唐夢(mèng)珊，呂志遠(yuǎn)，趙曉涵，郭嬌，劉金山，2，毛暉，2*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100）

小麥、水稻等谷物是人體礦物微量元素、能量和蛋白質(zhì)的重要來(lái)源，因此，其籽粒中需要有足夠的營(yíng)養(yǎng)元素來(lái)維持人體新陳代謝[1]。全世界近一半的耕地土壤中植物可利用的有效鋅含量很低[2]。由膳食攝入不足引起的鋅缺乏是發(fā)展中國(guó)家最常見(jiàn)的問(wèn)題之一，這會(huì)導(dǎo)致人體免疫功能障礙、生長(zhǎng)遲緩和認(rèn)知障礙等問(wèn)題[3]。缺鋅是導(dǎo)致疾病和死亡的第五大成因[4]。在全球范圍內(nèi)，大田中小麥籽粒鋅含量普遍在20.4～30.5 mg·kg-1，這與營(yíng)養(yǎng)學(xué)家設(shè)定的生物強(qiáng)化目標(biāo)（40 mg·kg-1）還存在巨大的差距[5]，因此迫切需要增加小麥籽粒和其他谷物中可食部分的鋅含量。

遺傳生物強(qiáng)化和農(nóng)業(yè)生物強(qiáng)化是實(shí)現(xiàn)糧食作物鋅強(qiáng)化的關(guān)鍵[6]。植物育種雖然可以提供可持續(xù)的解決方案，但通常是在可控的實(shí)驗(yàn)室或溫室中微量元素充足的條件下進(jìn)行測(cè)試，而在實(shí)際缺鋅情況下效果尚未可知[7]。相比而言，田間條件下在土壤和葉面施用鋅肥更有助于農(nóng)作物生物強(qiáng)化[8]。在我國(guó)以缺鋅和潛在缺鋅為主的小麥主產(chǎn)區(qū)中，土施鋅肥并無(wú)明顯提升籽粒鋅含量和產(chǎn)量的效果[9]。且石灰性耕層土壤中的高pH和高濃度碳酸鈣會(huì)降低施入鋅的生物有效性和植物根系對(duì)鋅的吸收[10]，因此，該類(lèi)型土壤中土施鋅肥的利用率極低（小于0.5），增加鋅肥施用量不僅不會(huì)提高作物產(chǎn)量，而且會(huì)造成鋅肥浪費(fèi)[11]。當(dāng)鋅缺乏不能通過(guò)土壤施加來(lái)緩解時(shí)，葉面噴施成為一種很好的選擇[12]。葉面噴施微量元素的時(shí)期是決定作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。Ozturk 等[13]發(fā)現(xiàn)，在種子發(fā)育的早期，葉面施鋅可顯著提高小麥籽粒鋅含量，且在灌漿前期噴施得到的籽粒鋅含量最高。灌漿前期噴施ZnSO4可以增加作物對(duì)鋅的吸收和累積，但不能改變鋅在面粉和麩皮間的分配，大部分鋅還是積累在麩皮中[14]。籽粒在加工為食用面粉過(guò)程中損失了富含微量元素（如Zn、Fe）的外層組織[15]，因此即使生長(zhǎng)前期噴施鋅肥能提高籽粒鋅含量，但如果食用面粉的鋅含量得不到提升，人體膳食健康也無(wú)法得到改善。目前迫切需要研究在小麥的各生長(zhǎng)時(shí)期葉面施鋅后籽粒中鋅的生物有效性。采用合理的施肥策略以提高籽粒中鋅的生物有效性對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)健康意義重大。

