土壤氮、鋅和鎘處理及其互作對(duì)兩小麥品種產(chǎn)量性狀及安全品質(zhì)的影響

摘要：為了明確土壤氮、鋅、鎘處理及其互作對(duì)不同小麥品種產(chǎn)量及其安全品質(zhì)的影響，本研究在盆栽條件下，以摻和了泥炭的土壤為培育基質(zhì)，以揚(yáng)麥25和揚(yáng)麥33為試驗(yàn)材料，主區(qū)氮處理設(shè)高氮（0.40 g·kg-1）和低氮（0.27 g·kg-1），裂區(qū)設(shè)對(duì)照、鋅處理（75mg·kg-1）、鎘污染（5 mg·kg-1）和鋅（75 mg·kg-1）+鎘（5 mg·kg-1）處理，測(cè)定小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量性狀、植株不同部位氮、鋅、鎘含量，并計(jì)算鋅、鎘累積量與轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。結(jié)果表明：低氮處理使小麥主要生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成因子顯著下降，導(dǎo)致產(chǎn)量減少20.5%；低氮處理小麥的籽粒、葉和莖氮含量平均降低8.7%～20.4%，籽粒鋅、鎘含量及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（莖葉向籽粒）均顯著下降（6.7%～12.0%），但穎殼和穗軸鋅、鎘含量多呈增加趨勢(shì)。土施鋅肥使小麥穗數(shù)顯著增加，進(jìn)而使產(chǎn)量平均增加10.3%；施鋅使小麥各部位鋅含量均大幅上升，使籽粒鎘含量及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均顯著下降（9.6%～19.8%），而其他部位鎘含量不變或增加；土壤鎘處理使小麥各部位鎘含量大幅上升，但小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量性狀以及各部位鋅含量和鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)多無(wú)顯著變化。多數(shù)情形下，氮、鋅和鎘處理及其互作對(duì)小麥鎘含量的影響存在明顯的品種和部位依賴，揚(yáng)麥33較揚(yáng)麥25更為敏感。研究表明，中等強(qiáng)度鎘污染對(duì)小麥產(chǎn)量無(wú)顯著影響，但使小麥不同部位鎘含量大幅上升；減施氮肥和增施鋅肥均能顯著降低小麥?zhǔn)秤貌课坏逆k含量，而飼用部位鎘含量呈相反趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：小麥；鎘污染；氮肥；施鋅；產(chǎn)量；安全品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-6819（2025）02-0439-12 doi： 10.13254/j.jare.2023.0836

鎘在環(huán)境中流動(dòng)性大、污染面積廣，低濃度時(shí)就會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生較大的毒性，且易被植物吸收[1]。據(jù)2014年全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查顯示，全國(guó)超過(guò)7.0%的耕地土壤受到鎘的污染[2]。在農(nóng)業(yè)土壤中，鎘易被作物吸收和積累，通過(guò)食物鏈對(duì)人或動(dòng)物暴露并造成健康危害。小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植最廣泛的谷類作物之一，其籽粒中鎘的潛在積累量高于其他禾谷類作物[3]。因此，降低小麥植株特別是籽粒部分鎘含量，是確保糧食安全和減少人體健康風(fēng)險(xiǎn)的重要研究方向。

鋅是各種生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中不可缺少的微量元素之一。作物缺鋅不僅會(huì)降低糧食產(chǎn)量，還會(huì)影響營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。鋅和鎘具有相似的理化性質(zhì)，在植物根系吸收過(guò)程中存在復(fù)雜的相互作用[4]。眾多研究發(fā)現(xiàn)[5-8]，施用鋅肥在提高小麥植株鋅含量的同時(shí)，顯著降低了籽粒鎘含量。與籽粒相比，鋅鎘互作對(duì)小麥其余部位的報(bào)道較少且存在爭(zhēng)議[9-11]。例如，Bashir等[9]研究發(fā)現(xiàn)，葉面施鋅可有效降低小麥根、莖、穎殼和籽粒鎘含量；但亦有研究發(fā)現(xiàn)，土施或葉面施鋅使鎘污染小麥籽粒鎘含量降低，而莖鎘含量上升[10]。還有研究報(bào)道，鋅對(duì)鎘吸收的促進(jìn)和抑制與土壤鋅鎘比有關(guān)[12]。此外，小麥不同品種對(duì)土壤施鋅的響應(yīng)亦不同[13]?？梢?jiàn)，鋅鎘在土壤-植株體系中互作關(guān)系非常復(fù)雜，需在多種生境條件下開(kāi)展品種比較研究。

