聶兆君，趙 鵬，秦世玉，王 佳，郭佳佳，李江鶴，劉紅恩*

（1 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州 450002；2 河南省土壤污染防控與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 450002）

鋅是人體必需的微量元素之一，對(duì)人體生長(zhǎng)發(fā)育起著極其重要的生理和營(yíng)養(yǎng)作用，包括體液免疫、細(xì)胞免疫、蛋白質(zhì)和核酸合成等[1]。缺鋅對(duì)人體，尤其是對(duì)幼兒造成食欲與消化功能減退、生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、腦功能障礙、免疫力降低等問(wèn)題[2]。鋅作為植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，土壤缺鋅導(dǎo)致作物生長(zhǎng)發(fā)育受阻，顯著降低農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)。糧食作物作為人體鋅營(yíng)養(yǎng)的主要攝入來(lái)源，通過(guò)育種或農(nóng)藝措施提高作物鋅含量的生物強(qiáng)化被認(rèn)為是最有前景、經(jīng)濟(jì)有效的人體補(bǔ)鋅方式[3–4]。

小麥被稱為世界三大糧食作物之一，是人體攝入微量元素的重要食物來(lái)源[5]。但是，小麥籽粒鋅濃度偏低導(dǎo)致以其為主食的人群鋅攝取量不足的情況普遍存在。根據(jù)我國(guó)北方主產(chǎn)區(qū)小麥籽粒鋅含量的調(diào)查結(jié)果，小麥籽粒鋅含量變化范圍為11.7～49.7 mg/kg，平均值僅為26.4 mg/kg[6–7]，遠(yuǎn)低于籽粒鋅生物強(qiáng)化目標(biāo)值40～60 mg/kg[5]，究其根本原因，主要受到土壤鋅供應(yīng)水平的制約[8]。我國(guó)土壤缺鋅的現(xiàn)象十分普遍。河南作為小麥主產(chǎn)區(qū)，廣泛分布著石灰性土壤。以土壤有效鋅 (DTPA提取) 含量0.5 mg/kg的臨界值來(lái)判定土壤缺鋅的程度[9]，河南省超過(guò)60%的土壤都嚴(yán)重缺鋅，可能缺鋅的土壤面積約34%，有效鋅充足的耕地僅占6%[10]。因此，提高土壤鋅的有效性，進(jìn)而提高冬小麥籽粒鋅含量，對(duì)于北方地區(qū)人民合理補(bǔ)充膳食鋅營(yíng)養(yǎng)具有重要意義。

施用鋅肥是提高土壤鋅有效性最直接有效的方法。研究表明，施鋅能顯著提高土壤有效鋅含量，明顯改善小麥鋅的營(yíng)養(yǎng)狀況[11–13]。除此之外，施氮也能夠顯著提高小麥鋅含量，促進(jìn)鋅向小麥籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)[14–15]。氮鋅配施能夠增加小麥地上部和籽粒中鋅的累積量[16–17]，其原因一方面可能是由于氮鋅配施通過(guò)刺激作物根系發(fā)育，進(jìn)而促進(jìn)作物對(duì)鋅的吸收[18–20]；另一方面，氮鋅配施也可能通過(guò)提高土壤鋅的有效性而增加作物對(duì)鋅的累積。但是，關(guān)于氮鋅配施影響土壤鋅的有效性的可能機(jī)制，目前尚不清楚。

土壤鋅的有效性取決于土壤對(duì)鋅的吸附–解吸特性，而鋅的吸附–解吸過(guò)程則受土壤pH、有機(jī)質(zhì)、土壤礦物及共存離子等土壤性質(zhì)的影響。除此以外，土壤中的鋅會(huì)因其存在形態(tài)不同而影響有效性[21]。根際是深受植物根系活動(dòng)影響的區(qū)域，植物根系與土壤間的相互作用是影響?zhàn)B分從土體進(jìn)入植物體的根本原因[22]。在植物生長(zhǎng)過(guò)程中根系吸收養(yǎng)分的同時(shí)向土壤中釋放各種無(wú)機(jī)有機(jī)物質(zhì)對(duì)土壤養(yǎng)分有效性具有直接或間接的影響[23–25]。因此，深入了解作物根系活動(dòng)對(duì)土壤鋅的形態(tài)轉(zhuǎn)化及其有效性的影響顯得尤為重要。