本課題組在陜西省永壽縣黃綿土壤中進(jìn)行了為期兩年的田間定位試驗(yàn)，探討在潛在缺鋅石灰性土壤上，葉面噴施不同次數(shù)的ZnSO4對(duì)小麥產(chǎn)量、籽粒中鋅含量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，并評(píng)估葉面施鋅對(duì)籽粒中鋅分配和潛在生物有效性的影響。本研究旨在通過(guò)農(nóng)藝措施提高小麥全粒，尤其是可食部分（胚乳）鋅含量，進(jìn)而緩解人體缺鋅狀況，為噴施鋅肥來(lái)改善人體膳食營(yíng)養(yǎng)水平提供理論及實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2016—2018 年在陜西省永壽縣御駕宮村（34°49′N(xiāo)，108°11′E）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)域?qū)侔霛駶?rùn)易旱區(qū)，海拔1 127 m，年均氣溫10 ℃，年均降水量610 mm，7—9 月降雨量約占全年降雨量的65%。供試土壤為黃綿土，土壤類(lèi)型為潛在缺鋅石灰性土壤[16]，耕層土壤的基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 耕層土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of topsoil soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)處理：①不施鋅對(duì)照（CK），拔節(jié)期-孕穗期-灌漿前期-灌漿后期各噴施水一次；②2次葉面施鋅（F2），拔節(jié)期-孕穗期各施鋅一次，灌漿前期-灌漿后期均噴施等量的水；③4 次葉面施鋅（F4），拔節(jié)期-孕穗期-灌漿前期-灌漿后期各施鋅一次。F2 和F4 處理在小麥的各生長(zhǎng)時(shí)期噴施次數(shù)不同，但噴施的方法與單次用量均保持一致，葉面施鋅用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的ZnSO4溶液（濃度以ZnSO4計(jì)）在陰天或傍晚噴施于小麥冠層，以避免在烈日和高溫下可能由水分蒸發(fā)引起的葉面損害，單次噴施用量為600 L·hm-2，所有噴施溶液中均加入0.01%的吐溫20作為表面活性劑。小區(qū)面積16 m2（4 m×4 m），行距20 cm，每個(gè)處理重復(fù)4 次，共計(jì)12 個(gè)小區(qū)，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。第一年在農(nóng)戶(hù)正常播種小麥的土壤上種植，連續(xù)兩年不設(shè)其他處理?；侍幚頌楦鲄^(qū)施用尿素120 kg·hm-2（以N 計(jì)）和過(guò)磷酸鈣90 kg·hm-2（以P2O5計(jì)）。小麥選用洛旱6 號(hào)，播種量為150 kg·hm-2。試驗(yàn)持續(xù)連續(xù)兩個(gè)生長(zhǎng)季，分別為2016 年9 月至2017年6月和2017年9月至2018年6月，生長(zhǎng)期間小麥的管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)的管理方法一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

產(chǎn)量及構(gòu)成因素：成熟期，人工收獲各小區(qū)小麥，收獲后谷物風(fēng)干脫粒確定各處理作物的產(chǎn)量及生物量（用60 ℃干質(zhì)量表示）。

籽粒鋅含量：收獲后的樣品用蒸餾水洗3 次，籽粒在60 ℃烘干48 h，用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)0.25 mm 篩，微波消解儀（PreeKem WX-800，中國(guó)上海）消解，原子吸收分光光度計(jì)（AA320CRT）測(cè)定鋅含量。籽粒微量元素的含量均以干質(zhì)量表示。

籽粒磷、鉀含量：收獲后將部分籽粒制成面粉，取部分小麥面粉用H2SO4-H2O2煮沸，其中磷元素含量用AA3 流量分析儀（Auto Analyzer 3-AA3，德國(guó)）測(cè)定，鉀元素含量用火焰原子吸收分光光度計(jì)（PinAAciie 900F，美國(guó)）測(cè)定。

籽粒氮和蛋白質(zhì)含量：采用半微量凱氏定氮法測(cè)定籽粒氮含量，含氮量乘以指數(shù)5.7為蛋白質(zhì)含量。

籽粒淀粉含量：采用雙波長(zhǎng)分光度法測(cè)定總淀粉含量。

氨基酸含量：取部分面粉樣品用全自動(dòng)氨基酸分析儀（L-8900，Hitachi，日本）測(cè)定其17種氨基酸的含量。

籽粒鋅分布：用碾米機(jī)將小麥籽粒從外向內(nèi)逐層脫為3 層，用掃描電子顯微鏡（S-4800，Hitachi）觀察小麥籽粒脫皮分層后的3 部分，并用能譜儀進(jìn)行元素分析。

