不同粒色小麦籽粒铁锌含量和生物有效性及其对氮磷肥的响应

黄 鑫 李耀光 孙 婉 侯俊峰 马 英 张 剑 马冬云,3,* 王晨阳,3 郭天财



不同粒色小麦籽粒铁锌含量和生物有效性及其对氮磷肥的响应

黄 鑫1,**李耀光1,**孙 婉1侯俊峰1马 英1张 剑2马冬云1,3,*王晨阳1,3郭天财1

1河南农业大学农学院/ 国家小麦工程技术研究中心, 河南郑州 450046;2河南农业大学食品科技学院, 河南郑州 450046;3河南农业大学/ 省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室, 河南郑州 450046

明确不同粒色小麦籽粒铁锌含量和生物有效性及其对氮磷肥配施的响应, 对小麦高产优质高效生产具有重要意义。本文以6个不同粒色(白粒、红粒和黑粒)小麦品种为材料, 在大田条件下研究了不同氮磷肥配比(N1: 90 kg N hm–2; N2: 240 kg N hm–2; P1: 60 kg P2O5hm–2; P2: 209 kg P2O5hm–2)对小麦产量、籽粒铁锌含量及其生物有效性的影响。结果表明, 不同品种籽粒铁锌含量和积累量存在年际间差异, 黑粒小麦具有较高的铁锌生物有效性。小麦籽粒产量、铁锌含量及积累量在N2P1处理下最高; 铁锌生物有效性在N2P2或N2P1处理下最高, 两处理之间没有显著差异。红粒小麦扬麦15和扬麦22在N2P1水平下籽粒铁锌含量及其积累量最高, N2P2次之; 黑粒小麦周黑麦1号和紫麦1号在N2P2水平下铁含量及其积累量最高, N2P1次之; 不同品种的铁锌生物有效性多数在N2P1或N2P2水平下最高, 表明适量增施氮肥, 有利于提高籽粒产量、铁锌含量及其生物有效性。在本试验条件下综合考虑产量和效率, N2P1 (240 kg N hm–2、60 kg P2O5hm–2)处理对提高产量、增加籽粒铁锌含量及其生物有效性效果最佳。

小麦; 氮磷配施; 籽粒产量; 铁锌含量; 生物有效性

矿质元素铁锌与人体健康密切相关, 铁锌缺乏引起的“隐性饥饿”已成为影响人类身体健康的重要问题[1-2]。微量营养元素缺乏不仅与其在食用谷物中的含量有关, 也与其生物有效性有关。植酸是一种“抗营养因子”, 常与锌、铁等离子形成盐, 造成这些矿质元素生物有效性降低[3-4]。小麦是我国的主要粮食作物, 提高小麦籽粒铁、锌元素含量及其生物有效性, 对解决中国居民尤其是贫困地区居民由于铁锌缺乏造成的健康问题有重要意义。

小麦籽粒铁、锌含量受2~5个遗传力中等的基因控制[5], 影响籽粒铁锌含量的基因可能位于5B、6A和6B染色体上[5-6]。一些小麦亲源种具有高的铁、锌含量, 可以作为普通小麦铁、锌生物强化的亲本材料[7-8]。一些学者尝试通过土壤施用或根外追施营养元素的方式来提高谷物中铁、锌等矿质元素含量[9-10]。曹玉贤等[11]研究表明, 在小麦生长后期喷施锌肥是提高潜在性缺锌土壤小麦籽粒锌含量和生物有效性较为经济的方式。叶面喷施氮锌肥可以提高小麦籽粒中铁锌含量及其生物有效性[12]。

氮、磷是构成生物体的重要必需元素, 施用氮、磷肥既影响小麦产量和加工品质性状, 也对籽粒铁、锌含量有调控作用。Kutman等[10,13]研究表明, 土壤氮供应可显著提高植株和籽粒中铁含量, 施用氮肥是提高籽粒铁、锌含量的有效农艺措施。常旭虹等[14]也报道在施氮量0~360 kg hm-2范围内, 氮肥能促进小麦吸收土壤中的铁、锌元素。施用磷肥对小麦铁、锌含量的影响与施用氮肥不同, 土壤中高磷含量可以抑制锌元素从根系向叶片转运, 从而导致作物锌缺乏[15]。Ryan等[16]试验发现, 磷肥使小麦籽粒中锌含量下降33%~39%, 而使植酸含量增加19%。买文选等[17]认为, 相对于锌肥, 磷肥对小麦籽粒植酸/锌摩尔比的影响更大。目前, 氮磷肥配施影响小麦产量和加工品质的研究较多[18-20], 但缺乏氮磷肥配施对小麦籽粒铁锌含量及其生物有效性的研究。

