我國(guó)新育成小麥品種(系) 籽粒鋅含量及影響因素

摘要： 【目的】明確我國(guó)主要麥區(qū)新育成高產(chǎn)小麥品種（系） 籽粒、面粉和麩皮的鋅含量，探究產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、鋅吸收分配及土壤因素對(duì)小麥籽粒中鋅含量的影響，為我國(guó)小麥新品種（系） 的鋅營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化提供依據(jù)。【方法】在2021—2022、2022—2023 年兩個(gè)小麥生長(zhǎng)季，依托國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在我國(guó)4 個(gè)主要麥區(qū)17 個(gè)省（市） 布置的104 個(gè)新育成小麥品種（系） 田間多點(diǎn)試驗(yàn)，測(cè)定了成熟期小麥籽粒、面粉和麩皮鋅含量、產(chǎn)量及其構(gòu)成、鋅吸收分配特征和土壤理化性質(zhì)，統(tǒng)計(jì)了氮、磷、鉀肥施用量，并以此探析我國(guó)新育小麥品種（系） 籽粒不同組分鋅含量、吸收分配特征及其環(huán)境影響因素?！窘Y(jié)果】我國(guó)小麥新品種（系） 籽粒鋅含量介于14.3～54.7 mg/kg，平均27.6 mg/kg；面粉鋅含量介于1.4～30.2 mg/kg，平均9.0 mg/kg；麩皮鋅含量介于23.2～107.6 mg/kg，平均55.9 mg/kg。籽粒鋅含量每提高1.0 mg/kg，面粉鋅含量提高0.2～0.3 mg/kg，麩皮鋅含量提高1.9～2.3 mg/kg。長(zhǎng)江中下游麥區(qū)和西南麥區(qū)的小麥品種（系） 籽粒及其各組分中鋅含量高于黃淮南北片麥區(qū)。小麥品種（系） 籽粒鋅含量與產(chǎn)量、生物量和穗數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與籽粒鋅吸收量和收獲指數(shù)呈正相關(guān)，與莖葉、穎殼和麩皮鋅吸收量呈負(fù)相關(guān)。籽粒中鋅含量與鈣和硫含量呈負(fù)相關(guān)，與鐵和銅含量呈正相關(guān)。小麥新品種（系） 籽粒及其各組分中鋅含量因地點(diǎn)而異，土壤pH、土壤有效鋅和鐵是影響小麥籽粒鋅含量的主要因素。籽粒鋅含量與土壤pH 呈負(fù)相關(guān)，與土壤有效鋅和鐵呈正相關(guān)；回歸分析結(jié)果表明，在pH 低于6.3、有效鋅高于1.7 mg/kg 的土壤上，籽粒鋅含量可達(dá)到強(qiáng)化水平40.0 mg/kg?！窘Y(jié)論】我國(guó)新育成小麥品種（系） 的籽粒、面粉及麩皮中，鋅的平均含量分別為27.6、9.0 和55.9 mg/kg。影響籽粒各組分鋅營(yíng)養(yǎng)的主要因素在作物方面包括產(chǎn)量、穗數(shù)以及莖葉、穎殼和麩皮中的鋅積累量；在土壤方面則涉及土壤的pH 值、有效鐵含量和鋅含量。在選育高產(chǎn)且優(yōu)質(zhì)的小麥品種時(shí)，應(yīng)著重培育根系鋅吸收能力強(qiáng)、穗粒數(shù)多且千粒重較大的品種，并通過(guò)合理施肥進(jìn)一步強(qiáng)化面粉的鋅營(yíng)養(yǎng)。

關(guān)鍵詞： 小麥；品種；籽粒；面粉；鋅

缺乏鐵、鋅等微量元素被稱為人體“隱性饑餓”，引起貧血、侏儒癥、糖尿病等多種疾病，影響全球1/2 人口的健康[1]。小麥?zhǔn)俏覈?guó)的主糧作物，提供居民20% 以上的鋅攝入[2]，但主產(chǎn)區(qū)籽粒鋅含量介于13.6～56.6 mg/kg，86% 低于推薦值下限40.0 mg/kg，無(wú)法滿足以小麥為主食人口的膳食健康[3?4]。為了滿足人體營(yíng)養(yǎng)需求，小麥籽粒鋅含量還需提高10.0 mg/kg以上[5]。