本文通過(guò)根箱培養(yǎng)試驗(yàn)，研究了氮鋅配施對(duì)冬小麥根際和非根際土壤有效鋅、pH及鋅形態(tài)分級(jí)的影響，旨在從土壤鋅的有效性的角度探討氮鋅配施促進(jìn)冬小麥吸收鋅的可能機(jī)制，以期為通過(guò)合理施肥來(lái)調(diào)控冬小麥籽粒鋅含量、促進(jìn)人體高效補(bǔ)鋅提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為壤質(zhì)潮土，其基本理化性質(zhì)為：pH 7.34、有機(jī)質(zhì)11.8 g/kg、堿解氮78.4 mg/kg、速效鉀164 mg/kg、有效磷11.0 mg/kg、有效鋅含量1.02 mg/kg。供試冬小麥品種為鄭麥379。試驗(yàn)地點(diǎn)為河南省鄭州市河南農(nóng)業(yè)大學(xué)毛莊科教園區(qū)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)氮水平 (0、0.2、0.4 g/kg) 和2個(gè)鋅水平 (0、10 mg/kg)，采用3 × 2完全交互設(shè)計(jì)，共6 個(gè)處理：N0Zn0、N0.2Zn0、N0.4Zn0、N0Zn10、N0.2Zn10、N0.4Zn10，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。氮肥和鋅肥分別以硝酸鈣[Ca(NO3)2·2H2O]和硫酸鋅(ZnSO4·7H2O) 為肥源，因施氮處理引起的鈣肥差異用氯化鈣 (CaCl2·2H2O) 補(bǔ)足。底肥按照每公斤土P2O50.15g、K2O 0.20g用量施入，分別以磷酸二氫鉀(KH2PO4) 和氯化鉀 (KCl) 作為肥源。無(wú)鋅Arnon營(yíng)養(yǎng)液 (濃縮1000倍) 以1 mL/kg土用量加入以避免微量元素的缺乏。其中，氮肥的50%作為基肥施入，剩余的50%于拔節(jié)期和返青期分兩次施入，其它所有肥料配成溶液于播種前一次性施入土壤。所用試劑均采用分析純 (AR) 級(jí)別。試驗(yàn)場(chǎng)設(shè)有塑料膜防雨棚以防止雨水淋洗。

試驗(yàn)采用PVC材料制成的根箱，其設(shè)計(jì)參照He等[26]的方法并加以改進(jìn)。根箱規(guī)格長(zhǎng) × 寬 × 高為 15 cm ×10 cm × 16 cm，其中內(nèi)室2 cm，兩個(gè)外室均為4 cm，內(nèi)室與外室之間用孔徑為30 μm的尼龍網(wǎng)隔開(kāi)。每個(gè)根箱裝入3.5 kg風(fēng)干、過(guò)篩 (篩孔0.85 mm) 的土壤，裝土?xí)r內(nèi)室與外室同時(shí)進(jìn)行，以保證土壤在內(nèi)、外室均勻分布而不留空隙。冬小麥于2016年11月3日播種于根箱內(nèi)室，每個(gè)根箱定苗3株，于灌漿期 (2017年4月18日，167天) 采集植物地上部和內(nèi)、外根室土壤樣品。將植株地上部置于105℃殺青30 min，然后65℃烘干至恒重，測(cè)定植株鋅含量。采集內(nèi)、外根室土壤樣品時(shí)，3株小麥根系已充滿整個(gè)內(nèi)根室，因此將內(nèi)室土壤定義為根際土、外室土壤定義為非根際土，其中兩側(cè)外室土壤充分混勻。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、磨碎過(guò)20目篩后用于測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定 參照常規(guī)分析方法[27]：有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量–外加熱法；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法；有效磷采用NaHCO3浸提，鉬藍(lán)比色法；速效鉀采用NH4OAc浸提，火焰光度法；有效鋅采用DTPA浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定。

1.3.2 植株鋅含量的測(cè)定 參照鮑士旦[27]的分析方法，植株樣品烘干粉碎后，采用HNO3∶HClO4(體積比4∶1) 消化，原子吸收分光光度計(jì) (ZEEnit 700，耶拿，德國(guó)) 測(cè)定鋅含量。