近年来, 有色小麦, 尤其是黑粒小麦, 因其具有较高的营养价值而受到消费者关注。黑粒小麦籽粒的蛋白质和酚酸含量较高, 并具有抗氧化活性[21-23], 同时, 籽粒的矿质元素丰富, 铁、钼、锌等元素比普通白色小麦分别高1348.6%、460.9%和45.0%[24], 是一种高营养价值的新型食品加工原料。本研究以白粒、红粒和黑粒小麦品种为材料, 研究不同氮磷肥配施方案对小麦籽粒产量的影响, 以及在不同施肥方案下小麦籽粒中铁、锌元素含量及其生物有效性, 为小麦高产优质生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

2013—2014和2014—2015年度在河南农业大学科教示范园区进行田间试验, 试验田土质为潮土, 0~20 cm耕层土壤含有机质17.5 g kg-1、全氮0.93 g kg-1、速效磷18.83 mg kg-1、速效钾252.6 mg kg-1。采用裂区设计, 氮磷肥配施处理为主区, 其中氮肥(纯N)水平为90 kg hm-2(N1)和240 kg hm-2(N2), 磷肥(P2O5)水平为60 kg hm-2(P1)和209 kg hm-2(P2), 两者组合共4种配施处理; 品种为副区, 选用白粒(豫麦49-198和郑麦366)、红粒(扬麦15和扬麦22)和黑粒(周黑麦1号和紫麦1号) 3种类型共6个品种。小区3次重复。各品种播种期和籽粒灌浆期等信息见附表1。播前施用全部磷肥(磷酸二氢铵, 含P2O561%, 含N 11.8%)和50%氮肥(尿素, 含N 46%), 其余50%氮肥于拔节期结合浇水追施。在拔节和开花期各灌水750 m3hm-2。成熟期取各小区1 m双行植株考种, 同时收获9 m2样方, 人工脱粒后测产, 折合为公顷产量。

1.2 籽粒中铁、锌含量测定

采用Cyclotec 1093旋风磨(FOSS, 瑞士)磨粉。称0.2 g全粉, 加10 mL浓HNO3, 在MW800微波消解仪(Aurora, 加拿大)中消解至完全呈均匀溶液, 然后再用2% HNO3定容至10 mL, 最后使用Optima 2100DV ICP-AES电感耦合等离子体发射光谱仪(PerkinsElmer, 美国)测定溶液中铁、锌含量。

1.3 籽粒中植酸含量测定

参考褚西宁等[25]描述的联吡啶方法测定植酸含量。称取0.05 g小麦粉, 溶于10 mL提取液(0.02%硫酸铁铵和 0.2 mol L-1HCl), 煮沸30 min, 4℃冰浴15 min, 然后于4000 ×离心30 min后取上清液, 加联吡啶, 测定519 nm处吸光值。

1.4 统计分析

采用SPSS19.0统计软件分析数据。采用线性模型多因素方差分析方法, 分析品种、肥料处理的影响效应; 同时采用Duncan’s多重比较分析不同品种、肥料处理之间差异显著性。施肥处理和品种对所有测试指标的影响均达到显著水平(附表2); 施肥处理与品种的互作对千粒重(< 0.05)、籽粒铁锌含量、植酸/铁摩尔比、植酸/锌摩尔比的影响达到显著水平(< 0.01)。

2 结果与分析

2.1 不同粒色小麦籽粒产量差异及其对氮磷肥配施的响应

综合两年结果可见, 黑粒小麦品种的穗数、千粒重和产量低于白粒和红粒品种。白粒小麦豫麦49-198和郑麦366穗数较高, 黑粒小麦周黑麦1号和紫麦1号则较低; 豫麦49-198的穗粒数最低, 显著低于其他品种; 两个黑粒小麦品种的千粒重较低, 尤其是周黑麦1号, 平均38.8 g, 显著低于其他品种(表1)。

