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摘要：在大田條件下以周麦22为试材，采用裂区设计，研究不同氮锌配施方式对土壤和小麦不同生育期不同器官中锌累积动态变化的影响。主因子为氮肥（设3个施氮水平）：N1（240 kg/hm2）、N2（180 kg/hm2）、N3（120 kg/hm2）；副因子为锌肥（设4种施锌方式）：喷施等量蒸馏水（CK）、土施锌肥（ZnS 15 kg/hm2）、喷施锌肥（ZnF 1.5 kg/hm2）、土施+喷施锌肥（ZnS 15 kg/hm2+ZnF 1.5 kg/hm2）。结果表明，与对照相比，ZnS、ZnS+F处理显著提高土壤有效Zn含量，增幅分别为11.97%～26.39%、17.33%～51.39%；根系Zn含量增幅分别为7.67%～22.36%、8.84%～24.48%。喷施锌肥对小麦叶部Zn含量影响显著，灌浆后期、成熟期 ZnS+F和ZnF处理叶片Zn含量分别比对照显著提高74.28%、53.37%和69.13%、52.27%，且与ZnS处理差异也达显著水平；拔节期、灌浆前期ZnS和ZnS+F显著增加茎部Zn含量，增幅分别为14.32%～16.78%和35.57%～38.82%；成熟期ZnF、ZnS+F处理颖壳中Zn含量分别提高42.77%和45.10%；灌浆后期和成熟期ZnS、ZnF、ZnS+F籽粒中Zn含量分别提高4.10%、43.52%、43.71%和3.98%、34.16%、38.04%。成熟期不同处理间不同部位Zn含量大小表现为：籽粒>根>茎>颖壳>叶。综合分析可知，增施锌肥提高了土壤及小麦植株不同器官Zn含量，叶面喷施锌肥促进根、茎、叶、颖壳等营养器官中Zn向籽粒运输，使籽粒Zn含量积累达到最大值，提高籽粒Zn含量，且土壤和植株不同部位的锌含量均随着施氮量的降低而降低。
关键词：小麦；Zn；氮锌配施；施锌方式；动态变化
中图分类号：S512.1+10.6 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2018）11-0076-07
Abstract In order to study the effect of combined application of nitrogen and zinc on the dynamic change of zinc accumulation in soil and different organs of wheat at different growth stages，a field experiment was conducted by split block design. The main factor was nitrogen fertilizer with three levels as N1 （240 kg/hm2）， N2 （180 kg/hm2） and N3 （120 kg/hm2）. The by-factors was zinc fertilizer through four kinds of application methods including spraying equal amount of distilled water （CK）， soil application of zinc fertilizer （ZnS 15 kg/hm2）， spraying zinc fertilizer （ZnF 1.5 kg/hm2）， soil application + spraying zinc fertilizer （ZnS 15 kg/hm2+ZnF 1.5 kg/hm2）. Zhoumai 22 was chosen as material. The results showed that ZnS and ZnS+F treatments significantly increased the soil available Zn content by 11.97%～26.39% and 17.33%～51.39% respectively compared with the control，and increased the Zn content in root by 7.67%～22.36% and 8.84%～24.48% respectively. Spraying zinc fertilizer had significant effect on Zn content in leaves of wheat. The zinc content of leaves treated with ZnS+F and ZnF at late filling stage and mature stage increased by 74.28%， 53.37% and 69.13%， 52.27% respectively compared with the control and the difference with ZnS treatment reached a significant level. ZnS and ZnS+F treatments significantly increased the zinc content in stems at jointing stage and early filling stage with the increase of 14.32%～16.78% and 35.57%～38.82% respectively.The Zn content in glumes in mature wheat with