叶面喷施锌锰肥对小麦镉积累和转运的影响

李 根，李 浩，张 成，王 科，刘思汐，杨 勋，吴继开，陈春霞

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

1 前言

农业土壤是农业生产的基础。随着城市交通运输的发展，工矿企业数量和规模的扩大，工业废气中的重金属元素与粉尘混合，通过雨水和自然沉降进入土壤，再加之农业生产中污水灌溉以及农药、化肥、地膜等的不合理使用，导致农业土壤受到不同程度的重金属污染，土壤环境质量呈逐年下降趋势。农业土壤中的重金属会对农作物的生长发育产生不利影响，其中镉(Cd)是造成成都平原农田土壤及农产品重金属污染的主要因素之一[1]。当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒，因此我国将镉列为实施排放总量控制的重点监控指标之一。

农业生产过程中施用肥料不仅能促进植物生长，同时还能间接对作物吸收重金属产生一定的影响[2-4]。施用肥料可以提供能络合、沉淀重金属的基团，还能加入某些竞争离子来影响植物根系和地上部的代谢过程，或者对重金属在作物中的运转产生影响，镉转运系数(TFs)反映的就是镉由秸秆向籽粒转运的能力。小麦籽粒中镉的积累主要来源于地上部茎、叶等器官的转运[5]，而小麦籽粒镉含量与苗期镉转运系数呈显著正相关[6]。本研究以王科[7]等人施用锰肥对水稻镉含量影响的研究为基础，通过叶面喷施锌锰肥，配施有机硅助剂(提高叶片对叶面肥的吸收利用[8])，研究对2个小麦品种地上部分镉积累和转运的影响，以期为小麦镉污染治理提供科学依据。

2 材料与方法

2.1 试验地概况

试验于2019年10月至2020年5月在成都市某试验田进行。试验地区属亚热带湿润季风气候区，全年平均气温为16C°，年平均日照时数为 1042～1412h，年平均降水量为900～1300mm，全年无霜期为278d。土壤类型为水稻土，土层深厚，肥力均一，排灌方便。土壤总镉平均含量为0.41mg/kg，属轻微镉污染土壤(GB15618-2018)，土壤有效锰含量19.0mg/kg，有效锌含量1.78mg/kg，土壤有效锌、锰较为缺乏，具体检测结果详见表1。

2.2 试验材料

供试作物：川麦104和川育25。

供试中微量元素：硫酸锰(Mn SO4·7H2O)、硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、有机硅助剂(有机硅氧烷基类化合物，属于增效剂配合其他微量元素施用)、氮磷钾三元复合肥(23-11-6，养分≥40%)。

2.3 试验设计

试验设置2个处理，分别为对照处理(CK)：喷施清水，喷施量为50L/667m2；Zn、Mn与有机硅增效剂混合喷施处理(T)：硫酸锰(Mn SO4·7H2O，喷施浓度为4 g/L)，硫酸锌(ZnSO4·7H2O，喷施浓度为4 g/L)，有机硅助剂(浓度为0. 5g/L)混合喷施，喷施量为50L/667m2。2个小麦品种2个处理各重复3次，共12个小区，每个小区面积为20m2，均有间隔1m的排水沟。所有小区均按当地标准进行田间管理和施肥，施肥为40kg/667m2的氮磷钾三元复合肥(23-11-6)作为底肥一次性施入。

2.4 检测分析

2.4.1 土壤样品 播种施肥前采集试验地基础土壤样品，测定土壤 pH值，土壤总镉及其他指标，测定方法参照《土壤农化分析》2000年版。

2.4.2 植株样品 成熟期采集2个小麦品种地上部分样品，测定总镉(GB5009.15-2014)、锌(GB5009.14-2017)、锰(GB5009.242-2017)。

2.4.3 转运和富集系数 籽粒/秸秆镉转运系数( TFs) =籽粒中镉含量/秸秆中镉含量；

籽粒富集系数(BAFs) = 籽粒中镉含量/土壤中镉含量；

秸秆富集系数(BAFs) = 秸秆中镉含量/土壤中镉含量；

以上数据均运用Microsoft Excel 2010进行数据统计及图表制作，运用SPSS20.0进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 叶面喷施Zn、Mn肥对小麦产量与干重的影响

从表2可知，喷施处理对2个小麦品种有一定的增产效果，“川育25”的增产效果要优于“川麦104”；2个品种的单秆重、单穗重、单穗籽粒重及平均单茎重有一定差异，其中“川麦104”单茎秆重处理与对照差异较大，但总体不太显著。