植物氮素供應(yīng)在鋅和鎘的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中具有重要作用[5，14]。大量研究報(bào)道[15-17]，增加施氮量有利于提高小麥不同部位鋅含量。小麥氮鎘互作研究報(bào)道較少且存在爭(zhēng)議，增加施氮量可以提高小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量，促進(jìn)鎘的積累[18-19]；但也有相反報(bào)道，增加施氮量提高小麥生物量，稀釋效應(yīng)使籽粒鎘含量降低[20-21]。生產(chǎn)上常以增施穗肥來(lái)增加氮素積累，但生育后期施氮是否影響鋅和鎘向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)？鋅鎘互作如何受氮肥運(yùn)籌的影響？目前仍不明確。綜合研究土壤氮處理、鋅處理、鎘處理以及品種互作對(duì)小麥不同部位重要元素含量的影響未見(jiàn)報(bào)道。

本課題組近期單品種研究發(fā)現(xiàn)減施氮肥或/和土壤施鋅均可減少小麥籽粒的鎘含量，但沒(méi)有測(cè)定籽粒之外的其他部位元素含量[5]。另外該研究施鋅含量過(guò)高，因此造成較高的土壤鋅鎘比（鋅和鎘含量比值為30∶1），而小麥籽粒鎘的累積可能受土壤鋅鎘比影響，在較低的土壤鋅鎘比條件下鋅鎘互作對(duì)小麥鎘積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響尚不清楚。鑒于此，本研究選用兩個(gè)小麥代表品種為試驗(yàn)對(duì)象，在兩種氮肥運(yùn)籌下設(shè)置鋅鎘互作（鋅和鎘含量比值為15∶1）試驗(yàn)，重點(diǎn)研究不同處理及其互作對(duì)小麥鋅鎘元素積累和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，并評(píng)估這些影響的品種和部位（籽粒、莖稈、葉片、穗軸和穎殼）差異，以期為通過(guò)農(nóng)藝措施最小化鎘污染引發(fā)的食品安全問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

小麥盆栽試驗(yàn)于2021—2022年在揚(yáng)州大學(xué)網(wǎng)室進(jìn)行。塑料盆高31 cm，上口徑28 cm，下口徑21 cm。供試盆栽基質(zhì)由2 kg泥炭基質(zhì)和4 kg常規(guī)大田土壤混合而成，其基本理化性質(zhì)見(jiàn)文獻(xiàn)[5]。

主區(qū)氮處理設(shè)高氮0.40 g·kg-1和低氮0.27 g·kg-1（以純N計(jì)），裂區(qū)設(shè)對(duì)照、鋅處理（75 mg·kg-1）、鎘污染（5 mg·kg-1）和鋅+鎘處理4個(gè)處理。盆栽基質(zhì)中添加鋅和鎘均以Zn2+、Cd2+ 計(jì)，鋅和鎘分別以ZnSO4 ·7H2O和CdSO4·8/3H2O的形式施入。

1.2 試驗(yàn)方法

以揚(yáng)麥25、揚(yáng)麥33 為供試小麥品種，2021 年11月5日播種，每處理組合播種2盆，每盆播種20粒，出苗后每盆間苗至8株，分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、穗后20 d四個(gè)時(shí)期各去除1株，因此成熟期每盆剩余4株。2022年5月10日收獲，全生育期共176 d。低氮處理施氮總量為1.6 g·盆-1，為當(dāng)?shù)佧溵r(nóng)的常規(guī)施用量，基肥和拔節(jié)肥平均分兩次施用；高氮處理施氮總量為2.4 g盆-1，在低氮基礎(chǔ)上增加一次穗肥。磷、鉀施用量分別為0.5、1.0 g·盆-1，基肥和拔節(jié)肥分別占66% 和33%?；?、拔節(jié)肥和穗肥施用日期分別為2021年12月15日、2022年2月22日和2022年3月23日。其中基肥施用復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15），拔節(jié)肥施用復(fù)合肥和尿素（含氮率46.7%），穗肥施用尿素。定期進(jìn)行水分管理和病蟲(chóng)害防治，保證小麥正常生長(zhǎng)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

