李 萌，謝 平,，黃應(yīng)平,，王亞林，田霄鴻

（1 三峽大學(xué)生物與制藥學(xué)院，湖北宜昌 443000；2 三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北宜昌 443000；3 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌 712100）

鋅是動(dòng)植物和人體健康所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素[1]。全世界有30%的人口受缺鋅的威脅，其主要分布在發(fā)展中國(guó)家或農(nóng)村地區(qū)[2]。缺鋅不僅會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低，還會(huì)影響籽粒Zn含量及其加工產(chǎn)品鋅的人體利用率[3-4]。眾多糧食作物中，禾谷類作物缺鋅問題尤為突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界谷類作物產(chǎn)區(qū)有近50%的土壤處于缺鋅或潛在缺鋅水平，加之谷類作物固有鋅含量低，致使生長(zhǎng)在該土壤類型上的谷類作物鋅含量遠(yuǎn)不能滿足人體健康所需[5]。此外，全球氣候的不斷變化(如環(huán)境溫度和CO2濃度的升高，或因降水改變引起土壤水分有效性的變化)也加劇了許多國(guó)家土壤-植物系統(tǒng)Zn的缺乏[6-7]。因此，提升禾谷類作物小麥，尤其是小麥可食部分鋅含量及其生物有效性，改善以小麥為主要糧食作物的國(guó)家人群缺鋅狀況是亟待解決的重要問題。

鋅生物強(qiáng)化措施(農(nóng)藝措施如施肥)是提升小麥籽粒鋅含量和鋅生物有效性行之有效的方法[8-9]。我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)土壤多為缺鋅或潛在缺鋅石灰性土壤，該土壤類型上土施鋅肥效果不理想，而噴施鋅肥能提升籽粒鋅含量1～2倍[3,10]。關(guān)于氮鋅、磷鋅之間配合噴施的效果前人已經(jīng)進(jìn)行了研究[11-13]。在提升Zn含量和吸收量方面，鋅與鉀肥配合噴施已然表現(xiàn)出一定的協(xié)同關(guān)系，但有關(guān)鉀與鋅肥配合施用對(duì)小麥籽粒Zn含量和形態(tài)影響的報(bào)道還較為少見[14-15]。在我國(guó)西北小麥主產(chǎn)區(qū)，受土壤“富K”傳統(tǒng)概念的影響，鉀肥的施用僅在作物生長(zhǎng)后期以葉面噴施的方式進(jìn)行，用以增強(qiáng)作物抗逆性，預(yù)防干熱風(fēng)和抗倒伏。因此，鋅與鉀肥的配合施用對(duì)小麥籽粒Zn含量及形態(tài)組成的影響有待深入研究。

近年來有研究報(bào)道Tris-HCl浸提結(jié)合ICP-MS測(cè)定技術(shù)能夠用于小麥籽?？扇苄訸n的測(cè)定，而通過體積排阻色譜—電感耦合等離子質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(SECICP-MS)可進(jìn)一步鑒定該提取物中鋅的化學(xué)形態(tài)[16]。通過該技術(shù)發(fā)現(xiàn)增施氮肥顯著增加了籽粒中不溶性鋅的含量，而降低了可溶性鋅的含量，經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)煙草胺螯合態(tài)鋅是可溶性鋅的重要組成[17]。因此，通過該技術(shù)也可揭示噴施鋅肥增加的鋅是以何種形態(tài)存在于籽粒中的，而由此可推測(cè)出土施氮肥強(qiáng)化噴鋅效果的潛在機(jī)制。

綜上，噴施鋅肥效果雖好，但因其費(fèi)時(shí)費(fèi)力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用受限，只有通過將其與大量元素或其他已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推行的農(nóng)藝措施相結(jié)合，才能克服其弊端。雖然鉀肥在小麥生長(zhǎng)后期已得到廣泛施用，但鮮有研究關(guān)注鋅鉀肥配合噴施及其交互作用對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、Zn含量和形態(tài)及生物有效性的影響。本研究選取了土壤鉀素補(bǔ)給狀態(tài)不同的兩塊試驗(yàn)地，通過連續(xù)兩年的田間試驗(yàn)揭示了不同施氮量條件下，兩塊試驗(yàn)地鋅與鉀肥配合噴施對(duì)小麥籽粒及其加工組分鋅含量、形態(tài)組成和生物有效性的影響，同時(shí)闡明鋅與鉀肥配合噴施時(shí)會(huì)產(chǎn)生何種交互作用，以期為微量元素在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

