梅清清，田 倉，周青云，武美燕，張文英，田小海

（湖北省澇漬災(zāi)害與濕地農(nóng)業(yè)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025）

鋅是高等植物、動(dòng)物以及人類所必需的微量元素之一。缺鋅會(huì)引起生長、發(fā)育遲緩，智力障礙，免疫力低下及生殖功能下降，甚至不孕等一系列疾病［1］。由于人體自身不能合成鋅，只能通過食物來補(bǔ)充，當(dāng)人體每天攝入的鋅含量超過15 mg 時(shí)才能滿足正常生命活動(dòng)需求［2］，目前全球約30%的人口面臨鋅元素缺乏的問題［3］。

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，中國約有60%的人口以稻米為主食，因此，水稻的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)直接關(guān)系到國家糧食安全，對(duì)保障中國食物安全起著重要作用［4-7］。湖北大部分稻田屬于長江和漢江沖積平原以及湖積平原，土壤中缺鋅現(xiàn)象普遍。大量研究表明，水稻種植在有效鋅含量（DTPA-Zn）＜0.5 mg/kg 的土壤中時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)葉片失綠發(fā)白、生長緩慢甚至停止、根系老化導(dǎo)致分蘗數(shù)減少植株矮小等癥狀，造成水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)嚴(yán)重下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p產(chǎn)失收［8，9］。

通過生物強(qiáng)化手段增加可食用部分鋅含量，其中農(nóng)藝措施是最為經(jīng)濟(jì)可行的方法。馮緒猛等［8］研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴鋅各處理的葉片、莖稈和子粒鋅含量的平均值分別顯著提高224.6%、78.5% 和12.1%。付力成等［10］利用兩優(yōu)培九和嘉花1 號(hào)為材料研究表明，葉面噴施0.2% ZnSO43 次后，水稻糙米的鋅含量分別較對(duì)照顯著增加69.7%和41.6%。糙米鋅濃度的增幅（27.5%）明顯大于精米（22.2%）。郭九信等［11］研究發(fā)現(xiàn)，鋅肥不同的施用方式均可顯著提高水稻子粒的鋅含量，且葉面噴施對(duì)提高稻米鋅濃度的效果要優(yōu)于土施。與土施鋅肥相比，葉面施肥具有用量少、吸收快、污染小、肥效高等優(yōu)點(diǎn)，能有效改善子粒鋅營養(yǎng)狀況，能夠很好地解決土壤對(duì)鋅的固定所帶來的不易吸收問題［12-15］。

然而，目前研究中大多以普通硫酸鋅作為鋅肥。將含鋅無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為有機(jī)螯合態(tài)可獲得較好的施用效果，據(jù)報(bào)道螯合態(tài)微肥的肥效是無機(jī)微肥的2～5倍［16］。但關(guān)于螯合態(tài)鋅肥噴施對(duì)水稻子粒鋅含量及品質(zhì)改善的報(bào)道較少，且結(jié)果不盡相同。為此，本研究以湖北省江漢平原區(qū)主栽水稻品種為材料，在田間條件下探究了噴施螯合態(tài)鋅肥和普通硫酸鋅對(duì)水稻生長、鋅含量和稻米品質(zhì)的影響，明確了不同類型的螯合態(tài)鋅肥在江漢平原潛在缺鋅稻田施用的可行性及合理用量，以期為湖北省水稻提質(zhì)增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及地點(diǎn)

供試水稻品種為廣兩優(yōu)5 號(hào)，全生育期135 d 左右。

試驗(yàn)于2017—2018 年5—10 月分別在湖北省潛江市春雨農(nóng)莊和荊州市荊州區(qū)三紅村試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試土壤為水稻土，其堿解氮含量平均為116.68 mg/kg，速效磷含量平均為34.7 mg/kg，速效鉀含量平均為121.43 mg/kg，有效鋅含量平均為0.86 mg/kg，pH 平均為6.63。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇4 種鋅肥：硫酸鋅（記為N）、氨基酸螯合鋅（記為A）、EDTA 螯合鋅（記為E）、黃腐酸螯合鋅（記為H），采用噴施的施肥方式，設(shè)置3 個(gè)施肥水平，為Zn 0.1%、0.3%、0.5%（以Zn 含量計(jì)），按750 L/hm2噴施，分別在水稻分蘗期和開花期進(jìn)行，噴施時(shí)間為無風(fēng)的晴天傍晚。噴施時(shí)加入0.01%（4～5 滴）Tween-80，用塑料薄膜隔開其他植株，對(duì)上層葉片均勻噴施，以噴施清水為對(duì)照（記為CK），共13 個(gè)處理，每處理3 次重復(fù)，共39 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積12.5 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。水稻種植密度為20 cm×22.1 cm，每穴2 株。基施復(fù)合肥（16-16-16）600 kg/hm2，返青期追施尿素225 kg/hm2；除鋅肥外，其他管理按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