劍葉SPAD值測(cè)定：抽穗期取倒一完全展開(kāi)葉1/3處進(jìn)行葉片SPAD值測(cè)定，用Chlorophyll Meter ModelSPAD-502葉綠素儀（柯尼卡美能達(dá)公司，日本）測(cè)量。

劍葉光合測(cè)定：抽穗期每盆選取長(zhǎng)勢(shì)一致、生長(zhǎng)發(fā)育狀況良好的三張劍葉，用LI-6800XT 光合測(cè)定系統(tǒng)（LI-COR公司，美國(guó)）測(cè)定葉片中上部的光飽和光合速率等光合參數(shù)。

籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成、生物量和收獲指數(shù)的測(cè)定：成熟期每處理收取8穴植株，每株先將穗、莖稈和葉片分開(kāi)，清洗后40 ℃烘干至恒質(zhì)量，將穗分為籽粒、穗軸和穎殼，測(cè)定每盆穗數(shù)、穗質(zhì)量、麥草質(zhì)量、總粒數(shù)、總粒質(zhì)量，計(jì)算籽粒產(chǎn)量、每株穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、生物量和收獲指數(shù)（HI）。

小麥籽粒、莖稈和葉片氮含量測(cè)定：各部位磨成粉末后稱取0.200 g于100 mL消化管中，濃硫酸消解后用SmartChem200全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀（Analyzermedical system 公司，意大利）測(cè)定消解液氮含量，并計(jì)算籽粒氮含量。

小麥籽粒鋅、鎘含量測(cè)定：籽粒用盤(pán)式振動(dòng)研磨儀（TS1000，Siebtechnik Gmbh公司，德國(guó)）磨粉。稱取籽粒粉樣0.450～0.500 g于微波消解儀（MARSS GEM公司，美國(guó)）中用濃硝酸消解，用全譜直讀等離子發(fā)射光譜儀（iCAP6300，ThermoFish Scientific 公司，美國(guó)）測(cè)定樣品鋅、鎘含量。

小麥葉片、莖稈、穎殼和穗軸鋅、鎘含量的測(cè)定：各部位樣品分別用小型家用磨粉機(jī)磨粉，分別稱取0.200 g烘干樣品，在馬弗爐中500 ℃高溫灰化12 h，待灰分完全冷卻后加入15 mL 6%的硝酸進(jìn)行溶解，靜置24 h后過(guò)濾。元素含量測(cè)量方法與儀器同上。

鋅鎘累積量：植株各部位元素累積量=各部位元素含量×各部位生物量（加權(quán)平均）

小麥植株鋅、鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TFZn/Cd）測(cè)定：根據(jù)小麥籽粒鎘（鋅）含量與莖葉、麥草鎘（鋅）含量的比值計(jì)算而得。具體計(jì)算公式如下：

莖葉向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)：TF莖葉-籽粒=C籽粒/（[ C莖×M莖+C葉×M葉）（/ M莖+M葉）

麥草向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)：TF麥草-籽粒=C籽粒/（[ C莖×M莖+C葉×M葉+C穎殼×M穎殼+C穗軸×M穗軸）（/ M莖+M葉+M穎殼+M 穗軸）

式中：M 為質(zhì)量，g；C 為含量，mg·kg-1。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本研究用Excel 2016處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖表繪制，用SAS 9.4對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，SAS混合模型[22]中品種、鋅處理、鎘處理以及這些因素之間的互作為固定因子，盆和植株為隨機(jī)因子。采用Tukey HSD檢驗(yàn)對(duì)各品種不同氮、鋅、鎘處理下的均值進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥籽粒產(chǎn)量及構(gòu)成因素、生物量和收獲指數(shù)

