李 辛，李志洪，孫建華，郭志頂，辛士穎，殷程程

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118)

鋅是生物必需的微量元素，在植物生長(zhǎng)發(fā)育及新陳代謝中的作用是其他營養(yǎng)元素不可替代的[1]。鋅也是生物體內(nèi)許多酶類的重要組成成分，參與呼吸、氧化還原反應(yīng)以及核蛋白、植物生長(zhǎng)素的合成等重要代謝過程。缺鋅會(huì)使作物失綠、叢生、不分蘗、生育延遲，并最終導(dǎo)致減產(chǎn)[2]；降低動(dòng)物生產(chǎn)率和免疫力[3]；兒童患矮小癥，厭食癥，發(fā)育不良等[4]。據(jù)WHO調(diào)查表明，我國近1/3的人口面臨著缺鋅引起的健康問題[4]，缺鋅已成為影響人體健康的主要因素之一[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國城市的0～6歲兒童缺鋅比例為39%[6]，有些地區(qū)該比例甚至高達(dá)60%[7]。

研究表明，在缺鋅土壤上施用鋅肥是供給作物鋅素及提高作物籽粒鋅含量最直接有效的途徑之一，已在土耳其、印度等國取得了顯著成效[8]。在我國，長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用鋅肥能改善糧食作物鋅營養(yǎng)狀況，同時(shí)鋅在土壤中有明顯的累積[9]。鋅肥對(duì)小麥氮產(chǎn)量和品質(zhì)均有一定的影響，噴施鋅肥可提高小麥沉淀值、濕面筋、吸水量和穩(wěn)定時(shí)間[10]，還可以增加小麥抗旱性[11]。在東北鋅水平較低的黑土地區(qū)，土施鋅肥在水稻和大豆生產(chǎn)中也有顯著的增產(chǎn)效果[12-13]。

吉林省耕地總面積為553.78萬hm2，其中沙土占8%，大約是黑土面積的1/4[14]；同時(shí)吉林省也是中國玉米主產(chǎn)區(qū)，玉米產(chǎn)量占全省糧食總產(chǎn)量的70%以上，占全國玉米總產(chǎn)量的15%左右，其中65%～70%的玉米都用作飼料，是畜牧業(yè)賴以發(fā)展的重要基礎(chǔ)[15]。近年來在玉米生產(chǎn)中，隨著施用NPK肥料摻混鋅肥及葉面噴施鋅肥，玉米缺鋅癥已較少出現(xiàn)，一般缺鋅情況下，土施鋅肥在20～30 kg/hm2時(shí)即可改善玉米缺鋅癥狀[16]。但目前關(guān)于土施鋅肥對(duì)玉米植株、籽粒鋅含量和累積影響的報(bào)道較少。本試驗(yàn)主要研究了在風(fēng)沙土地區(qū)土施和葉面噴施鋅肥對(duì)玉米植株及籽粒吸收累積鋅的影響，以探明玉米植株鋅吸收關(guān)鍵時(shí)期，為科學(xué)調(diào)控玉米鋅營養(yǎng)狀況、提高玉米籽粒鋅含量以及為養(yǎng)殖業(yè)提供高鋅飼料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2011年在吉林省梨樹縣四棵樹鄉(xiāng)付家街村進(jìn)行。供試土壤為風(fēng)沙土，試驗(yàn)區(qū)耕層土壤理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)4.7 g/kg，堿解氮50.55 mg/kg，速效磷29.22 mg/kg，速效鉀69 mg/kg，有效鋅(DTPA-Zn)1.02 mg/kg，pH 5.75。供試玉米品種為稷農(nóng)11號(hào)，購自吉林省梨樹縣農(nóng)業(yè)推廣站。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，分別為S0F0、S3.4F0、S6.8F0、S10.2F0、S0F、S3.4F、S6.8F，其中S0、S3.4、S6.8、S10.2表示土施純Zn量分別為0，3.4，6.8，10.2 kg/hm2，F(xiàn)0表示不噴施Zn肥，F(xiàn)表示噴施Zn肥，S0F0為對(duì)照。

土施鋅肥以ZnSO4·7H2O的形式進(jìn)行，在播種時(shí)以基肥方式與NPK肥一起施入土壤中并進(jìn)行耕翻。葉面噴施鋅肥為3 mg/g ZnSO4溶液，一共噴施3次，分別在苗期、拔節(jié)期、吐絲期，噴鋅時(shí)使玉米植株所有葉片全部濕潤(rùn)但不形成水滴滾落。3次葉面噴施純Zn量分別為0.375，0.75和1.125 kg/hm2，總計(jì)2.25 kg/hm2。