田間試驗(yàn)分別于2012—2013、2013—2014年在西北農(nóng)林科技大學(xué)楊凌示范區(qū)農(nóng)作一站和三原試驗(yàn)站兩個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了2年。楊凌試驗(yàn)點(diǎn)是基于2002年開始的氮肥不同用量長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，試驗(yàn)地點(diǎn)海拔525 m，耕層土壤理化性質(zhì)為pH 7.98 (水土比1∶1)、有機(jī)質(zhì)13.9 g/kg、硝態(tài)氮12.9 mg/kg、銨態(tài)氮 6.53 mg/kg、速效磷24.9 mg/kg、速效鉀166 mg/kg、DTPA-Zn 0.67 mg/kg。三原試驗(yàn)點(diǎn)是基于2008年開始的減施氮肥長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，試驗(yàn)地點(diǎn)海拔為427 m，土壤基本理化性質(zhì)為pH 7.8、全氮1.42 g/kg、速效磷32.0 mg/kg、速效鉀183 mg/kg、DTPA-Zn 0.90 mg/kg。兩地均為半濕潤(rùn)性氣候，土壤類型為土墊旱耕人為土，年平均氣溫為13℃，年降雨量為500～600 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，重復(fù)5次。楊凌試驗(yàn)點(diǎn)主處理為土施氮肥，用量分別0 (N0)、120 (N1)和240 kg/hm2(N2)，主區(qū)面積為6 m×9.9 m；副處理為噴施蒸餾水(CK)、0.5% K2SO4(K，2012—2013年季未設(shè)此處理)、0.3% (w/v) ZnSO4·7H2O (Zn)和 0.3%(w/v) ZnSO4·7H2O+0.5% K2SO4(Zn+K)，副區(qū)面積為1 m×2 m。供試小麥品種為‘小偃22’，播種量為90 kg/hm2。各處理氮肥和過磷酸鈣(P2O5100 kg/hm2)于翻耕前施入土壤。噴肥處理在小麥灌漿前期(4月29日—5月13日)進(jìn)行，均按相應(yīng)濃度于傍晚噴施于小麥冠部，每7天噴施一次，共噴施3次，所有噴施溶液中均加入200 mg/L的吐溫-20作為表面活性劑，累計(jì)噴Zn量為Zn 2.5 kg/hm2。

三原試驗(yàn)點(diǎn)亦采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，重復(fù)4次。主處理為氮肥減量，包括：傳統(tǒng)施氮量(NC)、減氮15%(NR1)和減氮30% (NR2)，主區(qū)為220 m×13 m；副處理設(shè)置同楊凌試驗(yàn)點(diǎn)，副區(qū)為2 m×1 m。試驗(yàn)地耕作制度為冬小麥-夏玉米一年兩熟輪作。小麥和玉米生長(zhǎng)季分別施氮150和187 kg/hm2，各氮肥減量化處理均在其基礎(chǔ)上進(jìn)行。小麥生長(zhǎng)季，氮肥和磷肥(過磷酸鈣，P2O5110 kg/hm2)每年在翻耕時(shí)施入土壤，玉米季不施磷肥，氮肥等分為兩份，分別以基肥和追肥的形式施入，追肥時(shí)期為喇叭口期。供試小麥品種為‘淮麥-22’。

1.3 樣品采集及測(cè)定

成熟期每個(gè)副區(qū)小麥人工單獨(dú)收獲，脫粒后自然曬干計(jì)產(chǎn)。取100 g籽粒樣品，將含水量調(diào)至14%后經(jīng)布拉本德小型試驗(yàn)?zāi)?Quadrumat Junior mill,Brabender, Duisburg, Germany)磨制成面粉和麩皮兩部分，面粉出粉率為65%～75%，麩皮烘至恒重后進(jìn)一步粉碎，面粉亦進(jìn)行烘干處理。另取20 g烘干籽粒樣品經(jīng)不銹鋼粉碎機(jī)直接粉碎作為全粒樣品。