收獲指數(shù)=產(chǎn)量（kg·hm-2）/生物量（kg·hm-2）×100%。

籽粒鋅提高指數(shù)[（mg·kg-1）·（kg·hm-2）-1]=［施鋅處理籽粒鋅含量（mg·kg-1）-不施鋅處理籽粒鋅含量（mg·kg-1）］/施鋅量（kg·hm-2）[17]。

籽粒鋅利用率=［施鋅處理籽粒鋅累積量（g·hm-2）-不施鋅處理籽粒鋅累積量（g·hm-2）］/施鋅量（g·hm-2）×100%。

總鋅利用率=［施鋅處理地上部鋅累積量（g·hm-2）-不施鋅處理地上部鋅累積量（g·hm-2）］/施鋅量（g·hm-2）×100%。

籽粒鋅攜出量（g·hm-2）=籽粒干質(zhì)量（kg·hm-2）×籽粒鋅含量（mg·kg-1）/1 000[18]。

籽粒養(yǎng)分的吸收量（g·hm-2）=籽粒產(chǎn)量（kg·hm-2）×籽粒鋅含量（mg·kg-1）/1 000[19]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 26.0、Excel 2010 等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)性分析，采用Origin 9.8 繪圖。均值之間的多重比較采用最小顯著差數(shù)法（LSD，差異顯著性水平為P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量以及收獲指數(shù)的影響

由表2 可知，在第一季試驗(yàn)中，F(xiàn)2 和F4 處理的小麥產(chǎn)量和生物量均較CK 處理顯著提高，且兩者之間沒(méi)有顯著差異。相較于CK處理，F(xiàn)2和F4處理的籽粒產(chǎn)量分別增加25.0% 和31.4%，生物量分別增加51.9%和42.9%。F2 和F4 處理的收獲指數(shù)分別為44%和49%。第二生長(zhǎng)季中，不同噴鋅處理小麥籽粒產(chǎn)量有所提升，但未達(dá)到顯著水平。F2 和F4 處理的小麥籽粒產(chǎn)量分別較CK 處理增加6.0%和11.2%，生物量分別增加13.5%和38.3%。F2 和F4 處理的收獲指數(shù)分別為45%和39%。第二季各指標(biāo)的增幅明顯低于第一季。

表2 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量以及生長(zhǎng)指數(shù)的影響Table 2 Effects of different zinc spraying times on wheat yield and growth index

2.2 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥籽粒鋅含量及攜出量的影響

由圖1 可知，兩季試驗(yàn)中F2 和F4 處理均可顯著提高冬小麥籽粒中鋅含量，且F4 處理的籽粒鋅含量和攜出量顯著高于F2 處理。在第一生長(zhǎng)季，F(xiàn)2 和F4處理的小麥籽粒鋅含量分別為30.5 mg·kg-1和41.8 mg·kg-1，較CK 處理提高了25.6%和72.3%；籽粒鋅攜出量較CK 處理分別提高了57.6%和127.3%。第二生長(zhǎng)季中，F(xiàn)2 和F4 處理的小麥籽粒鋅含量分別為27.5 mg·kg-1和38.4 mg·kg-1，與CK處理相比分別增加56.8%和118.7%，籽粒鋅攜出量較CK 處理分別增加65.4%和143.0%。第二季冬小麥籽粒鋅攜出量的增長(zhǎng)幅度較上一年均有所上升。

圖1 不同噴鋅次數(shù)對(duì)冬小麥籽粒鋅含量和攜出量的影響Figure 1 Effects of different times of zinc spraying on zinc content and carry-out of winter wheat grains

2.3 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥鋅肥利用效率的影響

在小麥不同生長(zhǎng)期2 次和4 次葉面施鋅的研究（表3）表明，F(xiàn)4 處理的籽粒鋅提高指數(shù)、籽粒鋅利用率以及總鋅利用率均顯著高于F2 處理。兩季試驗(yàn)中F2 和F4 處理的平均籽粒鋅提高指數(shù)分別為3.37（mg·kg-1）·（kg·hm-2）-1和8.00（mg·kg-1）·（kg·hm-2）-1。F4 處理的籽粒鋅利用率達(dá)到4.64%～5.44%，總鋅利用率達(dá)到15.18%～21.25%。

表3 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥地上部鋅累積量和鋅收獲指數(shù)的影響Table 3 Effects of different spraying times of zinc on zinc accumulation and zinc harvest index in wheat shoots

