【摘要】：小麥作為北方居民的主要糧食作物,其主產區(qū)土壤屬于石灰性土壤,DTPA-Zn含量較低(0.5~1.0 mg·kg-1)。因此,該區(qū)小麥籽粒Zn含量普遍偏低(20~30 mg·kg-1),難以滿足該區(qū)人群對微量元素鋅營養(yǎng)的需求,很容易引發(fā)以缺鋅癥狀為主的健康問題。提高小麥籽粒Zn含量進而解決人體缺鋅問題最直接有效措施是提高土壤有效鋅含量,將外源鋅肥施入土壤能顯著提高土壤有效鋅含量。而前期田間試驗結果顯示,將鋅肥(ZnSO_4)施入潛在缺鋅石灰性土壤并未顯著提高小麥籽粒Zn含量,那么土施或葉面噴施螯合態(tài)鋅肥或利用集中施鋅方式是否能增加小麥籽粒Zn含量?同時探討了石灰性土壤中外源鋅(ZnSO_4)的遷移轉化及其對該區(qū)土壤鋅肥的提高效果,從而對潛在缺鋅石灰性土壤地區(qū)的鋅肥合理施用提供了理論依據,并對該區(qū)小麥籽粒Zn含量的提高具有重要的實踐意義。然而,螯合態(tài)鋅肥施入潛在石灰性土壤對提高小麥籽粒Zn含量研究較少,且對其在該類土壤中遷移轉化規(guī)律還鮮有報道。因此,本研究在潛在缺鋅土壤上進行了1個室內模擬試驗、2個溫室盆栽試驗和2個連續(xù)兩年冬小麥田間試驗,主要結果如下:1.ZnSO_4土施(15 kg Zn·hm-2,播種前一次性施入土壤耕層)和噴施(1.5 kg Zn·hm-2,在小麥揚花期至灌漿期分3次噴施)對五種基因型小麥的籽粒Zn含量及生物有效性的影響。結果表明:土施ZnSO_4顯著增加了土壤DTPA-Zn含量,提高幅度為174%,而其對小麥籽粒Zn含量影響效果不明顯;葉面噴施ZnSO_4顯著提高小麥籽粒Zn含量,提高幅度可達61%,鋅生物有效性提高幅度為36%。小麥籽粒植酸含量主要受環(huán)境因素和基因型的影響。在潛在缺鋅的石灰性土壤上,與土施鋅肥相比,葉面噴鋅顯著提高小麥籽粒Zn營養(yǎng)品質。2.ZnSO_4(20 mg Zn·kg-1土)和Zn-EDTA(4 mg Zn·kg-1土)施入半擴散池(5-mm和1-mm間隙模擬均施和條施這兩種施鋅方式,在5、10、30 d利用冷凍切割技術破壞性取樣)模擬鋅在土壤遷移擴散試驗。結果表明:將外源鋅肥施入1-mm間隙較5-mm間隙中顯著增加了鋅在潛在缺鋅石灰性土壤中的萃取率和擴散速率;Zn-EDTA擴散距離大于ZnSO_4。在此模擬試驗基礎上進行均施和條施ZnSO_4(20 mg Zn·kg-1土)和Zn-EDTA(4 mg Zn·kg-1土)對小麥籽粒Zn營養(yǎng)品質的盆栽試驗。結果表明:均施(ZnSO_4和Zn-EDTA)顯著提高了小麥籽粒Zn含量及其生物有效性,條施ZnSO_4對小麥籽粒Zn營養(yǎng)品質影響效果不明顯。均施或條施Zn-EDTA較ZnSO_4均顯著提高了小麥籽粒Zn含量及其生物有效性。3.監(jiān)測均施和條施ZnSO_4(20 mg Zn·kg-1土)和Zn-EDTA(4 mg Zn·kg-1土)對小麥收獲后土壤中鋅形態(tài)轉化影響的盆栽試驗。結果表明:條施和均施zn-edta提高了土壤中交換態(tài)鋅(ex-zn)、碳酸鹽結合態(tài)鋅(carb-zn)和松結有機態(tài)zn(lom-zn)含量,且條施zn-edta處理施鋅區(qū)域和非施鋅區(qū)域土壤中的ex-zn和lom-zn含量差異不顯著。