ZnF and ZnS+F treatments increased by 42.77% and 45.10% respectively. The concentration of Zn in the grain with ZnS，ZnF and ZnS+F treatments at late grain filling stage and ripening stage increased by 4.10%，43.52%，43.71% and 3.98%，34.16%，38.04%， respectively. The Zn concentration in different parts of wheat in mature period was in the trend of grain>root>stem>glume>leaf. Comprehensive analysis showed that increasing zinc fertilizer increased the Zn content in soil and different organs of wheat plants. Foliar zinc application promoted the transportation of Zn from root， stem， leaf and glume to the grain， which resulted in the maximum accumulation of Zn in grain and increased the Zn concentration in grain. Zinc content in soil and different parts of wheat decreased with the decrease of nitrogen application rate. Keywords Wheat （Triticum aestivum L.）； Zn； Nitrogen and zinc application； Zinc application approach； Dynamic changes
锌元素被近代医学界、营养学界喻为人体的“生命之花”、“智慧元素”。锌是机体生命活动中物质转运和交换的必需微量元素，与人体健康息息相关[1]。锌也是作物生长发育必需的微量元素之一[2]，在作物的生长发育过程中起着重要的生理功能，锌影响植物的光合作用[3，4]，可以改善作物品质和提高作物抗逆性[5]。小麦缺锌表现为麦苗发育迟缓、叶片失绿、心叶白化，中后期植株矮小、叶小而脆，根系变黑，空秕粒多，千粒重低[6]，还会降低植物体内蛋白质含量。
氮肥用量显著影响小麦产量和小麦植株对氮、锌的吸收与累积，表现为高施氮量处理高于常规施氮量处理，合理运筹氮、锌肥料和优化施肥措施是提高小麦产量与籽粒锌营养品质的一个快速有效途径[7]。在石灰性土壤上单施锌肥可显著提高土壤有效锌含量，但对小麦产量和籽粒有效锌含量影响并不显著，氮锌配施可取得较好的结果[3，8]。氮锌配施提高锌吸收积累和向地上部的转运，增施锌肥可显著提高小麦地上部的锌积累和分配[9]。有研究表明，合理施用氮肥可使籽粒中锌含量和锌吸收量分别提高25.0%和25.7%[10]。但在低锌土壤上，减施氮肥和多种施锌方式对土壤和小麦不同部位不同生育期有效锌含量影响是否一致尚不明确。关于锌在植株体内的分配与运转已有研究[11]，但锌在小麦整个生育期不同部位的分配和积累动态变化规律鲜有报道。为此选取冬小麦周麦22为试材，在潜在性缺锌土壤上进行田间试验，研究小麦不同生育期不同氮锌配施方式对小麦不同器官Zn含量的动态变化，为小麦氮、锌肥合理运筹提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2016—2017年在河南省高新科技园进行。供试土壤为中度黏质土，0～20 cm土层基本理化性状如表1所示。供试小麦品种：周麦22。供试氮肥为尿素（N 46%），磷肥为过磷酸钙（P2O5 14%），钾肥为氯化钾（K2O 60%），锌肥为 ZnSO4·7H2O（Zn 23%）。
1.2 试验设计
试验采用裂区设计，主因子为氮肥，设3个施氮（纯N）水平：N1（240 kg/hm2）、N2（180 kg/hm2）、N3（120 kg/hm2）。副因子为锌肥，设4种施锌方式：喷施等量的蒸馏水（CK）、土施锌肥（ZnS 15 kg/hm2）、喷施锌肥（ZnF 1.5 kg/hm2）、土施+喷施锌肥（ZnS 15 kg/hm2+ZnF 1.5 kg/hm2）。施氮与施锌组合共12个处理，分别为N1CK、N1ZnS、N1ZnF、N1ZnS+F；N2CK、N2ZnS、N2ZnF、N2ZnS+F；N3CK、N3ZnS、N3ZnF、N3ZnS+F。随机区组排列，重复3次。小区面积3 m×3 m=9 m2，小区间隔50 cm。氮肥基追比为1∶1（拔节期前追肥），磷钾肥及土施锌肥部分全部作基肥一次性施入。分别于5月5、10、15、20日下午5时左右喷施浓度为0.4%（ZnSO4·7H2O）的Zn溶液（1.5 kg/hm2）。全生育期均按照当地习惯进行田间管理。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 样品采集 分别在返青期、拔节期、灌浆前期、灌浆后期、成熟期采集小区0～20 cm土样，并随机取15株长势一致具有代表性的小麦植株，用去离子水冲洗干净后沿根茎结合处截断，摘取植株叶片；灌浆后期、成熟期沿穗下节将茎和穗分开，脱粒，将颖壳、籽粒分开。分别将土样和120℃杀青30 min的根、茎、叶、籽粒、颖壳75℃烘干至恒重，用不锈钢粉碎机粉碎样品，过80 mm尼龙筛子，在干燥、无污染的柜中存放，待用。