2.4 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4.1 對(duì)小麥籽粒淀粉含量和攜出量的影響

由圖2 可知，在兩季試驗(yàn)中不同施鋅處理對(duì)小麥籽粒淀粉含量均無(wú)顯著影響，且第二季小麥中F2 處理比CK 處理的籽粒淀粉含量低0.8%。但是由于施鋅提高了籽粒產(chǎn)量，在淀粉攜出量方面，施加鋅肥提高了籽粒淀粉攜出量，與CK 處理相比，第一季中F2和F4 處理顯著提升25.5%和35.8%，第二季中F2 和F4處理分別提高5.1%和12.4%。

圖2 不同噴鋅次數(shù)對(duì)冬小麥籽粒淀粉含量和攜出量的影響Figure 2 Effects of different times of zinc spraying on starch content and carry-out of winter wheat grains

2.4.2 對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)含量和攜出量的影響

在本試驗(yàn)中，用SPSS 計(jì)算籽粒蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)分別為R2017=-0.794（P=0.011）、R2018=0.998（P=0.036）。第一生長(zhǎng)季中小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，兩種噴鋅處理均顯著降低了籽粒蛋白質(zhì)含量；第二生長(zhǎng)季表現(xiàn)為正相關(guān)，噴施葉面鋅使籽粒蛋白質(zhì)含量顯著提高。如圖3 所示，與CK 處理相比，F(xiàn)2和F4處理的第一季小麥籽粒蛋白質(zhì)含量均顯著降低，分別降低11.2%和10.3%；而第二季F2 和F4 處理的籽粒蛋白質(zhì)含量顯著增加，提升幅度分別為8.6%和14.7%。由于兩個(gè)生長(zhǎng)季中噴鋅處理均提升了小麥的產(chǎn)量，在籽粒蛋白質(zhì)攜出量方面，與CK處理相比，第一季中F2和F4處理提升幅度分別為10.9%和17.8%，第二季中F2 和F4 處理顯著提高21.1%和25.1%。

圖3 不同噴鋅次數(shù)對(duì)冬小麥籽粒蛋白質(zhì)含量和攜出量的影響Figure 3 Effects of different times of zinc spraying on protein content and carry-out of winter wheat grains

2.4.3 對(duì)小麥籽粒氨基酸含量的影響

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，氨基酸的含量和比例直接影響小麥蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。如表4 所示，第一生長(zhǎng)季中，F(xiàn)2 和F4 處理的氨基酸總量較CK處理顯著降低11.4%和18.2%，其必需氨基酸含量變化較小，非必需氨基酸含量隨噴施ZnSO4次數(shù)提高而顯著降低，F(xiàn)2 和F4 處理分別下降14.2%和20.0%；只有蛋氨酸和苯丙氨酸含量相對(duì)于CK 處理顯著升高，其他氨基酸含量均有不同程度的下降。第二生長(zhǎng)季中，F(xiàn)2 和F4 處理的氨基酸總量及測(cè)定的17 種氨基酸含量均高于CK 處理，氨基酸總量顯著提高10.6%和8.9%。在必需氨基酸中，蛋氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸相較于CK處理均有顯著提高，其中蛋氨酸增幅最大，F(xiàn)2 和F4 處理相較于CK 處理分別提升125.0%和50.0%，其他氨基酸含量也有不同程度的提升，但未達(dá)顯著水平。在非必需氨基酸中，脯氨酸和酪氨酸含量都有顯著提高，其中酪氨酸的提升幅度最大，F(xiàn)2 和F4 處理相較于CK 處理提高幅度分別為48.4%和12.9%。在第一生長(zhǎng)季，CK、F2和F4處理的小麥總氨基酸攜出量分別為668.1、739.8 kg·hm-2和718.7 kg·hm-2，第二生長(zhǎng)季分別為652.8、765.5 kg·hm-2和790.6 kg·hm-2。與氨基酸含量的變化不同，由于噴施鋅肥引起的產(chǎn)量提高，總氨基酸的攜出量均增加，第一生長(zhǎng)季中F2 和F4 處理較CK 處理提高10.7%和7.6%，第二生長(zhǎng)季中F2 和F4 處理顯著提高17.3% 和21.1%。