底肥中的氮肥為尿素，磷肥為磷酸二銨，鉀肥為硫酸鉀，所有小區(qū)N、P2O5、K2O施用量一致，分別為60，90和75 kg/hm2，以基肥方式施入土壤，在拔節(jié)期追施氮肥120 kg/hm2。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4次重復(fù)，小區(qū)面積40 m2。

供試玉米05-09播種，密度為6萬株/hm2。分別于06-10(苗期，播種后32 d)、06-30(拔節(jié)期，播種后52 d)、07-28(吐絲期，播種后80 d)、08-27(灌漿期，播種后110 d)、09-27(成熟期，播種后141 d)取植株地上部分樣本，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取3株，風(fēng)干、粉碎，用于測(cè)定Zn含量，成熟期每小區(qū)選取10 m2測(cè)產(chǎn)，并取籽粒樣本。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

植株和籽粒鋅含量采用HNO3-H2O2微波消煮，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測(cè)定[17]。

Zn吸收總量=玉米植株鋅含量×(玉米地上部分生物量-玉米產(chǎn)量)+玉米籽粒鋅含量×玉米產(chǎn)量，Zn吸收速率=(玉米Zn吸收總量-玉米前一時(shí)期Zn吸收總量)÷(玉米播種時(shí)間-玉米前一時(shí)期播種時(shí)間)，土施Zn肥利用率=(玉米Zn吸收總量-對(duì)照玉米Zn吸收總量)÷土施鋅肥量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2010和DPS9.50進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土施鋅肥對(duì)各生育期玉米植株鋅含量的影響

從圖1可以看出，在各生育期，隨著土施鋅肥量的增加，玉米植株中鋅含量總體呈增加趨勢(shì)。在苗期，S0F0處理玉米植株鋅含量為13.8 mg/kg，S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0處理玉米植株鋅含量分別比S0F0處理提高了2.7，5.5和8.5倍。至拔節(jié)期，隨著玉米營養(yǎng)吸收、積累速度逐漸增加，營養(yǎng)生長(zhǎng)速度加快，玉米植株體中的養(yǎng)分含量也發(fā)生明顯變化。在拔節(jié)期，S0F0處理玉米植株鋅含量為14.2 mg/kg，S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0處理玉米植株鋅含量分別比S0F0處理提高了7.6，14.0和28.1 mg/kg。在吐絲期，玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收和積累的增長(zhǎng)速度達(dá)到了最高，植株的生長(zhǎng)速度和養(yǎng)分含量處于明顯的增加趨勢(shì)。吐絲期S0F0處理玉米植株鋅含量為7.4 mg/kg，S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0分別比S0F0處理增加了4.8，8.4和19.9 mg/kg。灌漿期玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收和積累的增長(zhǎng)速度相對(duì)于吐絲期趨于平穩(wěn)，由營養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯成L(zhǎng)。在灌漿期，S0F0處理玉米植株鋅含量為10.3 mg/kg，S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0處理分別比S0F0處理提高了2.5，4.8，11.4 mg/kg。成熟期玉米中各器官趨于成熟，停止對(duì)養(yǎng)分的吸收，植株中的養(yǎng)分轉(zhuǎn)移到了籽粒中，鋅含量比前幾個(gè)時(shí)期明顯下降。