1.3.2 指标测定方法 取每小区1 m双行全部小麦植株，测定有效穗数、穗粒数、千粒重、产量。土壤有效Zn含量测定采用DTPA 浸提法提前处理，小麦根、茎、叶、颖壳、籽粒有效Zn含量测定采用干灰化法[12]，用AA320CRT型原子吸收分光光度计测定。
1.3.3 相关数据及计算公式 植株中Zn含量（mg/kg）=测得试液中锌的质量浓度（mg/L）×样品溶液体积（mL）/样品质量（g）
1.4 数据统计与分析
采用SPSS统计软件进行方差分析，LSD法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同氮锌配施方式对土壤及小麦有效Zn含量的影响
2.1.1 对不同生育期土壤有效Zn含量动态变化的影响 由图1可以看出，随着生育期的推进，土壤有效Zn含量呈先升高后下降再略升高的趨势，且随着施氮量的降低而降低。与对照相比，ZnS、ZnS+F处理显著提高土壤有效Zn含量，喷施锌肥处理对土壤有效锌含量影响基本不明显。从整个生育期来看，ZnS、ZnS+F处理土壤有效Zn含量提高幅度分别为11.97%～26.39%、17.33%～51.39%。
柱上方不同小写字母表示不同施锌方式 LSD 检验在 0.05 水平上差异显著，下同。
2.1.2 对不同生育期根系Zn含量动态变化的影响 图2显示，小麦根系Zn含量在21.70～49.35 mg/kg之间，不同生育期不同处理间根系Zn含量随施氮量的降低而降低，与N1相比，N2、N3处理小麦根系Zn含量降低幅度分别为7.25%～20.20%和14.98%～29.78%，差异均达显著水平；土施及土施加喷施锌肥均能提高根系Zn含量，而喷施锌肥处理对小麦根系含锌量影响基本不明显。与对照相比，ZnS、ZnS+F处理根系Zn含量提高幅度分别为7.67%～22.36%、8.84%～24.48%，其中ZnS+F处理在拔节期、灌浆前期、灌浆后期、成熟期提高幅度最大，且施锌效果表现为：ZnS+F>ZnS>ZnF>CK。 2.1.3 对不同生育期叶片Zn含量动态变化的影响 图3所示，小麦叶片Zn含量变化范围为13.34～43.99 mg/kg，整个生育期叶片Zn含量呈“M”型动态变化，即在拔节期所有处理的小麦叶片锌含量均达到高峰值，之后降低，至灌浆后期又达到第二个峰值，成熟期叶片锌含量降低；且叶片Zn含量随施氮量的降低而降低，与N1处理相比，N2、N3处理叶片Zn含量降低幅度分别为11.43%～20.24%、27.54%～38.66%，差异达显著水平。灌浆后期、成熟期 ZnS+F和ZnF处理叶片Zn含量分别比对照提高74.28%、53.37%和69.13%、52.27%，差异均达显著水平，且不同施锌方式叶片Zn含量表现为ZnS+F>ZnF>ZnS>CK。
2.1.4 对不同生育期茎Zn含量动态变化的影响 由图4看出，小麦茎中Zn含量在15.04～42.12 mg/kg之间，在灌浆前期降低，成熟期锌含量快速上升。与N1相比，整个生育期N2降低茎中Zn含量9.77%～22.74%。拔节期、灌浆前期，ZnS和ZnS+F处理茎Zn含量分别比对照显著提高14.32%～16.78%和35.57%～38.82%，且显著高于ZnF处理。成熟期ZnF、ZnS+F处理茎中Zn含量比对照显著提高42.77%、45.10%，且显著高于ZnS处理。
2.1.5 对不同生育期颖壳、籽粒有效Zn含量动态变化的影响 由图5看出，小麦颖壳、籽粒中锌含量均随施氮量的降低而降低。成熟期，与N1相比，N2、N3水平下，颖壳、籽粒中锌含量分别降低23.30%、36.05%和16.19%、27.84%，差异达显著水平。颖壳、籽粒Zn含量均为ZnS+F、ZnF>CK、ZnS，灌浆后期ZnS+F、ZnF处理的颖壳、籽粒中Zn含量均显著高于其它处理，成熟期两种喷施处理籽粒中Zn含量也显著高于其它处理。灌浆后期， ZnS、ZnF、ZnS+F处理颖壳Zn含量分别提高37.42%、20.53%、29.25%。灌浆后期和成熟期， ZnS、ZnF、ZnS+F处理籽粒Zn含量分别提高4.10%、43.52%、43.71%和3.98%、34.16%、38.04%。由此表明喷施锌肥及喷施加土施锌肥处理对提高小麦籽粒锌含量效果较好。
2.2 不同生育期不同处理间小麦各部位Zn含量之间的关系
不同生育期不同处理间小麦各部位间Zn含量不同（图6）。返青期根、叶中Zn含量呈相近状态（图6-1）；拔节期不同处理间不同部位Zn含量关系：根>叶>茎（图6-2）；灌浆前期不同处理间不同部位Zn含量关系：叶>根>茎（图6-3）；灌浆后期不同处理间不同部位Zn含量关系：籽粒>颖壳>叶>根>茎（图6-4）；成熟期不同处理间不同部位Zn含量关系：籽粒>根>茎>颖壳>叶（图6-5）。
3 讨论与结论
有研究表明，小麦根系从土壤中吸收锌营养主要在苗期和灌浆期[12]。本试验中，土壤、根系有效Zn含量从返青期至拔节期含量升至峰值，之后有效Zn含量逐渐降低，至成熟期略有升高。小麦植株体锌含量主要与土壤中有效锌含量、Zn向根系的迁移速度以及Zn与土壤或Zn与植物内部其它养分的相互作用等因素有关[13]。Zn从土壤溶液迁移到根际有两条途径，即物质流动和扩散途径，在石灰性土壤中，扩散是锌进入根区的主要途径。在土壤含水量低、有机质含量低、pH值高的情况下，锌在石灰性土壤中的扩散程度较低[14，15]，一些二价离子（如Cu2+、Ca2+、Fe2+）可以通过在根中共载体基因位点或竞争锌调节、铁调节蛋白（Zips）等转运蛋白抑制Zn的吸收[16]。因此，土施锌肥可以提高缺锌或潜在缺锌石灰性土壤有效Zn含量，但Zn在土壤中的扩散效率与Zn浓度之间的关系尚需要进一步的研究。