1.3.3 土壤鋅形態(tài)分級(jí)的測(cè)定 參照魏孝榮等[13]的改進(jìn)試驗(yàn)方法，分別用1 mol/L Mg(NO3)2(pH 7.0)、0.1 mol/L Na4P2O7(pH 9.5)、1 mol/L NaAc-HAc(pH 5.0)、0.1 mol/L NH2OHHCl(pH 7.0) 和30% H2O2(pH 2.0)+1 mol/L Mg(NO3)2(pH 7.0) 浸提交換態(tài)、松結(jié)有機(jī)態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、氧化物結(jié)合態(tài)和緊結(jié)有機(jī)態(tài)鋅，所得浸提液采用原子吸收分光光度法測(cè)定鋅含量。土壤全鋅采用 HCl–HNO3–HClO4–HF 酸熔，原子吸收分光光度法測(cè)定。全鋅含量減去其它五種形態(tài)鋅含量即為殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量。試驗(yàn)在溫度25℃下進(jìn)行，且液土比為10∶1。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用 Excel 2007 和 SPSS 18.0 軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。處理間比較采用雙因素、三因素方差分析，各處理平均值之間的多重比較采用最小顯著性差異 (LSD) 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮鋅配施對(duì)冬小麥干物質(zhì)重的影響

雙因素方差分析結(jié)果表明，施氮對(duì)冬小麥地上部干物質(zhì)重的影響達(dá)到極顯著水平 (P ＜ 0.01)；但是，施鋅和氮鋅交互對(duì)冬小麥地上部干物質(zhì)重的影響未達(dá)到顯著水平 (表1)。

隨著施氮量的增加，兩個(gè)鋅水平下的冬小麥地上部干物質(zhì)重逐漸提高，但N0.2和N0.4處理之間無(wú)顯著差異 (圖1)。冬小麥地上部干物質(zhì)重的最大值出現(xiàn)在N0.4Zn10處理。

2.2 氮鋅配施對(duì)冬小麥地上部鋅含量的影響

雙因素方差分析結(jié)果表明，施氮和施鋅對(duì)冬小麥地上部鋅含量的影響達(dá)到顯著或極顯著水平 (P ＜0.05或P ＜ 0.01)；氮鋅交互作用對(duì)冬小麥地上部鋅含量的影響達(dá)到極顯著水平 (P ＜ 0.01)(表1)。

增加施氮量顯著提高了Zn10水平下冬小麥地上部鋅含量；在N0.2和N0.4水平下，施鋅顯著提高了地上部鋅含量 (圖2)。地上部鋅含量的最大值出現(xiàn)在N0.4Zn10處理。

表1 氮鋅配施對(duì)冬小麥地上部干物質(zhì)重、鋅含量影響的雙因素方差分析結(jié)果Table 1 Two-way analysis of variance for the effects of combined application of N with Zn on the dry matter weight and Zn concentration in shoot of winter wheat

2.3 氮鋅配施對(duì)冬小麥根土界面有效鋅含量的影響

三因素方差分析結(jié)果表明，施氮、施鋅和根際對(duì)土壤有效鋅含量的影響達(dá)到顯著或極顯著水平 (P ＜0.05 或 P ＜ 0.01)；氮與根際交互、鋅與根際交互及氮、鋅、根際交互對(duì)土壤有效鋅含量的影響達(dá)到極顯著水平 (P ＜ 0.01)(表 2)。

對(duì)于根際土，在Zn10水平下，隨著施氮量的增加，土壤有效鋅含量逐漸降低，在N0.4水平下達(dá)到最低值；在相同的施氮水平下，施鋅則顯著提高根際土有效鋅含量 (圖3)。而對(duì)于非根際土來(lái)說(shuō)，在Zn10水平下，隨著施氮量的增加，土壤有效鋅含量逐漸增加，在N0.4處理下達(dá)到最高值；在相同的施氮水平下，施鋅也顯著提高了非根際土的有效鋅含量(圖3)。在N0.2Zn10和N0.4Zn10處理下，根際土的有效鋅含量顯著低于非根際土。

2.4 氮鋅配施對(duì)冬小麥根土界面pH的影響

三因素方差分析結(jié)果表明，施氮和根際對(duì)土壤pH的影響達(dá)到顯著或極顯著水平 (P ＜ 0.05或P ＜0.01)；氮與根際交互對(duì)土壤pH的影響均達(dá)到極顯著水平 (P ＜ 0.01) (表 2)。

無(wú)論施鋅與否，增加施氮量均顯著降低根際土的pH，對(duì)非根際土的pH則影響不大 (圖4)。無(wú)論施氮水平的高低，施鋅對(duì)根際和非根際土的pH影響均不顯著。在N0Zn0和N0Zn10處理下，根際土的pH顯著高于非根際土。

