 4 and Jihong 352 as experimental materials in 2022 and 2023, respectively. In 2022, five concentrations of ZnSO4 (mass percentages of 0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, and 0.4%) were set up for foliar spraying during the podding stage to study their effects on the yield factors of adzuki beans and the zinc content in seeds. The optimal application concentration (0.3%) was selected. In 2023, foliar spraying of 0.3% ZnSO4 was conducted during the early, middle, and early+middle stages of podding to select the optimal spraying frequency. The results of the 2-year experiment showed that spraying exogenous ZnSO4 can increase the effective pods per plant, grain weight per plant, and hundred grain weight of adzuki beans. Spraying 0.3% ZnSO4 was the most suitable, which could effectively increase the 100 grain weight and zinc content of adzuki beans, increasing by 6.68%-9.97% and 16.17%-25.33% respectively compared to CK; Spraying exogenous ZnSO4 with a concentration of 0.3% twice during the early and middle stages of podding could significantly increase the zinc content in adzuki bean seeds. Longhongdou 4 and Jidou 352 increased the zinc content by 33.33% and 48.16%, respectively. Compared with spraying once, spraying twice significantly increased the yield per plant of Jihong 352.
Keywords:adzuki bean;exogenous zinc;yield;zinc content in seeds