育種是實(shí)現(xiàn)小麥鋅強(qiáng)化目標(biāo)的重要手段，與農(nóng)藝強(qiáng)化相比具有廣適和安全等特點(diǎn)，更適合發(fā)展中國(guó)家[ 6 ? 7 ]。過(guò)去多數(shù)新育成品種（系） 只注重產(chǎn)量提高，造成籽粒鋅含量被“稀釋”[8?9]。但陜西和河北的田間試驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)，小麥品種籽粒鋅含量與產(chǎn)量無(wú)顯著相關(guān)性[10?11]；南亞和墨西哥的新品種田間試驗(yàn)也表明，小麥籽粒鋅積累量與產(chǎn)量正相關(guān)[12]，這說(shuō)明存在具有高產(chǎn)高鋅潛力的小麥品種。黃土高原的田間試驗(yàn)和江蘇的盆栽試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，能夠從現(xiàn)代小麥品種中篩選出穩(wěn)定的高產(chǎn)高鋅品種[13?14]，但我國(guó)新育成的高產(chǎn)小麥品種（系） 是否具有高鋅特性尚不明確。

小麥籽粒中60%～70% 的鋅來(lái)自營(yíng)養(yǎng)器官累積和鋅向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)[10， 15]，因此，品種間籽粒鋅含量變化與鋅吸收分配密切相關(guān)。在河南石灰性潮土上進(jìn)行的10 個(gè)小麥品種的盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施鋅后籽粒鋅含量提高了56%～92%，籽粒鋅累積量增加了19%～138%[16]。陜西地區(qū)的小麥品種田間試驗(yàn)表明，高鋅品種面粉鋅含量比低鋅品種高64%[17]。這說(shuō)明不同品種籽粒鋅的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)及向面粉的分配能力存在差異，但目前關(guān)于我國(guó)南北方主要麥區(qū)新育成的小麥品種籽粒及面粉鋅含量與鋅吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系尚未見(jiàn)研究。環(huán)境變化貢獻(xiàn)了超過(guò)2/3 的籽粒鋅含量變異[12]。我國(guó)北方麥區(qū)小麥品種的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相同小麥品種在土壤有效鋅不同的地點(diǎn)種植，籽粒鋅含量差異可達(dá)30.7 mg/kg[18]。在土耳其進(jìn)行的20 個(gè)小麥品種的大田試驗(yàn)也表明，缺鋅土壤上小麥籽粒鋅含量比不缺鋅土壤低12.0 mg/kg[19]。因此，地點(diǎn)間的環(huán)境差異也是影響小麥籽粒鋅強(qiáng)化的重要因素，但關(guān)于我國(guó)南北方不同環(huán)境對(duì)小麥品種（系） 籽粒和面粉鋅含量的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。

關(guān)于小麥品種（系） 間籽粒鋅含量范圍的差異，以及這些差異與鋅的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和環(huán)境條件之間的關(guān)系，已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究。然而，對(duì)于主要麥區(qū)新育成的小麥品種（系），關(guān)于其籽粒鋅含量與產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、鋅的吸收分配以及環(huán)境條件之間的關(guān)系，研究尚不夠充分。因此，本研究依托國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在2021—2022 和2022—2023在我國(guó)不同麥區(qū)開(kāi)展了小麥品種測(cè)試網(wǎng)的田間試驗(yàn)，以新育成的小麥品種（系）為材料，旨在明確這些品種（系） 在不同麥區(qū)的籽粒、面粉和麩皮中的鋅含量，并探究鋅含量與產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、鋅的吸收分配、其他營(yíng)養(yǎng)元素含量、土壤因素以及施肥量之間是否存在關(guān)聯(lián)，為小麥新品種（系） 的選育以及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥的生產(chǎn)提供理論依據(jù)和實(shí)踐支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

本研究依托于2021—2023 年國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系全國(guó)良種攻關(guān)的小麥新品種大區(qū)試驗(yàn)進(jìn)行。在黃淮北片、黃淮南片、長(zhǎng)江中下游、西南4 個(gè)麥區(qū)的試驗(yàn)點(diǎn)，種植各地新育成小麥品種及作為對(duì)照的當(dāng)?shù)刂髟云贩N（附表1）。黃淮北片11 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，第一年種植17 個(gè)品種，第二年種植18 個(gè)品種；黃淮南片10 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，第一年種植17 個(gè)品種，第二年種植20 個(gè)品種；長(zhǎng)江中下游麥區(qū)12 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，第一年種植10 個(gè)品種，第二年種植10 個(gè)品種；西南麥區(qū)10 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，第一年種植7 個(gè)品種，第二年種植5 個(gè)品種。該試驗(yàn)采用大區(qū)試驗(yàn)，不設(shè)重復(fù)，各試驗(yàn)點(diǎn)每個(gè)品種播種面積≥300 m2，播期、施肥、灌溉及農(nóng)藥噴灑、除草等措施均按當(dāng)?shù)刈钸m條件進(jìn)行。黃淮麥區(qū)為小麥?玉米輪作，每年10 月種植，次年6 月中旬收獲。長(zhǎng)江中下游麥區(qū)和西南麥區(qū)為小麥水稻輪作，一年兩熟，每年10 月份種植，次年4 月底至6 月中旬收獲。兩年共收集104 個(gè)品種（系），1115 個(gè)小麥樣品。各麥區(qū)0—20 cm 土層土壤基本理化性質(zhì)及施肥量見(jiàn)表1。