3.2 叶面喷施Zn、Mn肥对小麦籽粒与秸秆Cd、Zn、Mn含量的影响

从图1-A及图1-B可知，2个小麦品种秸秆中镉含量远高于籽粒中镉含量；与对照相比，2个小麦品种喷施处理均降低了小麦籽粒镉含量，其中“川育25”差异显著(降低13.1%)，“川麦104”差异不显著(降低9.38%)；而处理后秸秆中镉的含量上升，其中“川麦104”差异显著(上升12.0%)，“川育25”差异不显著(上升3.97%)。从图1-C及图1-D可知，叶面喷施锌锰肥能显著提高2个小麦品种籽粒及秸秆中的锰含量。从图1-E及图1-F可知，叶面喷施锌锰肥同样能显著提高2个小麦品种籽粒及秸秆中的锌含量。

图1 小麦籽粒与秸秆Cd、Zn、Mn的含量

3.3 叶面喷施Zn、Mn肥对小麦Cd积累和转运的影响

从表3中可知，叶面喷施锌锰肥显著降低了2个品种的籽粒镉富集系数，“川麦104”下降9.62%，“川育25”下降13.4%；提高了秸秆镉富集系数，其中“川麦104”上升12.0%，差异显著，“川育25”上升4.23%，差异不显著；与CK相比，2个小麦品种的镉转运系数都显著降低了，“川麦104”与“川育25”分别降低19.2%和16.3%。因此，叶面喷施锌锰肥处理能有效抑制生长期内秸秆向籽粒转运镉。除此之外，“川育25”籽粒及秸秆富集系数低于“川麦104”，而镉转运系数高于“川麦104”，说明品种间的镉富集和转运是存在一定差异的。

表3 小麦籽粒与秸秆中镉的富集系数及转运系数

4 讨论

本试验中2个小麦品种“川麦104”和“川育25”均为成都地区主推品种，试验用地土壤属轻微镉污染土壤(GB15618-2018)。经检测，秸秆中镉含量均远高于籽粒中，这与绍云[9]等人对小麦籽粒、秸秆吸收积累镉能力的研究结果相同。在没有外界重金属污染的情况下，土壤中的镉更容易在小麦秸秆中积累，并且一部分镉会随着生长发育向籽粒转运。此外，在水稻中茎秆同样是影响籽粒镉积累量的最主要部位，是籽粒积累镉的主要通路[10]。通过叶面喷施锌锰肥配合有机硅助剂，能有效降低籽粒中镉浓度。从数据上看，“川育25”地上部分镉含量的降低效果优于“川麦104”。小麦籽粒和秸秆中镉含量的变化特征与植物不同组织镉的迁移能力有关，通过转运系数(TFs)可以说明镉由秸秆向籽粒转运的能力。本研究通过叶面肥处理，小麦籽粒镉富集系数显著降低，茎秆镉富集系数上升，说明该处理能抑制镉从茎秆向籽粒转运，但具体机制并不清楚，还需进一步深入研究。

研究还发现小麦秸秆中“川育25”籽粒及秸秆富集系数低于“川麦104”，而镉转运系数高于“川麦104”，说明品种间的镉富集和转运是存在一定差异的，这与孙洪欣[11]等人的研究结果一致。重金属低积累农作物的筛选是保障农作物安全生产的关键，因此后续可针对成都地区主栽小麦品种进行镉富集和转运比较试验，进一步筛选出镉低积累、低转运的小麦品种。

5 结论

叶面喷施锌锰肥配合有机硅助剂小麦产量有增加趋势。叶面喷施锌锰肥配合有机硅助剂显著增加小麦地上部分锌锰含量，且降低小麦籽粒中镉的含量(“川麦104”降低9.38%；“川育25”降低13.1%)，增加小麦秸秆中镉的含量(“川麦104”上升12.0%；“川育25”上升3.97%)。喷施处理对于“川育25”地上部分镉含量的降低效果优于“川麦104”。叶面喷施锌锰肥配合有机硅助剂显著降低2个品种的籽粒镉富集系数(“川麦104”下降9.62%，“川育25”下降13.4%)、镉转运系数(“川麦104”下降19.2%，“川育25”下降16.3%)，提高了秸秆镉富集系数(“川麦104”上升12.0%，“川育25”上升4.23%)。