全鋅含量采用微波消解，ICP-OES法(IRIS ADVANTAGE, iCAP6300, United States)測(cè)定，測(cè)定的同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)測(cè)定值進(jìn)行矯正(GSB 04-1767—2004，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，北京)。

水溶性Zn含量的測(cè)定方法如下[17-18]：首先，稱取一定量的待測(cè)樣品(麩皮0.7 g、全粒0.1 g、面粉0.14 g)放入無(wú)菌瓶中，加入7 mL 50 mmol/L Tris-HCl緩沖液(pH 7.5)，震蕩18 h (120 r/min, 37℃)后離心 (21000×g，13℃) 10 min，然后過濾 (0.2 μm)，ICP-MS法測(cè)定。

不溶性Zn含量為全鋅與水溶性Zn含量的差值。

氨基酸含量采用全自動(dòng)氨基酸分析儀(L-8900,Hitachi, Japan)測(cè)定；鉀、硫含量采用微波消解，ICPMS法測(cè)定；植酸含量采用離子交換樹脂法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS (Data Processing System) 7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行氮肥、鋅肥及其交互作用對(duì)各指標(biāo)含量影響的方差分析。如果氮肥和鋅肥的交互作用不顯著，則結(jié)果中僅對(duì)主效應(yīng)進(jìn)行分析。均值之間的多重比較采用最小顯著差數(shù)法(LSD)，差異顯著為P≤0.05。由于單獨(dú)噴施鉀肥處理只在第二季進(jìn)行，因此本研究在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)并未考慮年份的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒產(chǎn)量

無(wú)論楊凌還是三原試驗(yàn)地，土施氮肥兩季均對(duì)籽粒產(chǎn)量有顯著影響，而噴肥處理在2013—2014年季對(duì)產(chǎn)量有顯著影響(表1)。楊凌試驗(yàn)地，在2012—2013年季，N2處理較N1處理的籽粒產(chǎn)量高23.5%，2013—2014年季N2處理較N0處理高57.5%；三原試驗(yàn)地，與傳統(tǒng)施氮量(NC)相比，減氮30% (NR2)處理在2012—2013年季和2013—2014年季的小麥籽粒產(chǎn)量均顯著降低，減N 15% (NR1)處理的籽粒產(chǎn)量在2012—2013年季也顯著降低。2013—2014年季，楊凌和三原試驗(yàn)地噴施Zn+K肥處理的籽粒產(chǎn)量較噴蒸餾水對(duì)照(CK)顯著提升了4.10%和7.29%，而噴施Zn、噴施K處理的增產(chǎn)效果均不顯著?？梢?，增施氮肥與噴施Zn+K肥對(duì)籽粒產(chǎn)量有提升作用。

表1 不同施肥處理小麥籽粒產(chǎn)量(t/hm2)Table 1 Grain yield (t/hm2) under different fertilization treatments

2.2 籽粒及其加工組分礦質(zhì)養(yǎng)分和植酸含量

噴施鋅肥(Zn、Zn+K)顯著提高了小麥籽粒全粒的Zn含量，且在面粉和麩皮中的增加量相對(duì)于清水對(duì)照和噴施K也均達(dá)到了顯著水平，楊凌和三原兩地的試驗(yàn)結(jié)果一致，其中，在楊凌試驗(yàn)點(diǎn)，Zn+K處理較單獨(dú)噴鋅處理對(duì)小麥全粒Zn含量的提升幅度兩季平均達(dá)13.1% (表2)。

表2 不同處理下小麥籽粒全粒、面粉和麩皮鋅含量(mg/kg)Table 2 Zn content in flour, bran and grain of wheat under different treatments

