喷施螯合态锌肥对水稻产量、锌含量和稻米品质的影响

梅清清，田 仓，周青云，武美燕，张文英，田小海

（湖北省涝渍灾害与湿地农业利用重点实验室/长江大学农学院，湖北 荆州 434025）

锌是高等植物、动物以及人类所必需的微量元素之一。缺锌会引起生长、发育迟缓，智力障碍，免疫力低下及生殖功能下降，甚至不孕等一系列疾病［1］。由于人体自身不能合成锌，只能通过食物来补充，当人体每天摄入的锌含量超过15 mg 时才能满足正常生命活动需求［2］，目前全球约30%的人口面临锌元素缺乏的问题［3］。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，中国约有60%的人口以稻米为主食，因此，水稻的稳产增产直接关系到国家粮食安全，对保障中国食物安全起着重要作用［4-7］。湖北大部分稻田属于长江和汉江冲积平原以及湖积平原，土壤中缺锌现象普遍。大量研究表明，水稻种植在有效锌含量（DTPA-Zn）＜0.5 mg/kg 的土壤中时，就会出现叶片失绿发白、生长缓慢甚至停止、根系老化导致分蘖数减少植株矮小等症状，造成水稻产量和稻米品质严重下降，严重时甚至会减产失收［8，9］。

通过生物强化手段增加可食用部分锌含量，其中农艺措施是最为经济可行的方法。冯绪猛等［8］研究发现，叶面喷锌各处理的叶片、茎秆和子粒锌含量的平均值分别显著提高224.6%、78.5% 和12.1%。付力成等［10］利用两优培九和嘉花1 号为材料研究表明，叶面喷施0.2% ZnSO43 次后，水稻糙米的锌含量分别较对照显著增加69.7%和41.6%。糙米锌浓度的增幅（27.5%）明显大于精米（22.2%）。郭九信等［11］研究发现，锌肥不同的施用方式均可显著提高水稻子粒的锌含量，且叶面喷施对提高稻米锌浓度的效果要优于土施。与土施锌肥相比，叶面施肥具有用量少、吸收快、污染小、肥效高等优点，能有效改善子粒锌营养状况，能够很好地解决土壤对锌的固定所带来的不易吸收问题［12-15］。

然而，目前研究中大多以普通硫酸锌作为锌肥。将含锌无机盐转化为有机螯合态可获得较好的施用效果，据报道螯合态微肥的肥效是无机微肥的2～5倍［16］。但关于螯合态锌肥喷施对水稻子粒锌含量及品质改善的报道较少，且结果不尽相同。为此，本研究以湖北省江汉平原区主栽水稻品种为材料，在田间条件下探究了喷施螯合态锌肥和普通硫酸锌对水稻生长、锌含量和稻米品质的影响，明确了不同类型的螯合态锌肥在江汉平原潜在缺锌稻田施用的可行性及合理用量，以期为湖北省水稻提质增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及地点

供试水稻品种为广两优5 号，全生育期135 d 左右。

试验于2017—2018 年5—10 月分别在湖北省潜江市春雨农庄和荆州市荆州区三红村试验基地进行。供试土壤为水稻土，其碱解氮含量平均为116.68 mg/kg，速效磷含量平均为34.7 mg/kg，速效钾含量平均为121.43 mg/kg，有效锌含量平均为0.86 mg/kg，pH 平均为6.63。

1.2 试验设计

选择4 种锌肥：硫酸锌（记为N）、氨基酸螯合锌（记为A）、EDTA 螯合锌（记为E）、黄腐酸螯合锌（记为H），采用喷施的施肥方式，设置3 个施肥水平，为Zn 0.1%、0.3%、0.5%（以Zn 含量计），按750 L/hm2喷施，分别在水稻分蘖期和开花期进行，喷施时间为无风的晴天傍晚。喷施时加入0.01%（4～5 滴）Tween-80，用塑料薄膜隔开其他植株，对上层叶片均匀喷施，以喷施清水为对照（记为CK），共13 个处理，每处理3 次重复，共39 个小区，每个小区面积12.5 m2，随机区组排列。水稻种植密度为20 cm×22.1 cm，每穴2 株。基施复合肥（16-16-16）600 kg/hm2，返青期追施尿素225 kg/hm2；除锌肥外，其他管理按照当地习惯进行。

1.3 测定项目及方法

试验前采集耕层土壤测定碱解氮、速效磷、速效钾、有效锌含量，pH。两次喷施结束一周后测定水稻剑叶SPAD 值（SPAD-502 Plus，分别测定其上部、中部和下部1/3 处的SPAD 值，取平均值）、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度（CI-340 便携式光合测定仪测定）。

水稻成熟后，每个处理去除边行后选5 m2的水稻带回实验室测定产量及产量构成因素；稻谷风干后，去壳，测定糙米、精米、米糠中锌含量（湿灰化-原子吸收法），并分析整精米率和蛋白质含量（近红外光谱仪分析）。

1.4 数据处理

两年数据取平均值，采用Microsoft Excel 2016及DPS 7.05 软件进行方差分析和显著性比较。

2 结果与分析

2.1 喷施锌肥对水稻叶片SPAD 值和光合作用的影响

表1 结果表明，与不施锌肥（CK）相比，随着喷施锌肥浓度的增大，水稻叶片SPAD 值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈增加趋势，胞间CO2浓度呈逐渐降低趋势。施用螯合态锌肥后，水稻叶片SPAD 值和光合作用总体高于普通硫酸锌处理。其中，在0.3% 浓度下，喷施黄腐酸螯合锌或氨基酸螯合锌水稻叶片SPAD 值和光合作用增加最为明显，SPAD 值较硫酸锌处理分别增加5.6%和6.6%，净光合速率分别增加29.1%和24.1%，气孔导度分别增加46.4% 和46.7%，蒸腾速率分别增加38.1% 和35.7%，胞间CO2浓度分别下降25.1%和23.5%。

