外源锌对潜在缺锌石灰性土壤中锌扩散—迁移转化—作物吸收的影响

发布时间：2020-08-28 02:25

【摘要】：小麦作为北方居民的主要粮食作物,其主产区土壤属于石灰性土壤,DTPA-Zn含量较低(0.5~1.0 mg·kg-1)。因此,该区小麦籽粒Zn含量普遍偏低(20~30 mg·kg-1),难以满足该区人群对微量元素锌营养的需求,很容易引发以缺锌症状为主的健康问题。提高小麦籽粒Zn含量进而解决人体缺锌问题最直接有效措施是提高土壤有效锌含量,将外源锌肥施入土壤能显著提高土壤有效锌含量。而前期田间试验结果显示,将锌肥(ZnSO_4)施入潜在缺锌石灰性土壤并未显著提高小麦籽粒Zn含量,那么土施或叶面喷施螯合态锌肥或利用集中施锌方式是否能增加小麦籽粒Zn含量?同时探讨了石灰性土壤中外源锌(ZnSO_4)的迁移转化及其对该区土壤锌肥的提高效果,从而对潜在缺锌石灰性土壤地区的锌肥合理施用提供了理论依据,并对该区小麦籽粒Zn含量的提高具有重要的实践意义。然而,螯合态锌肥施入潜在石灰性土壤对提高小麦籽粒Zn含量研究较少,且对其在该类土壤中迁移转化规律还鲜有报道。因此,本研究在潜在缺锌土壤上进行了1个室内模拟试验、2个温室盆栽试验和2个连续两年冬小麦田间试验,主要结果如下:1.ZnSO_4土施(15 kg Zn·hm-2,播种前一次性施入土壤耕层)和喷施(1.5 kg Zn·hm-2,在小麦扬花期至灌浆期分3次喷施)对五种基因型小麦的籽粒Zn含量及生物有效性的影响。结果表明:土施ZnSO_4显著增加了土壤DTPA-Zn含量,提高幅度为174%,而其对小麦籽粒Zn含量影响效果不明显;叶面喷施ZnSO_4显著提高小麦籽粒Zn含量,提高幅度可达61%,锌生物有效性提高幅度为36%。小麦籽粒植酸含量主要受环境因素和基因型的影响。在潜在缺锌的石灰性土壤上,与土施锌肥相比,叶面喷锌显著提高小麦籽粒Zn营养品质。2.ZnSO_4(20 mg Zn·kg-1土)和Zn-EDTA(4 mg Zn·kg-1土)施入半扩散池(5-mm和1-mm间隙模拟均施和条施这两种施锌方式,在5、10、30 d利用冷冻切割技术破坏性取样)模拟锌在土壤迁移扩散试验。结果表明:将外源锌肥施入1-mm间隙较5-mm间隙中显著增加了锌在潜在缺锌石灰性土壤中的萃取率和扩散速率;Zn-EDTA扩散距离大于ZnSO_4。在此模拟试验基础上进行均施和条施ZnSO_4(20 mg Zn·kg-1土)和Zn-EDTA(4 mg Zn·kg-1土)对小麦籽粒Zn营养品质的盆栽试验。结果表明:均施(ZnSO_4和Zn-EDTA)显著提高了小麦籽粒Zn含量及其生物有效性,条施ZnSO_4对小麦籽粒Zn营养品质影响效果不明显。均施或条施Zn-EDTA较ZnSO_4均显著提高了小麦籽粒Zn含量及其生物有效性。3.监测均施和条施ZnSO_4(20 mg Zn·kg-1土)和Zn-EDTA(4 mg Zn·kg-1土)对小麦收获后土壤中锌形态转化影响的盆栽试验。结果表明:条施和均施zn-edta提高了土壤中交换态锌(ex-zn)、碳酸盐结合态锌(carb-zn)和松结有机态zn(lom-zn)含量,且条施zn-edta处理施锌区域和非施锌区域土壤中的ex-zn和lom-zn含量差异不显著。相关分析和通径分析结果表明,条施和均施zn-edta处理ex-zn和lom-zn对土壤有效锌贡献最大;条施znso4处理氧化锰结合态锌(oxmn-zn)对土壤有效锌贡献最大;均施znso4处理紧结有机态锌(tom-zn)对土壤有效锌贡献最大。因此,zn-edta能保持较高水平的活性锌形态(如ex-zn和lom-zn),从而具有较高的锌肥效。4.不同施用量znso4(10和20mg·kg-1土)和zn-edta(4、10和20mg·kg-1土)均施和条施处理下对提高小麦籽粒zn营养品质的盆栽试验。结果表明:均施znso4、均施zn-edta和条施zn-edta处理均显著提高了小麦籽粒zn含量及其生物有效性。小麦籽粒zn含量随zn-edta施用量的增加而显著提高,且条施和均施处理差异不显著。施用zn-edta较znso4显著提高小麦籽粒zn含量。条施znso4处理降低了znso4肥效。锌每日摄入量仍3mg。较高的植酸含量及[植酸]/[zn]比值是导致生物有效性较低的最主要原因,为满足人体对锌营养需求,小麦籽粒中植酸含量仍需降低。5.土施(均施和条施)znso4(20kgzn·hm-2)和zn-edta(2kgzn·hm-2)和喷施对小麦籽粒zn营养品质影响的连续两季田间试验。土施锌肥对提高小麦籽粒zn含量效果不明显,在土施znso4(均施和条施)基础上叶面喷施znso4则显著提高了小麦籽粒zn含量及其生物有效性,提高幅度分别为67.2%和48.4%;降低了植酸含量和[植酸]/[锌]摩尔比,降低幅度分别为67.3%和41.9%。在土施zn-edta基础上叶面喷zn-edta对提高小麦籽粒zn含量的效果不显著,提高幅度为12.0%,降低了[植酸]/[锌]摩尔比,降低幅度为14.8%,锌的生物有效性提高幅度为18.1%。土施锌肥处理下,均施锌肥对提高小麦籽粒zn营养品质效果优于条施锌肥处理;znso4对提高小麦籽粒zn营养品质效果优于zn-edta。6.监测均施和条施znso4(20kgzn·hm-2)和zn-edta(2kgzn·hm-2)在小麦不同生育期内小麦种植株间和行间土壤各形态zn含量动态变化及其与有效锌的相关性的连续两季冬小麦田间试验。结果表明:条施锌肥(znso4和zn-edta)显著提高了株间土壤有效锌及各组分zn含量,土壤各组分zn含量大小顺序为lom-zncarb-zntom-znoxmn-znex-zn。在小麦整个生育期内,条施znso4和zn-edta显著提高了小麦株间和行间土壤有效锌含量,分别为均施处理的1.77和1.69倍。相关分析表明,土壤dtpa-zn与土壤ex-zn、lom-zn和carb-zn均具有正相关关系。与空白对照相比,在小麦整个生育期内zn-edta显著提高了土壤中ex-zn含量,条施锌肥的增加效果优于均施锌肥。基于以上试验研究可以得出以下主要结论:(1)将锌肥直接施入土壤中可显著提高土壤中的有效锌(dtpa-zn)含量,但对小麦籽粒zn含量提高幅度有限,高量zn-edta施入土壤可显著提高小麦籽粒Zn生物有效性;叶面喷施ZnSO_4能显著提高小麦籽粒Zn生物有效性,叶面喷施Zn-EDTA对提高小麦籽粒Zn生物有效性效果不明显。(2)Zn-EDTA施入土壤,具有较高的扩散速率,保持较高的活性锌(Ex-Zn和LOM-Zn)含量,Ex-Zn、LOM-Zn和Carb-Zn对土壤有效锌影响显著,较ZnSO_4具有较高的锌肥肥效。(3)与均施ZnSO_4相比,条施ZnSO_4,锌肥主要集中在施锌区域,降低了锌肥与小麦根系接触,OxMn-Zn对土壤有效锌影响效果最大,锌肥肥效较低。综上,在潜在缺锌石灰性土壤地区适量施Zn-EDTA和叶面喷施ZnSO_4是提高小麦籽粒Zn含量有效措施,调节和保持较高的活性锌形态(Ex-Zn和LOM-Zn)可改善人体Zn缺乏问题。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.1;S158.3
【图文】：