由圖1還可知，在苗期玉米植株Zn含量最高，隨著玉米的生長(zhǎng)，植株中的鋅含量逐漸降低，至成熟期時(shí)植株中鋅含量降到最低。

圖1 土施鋅肥對(duì)不同生育期玉米植株鋅含量的影響

2.2 土施和噴施鋅肥對(duì)玉米籽粒鋅含量的影響

土施和噴施鋅肥對(duì)玉米籽粒中鋅含量的影響見圖2。

圖2 土施和噴施鋅肥對(duì)玉米籽粒中鋅含量的影響

從圖2可以看出，玉米籽粒鋅含量隨著土施鋅肥量的增加而增大，S0F0處理玉米籽粒鋅含量為9.4 mg/kg，S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0處理的籽粒鋅含量分別為11.0，12.1和14.1 mg/kg，分別較S0F0處理提高了1.6，2.7和4.7 mg/kg。土施+噴施鋅肥的S0F、S3.4F和S6.8F處理玉米籽粒鋅含量分別為10.3，13.6和14.7 mg/kg，分別較S0F0處理提高了0.9，4.2和5.3 mg/kg，其中S3.4F處理較S3.4F0處理提高了2.6 mg/kg，S6.8F處理較S6.8F0處理也提高了2.6 mg/kg。土施鋅肥和葉面噴施鋅肥都能提高玉米籽粒中的鋅含量，不同施鋅方式對(duì)玉米籽粒鋅含量的影響為：土施+噴施鋅肥>噴施鋅肥>土施鋅肥>對(duì)照，這與曹玉賢等[18]對(duì)冬小麥土壤鋅肥和葉面噴施鋅肥后籽粒鋅含量的研究結(jié)果一致，說明土施+噴施鋅肥能提高籽粒中鋅含量。

2.3 土施和噴施鋅肥對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量和地上部分生物量的影響

由圖3可以看出，在土施鋅肥的處理中，玉米籽粒產(chǎn)量隨著土施鋅肥量的增加而增大，其中S0F0處理玉米籽粒產(chǎn)量為4 801 kg/hm2，S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0處理籽粒產(chǎn)量分別為5 270，5 600和6 611 kg/hm2，較S0F0處理分別增產(chǎn)9.7%，16.6%和37.7%。在土施+噴施鋅肥的處理中，玉米籽粒產(chǎn)量隨著鋅肥量的增加而增大，S0F、S3.4F和S6.8F處理籽粒產(chǎn)量分別為5 030，5 562和6 552 kg/hm2，其中S0F處理較S0F0處理增產(chǎn)了4.7%；S3.4F處理較S0F0處理增產(chǎn)了15.6%，較S3.4F0處理增產(chǎn)5.5%；S6.8F處理較S0F0處理增產(chǎn)36.5%，較S6.8F0處理增產(chǎn)17.0%。所以不同施鋅方式對(duì)玉米籽粒的增產(chǎn)效果表現(xiàn)為：土施+噴施鋅肥>土施鋅肥>噴施鋅肥>對(duì)照，說明土施+噴施鋅肥能明顯提高玉米籽粒產(chǎn)量。

圖3 土施和噴施鋅肥對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的影響

由圖4可以看出，在土施鋅肥的處理中，玉米地上部分生物量隨著土施鋅肥量的增加而增大，其中S0F0處理玉米地上部分生物量為11.3 t/hm2，S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0處理玉米地上部分生物量分別為12.0，13.0和13.6 t/hm2，較S0F0處理分別增加0.7，1.7和2.3 t/hm2。在土施+噴施鋅肥處理中，玉米地上部分生物量也隨著土施鋅肥量的增加呈先增后減趨勢(shì)，S0F、S3.4F和S6.8F處理玉米地上部分生物量分別為14.5，15.7和15.4 t/hm2，其中S0F處理較S0F0處理增加3.2 t/hm2；S3.4F處理較S0F0處理增加4.4 t/hm2，較S3.4F0處理增加 3.7 t/hm2；S6.8F處理較S0F0處理增加4.1 t/hm2，較S6.8F0處理增加2.4 t/hm2，說明土施+葉面噴施鋅肥能明顯提高玉米地上部分生物量。

圖4 土施和噴施鋅肥對(duì)玉米地上部分生物量的影響

2.4 土施鋅肥對(duì)玉米鋅肥利用率、Zn吸收總量及Zn吸收速率的影響

經(jīng)計(jì)算可知，S3.4F0、S6.8F0和S10.2F03個(gè)處理的Zn肥利用率分別為2.26%，2.55%和2.25%，且與土施Zn肥量無顯著關(guān)系。由圖5可以看出，在同一處理中，Zn吸收總量隨著生育期的推進(jìn)而增加，且玉米Zn吸收總量在拔節(jié)期-吐絲期增幅較大，S0F0、S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0在拔節(jié)期-吐絲期吸收的Zn總量分別占其相應(yīng)處理Zn吸收量的28.7%，46.0%，43.4%和64.7%。在同一生育階段，玉米Zn吸收總量隨著土施鋅肥量的增加而增大。