1.2 樣品采集與測(cè)定

1.2.1 樣品及種植信息采集 于收獲前3 天采集小麥植株樣品，在每個(gè)小麥品種的種植區(qū)內(nèi)選擇一個(gè)遠(yuǎn)離邊行和小區(qū)兩端的可代表該品種特性的10 m×5 m 采樣區(qū)，隨機(jī)盲抽采集100 穗小麥植株，在根莖結(jié)合處剪除根系。土壤樣品采用五點(diǎn)法采集，在種植小麥的地塊均勻選取5 個(gè)樣點(diǎn)，取0—20 cm 的土壤，除去根、磚石等雜物，將5 個(gè)樣點(diǎn)的土壤捏碎混勻，取約500 g 裝入已標(biāo)記好的塑料樣品袋中，密封袋口。機(jī)械收獲后測(cè)定各品種實(shí)際產(chǎn)量。采樣前調(diào)查小麥種植地點(diǎn)基本信息，包括種植品種、施肥量、播期、播量、灌溉措施等。

1.2.2 樣品處理 植物樣品分為莖葉和穗，自然風(fēng)干后脫粒。莖葉、穎殼、籽粒各稱取20～30 g，用蒸餾水清洗，在90℃ 烘30 min，65℃ 烘干至恒重，用于計(jì)算烘干重和各器官含水量。小麥籽粒產(chǎn)量和莖葉、穎殼生物量均用烘干重表示。烘干的植物樣品用球磨儀（Retsch MM400， 德國(guó)） 粉碎。另取50 g風(fēng)干籽粒用布拉本德小型試驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)（Brabender） 進(jìn)行研磨，分為面粉和麩皮，分別烘干、保存。土壤樣品自然晾干后研磨，過(guò)0.15 和1 mm 尼龍篩，分別保存。

1.2.3 樣品測(cè)定 植物樣品經(jīng)濃H2SO4?H2O2 消解，采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定氮、磷含量，采用火焰光度計(jì)測(cè)定鉀含量；樣品經(jīng)濃HNO3 和H2O2 微波消解，電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS，美國(guó)） 測(cè)定鈣、鎂、硫、鐵、錳、銅、鋅含量。土壤pH、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀及有效鐵、錳、銅、鋅用過(guò)1 mm 篩土樣測(cè)定，有機(jī)質(zhì)和全氮用過(guò)0.15mm 篩土樣測(cè)定。使用全自動(dòng)碳氮分析儀（PrimacsSNC100-IC-E，荷蘭） 測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量，使用pH 自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（S400，瑞士） 測(cè)定土壤pH（水土比為2.5∶1）。用1 mol/L KCl 溶液浸提土壤硝、銨態(tài)氮，用0.5 mol/L NaHCO3 浸提有效磷，通過(guò)連續(xù)流動(dòng)分析儀（AA3，德國(guó)） 測(cè)定；用1 mol/LNH4OAc 浸提土壤速效鉀，采用火焰光度計(jì)（SherwoodM410，英國(guó)） 測(cè)定；用DTPA-CaCl2-TEA 溶液浸提土壤有效鐵、錳、銅、鋅（土液比1∶2），通過(guò)原子吸收分光光度計(jì)（PE PinAAcle500，美國(guó)） 測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算

器官（組分） 鋅吸收量 = 器官（組分） 生物量×器官（部位） 鋅含量/1000 （1）

籽粒（莖葉、穎殼） 鋅收獲指數(shù) = 籽粒（莖葉、穎殼） 鋅吸收量/（籽粒鋅吸收量+莖葉鋅吸收量+穎殼鋅吸收量）×100 （2）

面粉（麩皮） 鋅分配指數(shù) = 面粉（麩皮） 鋅吸收量/籽粒鋅吸收量×100 （3）

式中：器官指籽粒、莖葉、穎殼，組分指面粉和麩皮。鋅含量單位為mg/kg，鋅吸收量單位為g/hm2，生物量單位為kg/hm2，收獲指數(shù)、分配指數(shù)單位為%。

1.3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 為了削弱環(huán)境、地點(diǎn)和年份對(duì)鋅含量變異的影響，將觀測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行相關(guān)分析，從而將重點(diǎn)聚焦在品種變異，保證結(jié)果和結(jié)論的確定性。

Yi = xi=x0 （4）

式中：Yi 表示所種品種的標(biāo)準(zhǔn)值；xi 表示每個(gè)品種在參試試驗(yàn)地點(diǎn)的平均值；x0 表示當(dāng)年所有試驗(yàn)地點(diǎn)所有品種平均值。