試驗(yàn)前采集耕層土壤測定堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鋅含量，pH。兩次噴施結(jié)束一周后測定水稻劍葉SPAD 值（SPAD-502 Plus，分別測定其上部、中部和下部1/3 處的SPAD 值，取平均值）、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度（CI-340 便攜式光合測定儀測定）。

水稻成熟后，每個(gè)處理去除邊行后選5 m2的水稻帶回實(shí)驗(yàn)室測定產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素；稻谷風(fēng)干后，去殼，測定糙米、精米、米糠中鋅含量（濕灰化-原子吸收法），并分析整精米率和蛋白質(zhì)含量（近紅外光譜儀分析）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

兩年數(shù)據(jù)取平均值，采用Microsoft Excel 2016及DPS 7.05 軟件進(jìn)行方差分析和顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施鋅肥對(duì)水稻葉片SPAD 值和光合作用的影響

表1 結(jié)果表明，與不施鋅肥（CK）相比，隨著噴施鋅肥濃度的增大，水稻葉片SPAD 值、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率呈增加趨勢，胞間CO2濃度呈逐漸降低趨勢。施用螯合態(tài)鋅肥后，水稻葉片SPAD 值和光合作用總體高于普通硫酸鋅處理。其中，在0.3% 濃度下，噴施黃腐酸螯合鋅或氨基酸螯合鋅水稻葉片SPAD 值和光合作用增加最為明顯，SPAD 值較硫酸鋅處理分別增加5.6%和6.6%，凈光合速率分別增加29.1%和24.1%，氣孔導(dǎo)度分別增加46.4% 和46.7%，蒸騰速率分別增加38.1% 和35.7%，胞間CO2濃度分別下降25.1%和23.5%。

表1 噴施鋅肥對(duì)水稻葉片SPAD 值和光合作用的影響

2.2 噴施鋅肥對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表2 結(jié)果表明，與不施鋅肥（CK）相比，隨著噴施鋅肥濃度的增大水稻產(chǎn)量基本呈增加趨勢。施用螯合態(tài)鋅肥后，水稻增產(chǎn)效果總體高于ZnSO4處理。其中，在0.3% 濃度下，噴施黃腐酸螯合鋅或氨基酸螯合鋅水稻平均產(chǎn)量最高，分別達(dá)9 877.4、9 859.9 kg/hm2，較噴施清水（CK）分別增產(chǎn)4.9%、4.7%。與普通硫酸鋅處理相比產(chǎn)量分別增加2.1%和2.0%，主要是增加了千粒重和結(jié)實(shí)率。

表2 噴施鋅肥對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.3 噴施鋅肥對(duì)水稻精米、糙米、米糠鋅含量的影響

由圖1 可以看出，與不施鋅肥（CK）相比，隨著噴施鋅肥濃度的增大，水稻精米、糙米和米糠鋅含量的變化基本呈增加趨勢。與ZnSO4處理相比，噴施螯合態(tài)鋅肥對(duì)稻谷鋅累積更明顯；其中，在0.3%濃度用量下，施用氨基酸螯合鋅或黃腐酸螯合鋅米糠鋅含量分別增加19.3%和16.7%，糙米鋅含量分別增加19.7%和17.6%，精米鋅含量分別增加33.7%和29.3%。

圖1 噴施鋅肥對(duì)水稻精米、糙米和米糠鋅含量的影響

2.4 噴施鋅肥對(duì)水稻整精米率和蛋白質(zhì)含量的影響

由表3 結(jié)果可知，與不施鋅肥（CK）相比，隨著鋅肥用量的增加稻米品質(zhì)有所提升。施用螯合態(tài)鋅肥后，對(duì)稻米品質(zhì)的改善效果明顯高于普通硫酸鋅處理；其中，噴施0.3%氨基酸螯合鋅或0.3%黃腐酸螯合鋅稻米品質(zhì)變化最大，整精米率分別增加7.8%和6.7%，蛋白質(zhì)含量分別增加29.1%和28.3%。