相關分析和通徑分析結果表明,條施和均施zn-edta處理ex-zn和lom-zn對土壤有效鋅貢獻最大;條施znso4處理氧化錳結合態(tài)鋅(oxmn-zn)對土壤有效鋅貢獻最大;均施znso4處理緊結有機態(tài)鋅(tom-zn)對土壤有效鋅貢獻最大。因此,zn-edta能保持較高水平的活性鋅形態(tài)(如ex-zn和lom-zn),從而具有較高的鋅肥效。4.不同施用量znso4(10和20mg·kg-1土)和zn-edta(4、10和20mg·kg-1土)均施和條施處理下對提高小麥籽粒zn營養(yǎng)品質的盆栽試驗。結果表明:均施znso4、均施zn-edta和條施zn-edta處理均顯著提高了小麥籽粒zn含量及其生物有效性。小麥籽粒zn含量隨zn-edta施用量的增加而顯著提高,且條施和均施處理差異不顯著。施用zn-edta較znso4顯著提高小麥籽粒zn含量。條施znso4處理降低了znso4肥效。鋅每日攝入量仍3mg。較高的植酸含量及[植酸]/[zn]比值是導致生物有效性較低的最主要原因,為滿足人體對鋅營養(yǎng)需求,小麥籽粒中植酸含量仍需降低。5.土施(均施和條施)znso4(20kgzn·hm-2)和zn-edta(2kgzn·hm-2)和噴施對小麥籽粒zn營養(yǎng)品質影響的連續(xù)兩季田間試驗。土施鋅肥對提高小麥籽粒zn含量效果不明顯,在土施znso4(均施和條施)基礎上葉面噴施znso4則顯著提高了小麥籽粒zn含量及其生物有效性,提高幅度分別為67.2%和48.4%;降低了植酸含量和[植酸]/[鋅]摩爾比,降低幅度分別為67.3%和41.9%。在土施zn-edta基礎上葉面噴zn-edta對提高小麥籽粒zn含量的效果不顯著,提高幅度為12.0%,降低了[植酸]/[鋅]摩爾比,降低幅度為14.8%,鋅的生物有效性提高幅度為18.1%。土施鋅肥處理下,均施鋅肥對提高小麥籽粒zn營養(yǎng)品質效果優(yōu)于條施鋅肥處理;znso4對提高小麥籽粒zn營養(yǎng)品質效果優(yōu)于zn-edta。6.監(jiān)測均施和條施znso4(20kgzn·hm-2)和zn-edta(2kgzn·hm-2)在小麥不同生育期內小麥種植株間和行間土壤各形態(tài)zn含量動態(tài)變化及其與有效鋅的相關性的連續(xù)兩季冬小麥田間試驗。結果表明:條施鋅肥(znso4和zn-edta)顯著提高了株間土壤有效鋅及各組分zn含量,土壤各組分zn含量大小順序為lom-zncarb-zntom-znoxmn-znex-zn。在小麥整個生育期內,條施znso4和zn-edta顯著提高了小麥株間和行間土壤有效鋅含量,分別為均施處理的1.77和1.69倍。相關分析表明,土壤dtpa-zn與土壤ex-zn、lom-zn和carb-zn均具有正相關關系。與空白對照相比,在小麥整個生育期內zn-edta顯著提高了土壤中ex-zn含量,條施鋅肥的增加效果優(yōu)于均施鋅肥�；谝陨显囼炑芯靠梢缘贸鲆韵轮饕Y論:(1)將鋅肥直接施入土壤中可顯著提高土壤中的有效鋅(dtpa-zn)含量,但對小麥籽粒zn含量提高幅度有限,高量zn-edta施入土壤可顯著提高小麥籽粒Zn生物有效性;葉面噴施ZnSO_4能顯著提高小麥籽粒Zn生物有效性,葉面噴施Zn-EDTA對提高小麥籽粒Zn生物有效性效果不明顯。