锌肥在水稻上的应用研究进展

杨波　靳辉勇　屠乃美　田茂成　田丰　周伟　李栋宇

摘 要：锌是人体和动物不可缺少的微量元素，对植物体生长发育也具有重要的作用。水稻作为我国主要的粮食作物之一，为人体提供了大量的营养和能量，因此，生产优质高锌稻米，关乎着国民的身体健康。文章综述了锌肥在水稻上的应用研究进展，包括锌肥的种类、施用方法、肥效特点，锌肥降低稻米重金属的效果，以及锌肥对土壤养分含量的影响。并针对目前的研究进展提出了一些问题和建议，以期为水稻生产中科学合理施用锌肥提供参考。

关键词：水稻；锌肥；种类；肥效；土壤养分

中图分类号： S511 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.03.012

Abstract： Zinc was necessary for human beings and animals， and was very important for plant growth. Rice， which was one of the most important staple foods for people， provided a lot of nutrition and energy for people， so producing high quality and high zinc rice concerns people's health. In the current paper， progress of researches on zinc fertilizer application in rice was reviewed， including sorts， application method， fertilizer effect properties， effects of zinc fertilizer on soil nutrient content and reducing rice heavy metals. Finally some problems and suggestions of further study were put forward， which would provide reference for future researches on scientific application of zinc fertilizer in the production of rice.

Key words： rice； zinc fertilizer； sorts； fertilizer effect； soil nutrient content

锌是人体必需的微量元素，在人体中含量极少，只有1.4～2.3 g，约为人体重的0.000 3%，但对于人的生长发育有着极其重要的作用，被称为“生命之花”[1-3]。锌参与人体内70多种酶的合成，是脑细胞生长的关键，与肝、消化道、皮肤、性腺的正常分泌息息相关[4-5]，锌缺乏会导致消化功能减退、生长发育迟缓、免疫功能下降、智力发育障碍等[6-8]。锌也是植物必需微量元素之一，对于提高作物产量和改善作物品质有着重要作用[9]。人体自身不能合成锌，只能从日常食物中获取，而水稻作为世界三大粮食作物之一，是我国最主要的粮食作物，更是我国人民获取营养和能量的主要来源[10]。因此，如何提高水稻锌含量，对我国粮食生产具有重要的意义，且关乎着人民的身体健康。

据统计，全球種植谷物的土地中有50%存在缺锌的潜在危险。20世纪八十年代，第二次全国土壤普查结果显示[11]，锌是我国土壤第二大缺乏养分元素，缺锌土壤比例占41.97%；而在1994年调查发现，全国土壤缺锌范围已扩大至61%，其中西北、华北和东北等旱作区土壤缺锌分别达到80%，70%和60%；近年来，由于农业种植业结构调整、土地复种指数不断提高、氮肥大量施用、酸性土壤过量施用石灰等，土壤缺锌的现象更加普遍和严重[12-13]。施用锌肥是平衡土壤养分、提高植物锌元素含量的重要措施，在我国粮食生产中起着重要作用。

1 锌肥的种类

锌肥按其来源可分为无机锌和有机锌，无机锌主要包括氯化锌、硫酸锌、碳酸锌和氧化锌等，而有机锌是指有机配体形成的络合物或螯合物，如葡萄糖酸锌、蛋氨酸锌等。在粮食生产中，通常所用的锌肥是硫酸锌。

2 锌肥的施用方法

锌肥的施用方法有四种[14-15]，即土施、叶面喷施、种子处理和蘸根。土施，即在土壤中直接施用，可撒施或条施，播种前或移栽前是土壤施锌肥的最佳时间；叶面喷施，特别适用于蔬菜、果树，而在大田作物中，叶面喷施锌肥只是在植物出现缺锌症状时作为应急措施应用，较土施相比增产效果不明显，但是适时叶面喷施又可以预防和弥补早期缺锌对作物生长和产量造成的影响；种子处理，可将锌肥加适量水溶解后浸种或拌种，此种方法施入的锌较少，效果不明显，而用锌肥作种子包衣是较新的种子处理方法，已在水稻上取得成功应用，目前这种方法已应用于玉米和其他植物的种子；蘸根，是将秧苗用锌溶液蘸根，此方法与种子处理较为相似，效果不明显，在实际生产中应用较少。