土壤氮、鋅和鎘處理對(duì)兩小麥品種抽穗期葉片SPAD值和光飽和光合速率（Asat）的影響見(jiàn)表1。揚(yáng)麥33 Asat 顯著大于揚(yáng)麥25，SPAD 值則以揚(yáng)麥25 更大。低氮處理使SPAD 值和Asat較高氮處理分別平均顯著降低20.7% 和5.7%。施鋅使小麥SPAD 值平均顯著增加1.7%，但Asat 無(wú)顯著變化。鎘污染對(duì)SPAD值和Asat均無(wú)顯著影響。

兩小麥品種產(chǎn)量無(wú)顯著差異，但產(chǎn)量構(gòu)成因素間均存品種差異。與高氮相比，低氮處理使穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量平均分別顯著降低8.2%、5.4%、10.5%，產(chǎn)量顯著降低20.5%。施鋅使產(chǎn)量平均顯著增加10.3%，這與穗數(shù)顯著增多（+9.6%）有關(guān)。鎘污染對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均無(wú)明顯影響。

平均而言，揚(yáng)麥33收獲指數(shù)顯著大于揚(yáng)麥25，但生物量無(wú)品種差異；低氮處理使生物量和收獲指數(shù)分別顯著降低13.5%、9.9%，但施鋅、施鎘處理對(duì)兩指標(biāo)均無(wú)顯著影響。

2.2 小麥不同部位鎘含量

土壤氮、鋅和鎘處理對(duì)供試品種籽粒鎘含量的影響見(jiàn)圖1和表2。揚(yáng)麥33籽粒鎘含量比揚(yáng)麥25平均顯著高19.0%。低氮處理使小麥籽粒鎘含量平均顯著下降10.7%。施鋅使籽粒鎘含量顯著降低19.8%。從不同氮水平看，高氮條件下施鋅使籽粒鎘含量的降幅明顯大于低氮條件。鎘污染使小麥籽粒鎘含量大幅增加（+184倍），揚(yáng)麥33增幅顯著大于揚(yáng)麥25。從不同氮、鋅水平看，鎘處理使高氮小麥籽粒的鎘含量增幅大于低氮小麥，不施鋅小麥籽粒增幅大于施鋅小麥。方差分析表明，品種×鎘、氮×鋅、氮×鎘、鋅×鎘和氮×鋅×鎘處理對(duì)小麥籽粒鎘含量的影響均達(dá)顯著水平。

揚(yáng)麥33葉片、莖稈、穎殼、穗軸鎘含量均顯著大于揚(yáng)麥25（表2 和圖2）。低氮處理對(duì)莖稈鎘含量無(wú)顯著影響，使葉片鎘含量顯著下降28.1%，但穎殼、穗軸鎘含量分別顯著增加46.9%、11.7%，均為揚(yáng)麥33 的響應(yīng)大于揚(yáng)麥25。施鋅使小麥穗軸鎘含量顯著增加19.5%，對(duì)葉片、莖稈和穎殼鎘含量無(wú)顯著影響。鎘污染使小麥葉片、莖稈、穎殼和穗軸鎘含量平均分別增加40、22、21倍和21倍。方差分析表明，不同主效應(yīng)間互作對(duì)上述部位鎘含量的影響多數(shù)達(dá)到或接近顯著水平。

2.3 小麥不同部位鋅含量

土壤氮、鋅和鎘處理對(duì)小麥籽粒鋅含量的影響見(jiàn)圖3和表3。揚(yáng)麥33籽粒鋅平均含量顯著大于揚(yáng)麥25。低氮處理使小麥籽粒鋅含量降低6.7%，但土壤施鋅和鎘污染使籽粒鋅含量分別顯著增加99.2%和9.3%。

揚(yáng)麥33葉片、莖稈、穎殼、穗軸鋅含量均顯著大于揚(yáng)麥25（圖4和表3）。低氮處理使小麥葉片、穎殼、穗軸鋅平均含量分別顯著增加19.9%、20.4%、18.2%，增幅因品種而異。施鋅使小麥葉片、莖稈、穎殼和穗軸鋅平均含量分別顯著增加2.6、8.7、3.5倍和8.9倍。施鎘使小麥莖稈、穎殼鋅平均含量分別顯著增加10.6%、8.0%。方差分析顯示，不同主效應(yīng)間的互作效應(yīng)對(duì)穗軸鋅含量多數(shù)達(dá)顯著水平，但對(duì)葉片、莖桿和穎殼鋅含量多無(wú)顯著影響（Cv×Zn 除外）。