(2)Zn-EDTA施入土壤,具有較高的擴散速率,保持較高的活性鋅(Ex-Zn和LOM-Zn)含量,Ex-Zn、LOM-Zn和Carb-Zn對土壤有效鋅影響顯著,較ZnSO_4具有較高的鋅肥肥效。(3)與均施ZnSO_4相比,條施ZnSO_4,鋅肥主要集中在施鋅區(qū)域,降低了鋅肥與小麥根系接觸,OxMn-Zn對土壤有效鋅影響效果最大,鋅肥肥效較低。綜上,在潛在缺鋅石灰性土壤地區(qū)適量施Zn-EDTA和葉面噴施ZnSO_4是提高小麥籽粒Zn含量有效措施,調節(jié)和保持較高的活性鋅形態(tài)(Ex-Zn和LOM-Zn)可改善人體Zn缺乏問題。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S512.1;S158.3
【圖文】：

土壤自動風干后去除雜質，研磨璃垂直放入一塑料盒（長×寬×高為：20 ×10 ×盒分為兩等份，該設備稱之為半擴散池。將供同時在玻璃所分間隔內加入 ZnSO4（20 mg Zn 玻璃輕輕抽出(圖 3-1A)。塑料盒內土壤容重控水量達到田間持水量的 80%。1 mm 間隔鋅濃度度相對較低，模擬均勻施鋅。加入土壤前，在，用蓋子蓋住擴散池，周圍縫隙用凡士林和膠日光溫室中培養(yǎng)，光照時間為 16 h/d。待培養(yǎng) ，迅速放入冰柜中冷凍 4 h，將擴散池中土體右兩邊切割成 18 等份，施肥點為中間份，切割Zn fertilizer1 or 5 mm

該培養(yǎng)試驗設置 5 個處理：均勻施 ZnSO4（22.6% Zn）（M- ZnSO4）、條施 Zn- ZnSO4）、均勻施 Zn-EDTA（14% Zn，瑞士汽巴公司）（M-Zn-EDTA）、條施 Zn-E-Zn-EDTA）、對照（不施鋅肥）（Control）（圖 3-1B）。每個施鋅處理設置 6 個盆 4 盆種植小麥，另外兩盆不種小麥。ZnSO4·7H2O 和 Zn-EDTA 施用量分別為 20kg-1和4 mg Zn kg-1土。均勻施鋅處理是指將含有20 mg Zn的ZnSO4·7H2O 或含有 4的 Zn-EDTA 與 5.5 kg 風干土混合均勻，然后裝盆。條施鋅肥處理是將 5.5 kg 風入塑料盆中，隨后取出長×寬×厚：15 × 2 × 3 cm 厚的 4 個土體，將含有 5 mg ZO4·7H2O 或者含有 1 mg Zn 的 Zn-EDTA 與每個土體分別混合，最后將土體放入，在該施鋅土體部位種植小麥。待小麥出苗后，每盆保留 10 株小麥幼苗，將機擺放在日光溫室中。生長期內每周澆 1 L 去離子水使土壤濕度保持在田間持80%左右。生長 8 個月后，用不銹鋼剪刀將小麥植株地上部分剪去，分別用自來水和去離，放入 70oC 的烘箱中烘至恒重。將小麥植株分為籽粒和秸稈，粉碎待用。在Zn 處理中，將整塑料盆中土壤混合均勻，采集土樣。條施 Zn 處理中，土樣分別施鋅區(qū)土壤和非施鋅區(qū)土壤。

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本文編號：2806958