高氮条件下(N2P1和N2P2)穗数较高, 表明增施氮肥可以提高小麦穗数。穗粒数在低氮高磷(N1P2)处理下较低。两年平均产量以高氮低磷(N2P1)条件下最高, 且显著高于其他处理; 其次为高氮高磷(N2P2)处理, 产量也显著高于2个低氮处理(表2)。高氮处理的产量较高, 与磷肥配施则年份间不尽一致, 初步认为N2P1处理有利于小麦高产高效生产。

2.2 不同粒色小麦籽粒铁锌含量和积累量差异及其对氮磷肥配施的响应

黑小麦籽粒铁锌含量较高(表3), 特别是紫麦1号铁平均含量(56.1 mg kg–1)显著高于其他品种; 其锌含量也较高, 平均为37.1 mg kg–1。平均铁锌积累量在不同品种之间没有显著差异。不同品种铁锌含量及积累量存在年际间差异, 其中2014年紫麦1号铁含量(63.7 mg kg–1)显著高于其他品种, 其次为周黑麦1号(55.0 mg kg–1); 而锌含量则以周黑麦1号最高(36.5 mg kg–1), 紫麦1号次之。2015年周黑麦1号籽粒铁含量最高(50.9 mg kg–1), 而紫麦1号锌含量最高(38.5 mg kg–1)。2014年铁锌积累量分别以紫麦1号和周黑麦1号最高; 而2015年则以扬麦15铁积累量最高, 锌积累量在不同品种之间没有显著差异。

表1 不同粒色小麦籽粒产量及其构成因素

同列数据后不同字母表示处理间差异显著(< 0.05)。

Values within the same column followed by a different letter are significantly different at< 0.05. SN: spike number; GNS: grain number per spike; TKW: thousand-kernel weight.

表2 氮磷肥配施对小麦产量及其构成因素的影响

N1和N2分别代表施氮(N)量90 kg hm–2和240 kg hm–2, P1和P2分别代表施磷(P2O5)量60 kg hm–2和209 kg hm–2; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著(< 0.05)。

N1 and N2 represent N application rate of 90 kg hm–2and 240 kg hm–2, and P1 and P2 represent P2O5application rate of 60 kg hm–2and 209 kg hm–2, respectively; Values within the same column followed by a different letter are significantly different at< 0.05. SN: spike number; GNS: grain number per spike; TKW: thousand-kernel weight.

表3 不同粒色小麦籽粒铁锌含量及积累量

同列数据后不同字母表示处理间差异显著(< 0.05)。

Values within the same column followed by a different letter are significantly different at< 0.05.

籽粒铁锌含量和积累量均在高氮处理下(N2P1和N2P2)较高, 而在低氮处理下(N1P1和N1P2)较低(表4), 表明增施氮肥可以提高籽粒铁锌含量及其积累量。在低氮水平(N1)下増施磷肥, 可以提高籽粒铁含量和积累量; 而高氮(N2)水平下増施磷肥对铁含量无显著影响。籽粒锌含量和积累量随着磷肥用量的增加呈下降趋势。

表4 氮磷肥配施对籽粒铁锌含量及积累量的影响

N1和N2分别代表施氮(N)量90 kg hm–2和240 kg hm–2, P1和P2分别代表施磷(P2O5)量60 kg hm–2和209 kg hm–2; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著(< 0.05)。

N1 and N2 represent N application rate of 90 kg hm–2and 240 kg hm–2, and P1 and P2 represent P2O5application rate of 60 kg hm–2and 209 kg hm–2, respectively. Values within the same column followed by a different letter are significantly different at< 0.05.