在本试验中，与对照相比，增施锌肥提高了小麦植株各器官Zn含量；成熟期不同处理间小麦不同器官锌含量关系表现一致，即：籽粒>根>茎>颖壳>叶。土施锌肥和土施+喷施锌肥提高了根系和莖部Zn含量，喷施锌肥和土施+喷施锌肥提高了叶、颖壳、籽粒Zn含量。研究表明施用锌肥影响小麦成熟期锌的分配，可以降低小麦茎秆和叶片中Zn含量，从而增加籽粒Zn含量，有利于锌在籽粒中的积累[17]。小麦籽粒中70%的锌来自叶片，植株缺锌时，叶片中几乎所有的锌都会被运输到籽粒中[18，19]。本试验结果也说明了这一点。此外，Hao等[20]研究表明，Zn在籽粒中的积累是由植物体内的稳态机制所控制，这种机制调节韧皮部对液体中Zn的吸收和转运。但小麦植株体不同器官Zn的分配还可能受植物年龄和来源器官的Zn含量以及土壤pH值、微生物之间相互作用、喷锌浓度、环境等因素的影响，不同品种植株不同部位整个生育期锌含量的动态变化是否存在差异有待进一步研究。
综上所述，本试验条件下，不同施氮量水平下增施锌肥，土壤和小麦植株不同部位的锌含量均随着施氮量的降低而降低。土施锌肥能有效地提高土壤有效Zn含量，有效提高根系Zn含量，促进根对土壤有效Zn的吸收和向植株上部的转运；喷施锌肥促进叶片对锌的直接、快速吸收利用和向籽粒中的转运，同时也促进了根系中的锌向籽粒转运，使籽粒中Zn含量积累较高；土施+喷施锌肥虽然也促进籽粒中Zn含量的积累，但土施+喷施锌肥和单独喷施锌肥相比较，籽粒中的Zn含量增加幅度不大，且两种施锌方式之间差异未达显著水平。所以在本试验中，喷施锌肥是提高籽粒Zn含量的最佳途径。
参 考 文 献：
[1] 赵荣芳， 邹春琴， 张福锁. 长期施用磷肥对冬小麦根际磷、锌有效性及其作物磷锌营养的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2007， 13（3）：368-372.
[2] 陆景陵. 植物营养学：上册[M].北京：中国农业大学出版社， 2003.
[3] Kutman U B， Yildiz B， Cakmak I. Improved nitrogen status enhances zinc and iron concentrations both in the whole grain and the endosperm fraction of wheat [J]. Journal of Cereal Science， 2011， 53（1）： 118-125. [4] 佘旭， 王朝辉， 马小龙，等. 黄土高原旱地冬小麦籽粒锌含量差异与主要土壤理化性状的关系[J]. 中国农业科学， 2017， 50（22）： 4338-4349.
[5] 楊利华， 郭丽敏， 傅万鑫. 施锌对玉米氮磷钾肥料利用率、产量及籽粒品质的影响[J]. 中国生态农业学报， 2003， 11（2）： 41-43.
[6] 周伟. 不同施锌方法对小麦含锌量及产量影响的研究[J]. 生态农业研究， 1995，3（1）： 34-38.
[7] 郭九信， 廖文强， 凌宁，等. 氮锌配施对小麦产量及氮锌含量的影响[J]. 南京农业大学学报， 2013， 36（2）： 77-82.
[8] 陆欣春， 田霄鸿， 杨习文，等. 氮锌配施对不同冬小麦品种产量及锌营养的影响[J]. 中国生态农业学报， 2010， 18（5）： 923-928.
[9] 赵鹏， 杨帆， 睢福庆，等. 氮锌配施对冬小麦氮利用、产量及籽粒蛋白质含量的影响[J]. 中国农业大学学报， 2013， 18（3）： 28-33.
[10]张勇， 王德森， 张艳， 等. 北方冬麦区小麦品种籽粒主要矿物质元素含量分布及其相关性分析[J]. 中国农业科学， 2007， 40（9）： 1871-1876.
[11]Nan Z， Cheng G. Copper and zinc uptake by spring wheat （Triticum aestivum L.） and corn （Zea mays L.） grown in Baiyin region [J]. Bulletin of Environmental Contamination & Toxicology， 2001， 67（1）： 83-90.
[12]Shao Y， Jiang L， Li C， et al. Study on uptake， distribution and accumulation of Zn in wheat [J]. Acta Tritical Crops， 2005， 25（1）：82-85.
[13]Marschner H. Zinc uptake from soils[M]// Zinc in Soils and Plants. Springer Netherlands， 1993：59-77.
[14]Jiang W， Zhao M， Fan T Q， et al. Physiology of zinc uptake partitioning and approaches to increasing zinc density in grains of food crops [J]. Soil & Fertilizer Sciences in China， 2006，4：10-15.
[15]Jiang W， Struik P C， Lingna J， et al. Uptake and distribution of root-applied or foliar-applied Zn after flowering in aerobic rice [J]. Annals of Applied Biology， 2007， 150（3）：383-391.