氮肥對(duì)小麥籽粒全粒及面粉和麩皮Zn含量的影響兩季有所不同(表2)。楊凌試驗(yàn)點(diǎn)的結(jié)果表明，2012—2013年季N1和N2處理的小麥籽粒全粒Zn含量與N0沒有顯著差異，而2013—2014年季N1顯著較N0處理對(duì)全粒、面粉和麩皮Zn含量的提升幅度分別為8.78%、13.2%和17.3%。麩皮中的含鋅量與籽粒含鋅量的變化一致，N2處理顯著降低了2012—2013年季面粉中的Zn含量。在三原試驗(yàn)地，2012—2013年季各處理小麥籽粒全粒和麩皮Zn含量由高到低為NC＞NR1＞NR2，且處理間差異顯著；而 2013—2014 年季，含鋅量順序變?yōu)?NR1＞Nc＞NR2；2012—2013 年季面粉Zn含量減氮15% (NR1)處理最高，2013—2014年季小麥全粒、面粉和麩皮Zn含量均在減氮15%處理下達(dá)到最高?？梢姡S持適當(dāng)?shù)牡接欣谔岣咝←溩蚜：兔娣鄣匿\營(yíng)養(yǎng)。

從氮肥和噴施鋅肥的交互作用看，雖然效果不穩(wěn)定，但是施氮量和噴施鋅肥對(duì)籽粒以及面粉的含鋅量有一定的正效應(yīng)。

噴肥處理對(duì)小麥籽粒全粒、面粉和麩皮中的鉀、硫含量無(wú)顯著影響(表3)，而施用氮肥在2013—2014年季對(duì)籽粒及其加工產(chǎn)品鉀和硫含量均有顯著影響。氮肥在2012—2013年季對(duì)小麥籽粒及其加工組分鉀含量無(wú)顯著影響；2013—2014年季土施高量氮肥(N2)處理顯著降低了全粒及各加工組分鉀含量。與對(duì)照(CK)相比，噴施鉀肥(K或Zn+K)除在2013—2014年季顯著提升麩皮鉀含量外，對(duì)兩季全粒和面粉鉀含量均無(wú)顯著影響；2013—2014年季，

土施氮肥顯著增加小麥籽粒全粒、面粉和麩皮硫含量，但增加幅度并未隨施氮量的增加而進(jìn)一步增加。噴肥處理對(duì)硫含量的影響不大，噴肥處理在2012—2013年季增加了面粉硫含量，在2013—2014年季增加了麩皮硫含量。噴肥處理對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子植酸影響不大；與對(duì)照(N0)相比，土施氮肥顯著降低了籽粒全粒、面粉和麩皮中的植酸含量，但植酸含量并未隨氮肥用量的增加進(jìn)一步降低；土施氮肥和噴肥組合的交互作用亦對(duì)植酸含量無(wú)顯著影響。

表3 不同處理下對(duì)小麥籽粒全粒、面粉和麩皮鉀、硫和植酸含量(楊凌試驗(yàn)區(qū))Table 3 K, Sand phytate concentrations in wheat flour, grainand bran under different treatments in Yangling

2.3 小麥籽粒及其加工組分鋅形態(tài)

2012—2013年季，小麥全粒和麩皮可溶性Zn含量隨施氮量的增加顯著降低，不溶性Zn含量隨之逐漸增加(圖1)。2013—2014年季，全粒和麩皮不溶性Zn含量亦隨施氮量的增加而顯著增加，可溶性Zn含量則是在中等施氮量處理(N1)時(shí)顯著增加。同時(shí)，中等施氮量處理也顯著增加了面粉可溶性Zn含量。

圖1 不同處理小麥籽粒全粒及各加工組分鋅形態(tài)(楊凌試驗(yàn)點(diǎn))Fig. 1 Zn fraction in grain, flour and bran of wheat under different treatments in Yangling