不同品种铁锌含量和积累量对氮磷配施的响应存在差异(附表3)。2014年所有品种籽粒铁含量均在N1P1水平下最低, 但不同品种籽粒铁含量的最高值所要求的氮磷配比不同。2015年也表现为相似的结果, 其中2个黑小麦在N2P2处理下籽粒铁含量显著高于其他处理, 而扬麦15和扬麦22则在N2P1水平下较高, 白粒小麦豫麦49-198则表现为N1P1水平显著低于其他处理。2014年和2015年结果均表明籽粒锌含量在N2P1水平下最高。不同品种籽粒铁锌积累量分别以N2P1或N2P2处理水平下最高, 但处理之间存在品种以及年际之间的差异显著性。2014年紫麦1号在N2P2水平下铁积累量最高(532.9 g hm–2), 但与N2P1没有显著差异; 豫麦49-198在N2P1水平下锌积累量显著高于其它处理(327.9 g hm–2)。2015年籽粒铁锌积累量均以扬麦15在N2P1水平下最高, 分别为511.3 g hm–2和306.8 g hm–2。

2.3 不同粒色小麦籽粒铁锌生物有效性差异及其对氮磷肥配施的响应

籽粒中矿质营养元素的生物有效性用植酸/矿质元素的摩尔比来估计, 摩尔比越低, 生物有效性越高。黑粒小麦植酸/锌和植酸/铁摩尔显著低于红粒和白粒小麦, 说明黑粒小麦具有较高的铁、锌生物有效性。2013–2014年度两个黑小麦品种的植酸/铁和植酸/锌摩尔比均显著低于其他品种; 2014–2015年度仅紫麦1号的植酸/锌摩尔比(37.67)显著低于其他品种(表5)。

不管在低磷水平(P1)还是高磷水平(P2)下, 增施氮肥均显著降低了植酸/锌和植酸/铁的摩尔比(表6), 表明增施氮肥有助于提高籽粒铁和锌生物有效性。在低氮水平(N1)下, 增施磷肥显著降低了植酸/铁摩尔比, 但增加了植酸/锌摩尔比; 而在高氮水平(N2)下, 增施磷肥对铁和锌生物有效性没有显著影响。

不同品种铁锌生物有效性对氮磷配施的响应存在差异(附表2), 其中豫麦49-198在2014年和2015年均在N2P2水平下植酸/铁和植酸/锌摩尔比最低; 扬麦15年则均在N2P1下最低。两个黑小麦品种籽粒植酸/铁摩尔比则均在N2P2处理下最低, 而植酸/锌摩尔比则2014年和2015年分别在N2P1和N2P2处理下最低。

表5 不同粒色小麦籽粒铁锌生物有效性

PA: 植酸; PA/Fe: 植酸/铁摩尔比; PA/Zn: 植酸/锌摩尔比; 同列数据后不同字母表示品种间差异显著(< 0.05)。

PA: phytic acid; PA/Fe: phytic acid/iron molar ratio; PA/Zn: phytic acid/zinc molar ratio. Values within the same column followed by a different letter are significantly different at< 0.05.

表6 氮磷肥配施对籽粒铁锌生物有效性的影响

N1和N2分别代表施氮(N)量90 kg hm–2和240 kg hm–2, P1和P2分别代表施磷(P2O5)量60 kg hm–2和209 kg hm–2; PA: 植酸; PA/Fe: 植酸/铁摩尔比; PA/Zn: 植酸/锌摩尔比; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著(< 0.05)。

N1 and N2 represent N application rate of 90 kg hm–2and 240 kg hm–2, and P1 and P2 represent P2O5application rate of 60 kg hm–2and 209 kg hm–2, respectively. PA: phytic acid; PA/Fe: phytic acid/iron molar ratio; PA/Zn: phytic acid/zinc molar ratio; Values within the same column followed by a different letter are significantly different at< 0.05.

