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《西北农林科技大学》 2012年
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潜在缺锌土壤上土施锌肥对冬小麦锌营养品质及土壤锌形态转化的影响

陆欣春  
【摘要】:我国小麦主产区主要位于北方石灰性土壤地带,其土壤有效Zn含量多处于潜在缺锌水平(DTPA-Zn含量为0.5~1.0mg·kg-1),生产的小麦籽粒Zn含量较低(平均含量26.8mg·kg-1),难以满足以其为主食人群对锌的营养需求,从而众多人口由于缺锌导致严重健康问题。施用锌肥是提高小麦籽粒Zn含量的最直接有效途径,而前期在石灰性土壤上田间试验结果表明,土施低量锌肥对小麦籽粒Zn含量提高幅度有限,不能满足人体Zn营养需求,那么增加施锌量是否能继续增加小麦籽粒Zn含量?同时石灰性土壤对外源锌肥固定是限制锌肥肥效的主要原因,为此监测锌肥施入潜在缺锌石灰性土壤后各形态Zn含量动态变化,揭示土壤对锌肥的固定机制,对指导潜在缺锌石灰性土壤地区施用锌肥提高小麦籽粒Zn含量具有重要科学意义。且在实际生产中氮磷肥的大量施用对锌肥肥效亦有一定影响,尤其是磷锌间的拮抗作用早已成为被关注热点问题,但关于土壤中二者关系研究较少,尤其是磷锌配施对土壤中不同形态Zn含量的影响还未见报道,因此本研究在潜在缺锌石灰性土壤上分别进行了不同施锌量、氮锌配施、磷锌配施3个冬小麦田间定位试验,得到以下主要结果: 1.不同施锌量(0、7.5、15、30、45kg Zn·hm~(-2))对小麦Zn营养品质影响的两季冬小麦田间定位试验。结果表明:土施锌肥对小麦籽粒Zn含量提高有限,增幅仅为11.4~33.2%,锌肥当季利用率仅为0.14~0.98%,且以高施锌量(45kg·hm~(-2))处理Zn肥利用率最低,而锌肥后效对第二季小麦籽粒Zn含量未有显著增加;两季小麦地上部锌携出总量仅占施锌量的0.13~1.29%。不同施锌量对小麦籽粒植酸含量及[植酸]/[Zn2+]摩尔比影响均不显著。可见,在潜在缺锌石灰性土壤上增加施锌量不能继续增加小麦籽粒Zn含量,反而进一步降低了Zn肥利用率。 2.氮锌配施(施氮量分别为0、105kg·hm~(-2),施锌量分别为0、6.8kg·hm~(-2),完全方案)对10个小麦品种Zn营养品质影响的两季冬小麦田间定位试验。结果表明:施锌肥对小麦籽粒Zn含量的影响因不同品种而异,单施锌肥仅增加了西杂1号、武农148、郑麦9023籽粒Zn含量,氮锌配施增加了除小偃22外其余9种供试小麦品种籽粒Zn含量,增幅为7.3-54.7%。单施锌肥对小麦地上部Zn累积量增加不明显,单施氮肥可显著增加小麦地上部Zn吸收,但其主要累积在小麦茎叶部,氮锌配施显著增加小麦地上部Zn累积量,两季分别增加了6.5%、29.8%。氮锌配施处理比单施锌肥显著增加了Zn肥利用率,单施锌肥和氮锌配施处理两季小麦地上部携出Zn总量分别占施锌量0.25%、1.50%。可见,潜在缺锌石灰性土壤上,在施氮肥基础上施锌肥对小麦籽粒Zn含量提高效果更好。 3.磷锌配施(施P2O5量分别为0、50、100、150、200kg·hm~(-2),施Zn量为0、7kg·hm~(-2),完全方案)对小麦Zn营养品质影响的两季冬小麦田间定位试验。结果表明:低磷配施锌(P_(50)Zn_7)使两季小麦籽粒Zn含量比对照(P0Zn0)分别增加37.7%、8.8%,高磷配施锌(P_(200)Zn_7)反而使两季小麦籽粒Zn含量分别降低37.6%、17.0%;小麦籽粒植酸含量、[植酸]/[Zn~(2+)]摩尔比均随施磷量增加而增加,磷锌配施的[植酸]/[Zn2+]摩尔比低于单施等量磷肥。可见,在潜在缺锌石灰性土壤上,高磷配施锌肥显著降低了小麦籽粒Zn生物有效性,为此在该地区施磷量不能高于100kg·hm~(-2)。 4.