2.4 小麥不同部位氮含量

小麥葉片和莖稈氮含量存在顯著的品種差異，但籽粒氮含量?jī)善贩N差異不顯著（表4）。低氮處理使小麥籽粒、葉片和莖稈氮平均含量分別顯著降低20.4%、9.0%、8.7%。施鋅使籽粒氮平均含量顯著增加6.3%，而葉片氮含量顯著降低11.0%，后者主要與揚(yáng)麥33顯著降低有關(guān)。施鎘使小麥籽粒、葉片和莖桿氮平均含量分別增加4.7%、6.6%和6.9%。

2.5 小麥不同部位鎘、鋅累積量

不同處理對(duì)小麥各部位鎘累積量的影響見(jiàn)圖5和表5。揚(yáng)麥33不同部位鎘累積量均顯著大于揚(yáng)麥25對(duì)應(yīng)部位。低氮處理使葉片、籽粒、全株鎘累積量分別顯著降低40.7%、30.4%、18.7%，但使穎殼顯著增加31.1%。施鋅使小麥穗軸平均鎘累積量顯著上升33.7%，但對(duì)其他部位均無(wú)顯著影響。鎘污染使小麥不同部位鎘累積量大幅上升（24～142倍），揚(yáng)麥33增幅顯著大于揚(yáng)麥25，表現(xiàn)為不同部位鎘累積量均有顯著的品種×鎘互作效應(yīng)（表5）。

揚(yáng)麥33葉片、莖稈、穗軸、穎殼和全株的平均鋅累積量均顯著大于揚(yáng)麥25（圖5和表5）。低氮處理使小麥籽粒和全株鋅平均累積量分別顯著降低28.0%、17.8%，但對(duì)其他部位均無(wú)顯著影響。施鋅使小麥不同部位鋅累積量均大幅上升（2.2～9.5倍），揚(yáng)麥33增幅大于揚(yáng)麥25，且高氮條件下葉片、籽粒和全株鋅累積量的增幅大于低氮條件下的增幅。鎘污染使籽粒、莖稈、穎殼、穗軸和全株鋅平均累積量分別顯著上升18.7%、17.6%、20.6%、14.9%和17.7%。

2.6 小麥鎘、鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)

鎘污染條件下小麥莖葉或麥草向籽粒的鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)見(jiàn)圖6A～6B。兩品種相比，揚(yáng)麥25鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)顯著大于揚(yáng)麥33。低氮處理使莖葉或麥草向籽粒鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較高氮處理平均分別顯著降低7.8%、11.5%。施鋅使小麥莖葉或麥草向籽粒鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均顯著降低9.6%，這主要與揚(yáng)麥33顯著降低有關(guān)；從揚(yáng)麥33不同氮水平看，高氮條件下莖葉或麥草向籽粒鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的降幅均大于低氮處理。

施鋅條件下小麥莖葉或麥草向籽粒的鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)見(jiàn)圖6C～6D。揚(yáng)麥25 鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)顯著大于揚(yáng)麥33。低氮處理使莖葉或麥草向籽粒的鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)平均分別顯著降低12.0%、8.0%。鎘污染對(duì)小麥鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)無(wú)顯著影響。

3 討論

3.1 減施氮肥對(duì)小麥產(chǎn)量性狀和不同部位元素含量的影響

氮肥運(yùn)籌對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著的調(diào)節(jié)作用[23-24]。本實(shí)驗(yàn)表明，與高氮相比，低氮處理使小麥籽粒產(chǎn)量平均減少20.5%（表1）。從產(chǎn)量構(gòu)成因子看，產(chǎn)量下降主要與穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量降低有關(guān)，這與陳天鑫等[23]的研究結(jié)果一致。低氮使各器官含氮量降低（表4），進(jìn)而使葉片光合作用明顯減弱，表現(xiàn)為SPAD 值和光飽和光合速率顯著降低（表1），最終導(dǎo)致生物量和產(chǎn)量下降。