3 讨论

3.1 不同小麦品种籽粒铁锌含量及其生物有效性差异

张勇等[26]对中国北方冬麦区小麦测定表明, 铁和锌含量分别为32.5~65.6 mg kg–1和19.9~43.9 mg kg–1。本研究中铁锌含量分别为35.99~77.98 mg kg–1和26.08~42.81 mg kg–1; 不同品种籽粒铁锌含量的较大差异为选择富含矿质元素和营养价值高的小麦提供了可能。近年来, 黑小麦品种的育成和推广引起了人们广泛关注, 黑小麦(彩麦)籽粒中多种矿质元素含量显著高于普通小麦[27-28]。而郝志等[29]认为种皮色素含量与铁、锌、铜含量相关性不显著, 粒色不能成为判断小麦籽粒富含铁锌等主要有益矿质元素的指标。本研究两年试验结果平均值表明, 两个黑小麦品种具有相对较高的铁锌含量; 但是否所有黑小麦均具有较高的铁锌含量需要在相同试验条件下选用较多的品种来进一步验证。同时本研究中黑小麦籽粒铁锌含量最高分别较普通小麦(非黑小麦)高23%和14%, 而已有报道黑小麦(漯珍1号)籽粒中铁和锌含量比普通小麦高1348.6%和45.0%[23],这种差异主要原因可能在于所选用黑小麦品种的不同; 另外一个原因在于普通对照品种的选择; 同时种植环境也对含量有显著影响。苏东民等对漯珍1号的测定表明籽粒中铁锌含量稍低于对照[30], 这也进一步表明比较不同品种矿质元素含量差异应该基于相同种植环境。本研究中黑小麦具有较高的铁锌生物有效性, 可以作为一种富含营养价值的食品原料。籽粒产量和铁锌含量决定其积累量高低, 2个黑小麦品种铁锌积累量在2014年相对较高, 但在2015年则低于其他品种, 积累量的这种差异主要在于其产量的下降。在本试验条件下, 2014年黑小麦产量与其他品种并没有显著差异, 但在2015年显著低于其他品种, 这可能是由于2014年灌浆期较长, 籽粒重较高, 而2015年后期温度较高, 灌浆期较2014年短, 因而粒重下降较明显; 同时从产量构成分析发现, 黑小麦成穗数较低, 这也是其产量较低的原因, 因此增加穗数, 保证后期粒重有利于提高黑小麦铁锌积累量。

3.2 小麦籽粒铁锌含量及其生物有效性对氮磷肥的响应

小麦籽粒矿质元素含量受基因型(品种)影响, 同时栽培措施和种植环境对其有显著的调控效应。常旭虹等[13]认为栽培环境对小麦籽粒微量元素含量的影响甚至大于遗传因素。尽管有部分研究结果表明高氮处理在增加籽粒锌含量的同时会抑制铁的吸收[31]。但多数研究者[13-14,32]认为増施氮肥显著提高小麦籽粒铁锌含量。本研究结果表明增施氮肥可以显著提高籽粒铁锌含量, 尤其是在低磷水平下, 这与已有结果相一致[10]。这主要是由于增加氮供应提高了根系对土壤中锌的吸收, 并促进了锌从叶向籽粒的转运[33]。Syltie等[34]认为单施磷肥能提高籽粒产量和磷钾含量, 但减少蛋白质和锌含量。本试验在低氮水平下增施磷肥提高籽粒铁含量, 但在相对高氮水平下(N2)并没有明显的趋势。这可能由于在低氮水平下, 增施磷肥可以促进植株生长, 相应增加铁吸收; 而在高氮促进植株生长的前提下, 增施磷肥对铁吸收或转运并没有明显促进作用; 关于氮磷肥对植株铁吸收和运转的影响有待进一步探讨。已有研究认为土壤中磷元素含量较高可以抑制锌从根系向茎鞘和叶中转运[15-16]。本研究也发现在相同氮水平下, 増施磷肥籽粒锌含量有降低趋势; 铁和锌对于磷肥施用响应的差异, 一方面反映了植株对不同矿质元素吸收要求的环境可能不同, 另一方面也表明合理肥料运筹才能达到籽粒营养元素平衡。合理氮磷肥配施对小麦高产优质有重要作用, 惠晓丽等[35]认为相对与单一氮肥和磷肥, 氮磷配施可以提高小麦籽粒产量和锌含量, 建议合理氮磷配施(N 160 kg hm–2, P2O5100 kg hm–2)是黄土高原旱地石灰性土壤上实现高产优质的较佳施肥方案。在本试验条件下, 多数小麦品种锌铁含量及其积累量均在N2P1条件下最高。河南省高产灌溉农田施氮量在0~360 kg N hm–2之间, 小麦籽粒蛋白质含量随施氮量增加而增加, 但综合考虑高产优质(加工品质)高效的氮肥用量一般在225~270 kg N hm–2; 而90~180 kghm–2是潮土区小麦高产与环境友好双赢的磷肥施用量[36]。本研究不仅在于增加小麦产量、同时考虑提高籽粒铁锌含量和其生物有效性; 已有研究表明增施氮肥可以提高籽粒铁锌生物有效性[37]; 但是增施磷肥籽粒植酸含量以及植酸/锌摩尔比增加[38]。本文所有参试品种铁锌生物有效性均在N2P1或N2P2水平下最高(多数情况下两者并无显著差异)。在高磷水平下(P2)籽粒铁锌生物有效性并没有明显下降, 这可能一是由于高氮提高了籽粒中铁锌含量, 二是由于本试验条件土壤有效磷供应充足, 过量磷肥并没有明显效果。综合考虑产量、铁锌含量、生物有效性以及环境可持续性, 以N2P1 (270 kg N hm–2, 60 kg P2O5hm–2)为最佳施肥方案。