1.3.3 統(tǒng)計(jì)分析及繪圖 數(shù)據(jù)用Excel 2019 進(jìn)行計(jì)算，采用SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用R 語(yǔ)言隨機(jī)森林（random forest） 進(jìn)行影響小麥籽粒鋅含量的土壤和農(nóng)藝因子重要性評(píng)估。多重比較采用LSD 最小顯著差異法，差異顯著性水平為5%。利用Origin 2020 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥新品種籽粒、面粉、麩皮中鋅含量及其受年份、品種與地點(diǎn)因素的影響分析

我國(guó)新育成小麥籽粒及其各組分中鋅含量受年份、品種和地點(diǎn)的顯著影響（表2）。籽粒鋅含量介于14.3～54.7 mg/kg （圖1），平均27.6 mg/kg；面粉鋅含量介于1.4～30.2 mg/kg，平均9.0 mg/kg；麩皮鋅含量介于23.2～107.6 mg/kg，平均55.9 mg/kg。麥區(qū)間長(zhǎng)江中下游和西南麥區(qū)籽粒及其各組分中鋅含量顯著高于黃淮南北麥區(qū)。各麥區(qū)面粉和麩皮鋅含量均與籽粒鋅含量正相關(guān)（圖2），籽粒鋅含量每提高1.0 mg/kg，面粉鋅含量提高0.2～0.3 mg/kg，麩皮鋅含量提高1.9～2.3 mg/kg?？梢?jiàn)，小麥新品種籽粒及其各組分中鋅含量在麥區(qū)間表現(xiàn)為“南高北低”，且受地點(diǎn)影響高于品種。隨著籽粒鋅含量增加，鋅主要累積在麩皮，面粉中鋅含量較低。

2.2 小麥新品種籽粒、面粉、麩皮中鋅含量與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的關(guān)系

小麥新品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素因麥區(qū)而異（表3）。產(chǎn)量、生物量和收獲指數(shù)以黃淮北片最高；穗數(shù)（單位面積穗數(shù)）以黃淮南片最高；千粒重以西南麥區(qū)最高，穗粒數(shù)各麥區(qū)間無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)，麥區(qū)間產(chǎn)量、生物量、收獲指數(shù)和穗數(shù)表現(xiàn)為“北高南低”的特點(diǎn)。原始數(shù)據(jù)與其標(biāo)準(zhǔn)化后相關(guān)分析結(jié)果（圖3） 均表明，籽粒、面粉和麩皮鋅含量與產(chǎn)量和生物量呈負(fù)相關(guān)，產(chǎn)量和生物量每增加1.0t/hm2，籽粒鋅含量分別降低2.7 和1.2 mg/kg，面粉鋅含量均降低0.2 mg/kg，麩皮鋅含量分別降低5.0 和3.0 mg/kg；籽粒和麩皮鋅含量均與穗數(shù)呈負(fù)相關(guān)，穗數(shù)每增加100×104/hm2，籽粒和麩皮鋅含量分別降低3.0 和7.0 mg/kg；面粉和麩皮鋅含量與穗粒數(shù)呈正相關(guān)，穗粒數(shù)每增加10，面粉和麩皮鋅含量分別增加2.3 和10.8 mg/kg?？梢?jiàn)，產(chǎn)量、生物量和穗數(shù)的增加不利于小麥籽粒鋅含量的提高；穗粒數(shù)增加有利于面粉和麩皮鋅含量的提升。

2.3 小麥新品種籽粒、面粉、麩皮鋅含量與鋅吸收分配的關(guān)系

我國(guó)新育成小麥品種的籽粒及其各組分的鋅吸收量和收獲指數(shù)因麥區(qū)而異（表4）。籽粒、面粉和麩皮的鋅吸收量以黃淮北片最高，莖葉和穎殼鋅吸收量以長(zhǎng)江中下游麥區(qū)最高；籽粒鋅收獲指數(shù)和面粉鋅分配指數(shù)以黃淮北片麥區(qū)最高，麩皮鋅分配指數(shù)以長(zhǎng)江中下游麥區(qū)最高，莖葉鋅收獲指數(shù)以西南麥區(qū)最高，穎殼鋅收獲指數(shù)以長(zhǎng)江中下游麥區(qū)最高。籽粒鋅含量與籽粒鋅吸收量及收獲指數(shù)正相關(guān)（圖4），與莖葉、穎殼和麩皮鋅吸收量呈負(fù)相關(guān)；面粉鋅含量與面粉鋅分配指數(shù)呈正相關(guān)，與莖葉和麩皮鋅吸收量呈負(fù)相關(guān)；麩皮鋅含量也與籽粒鋅吸收量和收獲指數(shù)呈正相關(guān)，與莖葉和麩皮鋅吸收量呈負(fù)相關(guān)?？梢?jiàn)，鋅向籽粒的再分配是籽粒及其各組分中鋅含量提高的關(guān)鍵。