[16]Hosseiny Y， Maftoun M. Effects of nitrogen levels， nitrogen sources and zinc rates on the growth and mineral composition of lowland rice [J]. Journal of Agricultural Science & Technology， 2008， 10（4）：307-316.
[17]惠晓丽， 王朝辉， 罗来超，等. 长期施用氮磷肥对旱地冬小麦籽粒产量和锌含量的影响[J]. 中国农业科学， 2017， 50（16）： 3175-3185.
[18]董明， 王琪， 周琴， 等. 花后5天喷施锌肥有效提高小麦籽粒营养和加工品质[J].植物营养与肥料学报， 2018，24 （1）： 63-70.
[19]李强. 锌对小麦生长及产量的影响[J]. 中国土壤与肥料， 2004（1）： 16-18.
[20]Hao H L， Wei Y Z， Yang X E， et al. Effects of different nitrogen fertilizer levels on Fe， Mn， Cu and Zn concentrations in shoot and grain quality in rice （Oryza sativa）[J]. Rice Science， 2007， 14（4）：289-294.
关键词：小麦；Zn；氮锌配施；施锌方式；动态变化
中图分类号：S512.1+10.6 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2018）11-0076-07
Abstract In order to study the effect of combined application of nitrogen and zinc on the dynamic change of zinc accumulation in soil and different organs of wheat at different growth stages，a field experiment was conducted by split block design. The main factor was nitrogen fertilizer with three levels as N1 （240 kg/hm2）， N2 （180 kg/hm2） and N3 （120 kg/hm2）. The by-factors was zinc fertilizer through four kinds of application methods including spraying equal amount of distilled water （CK）， soil application of zinc fertilizer （ZnS 15 kg/hm2）， spraying zinc fertilizer （ZnF 1.5 kg/hm2）， soil application + spraying zinc fertilizer （ZnS 15 kg/hm2+ZnF 1.5 kg/hm2）. Zhoumai 22 was chosen as material. The results showed that ZnS and ZnS+F treatments significantly increased the soil available Zn content by 11.97%～26.39% and 17.33%～51.39% respectively compared with the control，and increased the Zn content in root by 7.67%～22.36% and 8.84%～24.48% respectively. Spraying zinc fertilizer had significant effect on Zn content in leaves of wheat. The zinc content of leaves treated with ZnS+F and ZnF at late filling stage and mature stage increased by 74.28%， 53.37% and 69.13%， 52.27% respectively compared with the control and the difference with ZnS treatment reached a significant level. ZnS and ZnS+F treatments significantly increased the zinc content in stems at jointing stage and early filling stage with the increase of 14.32%～16.78% and 35.57%～38.82% respectively.The Zn content in glumes in mature wheat with ZnF and ZnS+F treatments increased by 42.77% and 45.10% respectively. The concentration of Zn in the grain with ZnS，ZnF and ZnS+F treatments at late grain filling stage and ripening stage increased by 4.10%，43.52%，43.71% and 3.98%，34.16%，38.04%， respectively. The Zn concentration in different parts of wheat in mature period was in the trend of grain>root>stem>glume>leaf. Comprehensive