3 锌肥的肥效特点

水稻对锌肥十分敏感，在缺锌的田块上水稻易出现缺素症状[16]。锌在水稻体内间接影响着生长素的合成，当水稻缺锌时，生长停滞，植株矮小[17-18]。施用锌肥时，锌能促进水稻光合作用，另外锌是多种酶的活化剂，能够参与碳水化合物的转化，增强茎秆强度，增加对病害的抵抗力，进而增强植株的抗逆性；同时，锌也能促进水稻的根系生长，提高对土壤养分的吸收，提高水稻产量[19-21]。

施用适量的锌肥不仅能够促进水稻的生长，还能显著提高水稻产量。孙兰英等[22]研究表明，施用锌肥能够促进水稻生长发育，提高水稻产量，提高农民的经济效益，当锌肥的施用量为30 kg·hm-2时，效果最好。刘远化等[23]发现施用锌肥后，水稻的有效穗增加了5.6%～23.8%，有效分蘖明显增加，产量增加了约9%。阮长春等[24]在盐碱地上探究锌肥对水稻产量性状及产量的影响，结果表明，在水稻前期生长作用不明显，而后期出现了显著变化，产质量得到了明显改善。孙丽华等[25]研究结果表明，天津市宝坻区锌肥适宜施用量为22.5 kg·hm-2，此条件下，水稻的成熟期提前，株高、分蘖数、千粒质量、穗数、产量均得到了显著提高。张美英[26]通过在缺锌土壤上施用锌肥，发现较不施锌肥相比，水稻产量增加了511.1 kg·hm-2，经济效益增加了973.67 元·hm-2。

不同的施肥方式所产生的效果也不尽相同。王孝忠等[27]通过总结1970—2013年内锌肥在我国主要粮食作物小麦、玉米、水稻上的应用效果，结果表明，土施锌肥在水稻上的增产效果最好，平均增产率达15%，叶面喷施和种子处理效果次之，增产率分别为9.8%，9.7%。冯绪猛等[28]探究了不同锌肥施用方法对水稻产量和籽粒锌含量的影响，研究结果表明，土施锌肥平均增产效果显著高于叶面喷施5.2%，而叶面喷施的叶片、茎秆、籽粒锌含量较土施相比分别提高了224.6%，78.5%，12.1%。郭九信等[29]研究结果显示，不同的施用方法对水稻产量和植株各器官富锌能力均影响较大，其中土施锌肥增产效果高于叶面喷施，而叶面喷施对于提高水稻植株各器官富锌能力显著优于土施。

4 锌肥降低稻米重金属含量的效果

目前，我国土壤重金属污染现状日趋严重。2006年据国家环保总局报告显示，我国每年遭受重金属污染的粮食达1 200万t，造成的直接经济损失超过200亿元。2014年环境保护部和国土资源部《全国污染土壤状况调查公报》指出，我国耕地土壤环境质量堪忧，全国土壤总的点位超标率为16.1%，而无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%，其中镉点位超标率为7.0%，位于无机污染物之首[30]。2015年十八届五中全会，首次将“生态文明建设”列入十大目标，将“美丽中国”写入规划，又把“绿色发展”作入五大发展理念之一，足见我国对“生态环保、绿色发展”的高度重视。2016年，国务院印发的《土壤污染防治行动计划》指出，当前我国土壤环境总体状况堪忧，部分地区污染较为严重，已成为全面建成小康社会的突出短板之一[31]。因此，我国土壤污染防治，改善土壤环境质量，已经迫在眉睫。