2.5 氮鋅配施對(duì)冬小麥根土界面鋅形態(tài)分級(jí)的影響

三因素方差分析結(jié)果表明，施氮、施鋅和根際對(duì)土壤交換態(tài)鋅、碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅、氧化物結(jié)合態(tài)鋅和殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量的影響均達(dá)到極顯著水平 (P ＜0.01)；施鋅對(duì)松結(jié)有機(jī)態(tài)鋅含量的影響達(dá)到極顯著水平 (P ＜ 0.01)；根際對(duì)松結(jié)和緊結(jié)有機(jī)態(tài)鋅含量的影響達(dá)到顯著或極顯著水平 (P ＜ 0.05或P ＜ 0.01)；氮、鋅交互對(duì)交換態(tài)鋅、緊結(jié)有機(jī)態(tài)鋅和殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量的影響達(dá)到極顯著水平 (P ＜ 0.01)；氮、根際交互對(duì)交換態(tài)鋅、松結(jié)有機(jī)態(tài)鋅、碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅、氧化物結(jié)合態(tài)鋅和殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量的影響達(dá)到極顯著水平 (P ＜ 0.01)；鋅、根際交互對(duì)松結(jié)有機(jī)態(tài)鋅、碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅和氧化物結(jié)合態(tài)鋅含量的影響達(dá)到顯著或極顯著水平 (P ＜ 0.05或P ＜ 0.01)；氮、鋅、根際交互對(duì)碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅和殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量的影響達(dá)到顯著或極顯著水平 (P ＜ 0.05 或 P ＜ 0.01)(表 2)。

N0.4處理顯著降低了Zn0水平下根際土的交換態(tài)鋅含量，卻提高了Zn0水平下非根際土的交換態(tài)鋅含量；N0.2和N0.4處理均顯著提高了Zn10水平下根際土和非根際土的交換態(tài)鋅含量 (圖5A)。施鋅同樣顯著提高了N0.2和N0.4水平下根際土和非根際土的交換態(tài)鋅含量。N0.2和N0.4顯著降低了Zn10水平下根際土的松結(jié)有機(jī)態(tài)鋅含量，卻顯著提高了Zn10水平下非根際土的松結(jié)有機(jī)態(tài)鋅含量 (圖5B)。施鋅同樣顯著提高了三個(gè)施氮水平下根際土和非根際土的松結(jié)有機(jī)態(tài)鋅含量 (圖5B)。N0.2和N0.4處理均顯著降低了Zn0和Zn10水平下根際土的碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅含量 (圖5C)。施鋅同樣顯著提高了三個(gè)施氮處理下根際土的碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅含量。N0.2和N0.4則顯著降低了Zn0和Zn10水平下非根際土的氧化物結(jié)合態(tài)鋅含量 (圖5D)；施鋅顯著提高了三個(gè)施氮水平下根際土的氧化物結(jié)合態(tài)鋅含量。N0.2和N0.4僅顯著提高了Zn10水平下非根際土的緊結(jié)有機(jī)態(tài)鋅含量 (圖5E)。施鋅則顯著降低了N0水平下根際土和非根際土的緊結(jié)有機(jī)態(tài)鋅含量 (圖5E)。N0.2和N0.4水平顯著提高了Zn0水平下根際土和非根際土的殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量；N0.4則提高了Zn10水平下根際土和非根際土的殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量 (圖5F)。施鋅顯著提高了N0.4水平下根際土和N0水平下非根際土的殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量，卻降低了N0.2水平下根際土的殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量 (圖5F)。相同處理下，根際土的可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)鋅含量顯著高于非根際土，但根際土的松結(jié)有機(jī)態(tài)、氧化物結(jié)合態(tài)鋅含量卻顯著低于非根際土。

圖1 氮鋅配施對(duì)冬小麥地上部干物質(zhì)重的影響Fig. 1 Effect of combined application of N with Zn on the shoot dry matter weight in winter wheat

圖2 氮鋅配施對(duì)冬小麥地上部鋅含量的影響Fig. 2 Effect of combined application of N with Zn on Zn concentration in shoot of winter wheat

表2 氮鋅配施對(duì)冬小麥根土界面土壤有效鋅、pH和鋅形態(tài)分級(jí)的三因素方差分析結(jié)果Table 2 Three-way analysis of variance (ANOVA) for the effects of combined application of N with Zn on the available Zn,pH and chemical fractions of Zn in root-soil interface of winter wheat