analysis showed that increasing zinc fertilizer increased the Zn content in soil and different organs of wheat plants. Foliar zinc application promoted the transportation of Zn from root， stem， leaf and glume to the grain， which resulted in the maximum accumulation of Zn in grain and increased the Zn concentration in grain. Zinc content in soil and different parts of wheat decreased with the decrease of nitrogen application rate. Keywords Wheat （Triticum aestivum L.）； Zn； Nitrogen and zinc application； Zinc application approach； Dynamic changes
锌元素被近代医学界、营养学界喻为人体的“生命之花”、“智慧元素”。锌是机体生命活动中物质转运和交换的必需微量元素，与人体健康息息相关[1]。锌也是作物生长发育必需的微量元素之一[2]，在作物的生长发育过程中起着重要的生理功能，锌影响植物的光合作用[3，4]，可以改善作物品质和提高作物抗逆性[5]。小麦缺锌表现为麦苗发育迟缓、叶片失绿、心叶白化，中后期植株矮小、叶小而脆，根系变黑，空秕粒多，千粒重低[6]，还会降低植物体内蛋白质含量。
氮肥用量显著影响小麦产量和小麦植株对氮、锌的吸收与累积，表现为高施氮量处理高于常规施氮量处理，合理运筹氮、锌肥料和优化施肥措施是提高小麦产量与籽粒锌营养品质的一个快速有效途径[7]。在石灰性土壤上单施锌肥可显著提高土壤有效锌含量，但对小麦产量和籽粒有效锌含量影响并不显著，氮锌配施可取得较好的结果[3，8]。氮锌配施提高锌吸收积累和向地上部的转运，增施锌肥可显著提高小麦地上部的锌积累和分配[9]。有研究表明，合理施用氮肥可使籽粒中锌含量和锌吸收量分别提高25.0%和25.7%[10]。但在低锌土壤上，减施氮肥和多种施锌方式对土壤和小麦不同部位不同生育期有效锌含量影响是否一致尚不明确。关于锌在植株体内的分配与运转已有研究[11]，但锌在小麦整个生育期不同部位的分配和积累动态变化规律鲜有报道。为此选取冬小麦周麦22为试材，在潜在性缺锌土壤上进行田间试验，研究小麦不同生育期不同氮锌配施方式对小麦不同器官Zn含量的动态变化，为小麦氮、锌肥合理运筹提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2016—2017年在河南省高新科技园进行。供试土壤为中度黏质土，0～20 cm土层基本理化性状如表1所示。供试小麦品种：周麦22。供试氮肥为尿素（N 46%），磷肥为过磷酸钙（P2O5 14%），钾肥为氯化钾（K2O 60%），锌肥为 ZnSO4·7H2O（Zn 23%）。
1.2 试验设计
试验采用裂区设计，主因子为氮肥，设3个施氮（纯N）水平：N1（240 kg/hm2）、N2（180 kg/hm2）、N3（120 kg/hm2）。副因子为锌肥，设4种施锌方式：喷施等量的蒸馏水（CK）、土施锌肥（ZnS 15 kg/hm2）、喷施锌肥（ZnF 1.5 kg/hm2）、土施+喷施锌肥（ZnS 15 kg/hm2+ZnF 1.5 kg/hm2）。施氮与施锌组合共12个处理，分别为N1CK、N1ZnS、N1ZnF、N1ZnS+F；N2CK、N2ZnS、N2ZnF、N2ZnS+F；N3CK、N3ZnS、N3ZnF、N3ZnS+F。随机区组排列，重复3次。小区面积3 m×3 m=9 m2，小区间隔50 cm。氮肥基追比为1∶1（拔节期前追肥），磷钾肥及土施锌肥部分全部作基肥一次性施入。分别于5月5、10、15、20日下午5时左右喷施浓度为0.4%（ZnSO4·7H2O）的Zn溶液（1.5 kg/hm2）。全生育期均按照当地习惯进行田间管理。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 样品采集 分别在返青期、拔节期、灌浆前期、灌浆后期、成熟期采集小区0～20 cm土样，并随机取15株长势一致具有代表性的小麦植株，用去离子水冲洗干净后沿根茎结合处截断，摘取植株叶片；灌浆后期、成熟期沿穗下节将茎和穗分开，脱粒，将颖壳、籽粒分开。分别将土样和120℃杀青30 min的根、茎、叶、籽粒、颖壳75℃烘干至恒重，用不锈钢粉碎机粉碎样品，过80 mm尼龙筛子，在干燥、无污染的柜中存放，待用。
1.3.2 指标测定方法 取每小区1 m双行全部小麦植株，测定有效穗数、穗粒数、千粒重、产量。土壤有效Zn含量测定采用DTPA 浸提法提前处理，小麦根、茎、叶、颖壳、籽粒有效Zn含量测定采用干灰化法[12]，用AA320CRT型原子吸收分光光度计测定。
1.3.3 相关数据及计算公式 植株中Zn含量（mg/kg）=测得试液中锌的质量浓度（mg/L）×样品溶液体积（mL）/样品质量（g）
1.4 数据统计与分析
采用SPSS统计软件进行方差分析，LSD法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同氮锌配施方式对土壤及小麦有效Zn含量的影响
2.1.1 对不同生育期土壤有效Zn含量动态变化的影响 由图1可以看出，随着生育期的推进，土壤有效Zn含量呈先升高后下降再略升高的趨势，且随着施氮量的降低而降低。与对照相比，ZnS、ZnS+F处理显著提高土壤有效Zn含量，喷施锌肥处理对土壤有效锌含量影响基本不明显。从整个生育期来看，ZnS、ZnS+F处理土壤有效Zn含量提高幅度分别为11.97%～26.39%、17.33%～51.39%。
柱上方不同小写字母表示不同施锌方式 LSD 检验在 0.05 水平上差异显著，下同。