圖5 土施鋅肥對(duì)不同生育期玉米Zn吸收總量的影響

由圖6可以看出，隨著生育期推進(jìn)，同一處理玉米地上部分的Zn吸收速率總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中拔節(jié)期-吐絲期Zn吸收速率最高，其次為苗期-拔節(jié)期和吐絲期-灌漿期Zn吸收速率，灌漿期-收獲期最低。其中S10.2F0處理在拔節(jié)期-吐絲期Zn吸收速率最快，是其他生育階段的3.4～163.7倍。

圖6 土施鋅肥對(duì)不同生育期玉米地上部分鋅吸收速率的影響

3 結(jié)論與討論

以往的研究多集中在缺Zn土壤施用鋅肥的增產(chǎn)效果上[19]，結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)墓㈱n能顯著提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)[20]；施鋅肥可以增加玉米產(chǎn)量，提高玉米籽粒和植株Zn含量[21]；葉面噴Zn能夠明顯提高小麥籽粒中鋅含量[22]。楊克軍等[23]研究表明，寒地鹽堿土適量施Zn，可以有效促進(jìn)玉米植株生長(zhǎng)，增加干物質(zhì)積累，提高玉米產(chǎn)量，Zn肥最佳施用量為30 kg/hm2；韓金玲等[24]研究了旱地施用鋅肥對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，低量施鋅(11.25 kg/hm2)和中量施鋅(22.5 kg/hm2)均能顯著提高冬小麥的產(chǎn)量。

在本研究中，隨著土施鋅肥量的增加，玉米在各生育階段(苗期、拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期、成熟期)植株和籽粒Zn含量明顯增加，說明即使土壤不是嚴(yán)重缺鋅，土施鋅肥可增加玉米籽粒中的Zn含量，從而改善玉米作為食品原料的品質(zhì)；此外，玉米秸稈中Zn含量的增加，可以提高以秸稈為粗飼料動(dòng)物的鋅攝取量。玉米苗期植株Zn含量最高，隨著玉米生育期的推進(jìn)，植株中Zn含量逐漸降低，這與其他營養(yǎng)元素在植物體中的含量分布規(guī)律相一致[25]。本研究中，S3.4F和S6.8F處理的玉米籽粒Zn含量較S3.4F0和S6.8F0處理均提高了2.6 mg/kg，說明葉面噴施鋅肥也是提高玉米籽粒鋅含量的有效方法。

本研究中，玉米籽粒產(chǎn)量與土施鋅肥量有關(guān)，在土施鋅肥量最高條件(10.2 kg/hm2)下，其增產(chǎn)效果較明顯，較S0F0處理增產(chǎn)37.7%。在土施Zn肥量相同時(shí)，葉面噴施Zn肥能明顯提高玉米籽粒產(chǎn)量和地上部分生物量，說明土施Zn肥時(shí)，噴施Zn肥也可以增加玉米籽粒產(chǎn)量，但提高的幅度都不是很大；而土施+葉面噴施鋅肥較S0F0的增產(chǎn)效果較為明顯，土施鋅肥3.4和6.8 kg/hm2且噴施鋅肥的處理S3.4F和S6.8F較S0F0增產(chǎn)達(dá)15.6%和36.5%，說明土施+葉面噴施鋅肥對(duì)提高玉米籽粒產(chǎn)量有更好的效果。Zn是植物生長(zhǎng)所必需的元素，其可加快植物生長(zhǎng)，促進(jìn)植物成熟，使植株生長(zhǎng)加速，增加植物干物質(zhì)積累的時(shí)間[26]。植株中Zn含量對(duì)葉綠素含量有很大影響[27]，這是因?yàn)檫m宜Zn含量可以提高作物的光合作用，從而增加群體光合產(chǎn)物積累，促進(jìn)稈壯穗大，最終使產(chǎn)量和生物量增加[16]。

有研究表明，玉米Zn肥利用率為2.2%～3.5%[28]。本研究中S3.4F0、S6.8F0和S10.2F0處理的Zn肥利用率分別為2.26%，2.55%和2.25%，與前人所報(bào)道的差異不大。在同一施鋅水平下，玉米Zn吸收總量隨玉米生育期推進(jìn)而增加；在同一生育期，玉米Zn吸收總量隨著土施Zn肥量的增加而增大。玉米拔節(jié)期-吐絲期， S10.2F0處理玉米鋅吸收速率較S0F0處理有顯著提高，說明此階段施用鋅肥可明顯提高玉米植株鋅吸收速率。

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