在化学元素周期表中，锌与镉属于同族元素，两者原子结构相似，具有相似的地球化学和环境特性，离子半径、电负性等化学性质都比较接近，植株对锌镉的吸收和积累存在一定的相互作用。大量研究表明，在镉污染程度较低时，锌与镉表现为拮抗关系，但在镉污染程度較高时，锌与镉则表现为协同关系或无交互作用[32]。因此，采取适宜的田间调控措施降低水稻对镉的吸收和积累，是保障稻米安全的重要途径。索炎炎等[33]在水稻生育后期叶面喷施锌肥，发现植株各部位锌含量显著增加，而Fe、Mn、Cu等元素含量受到了不同程度的影响；糙米中锌的含量与Mn、Cu、Mg呈显著正相关。龙思斯等[34]在镉污染的稻田中，对不同品种的水稻叶面喷施锌肥，研究结果显示，叶面锌肥对籽实富集镉的阻控效果较好，其中早稻株两优819、早稻Y两优792和晚稻农香130糙米中镉的含量分别降低了46.43%，51.28%，50.92%。刘昭兵等[35]通过探究碱性废弃物与锌肥配施对酸性镉污染稻田的修复效果，结果表明，第一季作物水稻和第二季作物油菜镉的累积量均显著下降，其中水稻糙米中镉的含量降低率为27.1%～65.1%，这对于南方酸性土壤镉污染治理具有重要的意义。张良运等[36]研究表明，叶面喷施锌肥可以显著降低污染稻田土壤中有效态Cd的含量，钝化土壤中的Cd，从而抑制水稻对Cd的吸收。李明举等[37]探究了不同施用量的锌肥对土壤及稻米中镉含量的影响，发现30 kg·hm-2的施用量对于降低水稻籽粒、秸秆和土壤中镉的含量效果最好。

5 施用锌肥对土壤养分的影响

土壤养分是由土壤提供的植物生长所必须的营养元素，是作物营养的主要来源，更是作物生长发育的物质基础[38]。土壤养分按其化学形态可分为水溶态、代换态、矿物态、有机态4种形态，主要的指标有土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾等，其含量状况由成土母质决定，同时又受人为施肥的影响[39]。Zn是植物生长所必需的微量元素，然而随着农业生产条件的改善、农作物产量的逐年提高以及氮素化肥的大量施用，土壤 Zn 的消耗量也随之增加，若不配施Zn肥，在高氮营养条件下则可诱发作物严重缺Zn[40]。施用锌肥既增加了作物对土壤养分的利用，改善了作物营养，同时对土壤养分含量也产生了深远的了影响。茹淑华等[41]通过大田试验，探究了氮磷钾与锌肥配施对土壤肥力的影响，结果表明，耕层土壤全氮和全磷含量显著提高；较只施用氮磷钾肥相比，配施条件下0～20 cm耕作层土壤有效钾和有效锌含量均显著增加，分别提高了9.1%和134.5%，20～40 cm耕作层土壤速效磷和有效锌含量分别提高了25.7%和81.4%。郝明德等[42]探讨了锌肥在15 kg·hm-2施用量条件下土壤中养分含量的变化，结果发现，施用锌肥提高了作物对土壤营养元素的吸收，改变了土壤养分的含量，其中有效锌、有效铜、有效锰含量分别增加了394.6%，21.9%，5%，而有效铁含量却下降了5.4%。岳焕芳等[43]却发现，施用锌肥后土壤理化性质发生了较大的变化，其中全氮含量明显增加，有效锌含量提高了39%，极大地促进了作物对锌的吸收。

6 问题与展望

锌缺乏已成为影响人体健康的重要问题，也是国际Harvest Plus计划中最重要的研究目标。采取农艺措施提高土壤中锌的含量，是当前解决农田缺锌问题的有效措施，也是生产高锌稻米的重要手段。虽已有学者开展了相关研究，并提供了很多参考，但是通过总结锌肥在水稻上的应用效果，发现还存在一些不足，有些问题还需要及时解决。