2.1.2 对不同生育期根系Zn含量动态变化的影响 图2显示，小麦根系Zn含量在21.70～49.35 mg/kg之间，不同生育期不同处理间根系Zn含量随施氮量的降低而降低，与N1相比，N2、N3处理小麦根系Zn含量降低幅度分别为7.25%～20.20%和14.98%～29.78%，差异均达显著水平；土施及土施加喷施锌肥均能提高根系Zn含量，而喷施锌肥处理对小麦根系含锌量影响基本不明显。与对照相比，ZnS、ZnS+F处理根系Zn含量提高幅度分别为7.67%～22.36%、8.84%～24.48%，其中ZnS+F处理在拔节期、灌浆前期、灌浆后期、成熟期提高幅度最大，且施锌效果表现为：ZnS+F>ZnS>ZnF>CK。 2.1.3 对不同生育期叶片Zn含量动态变化的影响 图3所示，小麦叶片Zn含量变化范围为13.34～43.99 mg/kg，整个生育期叶片Zn含量呈“M”型动态变化，即在拔节期所有处理的小麦叶片锌含量均达到高峰值，之后降低，至灌浆后期又达到第二个峰值，成熟期叶片锌含量降低；且叶片Zn含量随施氮量的降低而降低，与N1处理相比，N2、N3处理叶片Zn含量降低幅度分别为11.43%～20.24%、27.54%～38.66%，差异达显著水平。灌浆后期、成熟期 ZnS+F和ZnF处理叶片Zn含量分别比对照提高74.28%、53.37%和69.13%、52.27%，差异均达显著水平，且不同施锌方式叶片Zn含量表现为ZnS+F>ZnF>ZnS>CK。
2.1.4 对不同生育期茎Zn含量动态变化的影响 由图4看出，小麦茎中Zn含量在15.04～42.12 mg/kg之间，在灌浆前期降低，成熟期锌含量快速上升。与N1相比，整个生育期N2降低茎中Zn含量9.77%～22.74%。拔节期、灌浆前期，ZnS和ZnS+F处理茎Zn含量分别比对照显著提高14.32%～16.78%和35.57%～38.82%，且显著高于ZnF处理。成熟期ZnF、ZnS+F处理茎中Zn含量比对照显著提高42.77%、45.10%，且显著高于ZnS处理。
2.1.5 对不同生育期颖壳、籽粒有效Zn含量动态变化的影响 由图5看出，小麦颖壳、籽粒中锌含量均随施氮量的降低而降低。成熟期，与N1相比，N2、N3水平下，颖壳、籽粒中锌含量分别降低23.30%、36.05%和16.19%、27.84%，差异达显著水平。颖壳、籽粒Zn含量均为ZnS+F、ZnF>CK、ZnS，灌浆后期ZnS+F、ZnF处理的颖壳、籽粒中Zn含量均显著高于其它处理，成熟期两种喷施处理籽粒中Zn含量也显著高于其它处理。灌浆后期， ZnS、ZnF、ZnS+F处理颖壳Zn含量分别提高37.42%、20.53%、29.25%。灌浆后期和成熟期， ZnS、ZnF、ZnS+F处理籽粒Zn含量分别提高4.10%、43.52%、43.71%和3.98%、34.16%、38.04%。由此表明喷施锌肥及喷施加土施锌肥处理对提高小麦籽粒锌含量效果较好。
2.2 不同生育期不同处理间小麦各部位Zn含量之间的关系
不同生育期不同处理间小麦各部位间Zn含量不同（图6）。返青期根、叶中Zn含量呈相近状态（图6-1）；拔节期不同处理间不同部位Zn含量关系：根>叶>茎（图6-2）；灌浆前期不同处理间不同部位Zn含量关系：叶>根>茎（图6-3）；灌浆后期不同处理间不同部位Zn含量关系：籽粒>颖壳>叶>根>茎（图6-4）；成熟期不同处理间不同部位Zn含量关系：籽粒>根>茎>颖壳>叶（图6-5）。
3 讨论与结论
有研究表明，小麦根系从土壤中吸收锌营养主要在苗期和灌浆期[12]。本试验中，土壤、根系有效Zn含量从返青期至拔节期含量升至峰值，之后有效Zn含量逐渐降低，至成熟期略有升高。小麦植株体锌含量主要与土壤中有效锌含量、Zn向根系的迁移速度以及Zn与土壤或Zn与植物内部其它养分的相互作用等因素有关[13]。Zn从土壤溶液迁移到根际有两条途径，即物质流动和扩散途径，在石灰性土壤中，扩散是锌进入根区的主要途径。在土壤含水量低、有机质含量低、pH值高的情况下，锌在石灰性土壤中的扩散程度较低[14，15]，一些二价离子（如Cu2+、Ca2+、Fe2+）可以通过在根中共载体基因位点或竞争锌调节、铁调节蛋白（Zips）等转运蛋白抑制Zn的吸收[16]。因此，土施锌肥可以提高缺锌或潜在缺锌石灰性土壤有效Zn含量，但Zn在土壤中的扩散效率与Zn浓度之间的关系尚需要进一步的研究。
在本试验中，与对照相比，增施锌肥提高了小麦植株各器官Zn含量；成熟期不同处理间小麦不同器官锌含量关系表现一致，即：籽粒>根>茎>颖壳>叶。土施锌肥和土施+喷施锌肥提高了根系和莖部Zn含量，喷施锌肥和土施+喷施锌肥提高了叶、颖壳、籽粒Zn含量。研究表明施用锌肥影响小麦成熟期锌的分配，可以降低小麦茎秆和叶片中Zn含量，从而增加籽粒Zn含量，有利于锌在籽粒中的积累[17]。小麦籽粒中70%的锌来自叶片，植株缺锌时，叶片中几乎所有的锌都会被运输到籽粒中[18，19]。本试验结果也说明了这一点。此外，Hao等[20]研究表明，Zn在籽粒中的积累是由植物体内的稳态机制所控制，这种机制调节韧皮部对液体中Zn的吸收和转运。但小麦植株体不同器官Zn的分配还可能受植物年龄和来源器官的Zn含量以及土壤pH值、微生物之间相互作用、喷锌浓度、环境等因素的影响，不同品种植株不同部位整个生育期锌含量的动态变化是否存在差异有待进一步研究。
综上所述，本试验条件下，不同施氮量水平下增施锌肥，土壤和小麦植株不同部位的锌含量均随着施氮量的降低而降低。土施锌肥能有效地提高土壤有效Zn含量，有效提高根系Zn含量，促进根对土壤有效Zn的吸收和向植株上部的转运；喷施锌肥促进叶片对锌的直接、快速吸收利用和向籽粒中的转运，同时也促进了根系中的锌向籽粒转运，使籽粒中Zn含量积累较高；土施+喷施锌肥虽然也促进籽粒中Zn含量的积累，但土施+喷施锌肥和单独喷施锌肥相比较，籽粒中的Zn含量增加幅度不大，且两种施锌方式之间差异未达显著水平。所以在本试验中，喷施锌肥是提高籽粒Zn含量的最佳途径。
参 考 文 献：
[1] 赵荣芳， 邹春琴， 张福锁. 长期施用磷肥对冬小麦根际磷、锌有效性及其作物磷锌营养的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2007， 13（3）：368-372.