表4 小麥籽粒中各種氨基酸的含量（mg·g-1）Table 4 The content of various amino acids in wheat grains（mg·g-1）

2.5 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥籽粒氮磷鉀微量元素的影響

由表5 可知，在兩年試驗(yàn)中，F(xiàn)4 處理均使籽粒磷含量顯著下降，與CK處理相比，籽粒磷含量在第一生長(zhǎng)季降低10.3%，第二生長(zhǎng)季降低7.6%；F2 處理籽粒磷含量變化較小。第一生長(zhǎng)季中，籽粒鉀含量變化較小，F(xiàn)2 和F4 處理籽粒氮含量分別顯著下降11.2%和10.3%。第二生長(zhǎng)季中，F(xiàn)2 和F4 處理籽粒氮含量分別顯著增加8.6%和14.7%，籽粒鉀含量分別顯著降低24.5%和26.2%。兩年的試驗(yàn)表明，不同噴鋅次數(shù)（F2和F4）處理均顯著降低籽粒磷/鋅摩爾比，在第一生長(zhǎng)季中，較CK 處理分別降低18.4%和47.9%，在第二生長(zhǎng)季中分別降低36.8%和57.8%，可以看出葉面施加ZnSO4可以有效提高籽粒鋅的生物利用率。

表5 小麥籽粒中氮、磷、鉀含量以及磷鋅摩爾比Table 5 Nitrogen，phosphorus，potassium content and phosphorus-zinc molar ratio in harvested wheat grains

2.6 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥籽粒鋅分布的影響

圖4是掃描電子顯微鏡下小麥籽粒剝離組分——麩皮、胚和胚乳的圖像，對(duì)應(yīng)的元素含量分布圖是在這個(gè)區(qū)域用能譜儀隨機(jī)取點(diǎn)得到的能譜掃描圖。每個(gè)處理用能譜儀在對(duì)應(yīng)的區(qū)域取3 個(gè)點(diǎn)做能元素含量分析。葉面噴施ZnSO4可以有效提高胚、胚乳部分的鋅含量（質(zhì)量百分比，下同），從圖中可以看出，CK處理中麩皮鋅含量較高，而胚和胚乳中鋅含量極少；F2處理中，麩皮、胚對(duì)應(yīng)點(diǎn)鋅含量接近；F4處理下，胚和胚乳的鋅含量高于麩皮對(duì)應(yīng)點(diǎn)的鋅含量。F2和F4處理均降低了小麥籽粒麩皮中的鋅含量，有效提升了胚和胚乳中的鋅含量，改善了籽粒鋅分配。

圖4 掃描電子顯微鏡下小麥籽粒組分的圖像以及對(duì)應(yīng)點(diǎn)的能譜掃描圖Figure 4 Scanning electron microscope images of wheat grain components and energy spectrum scans of corresponding points

3 討論

3.1 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥農(nóng)藝性狀和籽粒富鋅效果的影響

研究表明，在缺鋅地區(qū)（DTPA-Zn＜0.5 mg·kg-1）施用鋅肥可以有效改善小麥作物的缺鋅癥狀[20]。本試驗(yàn)土壤的有效鋅含量為0.58 mg·kg-1（介于0.5～1.0 mg·kg-1），屬于潛在缺鋅土壤，在小麥的不同生長(zhǎng)期2次和4 次葉面噴施鋅肥均顯著提高了籽粒產(chǎn)量，這一結(jié)果與安徽蒙城缺鋅土壤（DTPA-Zn為0.48 mg·kg-1）中籽粒產(chǎn)量對(duì)葉面施鋅的響應(yīng)相似[21]。有研究表明鋅參與了小麥葉綠素及淀粉合成等重要的生理過(guò)程，并且增加了籽粒中同化物的累積，從而提高了籽粒產(chǎn)量[22]。葉面施鋅對(duì)籽粒產(chǎn)量的提高程度還取決于噴施ZnSO4的濃度，噴施濃度過(guò)低（0.1%，m∶V）不會(huì)增加小麥產(chǎn)量[23]，濃度過(guò)高（0.5%，m∶V）則會(huì)損傷葉面，降低產(chǎn)量[24]，噴鋅的濃度對(duì)作物生長(zhǎng)有很大影響。試驗(yàn)的兩年中，噴施次數(shù)（F2 和F4）對(duì)籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著影響（表2），F(xiàn)4處理的后兩次噴施未能使產(chǎn)量顯著高于F2處理。在同一區(qū)域，李孟華等[25]在抽穗和開(kāi)花后兩次噴施處理也未出現(xiàn)明顯的增產(chǎn)趨勢(shì)，這可能是因?yàn)樵谛←溕L(zhǎng)后期外施鋅對(duì)籽粒質(zhì)量作用較小。綜上，推測(cè)小麥生物量累積階段的主要時(shí)期在拔節(jié)期和孕穗期，具體的機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