小麥籽粒鋅含量[15-17]和鎘含量[18-19]通常隨施氮量增加而增加，但亦有不同報(bào)道[20-21]。本研究結(jié)果與多數(shù)報(bào)道一致，減氮處理使小麥籽粒鋅含量和鎘含量分別顯著下降6.7%和10.7%（圖1、圖3）。與此相對(duì)應(yīng)，減氮處理亦使鋅、鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均顯著下降（約10%，圖6）。相比籽粒，施氮量對(duì)小麥其他部位特別是穗軸和穎殼鋅鎘含量的報(bào)道較少[25-26]。本研究發(fā)現(xiàn)，與籽粒不同，減氮條件下小麥其他部位鋅鎘含量不變或增加。籽粒與其他部位的這種差異可能與減氮處理導(dǎo)致鋅鎘向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)減弱，疊加穗軸和穎殼部位對(duì)鋅鎘的滯留作用有關(guān)[27-28]。綜上，減施氮肥可有效降低小麥籽粒鎘含量。

3.2 土施鋅肥對(duì)小麥產(chǎn)量性狀和不同部位鋅鎘含量的影響

鋅是作物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素，缺鋅土壤施鋅可增加籽粒產(chǎn)量[21]。本試驗(yàn)證實(shí)，土施75 mg·kg-1 ZnSO4使供試品種籽粒產(chǎn)量平均增加10.3%（表1）。從產(chǎn)量組分看，施鋅小麥產(chǎn)量增產(chǎn)主要與穗數(shù)增多有關(guān)，前人亦有類似報(bào)道[5，29]。與此吻合，施鋅小麥測(cè)定的生長(zhǎng)指標(biāo)均呈增加趨勢(shì)，其中抽穗期SPAD值以及收獲指數(shù)均達(dá)顯著水平（表1）。

土施鋅肥不僅可以增產(chǎn)，亦使小麥不同部位鋅含量顯著增加（圖3、圖4）。從增幅來(lái)說(shuō)，鋅處理小麥籽粒鋅含量的增幅明顯小于其他部位，其中穗軸的增幅最大。這說(shuō)明鋅從營(yíng)養(yǎng)器官到籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)易在穗軸滯留[27-28]。因此，小麥生物強(qiáng)化需要破解這種轉(zhuǎn)運(yùn)障礙才能有效增強(qiáng)鋅營(yíng)養(yǎng)水平。本研究還發(fā)現(xiàn)，鋅處理對(duì)小麥各部位鋅含量的影響明顯與品種有關(guān)，揚(yáng)麥33的敏感性明顯大于揚(yáng)麥25。

鋅和鎘具有相似的理化性質(zhì)，但兩者之間存在復(fù)雜的交互作用[4]。前人研究鋅鎘互作對(duì)小麥籽粒的影響報(bào)道較多[5-8]，但對(duì)穗軸等其他部位報(bào)道較少[9-11]。與多數(shù)報(bào)道一致[5-8]，本研究發(fā)現(xiàn)土施鋅肥使小麥籽粒鎘含量平均下降19.8%，表現(xiàn)出拮抗作用。與此不同，鋅處理?xiàng)l件下其他測(cè)定部位鎘含量不變或增加，其中穗軸平均增幅達(dá)19.5%（圖1、圖2）。施鋅對(duì)地上部總鎘累積量無(wú)顯著影響（圖5和表5），但使鎘處理小麥的籽粒鎘轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)顯著下降（圖6）。這表明，施鋅沒(méi)有減少植株對(duì)Cd2+的吸收，只是相對(duì)阻滯了Cd2+向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致其他部位鎘含量沒(méi)有降低甚至增加，更多保留在穗軸部位。前人單品種試驗(yàn)亦有類似報(bào)道[9-10]。這可能是鋅和鎘競(jìng)爭(zhēng)運(yùn)輸系統(tǒng)中相同的膜結(jié)合位點(diǎn)，鋅的供應(yīng)增加限制了鎘在韌皮部向籽粒的運(yùn)輸[30]。與本課題組前期150 mg·kg-1 的鋅添加相比[5]，土壤鋅鎘比降低后，籽粒鎘含量降幅減少，這與前人研究結(jié)果相似[12]。以上分析說(shuō)明土施75 mg·kg-1鋅可以顯著增加不同測(cè)定部位鋅含量，但對(duì)鎘含量的影響因部位而異：食用部位籽粒鎘含量顯著降低，而莖葉等飼用部位呈相反趨勢(shì)。