4 结论

品种、氮磷配施及其交互作用对籽粒铁、锌含量及其生物有效性均有显著影响。黑粒小麦籽粒具有较高的铁锌生物有效性。增施氮肥在增加籽粒产量的同时, 提高籽粒铁锌含量及其生物有效性。综合考虑, 以270 kg N hm–2和60 kg P2O5hm–2为研究区域最佳氮磷配施方案。

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附表1 不同品种在2014和2015年度生育时期

Supplementary table 1 Developmental stages of wheat cultivars during growing periods in 2014 and 2015

品种Cultivar播期Sowing date(month/day)开花期Flowering date(month/day)收获期Harvest date(month/day)灌浆期Grain filling duration(d) 2013–2014 豫麦49-198 Yumai 49-19810/164/215/3140 郑麦366 Zhengmai 36610/164/185/2941 扬麦15 Yangmai 1510/234/185/2941 扬麦22 Yangmai 2210/234/185/2941 周黑麦1号 Zhouheimai 110/164/215/3140 紫麦1号 Zimai 110/164/215/3140 2014–2015 豫麦49-198 Yumai 49-19810/154/296/335 郑麦366 Zhengmai 36610/154/255/3136 扬麦15 Yangmai 1510/224/255/3136 扬麦22 Yangmai 2210/224/255/3136 周黑麦1号 Zhouheimai 110/154/296/335 紫麦1号 Zimai 110/154/296/335

附表2 产量及籽粒铁锌含量方差分析(均方)

Supplementary table 2 Variance analysis (mean square) of yield, Fe and Zn contents of wheat grain

变异来源Source穗数Spike number穗粒数GNS千粒重TKW产量Yield铁含量Fe content锌含量Zn content植酸/铁PA/Fe植酸/锌PA/Zn 年份 Year (Y)1944.0350.7*476.8*7812861.2*6070.5**108.9**0.3923.4** 肥料 Fertilization (F)54607.7*246.4*41.6*6809056.7*1519.0**430.6**61.3**1102.7** 品种 Cultivar (C)28771.5*1119.2*202.1*1434103.0*400.9*45.2**40.8**59.4** F×Y12702.4*54.928.7*612532.72017.9**263.7**16.9171.7** Y×C13975.0*54.215.0*674687.9*337.9*26.17.6**75.6** F×C17702.2359.310.4*346523.7479.7**42.9**7.6**23.6** F×Y×C45591.5*314.910.0*456607.8266.0*64.6**6.746.9**

*和**分别表示在0.05和0.01概率水平显著。

*and**indicate significance at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. GNS: grain number per spike; TKW: thousand-kernel weight; PA: phytic acid.