鋅在作物韌皮部的移動(dòng)性很強(qiáng)[26]，葉面噴施的鋅可以被葉面表皮吸收，然后通過(guò)木質(zhì)部和韌皮部運(yùn)輸?shù)街参锏钠渌课?。雖然F2處理也可以顯著提高籽粒鋅含量和攜出量，但F4處理的籽粒鋅含量最高，顯著高于F2 處理（圖1）。這可能是因?yàn)樵谧魑锷L(zhǎng)后期鋅的運(yùn)輸更快，也可能是因?yàn)? 次葉面噴施鋅肥的累積施用量更大，導(dǎo)致小麥營(yíng)養(yǎng)器官中鋅累積更多。F4 處理時(shí)，兩季試驗(yàn)中籽粒鋅含量分別為41.8 mg·kg-1和38.4 mg·kg-1，第一生長(zhǎng)季已達(dá)到人體健康籽粒鋅目標(biāo)含量。陜西省永壽縣養(yǎng)馬莊（土壤DTPA-Zn為0.45 mg·kg-1）的試驗(yàn)也得到了相似的結(jié)果[27]，在拔節(jié)期和灌漿初期葉噴＋土施鋅肥使小麥籽粒鋅含量提高到40 mg·kg-1左右。從營(yíng)養(yǎng)組織向籽粒遷移是鋅在籽粒中積累的重要途徑。有研究認(rèn)為，由于NAM-B1轉(zhuǎn)錄因子的作用，衰老葉片組織中鋅的再動(dòng)員對(duì)小麥籽粒中鋅的積累起著關(guān)鍵作用[28]。猜測(cè)葉面噴施的時(shí)期是籽粒鋅含量提高的關(guān)鍵因素。Li等[29]認(rèn)為在灌漿初期施加葉面鋅肥可以使小麥營(yíng)養(yǎng)組織中的鋅轉(zhuǎn)運(yùn)回籽粒中，從而生產(chǎn)出高品質(zhì)的小麥。Cakmak 等[30]的研究表明，與早期施鋅相比，在小麥生長(zhǎng)后期葉面噴施鋅肥可顯著提高籽粒鋅含量。由于葉面施鋅會(huì)提高籽粒的產(chǎn)量（表2），籽粒鋅攜出量的增幅明顯高于鋅含量的變化。

總體而言，F(xiàn)4 處理對(duì)籽粒鋅提高指數(shù)、籽粒鋅利用率以及總鋅利用率的影響明顯高于張騰等[31]在同一區(qū)域的土施鋅肥的結(jié)果。楊月娥等[32]在全國(guó)31 個(gè)試驗(yàn)站的研究也得到了類(lèi)似的結(jié)果，在pH＞7 的試驗(yàn)田，籽粒鋅利用率均值為3.2%，總鋅利用率均值為8.0%。本試驗(yàn)F4處理的參數(shù)值高于其試驗(yàn)的平均結(jié)果，說(shuō)明4 次噴施鋅肥是更有效地提高谷物籽粒鋅含量和吸收量的途徑。在小麥的生長(zhǎng)發(fā)育階段，向營(yíng)養(yǎng)組織中施加鋅（如葉面噴施ZnSO4）可以促進(jìn)籽粒鋅的積累，提高籽粒鋅含量，是緩解人體鋅缺乏的一種很好的方式，提升谷物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量對(duì)人類(lèi)的健康和幸福有重大影響。