圖3 氮鋅配施對(duì)冬小麥根土界面土壤有效鋅含量的影響Fig. 3 Effect of combined application of N with Zn on the available Zn concentration in root-soil interface of winter wheat

圖4 氮鋅配施對(duì)冬小麥根土界面pH的影響Fig. 4 Effect of combined application of N with Zn on soil pH in root-soil interface of winter wheat

3 討論

3.1 氮鋅配施可顯著提高冬小麥鋅含量

圖5 氮鋅配施對(duì)冬小麥根土界面土壤鋅形態(tài)分級(jí)的影響Fig. 5 Effect of combined application of N with Zn on the chemical fractions of Zn in root-soil interface of winter wheat

本試驗(yàn)研究表明，氮鋅配施 (N0.2Zn10和N0.4Zn10)處理能顯著提高冬小麥地上部鋅含量 (圖2)，這與前人的研究結(jié)果一致[16–17]。Zhao等[19]研究表明，氮鋅配施有利于冬小麥鋅的吸收、遷移和累積。Nie等[20]和Xue等[28]的研究均表明，冬小麥體內(nèi)的氮含量和鋅含量存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，揭示了施氮是促進(jìn)冬小麥吸收鋅及鋅向地上部遷移的原因之一。Aciksoz等[29]研究發(fā)現(xiàn)，氮鋅配施可通過(guò)促進(jìn)冬小麥生長(zhǎng)而提高根系對(duì)鋅的吸收能力，從而提高植株鋅含量。但是，Xue等[28]的研究指出，隨著施氮量的增加，冬小麥地上部鋅含量提高的比例逐漸提高，而地上部干物質(zhì)重提高的比例則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，說(shuō)明施氮促進(jìn)植物地上部的生長(zhǎng)并不是提高地上部鋅含量的主要原因。另外，Nie等[20]報(bào)道在缺鋅條件下，施氮也會(huì)降低冬小麥鋅含量，主要是由于施氮促進(jìn)冬小麥生長(zhǎng)進(jìn)而通過(guò)稀釋效應(yīng)降低植株體內(nèi)鋅含量[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在缺鋅條件下，兩個(gè)施氮處理顯著增加了冬小麥地上部干物質(zhì)重 (圖1)，但對(duì)植株鋅含量卻有降低作用 (圖2)；而在施鋅條件下，冬小麥地上部干物質(zhì)重和鋅含量均隨著施氮水平的增加而增加，說(shuō)明在氮鋅配施情況下，冬小麥地上部鋅含量的提高與植株生物量的增加有關(guān)。

3.2 氮鋅配施可通過(guò)降低土壤pH而提高土壤有效鋅含量

石灰性土壤在北方冬小麥種植區(qū)域廣泛分布。本試驗(yàn)供試土壤為石灰性土壤，有效鋅含量為1.02 mg/kg，處于潛在性缺鋅范圍[9]。石灰性土壤的特點(diǎn)是高CaCO3含量、高pH和低有機(jī)質(zhì)含量，這些因素均會(huì)增強(qiáng)土壤對(duì)鋅的固持能力，降低其生物有效性，從而抑制作物根系對(duì)鋅的吸收[30]。

氮鋅配施能促進(jìn)植物對(duì)鋅的吸收的主要原因是改善根際環(huán)境或改善根系形態(tài)[5,20,30]，同時(shí)也可能通過(guò)增加根系鋅轉(zhuǎn)運(yùn)載體數(shù)量[31]。本試驗(yàn)中，與單施鋅處理 (N0Zn10) 相比，氮鋅配施 (N0.2Zn10和N0.4Zn10)處理顯著降低了根際土壤有效鋅含量，且根際土壤有效鋅含量低于非根際土壤 (圖3)，這可能是由于氮鋅配施促進(jìn)了根系對(duì)鋅的吸收，降低了近根區(qū)土壤養(yǎng)分的濃度，從而造成近根區(qū)和遠(yuǎn)根區(qū)土壤養(yǎng)分濃度的差異[32]。但對(duì)于非根際土壤來(lái)說(shuō)，氮鋅配施處理(N0.2Zn10和N0.4Zn10) 顯著提高了土壤有效鋅含量，說(shuō)明氮鋅配施能夠提高土壤有效鋅含量，這也可能是氮鋅配施能夠促進(jìn)冬小麥吸收土壤鋅，進(jìn)而提高冬小麥鋅含量的原因之一。