6.1 系统全面地开展土壤缺锌状况调查

虽然土壤缺锌研究常见报道，但是目前仅局限于个别省份，全国范围内的土壤普查近些年来并未开展。最近一次的全国土壤普查距今三十多年，作物布局由过去的计划种植变成以市场为导向的多元化种植，肥料从以有机肥为主转变成以化肥为主，除草剂和农药用量也成倍增加，土壤环境发生了很大的变化，土壤缺锌情况也有所转变。掌握这些情况将会更加完备地解决我国水稻缺锌问题。

6.2 进一步明确锌元素作用机理

锌在水稻体内吸收、分配及积累的代谢途径仍不明确，相关基因功能也未完全解析；此外，一些锌的运输载体可能也会增加另一种有害金属的吸收。若能进一步明确锌元素作用机理，将会大大提高锌肥在水稻上的应用效果。

6.3 拓宽研究思路

锌肥能够促进水稻生长发育，提高水稻对土壤养分的吸收，调节土壤养分，抑制水稻对重金属的吸收，此类研究已经比较成熟。然而关于锌肥的利用率以及锌肥对稻米品质、土壤环境影响等的研究比较少见，并且以上几项问题在农业生产中至关重要，故在今后的研究中，要拓宽研究思路，全面掌握锌肥在水稻上的应用效果。

6.4 加强多学科协作与渗透

目前，如何提高水稻锌含量，主要采取的是农艺措施，富锌水稻品种的选育工作少有开展，生产优质高产抗病高锌水稻新品种将对解决水稻缺锌问题具有推动作用，高效农艺措施与高锌水稻品种搭配使用将会对生产高锌稻米具有重要的意义。

参考文献：

[1]彭玉萍.有益人体健康的微量元素[J].农民科技培训，2012（6）：46.

[2]魏谠全.锌——人体必需的微量元素[J].家庭医药，2004（9）：29.

[3]赵翠兰.锌、铁微量元素与人体健康[J].学园，2015（16）：112-113.

[4]EL-DEEB M M，SAYYAH S M，ABD EL-REHIM S S，et al.Corrosion inhibition of Aluminum with a series of aniline monomeric surfactants and their analog polymers in 0.5 M HCl solution Part II： 3-（12-sodiumsulfonate dodecyloxy） aniline and its analog polymer[J].Arabian journal of chemistry，2015，8（4）：527-537.

[5]沈奇桂. 锌——生命的火花[J]. 健康博览， 1999（6）：12-13.

[6]曹继琼， 何长华. 锌缺乏对人体健康的影响[J]. 现代医药卫生， 2014（7）：1016-1019.

[7]周文玉.锌缺乏对儿童智力发育的影响[J].中国乡村医药，2015（4）：40-41.

[8]王秋兰. 儿童锌缺乏性身材矮小的治疗[J]. 医药卫生：文摘版， 2016（7）：66.

[9]王玉梅.锌肥对作物产量和品质的影响[J].现代农业科技，2005（3）：43-45.

[10]姜美怡. 锌肥正成为肥料产业的新亮点[J]. 中国农资， 2014（37）：24-24.

[11]唐近春. 全国第二次土壤普查与土壤肥料科学的发展[J]. 土壤学报， 1989（3）：234-240.

[12]郑利伟.土壤缺锌作物典型症状及综合防治措施[J].现代农业科技，2009（7）：185.

[13]徐赶生， 乐丽红， 陈忠平，等. 酸性农田施用石灰“八要点”[J]. 江西农业， 2016（13）：128.

[14]王宝亮. 锌肥的施用方法[J]. 农民致富之友， 1995（4）：17.

[15]张治钧. 锌肥施用方法[J]. 新农业， 1984（5）：20.

[16]刘长勇，李成玉.浅谈水稻缺锌现象和锌肥的施用[J].农民致富之友，2015（8）：70.

[17]陈新平.水稻、玉米缺锌症状和防治[J].河南农业，2015（14）：35-36.

[18]黄炳成，陈培党.锌肥肥效对水稻生长的影响[J].现代农业科技，2015（4）：23， 36.