2.4 小麥新品種籽粒、面粉、麩皮中鋅含量與其他養(yǎng)分含量的關(guān)系

小麥新品種籽粒營(yíng)養(yǎng)元素含量因麥區(qū)而異（表5）。氮、鈣、鎂、硫含量在黃淮北片最高；磷、鉀含量在黃淮南片最高；鐵和鋅含量在西南麥區(qū)最高；錳和銅含量在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)最高。籽粒鋅含量與籽粒鐵和銅含量呈正相關(guān)（圖5），與籽粒鈣和硫含量呈負(fù)相關(guān)；面粉鋅含量與氮、磷、鎂、鐵和銅含量呈正相關(guān)；麩皮鋅含量與鐵和銅含量呈正相關(guān)，與鈣含量呈負(fù)相關(guān)?？梢?jiàn)，籽粒及其各組分中鋅均與鐵、銅協(xié)同，面粉中鋅還與氮、磷、鎂協(xié)同；籽粒中鋅與鈣、硫拮抗，麩皮中鋅亦與鈣拮抗。

2.5 小麥新品種籽粒、面粉、麩皮鋅含量的地點(diǎn)變異

籽粒、面粉和麩皮的鋅含量在各地點(diǎn)間差異顯著（圖6）。相同小麥品種 （系） 的籽粒、面粉和麩皮鋅含量地點(diǎn)間差異最高分別為13.9、7.8 和45.4 mg/kg。黃淮北片小麥籽粒和麩皮鋅含量在山東菏澤最高，面粉鋅含量在山東濰坊最高，地點(diǎn)間高低差異分別為3%、53% 和44%；黃淮南片籽粒和麩皮鋅含量在河南濮陽(yáng)最高，面粉鋅含量在河南駐馬店最高，區(qū)域間最大差異分別為66%、85% 和55%；長(zhǎng)江中下游麥區(qū)籽粒、麩皮、面粉鋅含量在安徽六安最高，地點(diǎn)間最大差異分別為47%、55% 和8%；西南麥區(qū)籽粒和麩皮鋅含量在重慶永川最高，面粉鋅含量在四川國(guó)豪最高，地點(diǎn)間最大差異分別為49%、44%和92%。影響籽粒鋅含量的重要因素是土壤pH 及有效鐵、有效鋅、有效銅含量（圖7）；影響面粉鋅含量的最重要因素是土壤有效鋅；影響麩皮鋅含量的最重要指標(biāo)也是有效鋅，pH 和有效鐵的影響亦顯著。土壤pH 低于6.3，土壤有效鋅含量高于1.7 mg/kg，有效鐵含量高于30.0 mg/kg 時(shí)，籽粒鋅含量可達(dá)強(qiáng)化值40.0 mg/kg。對(duì)高鋅和低鋅地點(diǎn)重要性排序顯著的指標(biāo)進(jìn)一步分析的結(jié)果（表6） 表明，各麥區(qū)高鋅地點(diǎn)pH 平均比低鋅地點(diǎn)低11%，高鋅地點(diǎn)的土壤有效鐵、有效鋅含量平均分別比低鋅地點(diǎn)高171% 和141%，有效銅含量規(guī)律不一致，黃淮北片和西南麥區(qū)高鋅地點(diǎn)有效銅含量平均比低鋅地點(diǎn)高250%，長(zhǎng)江中下游麥區(qū)高鋅地點(diǎn)有效銅含量比低鋅地點(diǎn)低49%，黃淮南片兩者沒(méi)有顯著差異?？梢?jiàn)，影響小麥籽粒及其各組分中鋅含量的關(guān)鍵環(huán)境因素為土壤的pH 及有效鐵、有效鋅含量。土壤的pH 較低、有效鐵和有效鋅含量較高有利于小麥籽粒鋅積累。