3.2 不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥品質(zhì)的影響

作為小麥籽粒中最主要的成分，淀粉約占面粉含量的75%，是評(píng)價(jià)小麥品質(zhì)的重要指標(biāo)[33]。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同噴鋅次數(shù)對(duì)小麥籽粒淀粉含量影響較?。▓D2），但是由于產(chǎn)量的提升，在小麥的不同生長(zhǎng)期內(nèi)噴施鋅肥處理均使小麥籽粒淀粉攜出量高于CK處理。不同的是，張潔梅[34]的試驗(yàn)結(jié)果顯示，噴施鋅肥會(huì)使總淀粉含量顯著提高，并且認(rèn)為生長(zhǎng)后期施鋅對(duì)小麥籽粒淀粉含量有顯著影響。這可能因?yàn)槭╀\對(duì)不同品種的小麥影響有差異。總體而言，在葉面噴施鋅肥無(wú)法顯著提升籽粒淀粉含量，但是可以通過(guò)增產(chǎn)來(lái)提高淀粉總攜出量，優(yōu)化小麥品質(zhì)。

在第一季試驗(yàn)中雖然F2 和F4 處理的籽粒蛋白質(zhì)攜出量高于CK 處理10.9%和17.8%。小麥產(chǎn)量卻顯著高出CK 處理25.0%和31.4%，第一季中產(chǎn)量的稀釋效應(yīng)導(dǎo)致籽粒蛋白質(zhì)含量降低。由于第二生長(zhǎng)季產(chǎn)量的提升幅度小于第一生長(zhǎng)季，其稀釋現(xiàn)象也得到了改善。在第二生長(zhǎng)季，F(xiàn)2 和F4 處理的冬小麥籽粒中蛋白質(zhì)含量和攜出量均顯著高于CK處理。徐立新等[35]也得到了類(lèi)似的結(jié)果，在灌漿前期噴鋅對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量的提高未達(dá)到顯著水平。Pallavi 等[36]則認(rèn)為在灌漿前期噴鋅會(huì)增加籽粒中同化物的積累，從而提高谷物中蛋白質(zhì)含量。而蛋白質(zhì)作為小麥籽粒及面粉的主要組成成分之一，其含量增加說(shuō)明改善了面粉的營(yíng)養(yǎng)及加工特性[37]，同時(shí)蛋白質(zhì)含量的增加可以提高人體對(duì)鋅的吸收[38]，因而在小麥各生長(zhǎng)期噴施鋅肥的意義是可以肯定的。

氨基酸作為小麥籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，其含量對(duì)人體健康意義重大。在本次試驗(yàn)中，因年限不同，噴鋅處理對(duì)小麥籽粒氨基酸含量的影響存在差異。第一試驗(yàn)季中F2 和F4 處理的籽粒氨基酸攜出量顯著高出CK 處理10.7%和7.6%，但小麥產(chǎn)量高出CK處理25.0%和31.4%。由此可見(jiàn)，第一年產(chǎn)量大幅提升，稀釋效應(yīng)導(dǎo)致籽粒氨基酸總量降低。但必需氨基酸中蛋氨酸和苯丙氨酸均出現(xiàn)不同程度的提高（表4）。尤其是在第二年的試驗(yàn)中，必需氨基酸的含量均高于CK 處理，并且兩年試驗(yàn)不同處理的總鋅攜出量均顯著提高，這與石孝均等[39]的研究結(jié)果相似，說(shuō)明噴施鋅肥能提高小麥籽粒中人體必需氨基酸的含量，對(duì)人體健康有良好的生物學(xué)意義。也有研究認(rèn)為，在缺鋅土壤中施鋅肥提高了小麥籽粒的含氮量和17 種氨基酸的含量，因此可以提高小麥品質(zhì)[40]?？梢?jiàn)，在潛在性缺鋅土壤上噴施鋅肥使小麥籽粒各組分氨基酸含量均有提升，但是噴施次數(shù)的影響不顯著，這與氮含量變化基本一致。