[2] 陆景陵. 植物营养学：上册[M].北京：中国农业大学出版社， 2003.
[3] Kutman U B， Yildiz B， Cakmak I. Improved nitrogen status enhances zinc and iron concentrations both in the whole grain and the endosperm fraction of wheat [J]. Journal of Cereal Science， 2011， 53（1）： 118-125. [4] 佘旭， 王朝辉， 马小龙，等. 黄土高原旱地冬小麦籽粒锌含量差异与主要土壤理化性状的关系[J]. 中国农业科学， 2017， 50（22）： 4338-4349.
[5] 楊利华， 郭丽敏， 傅万鑫. 施锌对玉米氮磷钾肥料利用率、产量及籽粒品质的影响[J]. 中国生态农业学报， 2003， 11（2）： 41-43.
[6] 周伟. 不同施锌方法对小麦含锌量及产量影响的研究[J]. 生态农业研究， 1995，3（1）： 34-38.
[7] 郭九信， 廖文强， 凌宁，等. 氮锌配施对小麦产量及氮锌含量的影响[J]. 南京农业大学学报， 2013， 36（2）： 77-82.
[8] 陆欣春， 田霄鸿， 杨习文，等. 氮锌配施对不同冬小麦品种产量及锌营养的影响[J]. 中国生态农业学报， 2010， 18（5）： 923-928.
[9] 赵鹏， 杨帆， 睢福庆，等. 氮锌配施对冬小麦氮利用、产量及籽粒蛋白质含量的影响[J]. 中国农业大学学报， 2013， 18（3）： 28-33.
[10]张勇， 王德森， 张艳， 等. 北方冬麦区小麦品种籽粒主要矿物质元素含量分布及其相关性分析[J]. 中国农业科学， 2007， 40（9）： 1871-1876.
[11]Nan Z， Cheng G. Copper and zinc uptake by spring wheat （Triticum aestivum L.） and corn （Zea mays L.） grown in Baiyin region [J]. Bulletin of Environmental Contamination & Toxicology， 2001， 67（1）： 83-90.
[12]Shao Y， Jiang L， Li C， et al. Study on uptake， distribution and accumulation of Zn in wheat [J]. Acta Tritical Crops， 2005， 25（1）：82-85.
[13]Marschner H. Zinc uptake from soils[M]// Zinc in Soils and Plants. Springer Netherlands， 1993：59-77.
[14]Jiang W， Zhao M， Fan T Q， et al. Physiology of zinc uptake partitioning and approaches to increasing zinc density in grains of food crops [J]. Soil & Fertilizer Sciences in China， 2006，4：10-15.
[15]Jiang W， Struik P C， Lingna J， et al. Uptake and distribution of root-applied or foliar-applied Zn after flowering in aerobic rice [J]. Annals of Applied Biology， 2007， 150（3）：383-391.
[16]Hosseiny Y， Maftoun M. Effects of nitrogen levels， nitrogen sources and zinc rates on the growth and mineral composition of lowland rice [J]. Journal of Agricultural Science & Technology， 2008， 10（4）：307-316.
[17]惠晓丽， 王朝辉， 罗来超，等. 长期施用氮磷肥对旱地冬小麦籽粒产量和锌含量的影响[J]. 中国农业科学， 2017， 50（16）： 3175-3185.
[18]董明， 王琪， 周琴， 等. 花后5天喷施锌肥有效提高小麦籽粒营养和加工品质[J].植物营养与肥料学报， 2018，24 （1）： 63-70.
[19]李强. 锌对小麦生长及产量的影响[J]. 中国土壤与肥料， 2004（1）： 16-18.
[20]Hao H L， Wei Y Z， Yang X E， et al. Effects of different nitrogen fertilizer levels on Fe， Mn， Cu and Zn concentrations in shoot and grain quality in rice （Oryza sativa）[J]. Rice Science， 2007， 14（4）：289-294.