3 討論

3.1 小麥新品種籽粒、面粉、麩皮鋅含量及地點(diǎn)間變異分析

本研究表明，我國(guó)主要麥區(qū)新育成小麥品種（系）籽粒鋅含量14.3～54.7 mg/kg，平均27.6 mg/kg。與以往結(jié)果一致，我國(guó)952 個(gè)小麥品種測(cè)定發(fā)現(xiàn)，籽粒鋅含量16.2～91.6 mg/kg，平均36.5 mg/kg[20]。河南265 個(gè)北方冬麥區(qū)主栽品種田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，籽粒鋅21.4～58.2 mg/kg，平均32.3 mg/kg[18]。可見(jiàn)，我國(guó)小麥品種籽粒鋅含量變異較大，平均低于推薦值40.0 mg/kg，還有較大提升空間。本研究還發(fā)現(xiàn)，我國(guó)新育成小麥品種（系） 籽粒鋅含量在麥區(qū)間表現(xiàn)為“南高北低”，黃淮南北麥區(qū)平均為25.7 mg/kg，明顯低于長(zhǎng)江中下游和西南麥區(qū)平均值32.5 mg/kg。我國(guó)主要麥區(qū)農(nóng)戶調(diào)研也發(fā)現(xiàn)，西南麥區(qū)籽粒鋅含量比黃淮麥區(qū)高17%[4]。這與南北方麥區(qū)產(chǎn)量、鋅吸收和土壤條件的差異有關(guān)。長(zhǎng)江中下游麥區(qū)和西南麥區(qū)的平均產(chǎn)量為6.2 t/hm2，黃淮南北麥區(qū)為8.8 t/hm2，表觀上看較高的產(chǎn)量引起了籽粒鋅含量降低，但南方麥區(qū)籽粒鋅吸收量平均197.5 g/hm2，黃淮麥區(qū)141.0 g/hm2，較高的籽粒鋅吸收也是南方麥區(qū)籽粒鋅含量高的主要原因。南方麥區(qū)土壤pH 低，有利于土壤鋅活化[21]。我國(guó)主要麥區(qū)農(nóng)戶調(diào)研也表明，籽粒鋅含量與土壤pH 極顯著負(fù)相關(guān)[4]。本研究中長(zhǎng)江中下游麥區(qū)和西南麥區(qū)土壤pH 值平均6.3，黃淮麥區(qū)土壤pH 平均7.8?？梢?jiàn)，較高的籽粒鋅吸收和較低的土壤pH 是南方麥區(qū)小麥籽粒鋅含量高于北方麥區(qū)的主要原因。

研究還表明，我國(guó)新育成小麥品種（系） 的面粉和麩皮鋅含量分別為1.4～30.2 和23.2～107.6 mg/kg，平均分別為9.0 和55.9 mg/kg。在陜西、河南和河北的小麥品種田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，面粉和麩皮鋅含量分別為7.6～9.1 和87.4～97.0 mg/kg，平均分別為8.3 和90.9 mg/kg[22]。河北的另一個(gè)品種田間試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，面粉和麩皮鋅含量分別為1 0 . 9～1 8 . 4 和7 7 . 9～159.8 mg/kg，平均分別為13.5 和111.3 mg/kg[23]?？梢?jiàn)，不同小麥品種面粉和麩皮的鋅含量存在較大變異，鋅均主要累積在麩皮，面粉中鋅含量較低。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)，籽粒鋅含量每提高1.0 mg/kg，面粉鋅含量提高0.2～0.3 mg/kg，麩皮鋅含量提高1.9～2.3 mg/kg。在河北的小麥品種微肥強(qiáng)化田間試驗(yàn)結(jié)果表明， 施用微肥后籽粒鋅含量每提高1.0 mg/kg，面粉鋅含量提高0.3 mg/kg，麩皮鋅含量提高3.3 mg/kg[23]；在河北的另一田間試驗(yàn)結(jié)果表明，施氮后籽粒鋅含量每提高1.0 mg/kg，面粉鋅含量提高0.3 mg/kg，麩皮鋅含量提高5.8 mg/kg[24]。以上結(jié)果均與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致，說(shuō)明強(qiáng)化小麥籽粒鋅含量的難點(diǎn)是提升小麥主要食用部分面粉的鋅含量。

3.2 小麥品種籽粒中的鋅含量與產(chǎn)量形成和鋅吸收分配的關(guān)系

本研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)新育成小麥品種（系） 籽粒鋅含量與產(chǎn)量、生物量呈負(fù)相關(guān)。產(chǎn)量能解釋20%～60% 的籽粒鋅含量變異[9， 25]，以往多數(shù)研究也發(fā)現(xiàn)籽粒鋅含量與產(chǎn)量負(fù)相關(guān)[3， 26?27]，這主要是由于產(chǎn)量提高引起的養(yǎng)分稀釋效應(yīng)。本研究中面粉和麩皮鋅含量亦與產(chǎn)量、生物量呈負(fù)相關(guān)，河北曲周的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)小麥產(chǎn)量增加1.3 倍，面粉鋅含量降低50%[28]。但黃土高原及南亞和墨西哥的小麥品種田間試驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)，籽粒鋅積累與產(chǎn)量正相關(guān)[12]或無(wú)相關(guān)[11]，說(shuō)明不同小麥品種和地區(qū)的籽粒鋅營(yíng)養(yǎng)與產(chǎn)量的關(guān)系較為復(fù)雜，可能與品種對(duì)鋅的吸收分配因環(huán)境而變化有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，穗數(shù)提高抑制籽粒、面粉和麩皮鋅含量增加；意大利的育種試驗(yàn)和黃土高原的品種田間試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)穗數(shù)與籽粒鋅含量負(fù)相關(guān)[29?30]，說(shuō)明產(chǎn)量對(duì)籽粒鋅含量的稀釋作用可能由穗數(shù)增加主導(dǎo)。穗粒數(shù)和千粒重對(duì)籽粒鋅含量的影響尚無(wú)確定結(jié)論，本研究發(fā)現(xiàn)籽粒鋅含量與穗粒數(shù)和千粒重均無(wú)顯著相關(guān)性，但在其他品種試驗(yàn)中正相關(guān)[10， 31]、負(fù)相關(guān)[32]、或不相關(guān)[12]的結(jié)論均存在；面粉和麩皮鋅含量與穗粒數(shù)正相關(guān)，對(duì)此還未見(jiàn)其他報(bào)道?？梢?jiàn)，小麥籽粒及其各組分鋅含量均受產(chǎn)量增加抑制，但通過(guò)調(diào)控產(chǎn)量構(gòu)成要素可以減少稀釋效應(yīng)帶來(lái)的鋅含量降低；面粉和麩皮鋅含量與產(chǎn)量構(gòu)成要素的關(guān)系受年份和環(huán)境條件影響，其規(guī)律還需要進(jìn)一步研究。