3.3 不同噴鋅次數(shù)對(duì)籽粒中鋅分配及生物利用率的影響

在CK 處理小麥植株中，谷物最外層的麩皮中鋅含量高于胚和胚乳中的含量（質(zhì)量百分比，圖4），這與前人的研究結(jié)果基本一致[13]，小麥籽粒的鋅都集中分布在麩皮上。胚乳作為小麥籽粒的重要組成，因含有大量的蛋白質(zhì)和淀粉而被分取出來(lái)制成面粉，但其鋅含量較低，在加工成面粉的過(guò)程中，鋅含量最高的麩皮大部分都會(huì)被損耗[41]，導(dǎo)致人類(lèi)食用的面粉中鋅含量銳減。因此增加胚乳中的鋅含量才能有效緩解人體可利用鋅缺乏的現(xiàn)象。噴施ZnSO4處理一方面顯著提高了全粒中鋅含量；另一方面也改善了籽粒中鋅在碾磨組分中的分配，隨著噴施次數(shù)的提升，胚乳中的鋅含量占全粒鋅的份額也逐漸增加。在F4處理中，胚乳中的鋅含量較CK處理已經(jīng)有了很大的提高，可能是因?yàn)槿~面噴施ZnSO4促進(jìn)了鋅從麩皮到面粉的運(yùn)輸。Cakmak 等[30]認(rèn)為鋅可以通過(guò)折痕韌皮部運(yùn)輸?shù)脚呷橹校瑢?duì)韌皮部在葉面施鋅后將鋅輸送到胚乳中起著重要作用。根據(jù)Pearson 等[42]的說(shuō)法，隨著籽粒的成熟，鋅向胚乳的運(yùn)輸會(huì)增加，這也表明在小麥生長(zhǎng)后期葉面施加鋅肥可以更大限度地增加胚乳中的鋅積累，有效提高面粉鋅含量。

確定植物食品中微量元素的生物利用率在研究中非常重要，除了籽粒中鋅的分布以外，鋅與其他元素的共存也影響著籽粒中鋅的生物有效性。研究表明，人體內(nèi)沒(méi)有植酸酶，導(dǎo)致籽粒中的鋅以植酸鋅的形式降低[43]。植酸是谷物中一種重要的磷儲(chǔ)存化合物，植酸與鋅的摩爾比被認(rèn)為是生物有效性的預(yù)測(cè)因子，植酸占谷物總磷的60%～80%，并且與總磷含量呈正相關(guān)[44]。因此在本研究中，用總磷代替植酸（PA）計(jì)算磷和鋅的摩爾比，以此預(yù)測(cè)小麥籽粒鋅的生物有效性。Marschner 等[45]認(rèn)為，小麥籽粒中植酸濃度的降低可能是施鋅影響了磷的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝。本試驗(yàn)中，葉面施鋅顯著降低了籽粒中的磷和鋅的摩爾比（表5）。Hussain 等[46]在拔節(jié)期和抽穗期葉面噴施質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的ZnSO4也得到了類(lèi)似的結(jié)果，即顯著降低了植酸和鋅的摩爾比。

4 結(jié)論

（1）在黃土高原潛在缺鋅區(qū)域，于小麥不同生長(zhǎng)期2 次和4 次施鋅對(duì)籽粒產(chǎn)量和鋅含量均有提升作用。在小麥鋅肥利用率方面，4 次施鋅處理的籽粒鋅強(qiáng)化指數(shù)、籽粒鋅利用率及總鋅利用率都高于2 次施鋅處理。

（2）在冬小麥不同生長(zhǎng)期2 次和4 次施鋅對(duì)改善籽粒品質(zhì)有顯著促進(jìn)作用。提高了籽粒淀粉攜出量，第一生長(zhǎng)季中籽粒蛋白質(zhì)和氨基酸發(fā)生稀釋效應(yīng)，但其攜出量顯著高于不施鋅的對(duì)照處理。第二季試驗(yàn)中，籽粒蛋白質(zhì)和總氨基酸含量均顯著提高，各組分氨基酸含量也有不同程度的提高。

（3）在小麥不同生長(zhǎng)期2 次和4 次噴施ZnSO4能改善鋅在小麥籽粒中的分布，使麩皮中的鋅含量（質(zhì)量百分比）低于胚和胚乳中鋅含量，提升了人體可食用部位的鋅含量；并且顯著降低了磷和鋅的摩爾比，有效提高了籽粒鋅的生物利用率。