土施锌肥(7.5~45kg·hm~(-2))及磷锌配施均增加了小麦籽粒微量元素(Zn、Fe、Cu、Mn)总累积量,不同施锌量对Zn、Fe、Cu、Mn的分配比例影响较小,而磷锌配施时,随着施磷量的增加,Zn的吸收比例逐渐降低,Fe的吸收比例增加,造成小麦籽粒微量元素吸收不平衡。在不同试验条件下,小麦籽粒植酸含量与Zn、Fe、Cu、Mn间相关关系不一致,从而同时提高Zn、Fe、Cu、Mn微量元素含量和降低植酸含量而提高微量元素生物有效性较为困难。 5.监测不同用量Zn肥(7.5~45kg·hm~(-2))施入潜在缺锌土壤后DTPA-Zn含量变化结果表明,施锌可显著增加土壤DTPA-Zn含量,且随施锌量增加DTPA-Zn含量逐渐增加,锌肥施入土壤后7d,DTPA-Zn含量增加幅度为267~529%;到639d时,增加幅度为68~137%,可见随时间推移土壤DTPA-Zn含量虽有所降低,但在两季小麦生育期内仍能维持较高水平(>1.0mg·kg-1)。氮锌配施及磷锌配施试验结果表明,氮锌配施及磷锌配施对土壤DTPA-Zn含量增加幅度均低于单施锌肥处理,尤其磷锌配施条件下,DTPA-Zn含量随施磷量增加而逐渐降低。 6.石灰性土壤中锌主要以矿物态(Min-Zn)存在,占全锌91.5~97.6%,其次为松结有机态锌(Wbo-Zn,1.34~5.53%)、碳酸盐结合态锌(Carb-Zn0.47~1.55%)。相关分析、通径分析及主成分分析结果表明,土壤中交换态Zn(Ex-Zn)和Wbo-Zn对有效锌贡献最大,Carb-Zn亦间接影响土壤有效锌含量。小麦籽粒Zn含量与土壤中Ex-Zn、Wbo-Zn含量呈显著正相关关系,石灰性土壤中Wbo-Zn和Carb-Zn含量占有较为可观的比例,因此增加这两种形态储备容量是调节和控制土壤锌营养状况的重要措施。 7.监测不同量锌肥(7.5~45kg·hm~(-2))施入石灰性土壤后不同形态Zn含量动态变化结果表明,锌肥施入土壤初期(7d)主要增加了Wbo-Zn和Carb-Zn,两者增加量分别占施Zn量的63.4~84.0%和6.5~10.3%;其后Wbo-Zn含量逐渐降低,到两季小麦收获后(231d、639d),施入锌肥的42.4~69.0%和62.0~78.1%已转化为无效的Min-Zn。氮锌配施及磷锌配施结果表明,氮锌交互作用对不同形态Zn含量影响不显著;磷锌交互作用对Wbo-Zn和Crab-Zn含量有影响显著,低磷配施锌(P0Zn7、P_(50)Zn_7)可使土壤Wbo-Zn含量分别增加4.0、4.4倍,对其他形态Zn含量无显著增加,高磷锌配施(P150Zn7、P_(200)Zn_7)对土壤Wbo-Zn和Crab-Zn影响均有负交互效应。 基于以上3个田间试验结果可以得出以下主要结论:(1)在潜在缺锌土壤上,土施锌肥可以显著增加土壤DTPA-Zn含量,且能维持两季小麦生育期,但对小麦籽粒Zn含量提高幅度有限,锌肥利用率极低,氮锌配施比单施锌肥提高锌肥利用率。(2)高磷配锌降低土壤中有效性较高形态Zn(Wbo-Zn和Carb-Zn)含量,显著降低籽粒Zn生物有效性,因此在该地区磷锌配施时施磷量应低于100kg·hm~(-2)。(3)土壤中Ex-Zn、Wbo-Zn含量对有效锌贡献最大,与小麦籽粒Zn含量呈显著正相关。(4)锌肥施入土壤最初主要增加有效性较高的形态Zn含量,其后逐渐向无效态Zn(Min-Zn)转化,到小麦收获后一大部分转化为矿物态。综上在潜在缺锌石灰性土壤地区控制氮磷肥施用量对施锌效果至关重要,调节和控制土壤Wbo-Zn含量对提高小麦籽粒Zn含量解决人体Zn营养健康问题具有重要意义。
【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】:2012
【分类号】:S512.11

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