本研究發(fā)現(xiàn)，鋅在籽粒的積累和向籽粒的再分配有利于籽粒鋅含量提高，在莖葉、穎殼和麩皮中的累積會(huì)抑制籽粒鋅含量提升。河南石灰性潮土上10個(gè)品種的盆栽試驗(yàn)表明，增施鋅肥后不同品種小麥籽粒鋅積累量增加了19%～138%[16]。河南的盆栽試驗(yàn)表明，施氮通過(guò)降低莖葉鋅吸收提高籽粒鋅含量[33]。寧夏的小麥品種田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，籽粒鋅分配效率高的品種葉片鋅分配效率較低[34]。以上均說(shuō)明莖葉鋅積累增加不利于籽粒鋅積累，但也有花后去除葉片會(huì)降低籽粒鋅含量的結(jié)果[31]，說(shuō)明鋅在籽粒中的累積受小麥各器官鋅吸收分配的共同調(diào)節(jié)，且受品種和環(huán)境的影響。面粉和麩皮中也有類似的結(jié)論。本研究發(fā)現(xiàn)，麩皮中鋅累積增加會(huì)降低面粉鋅含量。其他禾本科作物如水稻的品種試驗(yàn)也表明，米粉鋅含量隨鋅向谷殼中的分配比例增加而下降[35]。陜西兩年的田間試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，施氮使面粉鋅含量減少了3.4 mg/kg，麩皮鋅含量卻提高了13.0 mg/kg[36]。本研究還發(fā)現(xiàn)，鋅向莖葉的分配抑制面粉和麩皮鋅含量提升，對(duì)此還未見(jiàn)其他報(bào)道。因此，提升小麥鋅吸收和向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)分配有利于提升籽粒與面粉及麩皮的鋅含量；提升鋅向面粉的分配，減少向麩皮的分配，有利于提升小麥可食用部分面粉的鋅含量。

3.3 小麥品種籽粒中鋅含量與其他養(yǎng)分含量及土壤肥力因素的關(guān)系

本研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)新育成小麥品種（系） 籽粒鋅含量與籽粒鐵和銅含量正相關(guān)，與籽粒鈣和硫含量負(fù)相關(guān)。以往的研究中也有類似結(jié)果，測(cè)定我國(guó)北方冬麥區(qū)240 個(gè)小麥品種籽粒養(yǎng)分發(fā)現(xiàn)，籽粒鋅含量與磷、鉀、硫、鈣、鎂、錳和銅含量呈正相關(guān)[37]。華北平原兩年的大田試驗(yàn)證實(shí)，小麥籽粒鋅含量增加43%，鈣和錳含量分別降低4% 和7%[38]。美國(guó)田間試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，小麥籽粒的銅和鋅之間具有強(qiáng)相關(guān)性[39]。黃土高原田間試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，隨著施鋅量增加，小麥磷和鎂的吸收速率增加，鈣和錳的吸收顯著降低[40]。說(shuō)明小麥籽粒營(yíng)養(yǎng)元素間存在連鎖關(guān)系，可能與養(yǎng)分間吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的方式有關(guān)。本研究中，面粉中鋅與氮、磷、鎂、鐵和銅協(xié)同，麩皮中鋅與鐵和銅協(xié)同，與鈣拮抗。元素間協(xié)同主要與其在面粉和麩皮中的共定位或吸收轉(zhuǎn)運(yùn)方式相似有關(guān)。如氮、鉀和硫等元素參與蛋白質(zhì)代謝，促進(jìn)鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和儲(chǔ)存蛋白的形成[41?42]。小麥面粉中存在硫鋅共定位，黃土高原6 個(gè)品種的田間試驗(yàn)證實(shí)，高鋅品種的面粉硫含量比低鋅品種高34%，鋅含量高64%[17]，在本研究中硫與鋅卻負(fù)相關(guān)，可能與品種特性有關(guān)。因此，選擇合適的品種及優(yōu)化栽培可以同時(shí)提高小麥籽粒鋅及其他營(yíng)養(yǎng)元素含量。