[19]张凯岳.锌对水稻碳酸酐酶和光合作用的调节作用研究[D].武汉：华中农业大学，2015.

[20]彭秀珍. 锌肥的作用及合理施用[J]. 现代农村科技， 2000（9）：26-27.

[21]王偉英，李海明，戴艺民，等.植物锌指蛋白的功能研究进展[J].中国园艺文摘，2016，32（7）：3-5.

[22]孙兰英，黄英，林卫明，等.锌肥在水稻上的应用研究[J].大麦与谷类科学，2011（1）：41-43.

[23]刘远化，刘敏.锌肥不同施用量对水稻产量的影响[J].安徽农学通报，2013，19（5）：30， 56.

[24]阮长春，李宇，张俊杰，等.锌肥对盐碱土水稻产量性状及产量的影响[J].吉林农业大学学报，2006，28（6）：591-593.

[25]孙丽华，张丽娜，曹静，等.天津市宝坻区水稻锌肥肥效试验研究[J].天津农林科技，2014（3）：4-6.

[26]张美英.天等县水稻施用锌肥对产量的影响[J].广西农学报，2014，29（4）：4-5， 9.

[27]王孝忠，田娣，邹春琴.锌肥不同施用方式及施用量对我国主要粮食作物增产效果的影响[J].植物营养与肥料学报，2014（4）：998-1004.

[28]冯绪猛，郭九信，王玉雯，等.锌肥品种与施用方法对水稻产量和锌含量的影响[J].植物营养与肥料学报，2016，22（5）：1329-1338.

[29]郭九信，廖文强，孙玉明，等.锌肥施用方法对水稻产量及籽粒氮锌含量的影响[J].中国水稻科学，2014，28（2）：185-192.

[30]<中国国土资源报>报社. 环保部国土资源部负责人就土壤污染状况调查答记者问[J]. 国土资源， 2014（5）：4-7.

[31]申桂英. 国务院颁布《土壤污染防治行动计划》[J]. 精细与专用化学品， 2016（6）：12.

[32]艾伦弘，汪模辉，李鉴伦，等. 镉及镉锌交互作用的植物效应[J]. 广东微量元素科学， 2005，12（12）：6-11.

[33]索炎炎，吴士文，朱骏杰，等.叶面喷施锌肥对不同镉水平下水稻产量及元素含量的影响[J].浙江大学学报（农业与生命科学版），2012，38（4）：449-458.

[34]龙思斯，杨益新，宋正国，等.三种类型阻控剂对不同品种水稻富集镉的影响[J].农业资源与环境学报，2016，33（5）：459-465.

[35]刘昭兵，纪雄辉，田发祥，等.碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制[J].环境科学，2011，32（4）：1164-1170.

[36]张良运，李恋卿，潘根兴，等.磷、锌肥处理对降低污染稻田水稻籽粒Cd含量的影响[J].生态环境学报，2009，18（3）：909-913.

[37]李明举，严正炼，王文华.水稻施用锌肥对镉吸收的抑制效果初探[J].现代化农业，2014（8）：39-41.

[38]秦新荣.施肥量及士壤养分含量变化趋势浅析[J].河南农业，2010（19）：28.

[39]刘新明. 主要微量元素肥料在农业生产上的应用[J]. 中国农资， 1994（4）：35-36.

[40]常红.氮肥及施锌时期对紫色土麦稻体系锌有效性的影响研究[D].重庆：西南大学，2014.

[41]茹淑华，张国印，孙世友，等.氮磷钾与锌肥配合施用对土壤和植株养分含量的影响[J].河北农业科学，2011，15（6）：35-39.

[42]郝明德，魏孝荣，党廷辉.旱地长期施用锌肥对小麦吸锌及产量的影响[J].生态环境，2003，12（1）：46-48.

[43]岳焕芳，程明，孟范玉，等.锌肥施用方式对番茄生长果实品质及土壤理化性状的影响[J].安徽农业科学，2017，45（5）：38-40.