附表3 氮磷肥配施条件下小麦籽粒铁、锌含量和积累量及其生物有效性

Supplementary table 3 Contents and accumulations of Fe and Zn in wheat grains and their bioavailability under combined nitrogen and phosphorus fertilization

品种类型Cultivartype品种名称Cultivarname处理Treatment铁含量Fe content(mg kg-1)锌含量Zn content(mg kg-1)铁积累量Fe accumulation(g hm-2)锌积累量Zn accumulation(g hm-2)植酸/铁PA/Fe植酸/锌PA/Zn 2013–2014 白粒豫麦49-198N1P138.13 b27.26 d226.7 b162.0 c33.96 a55.13 a White-grainYumai 49-198N2P157.12 a40.43 a463.3 a327.9 a28.92 b47.43 ab N1P256.15 a31.29 cd365.0 a203.4 bc26.63 bc55.47 a N2P256.31 a34.58 b391.0 a240.1 b24.02 c45.40 b 郑麦366N1P137.68 b36.49 b257.5 c249.3 bc34.36 a41.19 c Zhengmai 366N2P158.90 a38.90 a476.1 a314.4 a25.52 bc44.85 c N1P252.88 a27.43 d354.0 bc183.6 c27.22 b60.92 a N2P262.42 a33.03 c456.0 ab241.3 bc23.62 c51.80 b 红粒扬麦15N1P149.49 b31.85 c342.3 b220.3 c29.76 b53.68 a Red-grainYangmai 15N2P168.24 a39.03 a494.7 a282.9 a22.66 c44.95 b N1P243.45 b32.49 c288.5 b215.7 c32.70 a50.76 a N2P245.47 b37.41 b319.5 b262.9 b32.07 a45.24 b 扬麦22N1P140.94 b31.32 c265.0 c202.7 b30.24 a45.90 b Yangmai 22N2P160.04 a36.74 a475.9 a288.8 a20.81 d39.81 c N1P258.85 a27.92 d415.2 ab197.0 b26.80 b65.58 a N2P259.19 a37.94 a356.8 b228.7 b25.39 bc45.99 b 黑粒周黑麦1号N1P146.28 c36.53 b334.2 c263.8 a32.09 a47.18 a Black-grainZhouheimai 1N2P152.35 b39.46 a362.0 b272.9 a24.69 b38.02 b N1P255.69 b35.58 bc374.4 b239.2 a22.9 bc41.60 ab N2P260.55 a34.23 c498.9 a260.5 a19.21 c42.70 ab 紫麦1号N1P142.27 b36.76 bc268.9 c233.8 ab32.74 a43.70 b Zimai 1N2P163.66 a40.39 a456.2 ab289.5 a21.73 b39.76 bc N1P271.04 a29.28 c434.1 b178.9 b18.99 bc53.49 a N2P277.98 a35.84 bc532.9 a244.9 ab16.29 c41.15 b

(续附表3)

品种类型Cultivartype品种名称Cultivarname处理Treatment铁含量Fe content(mg kg-1)锌含量Zn content(mg kg-1)铁积累量Fe accumulation(g hm-2)锌积累量Zn accumulation(g hm-2)植酸/铁PA/Fe植酸/锌PA/Zn 2014–2015 白粒豫麦49-198N1P135.99 b31.66 a215.2 b189.2 a34.33 a45.29 a White-grainYumai 49-198N2P149.79 a40.68 a328.6 a268.5 a23.69 c33.65 bc N1P251.65 a35.07 a329.1 a223.4 a25.51 bc43.61 a N2P257.34 a38.99 a381.7 a259.0 a17.33 d29.58 c 郑麦366N1P140.12 b29.16 a231.4 b168.6 b32.38 a51.71 a Zhengmai 366N2P154.13 ab40.04 a391.3 a289.3 a20.94 c32.86 b N1P248.11 ab32.63 a306.6 ab208.0 ab26.14 bc44.73 ab N2P255.48 a38.93 a415.3 a291.2 a20.08 d33.22 b 红粒扬麦15N1P141.11 b30.81 b272.9 b204.5 b31.35 a48.56 a Red-grainYangmai 15N2P168.88 a41.33 a511.3 a306.8 a18.10 b35.03 b N1P246.92 ab31.17 b326.7 b217.0 b29.54 ba51.63 a N2P235.89 b37.48 ab234.5 b244.9 ab32.36 a35.97 b 扬麦22N1P138.03 b31.43 b218.0 c180.2 b32.61 a45.81 a Yangmai 22N2P155.16 a39.37 a425.6 a303.7 a21.28 c34.62 b N1P239.06 b29.19 b240.2 b179.5 b31.88 a49.53 a N2P239.94 b36.81 ab269.6 b248.4 ab26.74 c33.68 b 黑粒周黑麦1号N1P140.68 c36.64 a197.1 c177.5 b32.62 a42.04 ab Black-grainZhouheimai 1N2P150.24 b38.53 a339.7 ab260.5 a23.93 c36.22 b N1P252.62 b27.68 b319.8 b168.2 b23.74 b52.37 a N2P259.95 a37.34 a367.7 a229.0 ab18.04 c33.63 b 紫麦1号N1P142.01 c31.75 c181.5 b144.0 b31.89 a46.65 a Zimai 1N2P148.98 b42.81 b336.7 a294.3 a21.48 c28.52 b N1P242.86 bc26.0 8c216.2 b131.5 b27.57 ab52.60 a N2P260.30 a53.46 a377.71 a294.9 a17.52 c22.94 b