單獨(dú)噴鋅或鋅與鉀肥配合噴施處理兩季均較對(duì)照顯著增加了全粒和麩皮中可溶性和不溶性Zn含量，面粉中可溶性Zn含量也在噴施鋅肥后顯著增加(除2012—2013年季N2處理)。2012—2013年季，在不施氮(N0)處理下，鋅與鉀肥配合噴施較單獨(dú)噴鋅顯著增加了全粒及各加工組分可溶性Zn含量，第二季則反之；在N0和N1處理下，單獨(dú)噴施鋅肥對(duì)面粉中不溶性Zn含量無(wú)顯著影響。此外，與單獨(dú)噴鋅相比，鋅與鉀肥配合噴施處理在2012—2013年季顯著增加了全粒中可溶性Zn含量，而對(duì)不溶性Zn含量影響不大。2013—2014年季在N0和N1處理下，鋅與鉀肥配合噴施處理顯著降低了全粒中可溶性Zn含量，同時(shí)增加了不溶性Zn含量?？梢?，鋅與鉀肥噴施對(duì)小麥全粒和各加工組分鋅形態(tài)的影響兩季差異較大。

2.4 全粒和面粉中鋅的生物有效性

國(guó)際鋅營(yíng)養(yǎng)協(xié)會(huì)和世界衛(wèi)生組織將植酸/Zn摩爾比作為評(píng)價(jià)食品鋅生物有效性的定性指標(biāo)，比值越高，鋅的生物有效性越低。圖2表明，土施氮肥兩季均顯著降低了小麥全粒植酸/Zn摩爾比，但施氮量處理間的植酸/Zn摩爾比沒有顯著差異。面粉植酸/Zn摩爾比兩季均是在中等施氮量處理(N1)處理下最小?？梢?，土施中量氮肥能夠降低全粒和面粉植酸/Zn摩爾比，從而增加鋅的生物有效性。

圖2 不同處理下小麥籽粒全粒及面粉植酸/Zn摩爾比（楊凌試驗(yàn)點(diǎn)）Fig. 2 The molar concentration ratio of phytate to Zn in grain fractions under different treatments in Yangling

與對(duì)照(CK)相比，噴施鋅肥和鋅與鉀肥配合噴施兩季均大幅度降低了全粒和面粉植酸/Zn摩爾比，而單獨(dú)噴施鉀肥對(duì)全粒和面粉植酸/Zn摩爾比的影響不大。此外，與單獨(dú)噴鋅相比，鋅與鉀肥配合噴施有降低植酸/Zn摩爾比的趨勢(shì)，特別是第二季N0處理下，面粉植酸/Zn摩爾比顯著降低?？梢?，鋅與鉀肥配合噴施在提升全粒和面粉鋅生物有效性上可能會(huì)表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用。

2.5 土施氮肥與噴施鋅鉀肥、噴施鋅與噴施鉀肥之間的交互作用

總體而言，土施氮肥與噴肥組合的交互作用對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、籽粒及其加工產(chǎn)品Zn等礦質(zhì)養(yǎng)分含量無(wú)顯著影響；此外，土施氮肥與噴肥組合的交互作用對(duì)各鋅形態(tài)及植酸/Zn摩爾比有顯著影響(圖1和圖2)。因單獨(dú)噴施鉀肥處理未在2012—2013年季進(jìn)行，因此僅分析了2013—2014年季鋅鉀配合噴施的交互作用。由表4可見，鋅鉀配合噴施的交互作用對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)地的籽粒產(chǎn)量、籽粒及其加工產(chǎn)品Zn含量無(wú)顯著影響。

表4 2013—2014年季噴施鋅、鉀及其交互作用對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、Zn含量的影響Table 4 Foliar-applied Zn, K and their interactive effects on grain yield and Zn concentration in wheat during 2013-2014