表3 噴施鋅肥對(duì)水稻整精米率和蛋白質(zhì)含量的影響

3 小結(jié)與討論

鋅是植物體內(nèi)多種酶的組成成分，不僅參與生長素的合成，并與植物體內(nèi)葉綠素的合成和碳水化合物的轉(zhuǎn)化有關(guān)，充足的鋅元素供給能促進(jìn)植物的光合作用，有利于提高光合效應(yīng)，從而影響植物生長和產(chǎn)量形成［17，18］。在本試驗(yàn)結(jié)果中，與不施鋅肥（CK）相比，噴施鋅肥后水稻葉片SPAD 值和光合作用明顯增加。其中，噴施0.3%黃腐酸螯合鋅或0.3%氨基酸螯合鋅水稻葉片SPAD 值和凈光合速率增加最為明顯，分別較0.3%硫酸鋅處理增加了5.6%、6.6%和29.1%、24.1%。

前人研究表明［11，19-21］，在水稻、小麥上葉面施鋅后子粒產(chǎn)量無明顯增加。但本試驗(yàn)在分蘗期和開花后一周分別噴施不同濃度鋅肥水稻產(chǎn)量有所增加，噴施0.3%氨基酸螯合鋅或0.3%黃腐酸螯合鋅處理下產(chǎn)量較高，且顯著高于普通硫酸鋅處理（P＜0.05），主要表現(xiàn)在千粒重和結(jié)實(shí)率有不同程度的增加。這一研究結(jié)果與 Naik 等［22］和徐巡軍等［23］在同一施肥水平下噴施螯合態(tài)鋅肥相較于硫酸鋅更有利于水稻產(chǎn)量的提高的結(jié)果一致。可能原因是葉面噴施鋅肥能保證各生育階段的鋅素供應(yīng)，促進(jìn)穗分化，提高水稻千粒重和結(jié)實(shí)率，進(jìn)而使產(chǎn)量提高［9，24］。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施鋅肥對(duì)米糠、糙米和精米中鋅含量以及稻米的整精米率和粗蛋白質(zhì)具有顯著影響，其中0.3%氨基酸螯合鋅或0.3%黃腐酸螯合鋅使糙米和精米中鋅含量分別提高19.7%、17.6%和33.7%、29.3%；整精米率和蛋白質(zhì)含量分別提高7.8%、6.7%和29.1%、28.3%。原因可能是水稻中鋅積累除了直接通過木質(zhì)部進(jìn)入子粒，也可以通過韌皮部的再轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入子粒中。外源鋅在葉片滲透作用下進(jìn)入水稻體內(nèi)，然后經(jīng)過靭皮部的再轉(zhuǎn)運(yùn)到達(dá)子粒的表皮和糊粉層，糊粉層中吸收的鋅會(huì)轉(zhuǎn)運(yùn)到子粒胚乳中，從而增大了胚乳（精米）的鋅含量［25-28］。同時(shí)，鋅元素能協(xié)調(diào)其他營養(yǎng)元素在作物體內(nèi)的分配，將氮、磷、鉀分配到作物需要的部位，增加稻米中蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量，對(duì)稻米品質(zhì)改良有一定的作用［29-31］。雖然葉面噴施螯合態(tài)鋅肥比硫酸鋅可顯著提高水稻子粒中人類可直接食用部分的鋅濃度，但精米鋅含量低于Cakmak［32］提出的滿足人體鋅營養(yǎng)健康的子粒鋅強(qiáng)化目標(biāo)值（40～60 mg/kg）［33］。因此，還需要繼續(xù)加強(qiáng)精米中鋅營養(yǎng)強(qiáng)化方法的研究。

綜上所述，在江漢平原潛在缺鋅稻田中噴施鋅肥可以有效地增加子粒特別是可食用部位的鋅含量，螯合態(tài)鋅肥施用效果優(yōu)于普通硫酸鋅。其中，噴施0.3%氨基酸螯合鋅或0.3%黃腐酸螯合鋅顯著提高了水稻葉片SPAD 值和光合作用，從而提高了水稻產(chǎn)量，增加了稻米鋅含量和品質(zhì)。