土壤鋅的有效性強(qiáng)烈依賴于土壤pH值的高低。本試驗(yàn)中，無(wú)論施鋅與否，增加施氮量均能夠顯著降低根際土壤pH值 (圖4)，pH值降低將通過(guò)影響鋅的羥基化形態(tài)或吸附表面，進(jìn)而削弱土壤對(duì)鋅的親和能力，從而提高土壤鋅的有效性[33–34]。土壤pH值的降低，一方面與根系分泌的有機(jī)酸有關(guān)，另一方面與植物在吸收養(yǎng)分離子的同時(shí)，吸收或分泌H+以維持根土界面的中性環(huán)境有關(guān)[35–36]。本試驗(yàn)采用Ca(NO3)2·入根細(xì)胞[37]，施用硝態(tài)氮會(huì)導(dǎo)致土壤pH的提高，這與本試驗(yàn)中根際土壤pH值降低的結(jié)果相反。因此，施用硝態(tài)氮降低根際土壤pH是否與冬小麥根系分泌物有關(guān)，還需要進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。同時(shí)，在不施氮條件下，根際土壤的pH顯著高于非根際土壤(圖4)，其原因也需要進(jìn)一步探明。

3.3 氮鋅配施可通過(guò)影響土壤不同鋅形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化進(jìn)而影響鋅的有效性

許多研究表明，土壤鋅的有效性與土壤鋅形態(tài)密切相關(guān)。當(dāng)小麥根際土壤鋅由緊結(jié)合態(tài)向松結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)，土壤鋅的有效性提高[38]；根際土壤交換態(tài)鋅含量和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅含量發(fā)生變化，是土壤鋅有效性增加的主要原因[39]。國(guó)春慧等[12]的研究結(jié)果表明，土壤有效鋅主要受到交換態(tài)、松結(jié)有機(jī)態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于單施鋅處理，氮鋅配施處理顯著提高了根際和非根際土壤交換態(tài)鋅的含量，卻顯著降低了根際土壤松結(jié)有機(jī)態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅的含量，提高了非根際土壤松結(jié)有機(jī)態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅的含量 (圖5A, 圖5B和 圖5C)，說(shuō)明在植物根系的影響下，氮鋅配施處理能夠促進(jìn)土壤松結(jié)有機(jī)態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅向交換態(tài)鋅的轉(zhuǎn)化。另外，冬小麥根際土壤交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅含量顯著高于非根際土壤，而松結(jié)有機(jī)態(tài)鋅含量則顯著低于非根際土壤，可見(jiàn)根系對(duì)土壤鋅形態(tài)的轉(zhuǎn)化存在較大的影響。在缺鋅 (Zn0) 條件下，施氮對(duì)交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅含量的影響在根際土壤和非根際土壤中表現(xiàn)出相反的結(jié)果 (圖5A和圖5C)，表明單施氮肥能夠顯著影響這兩種鋅形態(tài)的轉(zhuǎn)化，且這種影響受到根系活動(dòng)的調(diào)控。在高鋅 (Zn10) 條件下，施氮對(duì)松結(jié)有機(jī)態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅含量的影響，同樣在根際土壤和非根際土壤中表現(xiàn)出相反的結(jié)果，但對(duì)于交換態(tài)鋅含量的影響則表現(xiàn)出一致性，說(shuō)明氮鋅配施對(duì)土壤交換態(tài)鋅含量的影響并未受到根系活動(dòng)的調(diào)控。徐衛(wèi)紅等[40]的試驗(yàn)結(jié)果也表明，種植水稻可提高土壤碳酸鹽結(jié)合態(tài)、無(wú)定型氧化鐵結(jié)合態(tài)、氧化錳結(jié)合態(tài)鋅含量。因此，氮鋅配施促進(jìn)了土壤中松結(jié)有機(jī)態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鋅向交換態(tài)鋅的轉(zhuǎn)化，使土壤鋅的有效性增加，最終促進(jìn)冬小麥吸收土壤鋅，進(jìn)而提高地上部鋅含量，且這一影響受到植物根系活動(dòng)的調(diào)控。

4 結(jié)論

本研究證實(shí)氮鋅配施與冬小麥根系共同作用降低了根際土壤pH，促進(jìn)了土壤鋅從松結(jié)有機(jī)態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)向交換態(tài)的轉(zhuǎn)化，提高土壤鋅的有效性，進(jìn)而提高冬小麥吸收土壤鋅的能力，初步揭示了氮鋅配施提高冬小麥鋅含量的根系調(diào)控機(jī)制。