表1 喷施锌肥对水稻叶片SPAD 值和光合作用的影响

2.2 喷施锌肥对水稻产量及产量构成因素的影响

表2 结果表明，与不施锌肥（CK）相比，随着喷施锌肥浓度的增大水稻产量基本呈增加趋势。施用螯合态锌肥后，水稻增产效果总体高于ZnSO4处理。其中，在0.3% 浓度下，喷施黄腐酸螯合锌或氨基酸螯合锌水稻平均产量最高，分别达9 877.4、9 859.9 kg/hm2，较喷施清水（CK）分别增产4.9%、4.7%。与普通硫酸锌处理相比产量分别增加2.1%和2.0%，主要是增加了千粒重和结实率。

表2 喷施锌肥对水稻产量及产量构成因素的影响

2.3 喷施锌肥对水稻精米、糙米、米糠锌含量的影响

由图1 可以看出，与不施锌肥（CK）相比，随着喷施锌肥浓度的增大，水稻精米、糙米和米糠锌含量的变化基本呈增加趋势。与ZnSO4处理相比，喷施螯合态锌肥对稻谷锌累积更明显；其中，在0.3%浓度用量下，施用氨基酸螯合锌或黄腐酸螯合锌米糠锌含量分别增加19.3%和16.7%，糙米锌含量分别增加19.7%和17.6%，精米锌含量分别增加33.7%和29.3%。

图1 喷施锌肥对水稻精米、糙米和米糠锌含量的影响

2.4 喷施锌肥对水稻整精米率和蛋白质含量的影响

由表3 结果可知，与不施锌肥（CK）相比，随着锌肥用量的增加稻米品质有所提升。施用螯合态锌肥后，对稻米品质的改善效果明显高于普通硫酸锌处理；其中，喷施0.3%氨基酸螯合锌或0.3%黄腐酸螯合锌稻米品质变化最大，整精米率分别增加7.8%和6.7%，蛋白质含量分别增加29.1%和28.3%。

表3 喷施锌肥对水稻整精米率和蛋白质含量的影响

3 小结与讨论

锌是植物体内多种酶的组成成分，不仅参与生长素的合成，并与植物体内叶绿素的合成和碳水化合物的转化有关，充足的锌元素供给能促进植物的光合作用，有利于提高光合效应，从而影响植物生长和产量形成［17，18］。在本试验结果中，与不施锌肥（CK）相比，喷施锌肥后水稻叶片SPAD 值和光合作用明显增加。其中，喷施0.3%黄腐酸螯合锌或0.3%氨基酸螯合锌水稻叶片SPAD 值和净光合速率增加最为明显，分别较0.3%硫酸锌处理增加了5.6%、6.6%和29.1%、24.1%。

前人研究表明［11，19-21］，在水稻、小麦上叶面施锌后子粒产量无明显增加。但本试验在分蘖期和开花后一周分别喷施不同浓度锌肥水稻产量有所增加，喷施0.3%氨基酸螯合锌或0.3%黄腐酸螯合锌处理下产量较高，且显著高于普通硫酸锌处理（P＜0.05），主要表现在千粒重和结实率有不同程度的增加。这一研究结果与 Naik 等［22］和徐巡军等［23］在同一施肥水平下喷施螯合态锌肥相较于硫酸锌更有利于水稻产量的提高的结果一致。可能原因是叶面喷施锌肥能保证各生育阶段的锌素供应，促进穗分化，提高水稻千粒重和结实率，进而使产量提高［9，24］。

本试验结果表明，喷施锌肥对米糠、糙米和精米中锌含量以及稻米的整精米率和粗蛋白质具有显著影响，其中0.3%氨基酸螯合锌或0.3%黄腐酸螯合锌使糙米和精米中锌含量分别提高19.7%、17.6%和33.7%、29.3%；整精米率和蛋白质含量分别提高7.8%、6.7%和29.1%、28.3%。原因可能是水稻中锌积累除了直接通过木质部进入子粒，也可以通过韧皮部的再转运进入子粒中。外源锌在叶片渗透作用下进入水稻体内，然后经过靭皮部的再转运到达子粒的表皮和糊粉层，糊粉层中吸收的锌会转运到子粒胚乳中，从而增大了胚乳（精米）的锌含量［25-28］。同时，锌元素能协调其他营养元素在作物体内的分配，将氮、磷、钾分配到作物需要的部位，增加稻米中蛋白质和直链淀粉含量，对稻米品质改良有一定的作用［29-31］。虽然叶面喷施螯合态锌肥比硫酸锌可显著提高水稻子粒中人类可直接食用部分的锌浓度，但精米锌含量低于Cakmak［32］提出的满足人体锌营养健康的子粒锌强化目标值（40～60 mg/kg）［33］。因此，还需要继续加强精米中锌营养强化方法的研究。

综上所述，在江汉平原潜在缺锌稻田中喷施锌肥可以有效地增加子粒特别是可食用部位的锌含量，螯合态锌肥施用效果优于普通硫酸锌。其中，喷施0.3%氨基酸螯合锌或0.3%黄腐酸螯合锌显著提高了水稻叶片SPAD 值和光合作用，从而提高了水稻产量，增加了稻米锌含量和品质。