3.3 鎘污染對(duì)小麥產(chǎn)量性狀和不同部位鎘鋅含量的影響

盡管本試驗(yàn)鎘處理含量（5 mg·kg-1）大于農(nóng)田鎘污染風(fēng)險(xiǎn)管制值，但數(shù)據(jù)表明，鎘污染對(duì)供試小麥品種生長(zhǎng)和產(chǎn)量性狀均無(wú)明顯影響（表1）。這可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)土壤有機(jī)質(zhì)含量較高、通透性強(qiáng)，可大大減輕鎘污染對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響[31]。類似結(jié)果在其他研究中亦有報(bào)道[32]。

盡管鎘污染小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量性狀沒(méi)有變化，但不同部位鎘含量均大幅增加，除穎殼外均超國(guó)家食用和飼用安全標(biāo)準(zhǔn)。值得關(guān)注的是，鎘污染小麥穗軸的鎘含量明顯高于其他部位。穗軸是連接籽粒與莖葉的直接通道，上述結(jié)果說(shuō)明鎘也易在穗軸部位匯集，但這種部位差異還需更多品種和環(huán)境條件的驗(yàn)證。鎘污染對(duì)小麥鎘含量的影響也存在品種依賴，揚(yáng)麥33較揚(yáng)麥25更為敏感，這可能是揚(yáng)麥33為高鎘累積品種[33]，有研究報(bào)道，鎘處理可增加高積累小麥品種根際微生物群落的豐度，進(jìn)而促進(jìn)了鎘的吸收[34]。

鎘污染使小麥不同部位的鎘含量大幅增加（gt;21倍），但鋅含量的變化較?。ǘ鄶?shù)小于10%），且不同情形下多未達(dá)顯著水平。這種有限的響應(yīng)亦與土壤施鎘條件下小麥鋅轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)無(wú)顯著變化相一致。Wang等[35]亦有類似報(bào)道，通常土壤中鎘鋅比越高，鎘對(duì)鋅的抑制作用越強(qiáng)。因此，本研究結(jié)果可能與本試驗(yàn)特定的處理和土壤有關(guān)，尚需更多品種和鎘鋅比處理的驗(yàn)證。盡管不能完全反映常規(guī)大田土壤條件，但本研究結(jié)果對(duì)秸稈還田以及土壤有機(jī)質(zhì)含量較高的地區(qū)有一定參考價(jià)值。

4 結(jié)論

（1）土壤5 mg·kg-1 鎘污染對(duì)小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量指標(biāo)均無(wú)顯著影響，但使籽粒、葉片、莖稈、穎殼和穗軸鎘含量均大幅上升（21～184倍），進(jìn)而對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。

（2）土壤75 mg·kg-1鋅處理促進(jìn)小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成，顯著增加不同部位鋅含量，但對(duì)鎘含量的影響因部位而異：食用部位籽粒鎘含量顯著降低，而莖葉等飼用部位呈相反趨勢(shì)。

（3）減施氮肥使小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量性狀顯著降低，但同時(shí)也能顯著降低莖葉和麥草向籽粒鎘的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，進(jìn)而減少食用部位籽粒的鎘含量。

（4）多數(shù)情形下，氮處理、鋅處理、鎘處理及其互作對(duì)小麥鎘含量的影響存在明顯的品種和部位差異，揚(yáng)麥33較揚(yáng)麥25更為敏感。因此，開(kāi)展包括品種在內(nèi)的多因子互作研究對(duì)揭示小麥鎘污染的調(diào)節(jié)機(jī)理非常重要。

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