3 討論

3.1 土施氮肥與噴肥組合對(duì)小麥Zn含量的影響

土施氮肥對(duì)小麥籽粒Zn含量的影響兩季差異較大。2012—2013年季土施氮肥對(duì)籽粒及其加工組分麩皮Zn含量無(wú)顯著影響，2013—2014年季土施中量氮肥明顯提升了全粒及各加工組分Zn含量，然而該提升作用并未在高施氮量下持續(xù)增大，這與Xue等[19]的研究結(jié)果一致。由此說明，土施中量氮肥即可保障小麥籽粒及其加工組分Zn含量，而土施氮肥對(duì)Zn含量的影響受種植區(qū)域氣候條件的影響較大，主要影響因素可能為土壤水分狀況。由圖1可見，在2012—2013年生長(zhǎng)季，小麥播種期和生長(zhǎng)前期缺乏有效降水，而該試驗(yàn)地又為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，從而造成小麥生長(zhǎng)前期土壤中水分狀況不佳，進(jìn)而影響氮肥施入后氮素的吸收和轉(zhuǎn)移，最終影響鋅在小麥籽粒中的分配。影響機(jī)制可能為：干旱條件使得小麥植株對(duì)氮素的吸收受阻，從而影響了植株體內(nèi)某些與鋅吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(如ZIP家族蛋白和YSL轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)，及能夠與鋅螯合的化合物(如：煙草胺、麥根酸、植物鐵載體等)的數(shù)量[11,20-21]。相關(guān)的盆栽和水培試驗(yàn)結(jié)果亦表明氮肥供應(yīng)是通過促進(jìn)冬小麥根系TaZIP3和TaZIP7蛋白的表達(dá)來提升根系Zn的吸收及Zn向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)[20]?？梢?，氮對(duì)小麥籽粒Zn含量的影響極為有限，且易受環(huán)境條件(如降雨量)的影響。

目前已有研究表明土施鉀肥或土施鉀肥配合噴施鋅肥在提升小麥籽粒、秸稈Zn累積方面具有一定的協(xié)同作用，且鋅與鉀肥配合噴施較單獨(dú)噴施鋅肥有更好的提升小麥籽粒Zn含量、Zn吸收量和Zn分配的效果[14-15]。然而，有關(guān)鉀與鋅肥配合噴施對(duì)小麥籽粒及其加工組分Zn形態(tài)及加工產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響的研究還鮮有報(bào)道。本研究結(jié)果表明，單獨(dú)噴施鋅肥或鋅與鉀肥配合噴施均較土施氮肥在更大程度上穩(wěn)定地提升了小麥籽粒及其各加工組分的全Zn含量，而提升幅度以楊凌試驗(yàn)地更大。其原因可能是三原試驗(yàn)地土壤背景值中有效鋅(DTPA-Zn)含量較高，致使小麥籽粒固有Zn含量較高，從而降低了噴施鋅肥的提升幅度。由表2可見，三原對(duì)照處理下小麥籽粒及麩皮Zn含量明顯高于楊凌不噴肥處理。并且，在楊凌試驗(yàn)地，鋅與鉀肥配合噴施在提升小麥籽粒Zn含量上表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用，而三原鋅與鉀肥配合噴施較單獨(dú)噴施鋅肥并未顯著提升全粒Zn含量。該地區(qū)性差異的主要原因可能是楊凌試驗(yàn)地為施用不同量氮肥的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，土壤中鉀素不斷隨農(nóng)作物收獲被攜出，而三原試驗(yàn)地進(jìn)行的是長(zhǎng)期秸稈還田條件下的氮肥減量化試驗(yàn)，因秸稈腐解歸還了大量的鉀素。由此可見，只有在土壤鉀素長(zhǎng)期無(wú)補(bǔ)給條件下，鋅與鉀肥配合噴施才能表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用。此外，對(duì)于面粉而言，鋅與鉀肥配合噴施對(duì)Zn含量的提升效果受土施氮肥量的影響較大(圖1)。鉀-鋅之間的協(xié)同作用一方面可能是因?yàn)殁泤⑴c糖和蛋白質(zhì)的代謝，鋅鉀配合噴施后進(jìn)入植物體內(nèi)的鉀離子通過對(duì)蛋白質(zhì)的影響促進(jìn)了鋅向籽粒的分配[22]；另一方面，K2SO4態(tài)鉀肥同時(shí)向植物體輸入了硫元素，鑒于硫在蛋白質(zhì)合成中所起的關(guān)鍵作用，可能間接影響了鋅的轉(zhuǎn)運(yùn)。