N1和N2分别代表施氮(N)量90 kg hm-2和240 kg hm-2和P1和P2分别代表施磷(P2O5)量60 kg hm-2和209 kg hm-2。数据是小区重复的平均值(= 3), 数据后不同字母表示相同品种不同处理间差异显著(< 0.05)。

N1 and N2 represent N application rate of 90 kg hm-2and 240 kg hm-2, and P1 and P2 represent P2O5application rate of 60 kg hm-2and 209 kg hm-2, respectively. Data are the means of plots (= 3). Different letters after means indicate significant difference (< 0.05) among treatments under the same cultivar.

Variation of Grain Iron and Zinc Contents and Their Bioavailability of Wheat Cultivars with Different-colored Grains under Combined Nitrogen and Phosphorus Fertilization

HUANG Xin1,**, LI Yao-Guang1,**, SUN Wan1, HOU Jun-Feng1, MA Ying1, ZHANG Jian2, MA Dong-Yun1,3,*, WANG Chen-Yang1,3, and GUO Tian-Cai1

1Agronomy College / National Engineering Research Center for Wheat, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450046, Henan, China;2Food and Science Technology College, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450046, Henan, China;3The National Key Laboratory of Wheat and Maize Crop Science / Henan Agricultural University, Zhengzhou 450046, Henan, China

Six wheat cultivars with different-colored grains (white, red, and black) were used to investigate effects of combined N (N1: 90 kg N ha–1; N2: 240 kg N ha–1) and P (P1: 60 kg P2O5ha–1; P2: 209 kg P2O5ha–1) fertilization on grain yield, Fe and Zn contents and accumulation in grain, and their bioavailability in a two-year field experiment. Black-grain cultivars had a higher average Fe and Zn bioavailability than the red- and white-grain cultivars. Meanwhile, there were inter-annual differences in Fe and Zn contents and accumulation in grains among different wheat cultivars. Maximum grain yield, Fe and Zn contents and accumulation were observed under N2P1 treatment, while highest Fe and Zn bioavailability were observed under N2P2 or N2P1 treatment. Red-grain cultivars Yangmai 15 and Yangmai 22 got the highest Fe and Zn contents, and accumulation amount under N2P1 treatment. Black-grain cultivars Zhouheimai 1 and Zimai 1 got the highest Fe content and accumulation amount under N2P2 treatment, followed by N2P1. Most cultivars had the highest Fe and Zn bioavailability under N2P1 or N2P2 treatment, which indicated that increasing N application results in a higher grain yield, Fe and Zn contents, and their bioavailability. In this experiment, wheat cultivars would benefit from N2P1 treatment in terms of grain yield, Fe and Zn contents, and their bioavailability.

wheat; nitrogen and phosphorus combinations; grain yield; iron and zinc contents; bioavailability

2018-01-30;

2018-07-20;

2018-08-02.

10.3724/SP.J.1006.2018.01506

马冬云, E-mail: xmzxmdy@126.com**同等贡献(Contributed equally to this work)

E-mail: huangxin920105@163.com

本研究由国家重点研发计划项目(2016YFD0300400)和河南省自然科学基金项目(162300410137)资助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFD0300400) and the Natural Science Foundation of Henan Province (162300410137).

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180802.0935.002.html