相同小麥品種（系） 的籽粒鋅含量在不同地點(diǎn)也存在顯著差異。本研究中，相同小麥品種（系） 的籽粒、面粉和麩皮鋅含量地點(diǎn)間差異最高分別為13.9、7.8 和45.4 mg/kg。我國(guó)主要麥區(qū)的田間試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，相同品種種植在江蘇時(shí)籽粒鋅含量為51.7 mg/kg，在河南時(shí)僅21.0 mg/kg[18]。巴西2 個(gè)地點(diǎn)種植相同小麥品種，面粉鋅存在1.2 mg/kg 的差異[43]。說(shuō)明不同環(huán)境條件中小麥對(duì)鋅的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力不同。進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)，土壤有效鐵、銅、鋅含量和土壤pH 是影響籽粒、面粉和麩皮鋅含量的重要環(huán)境因素。土耳其20 個(gè)品種的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤有效鋅為0.1 mg/kg 時(shí)小麥籽粒鋅含量為7.0～相同小麥品種（系） 的籽粒鋅含量在不同地點(diǎn)也存在顯著差異。本研究中，相同小麥品種（系） 的籽粒、面粉和麩皮鋅含量地點(diǎn)間差異最高分別為13.9、7.8 和45.4 mg/kg。我國(guó)主要麥區(qū)的田間試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，相同品種種植在江蘇時(shí)籽粒鋅含量為51.7 mg/kg，而在河南時(shí)僅為21.0 mg/kg[18]。在巴西兩個(gè)地點(diǎn)種植的相同小麥品種，面粉鋅存在1.2 mg/kg 的差異[43]。說(shuō)明不同環(huán)境條件中小麥對(duì)鋅的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力不同。進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)，土壤有效鐵、銅、鋅含量和土壤pH 是影響籽粒、面粉和麩皮鋅含量的重要環(huán)境因素。土耳其2 0 個(gè)品種的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤有效鋅為0.1 mg/kg 時(shí)小麥籽粒鋅含量為7.0～11.0 mg/kg，而土壤有效鋅為8.8 mg/kg 時(shí)籽粒鋅含量為14.0～23.0 mg/kg[19]。我國(guó)主要麥區(qū)葉面噴鋅田間試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤pH 對(duì)籽粒鋅含量的影響大于土壤有效鋅，pH 每升高1 個(gè)單位，小麥籽粒鋅含量降低3.8 mg/kg[44]。山西、陜西、甘肅的農(nóng)戶調(diào)研結(jié)果進(jìn)一步表明，高鋅組小麥的土壤pH、有效鐵和有效銅含量比低鋅組分別低1%，37% 和33%，有效鋅高35%[ 4 5 ]。本研究發(fā)現(xiàn)，小麥籽粒鋅含量高的地點(diǎn)pH 平均比低鋅地點(diǎn)低11%，高鋅地點(diǎn)的有效鐵、有效鋅含量平均分別比低鋅地點(diǎn)高171% 和141%，有效銅含量規(guī)律不一致。說(shuō)明提高小麥籽粒、面粉和麩皮鋅含量的關(guān)鍵土壤條件是土壤的pH 較低、有效鐵和有效鋅含量較高?；貧w分析表明，籽粒鋅達(dá)到強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)40.0 mg/kg 時(shí)，土壤pH 為6.3，土壤有效鋅為1.7 mg/kg，土壤有效鐵為30.0 mg/kg。

4 結(jié)論

土壤pH 和有效鐵、有效鋅含量是影響小麥籽粒鋅含量的主要土壤因素，由此我國(guó)新育成高產(chǎn)小麥籽粒及其各組分中鋅含量呈“南高北低”的特點(diǎn)。但總的來(lái)看，籽粒、面粉和麩皮平均鋅含量分別為27.6、9.0 和55.9 mg/kg，低于人體健康所需的推薦含量。產(chǎn)量、穗數(shù)及莖葉、穎殼和麩皮的鋅積累也是影響小麥籽粒和面粉鋅營(yíng)養(yǎng)的主要作物因素；籽粒中鋅與鈣拮抗，與鐵和銅協(xié)同。因此，在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種的選育中，應(yīng)注重培育根系吸收鋅能力強(qiáng)、穗粒數(shù)多且千粒重大的品種，并通過(guò)合理施肥來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化面粉的鋅營(yíng)養(yǎng)。