半扩散

土壤自动风干后去除杂质，研磨璃垂直放入一塑料盒（长×宽×高为：20 ×10 ×盒分为两等份，该设备称之为半扩散池。将供同时在玻璃所分间隔内加入 ZnSO4（20 mg Zn 玻璃轻轻抽出(图 3-1A)。塑料盒内土壤容重控水量达到田间持水量的 80%。1 mm 间隔锌浓度度相对较低，模拟均匀施锌。加入土壤前，在，用盖子盖住扩散池，周围缝隙用凡士林和胶日光温室中培养，光照时间为 16 h/d。待培养，迅速放入冰柜中冷冻 4 h，将扩散池中土体右两边切割成 18 等份，施肥点为中间份，切割Zn fertilizer1 or 5 mm

施锌,锌源,盆栽试验,方式

该培养试验设置 5 个处理：均匀施 ZnSO4（22.6% Zn）（M- ZnSO4）、条施 Zn- ZnSO4）、均匀施 Zn-EDTA（14% Zn，瑞士汽巴公司）（M-Zn-EDTA）、条施 Zn-E-Zn-EDTA）、对照（不施锌肥）（Control）（图 3-1B）。每个施锌处理设置 6 个盆 4 盆种植小麦，另外两盆不种小麦。ZnSO4·7H2O 和 Zn-EDTA 施用量分别为 20kg-1和4 mg Zn kg-1土。均匀施锌处理是指将含有20 mg Zn的ZnSO4·7H2O 或含有 4的 Zn-EDTA 与 5.5 kg 风干土混合均匀，然后装盆。条施锌肥处理是将 5.5 kg 风入塑料盆中，随后取出长×宽×厚：15 × 2 × 3 cm 厚的 4 个土体，将含有 5 mg ZO4·7H2O 或者含有 1 mg Zn 的 Zn-EDTA 与每个土体分别混合，最后将土体放入，在该施锌土体部位种植小麦。待小麦出苗后，每盆保留 10 株小麦幼苗，将机摆放在日光温室中。生长期内每周浇 1 L 去离子水使土壤湿度保持在田间持80%左右。生长 8 个月后，用不锈钢剪刀将小麦植株地上部分剪去，分别用自来水和去离，放入 70oC 的烘箱中烘至恒重。将小麦植株分为籽粒和秸秆，粉碎待用。在Zn 处理中，将整塑料盆中土壤混合均匀，采集土样。条施 Zn 处理中，土样分别施锌区土壤和非施锌区土壤。

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