3.2 噴施鋅鉀肥對(duì)小麥Zn形態(tài)的影響

本研究通過對(duì)小麥籽粒及其加工組分鋅形態(tài)(可溶性和不溶性)的分析，進(jìn)一步闡明了鋅鉀配合噴施協(xié)同作用產(chǎn)生的潛在機(jī)理。相關(guān)結(jié)果表明，鋅與鉀肥配合噴施在2012—2013年季顯著提升了全?？扇苄訸n含量，但對(duì)不溶性Zn含量無(wú)明顯影響；2013—2014年季該處理卻顯著降低了可溶性鋅含量而提升了不溶性鋅含量(N2處理除外，圖1)。由此可見，鋅與鉀肥配合噴施產(chǎn)生的協(xié)同作用既可能源于可溶性Zn含量的增加亦可能源于不溶性Zn含量的增加，其受環(huán)境條件的影響較大。結(jié)合小麥生長(zhǎng)季氣候條件發(fā)現(xiàn)，在降雨稀少的干旱年份，鋅與鉀肥配合噴施所產(chǎn)生的協(xié)同作用主要源于對(duì)可溶性鋅含量的影響；而在降雨較充足的年份，該協(xié)同作用主要來自不溶性鋅含量的增加。此外，本研究結(jié)果表明無(wú)論單獨(dú)噴鋅還是鋅與鉀肥配合施用，均可大幅度提升小麥全粒及麩皮可溶性和不溶性Zn含量，但卻僅增加了面粉可溶性Zn含量。有研究表明，小麥籽粒中該可溶性Zn組分為高分子量和低分子量鋅的化合物，低分子量鋅的化合物為可溶性鋅的主要組成部分，而經(jīng)鑒定胚乳中煙草胺鋅是該小分子量鋅化合物的唯一形式[17-18]。另有研究發(fā)現(xiàn)，鋅在韌皮部轉(zhuǎn)移的過程中很可能也是以煙草胺鋅的形式存在[23]。由此推測(cè)，噴施鋅肥(單獨(dú)噴施或與鉀肥配合施用)提升小麥籽粒Zn含量的原因可能是增加了鋅與煙草胺復(fù)合物的含量。

3.3 土施氮肥與噴施鋅鉀肥、噴施鋅與噴施鉀肥之間的交互作用

總體而言，本研究結(jié)果表明土施氮與噴施鋅鉀肥的交互作用對(duì)面粉Zn含量、籽粒及加工產(chǎn)品Zn形態(tài)、Zn生物有效性有顯著影響。而由交互效應(yīng)各處理間多重比較值可見，在提升各形態(tài)Zn含量和Zn生物有效性方面，增施氮肥對(duì)噴施鋅鉀肥的效果具有一定的促進(jìn)作用。前人研究亦發(fā)現(xiàn)氮肥施用對(duì)小麥植株體內(nèi)Zn轉(zhuǎn)運(yùn)、活化和分配具有促進(jìn)作用，而我們先前的研究也證實(shí)了氮鋅配合噴施在提升小麥籽粒Zn營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)上表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用[14,20,24]。鋅與大量元素鉀配合施用的交互作用研究目前鮮有報(bào)道，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋅鉀配合噴施時(shí)，其交互作用對(duì)本研究重要測(cè)定指標(biāo)如產(chǎn)量和Zn含量均無(wú)顯著影響?？梢姡谔嵘←溩蚜n營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)上，鋅與鉀肥配合噴施并未產(chǎn)生明顯的交互作用。

4 結(jié)論

在北方潛在缺鋅石灰性土壤上，噴施鋅肥可顯著提升小麥籽粒和面粉Zn含量，降低植酸/Zn摩爾比，提高鋅的生物有效性，噴施效果以鋅與鉀肥配合總體好于單獨(dú)噴施硫酸鋅。適宜的氮素營(yíng)養(yǎng)有利于小麥對(duì)鋅的吸收，氮肥用量與噴施鋅肥對(duì)提升小麥鋅含量有顯著的交互作用。綜合兩試驗(yàn)地兩年試驗(yàn)結(jié)果，降雨量會(huì)影響噴施鋅肥的效果，在常規(guī)氮肥用量(120 kg/hm2)下，小麥灌漿期配合噴施硫酸鋅和硫酸鉀是提升小麥籽粒和面粉鋅含量和生物有效性的有效措施。