叶面锌肥对紫粒小麦产量及品质的影响

税 杨，夏 清，陈 杰，高志强，李 晋，刘振华，李军辉，杨珍平

(山西农业大学农学院，山西太谷 030801)

锌(Zn)是人体和作物正常生长发育所必需的微量元素。人体Zn摄入不足，会导致失明、发育迟缓、智力低下、学习障碍、工作能力低下甚至早逝等损害。缺Zn会影响作物生长素形成，进而影响植株的激素平衡；缺锌时作物上往往出现叶片脉间失绿或白化症状，疏导组织发育受抑制，机械组织不发达。全世界约有20%的人口锌摄取量不足，人体每日饮食中约50%的卡路里和20%～25%的锌是从小麦及其制品中获得的，满足人体正常需求则要求小麦籽粒中的锌含量达到45 mg·kg，然而，目前小麦籽粒锌含量多为20～35 mg·kg，一方面是大部分小麦产区土壤缺锌(0.5 mg·kg～1.0 mg·kg)，另一方面栽培品种籽粒富集锌能力低。

应用锌肥是短期内提高小麦籽粒锌含量的有效方法。研究发现，叶面喷施锌可显著提高番茄的产量以及营养品质；对马铃薯、黄瓜也有相同效果。叶面喷施锌肥可提高小麦籽粒锌含量，且在生长后期喷施效果更好。在缺锌土壤中增加锌肥施用量，可以促进小麦的萌发和生长，显著提高小麦产量。在陕西关中地区的试验结果却表明，土施或叶面喷锌肥均不会显著影响小麦产量，但可以提高小麦籽粒锌含量。如国春慧等试验表明，施锌可增加小麦籽粒和秸秆锌含量。彩粒小麦的花青素、蛋白质、氨基酸、膳食纤维、矿物质和维生素含量相比于普通小麦更为丰富。目前，有关叶面施锌研究多是有关普通小麦，针对其与彩粒小麦产量及营养品质关系的研究较少。本课题组在前期研究中发现，叶面施用硒肥可显著提高彩粒小麦品质和籽粒硒含量。本研究拟在大田研究叶面喷施不同锌量对紫粒小麦籽粒产量与品质的影响，以期为彩粒小麦的推广和优质栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年9月-2017年6月在山西省晋中市太谷区山西农业大学试验田进行。试验点海拔767～900 m，属暖温带大陆性气候，年均降水量450 mm，四季分明，年平均气温10 ℃，无霜期160～190 d。试验田为平川水地，一年种植一茬。供试土壤类型为褐土，土质沙壤土，0～20 cm耕层土壤基本理化性质如表1。

表1 土壤基础肥力Table 1 Soil foundation fertility

1.2 试验材料

供试小麦品种为山农129(冬性，强筋，红粒)和山农紫(冬性，强筋，紫粒)，均由山西农业大学育成并提供。

供试锌肥：七水硫酸锌(ZnSO·7HO，Zn含量22%)，天津市北辰方正试剂厂。

1.3 试验设计

采用二因素裂区设计，主区为品种，分别为山农紫、山农129；副区为施锌量，设0 kg·hm(Zn，对照)、10 kg·hm(Zn)、20 kg·hm(Zn)、30 kg·hm(Zn)、40 kg·hm(Zn)5个施锌水平，共10个处理。重复3次，小区面积4 m(2 m×2 m)，随机排列。于2016年9月30日播种，行距20 cm，播种量为225 kg·hm。小麦开花期用手持压缩喷雾器对倒二叶以上进行均匀喷雾，兑水量为750 L·hm，对照组(Zn)喷洒同体积蒸馏水。播种前基施氮、磷、钾复合肥750 kg·hm(N∶PO∶KO = 18%∶ 22%∶5%)。其他田间管理措施(如灌溉、除草)按常规进行。于2017年6月16日收获。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 样品采集与处理

小麦成熟后，每个小区人工收获1.1 m × 3(行)，风干后考种，记录穗数、穗粒数和千粒重。取50 g籽粒，用去离子水冲洗三次，晾干至恒重。用粉碎机(HCP100型，浙江)粉碎，过0.15 mm筛后于塑料自封袋保存。

1.4.2 指标测定

总锌含量测定：取过筛粉0.1 g于消化管中，加入HNO-HO(V∶V = 4∶1)，密封后冷消化过夜；将消化管放于消化炉(LWY84B)消化，采用电感耦合等离子体离子发射光谱法(ICP-MS)测定。

蛋白质及其组分含量测定：取过筛粉0.25 g置于消化管中，加入5 mL浓硫酸过夜，次日用双氧水消化(消化至透明取下)，用NaOH滴定法测得籽粒含氮率，含氮率×5.7即为总蛋白质含量。蛋白质组分测定采用连续提取法进行。

面筋含量测定：称取10 g过筛粉于培养皿中，加入适量的2% NaCl溶液，将其揉成面团，再将面团放在2% NaCl溶液中洗涤成面筋(2次重复)，将两块面筋分别放在面筋指数仪(DA7200型，瑞典)指数盒中，3 000 r·min离心2 min，测定湿面筋含量和面筋指数。

淀粉含量测定：采用双波长法测定。

可溶性糖和蔗糖含量测定：采用蒽酮比色法测定。

1.5 相关参数计算方法

籽粒锌累积量(mg·hm)=籽粒产量 (kg·hm)× 籽粒锌含量(mg·kg)

籽粒锌利用率=(锌肥处理籽粒锌累积量-不施锌肥处理籽粒锌累积量)/ 纯锌施用量×100%

蛋白质产量(kg·hm)= 籽粒蛋白质含量(%)× 籽粒产量(kg·hm)

1.6 统计分析

采用Excel进行数据整理，用SAS 9.1.3的ANOVA进行方差分析，采用Duncan新复极差法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施锌肥对紫粒小麦千粒重和产量的影响

叶面喷施锌肥对山农紫和山农129千粒重均有显著影响(<0.05)(图1A)。两个品种间千粒重差异显著，在10、20、30、40 kg·hm施锌量下，山农紫的千粒重分别比山农129的千粒重高0.67、 1.72、0.43、0.29 g。与不施锌(Zn)相比，施用锌肥显著增加了两个品种千粒重，提高幅度分别为 0.9%～4.1%(山农129)和1.3%～ 5.0%(山农紫)。山农129和山农紫千粒重分别在Zn和Zn处理下达到最高值。

由图1B可知，施锌量对小麦产量有显著影响(<0.05)。与Zn相比，施锌后山农129和山农紫产量分别提高1.4%～4.7%和2.3%～ 5.2%。随施锌量增加，籽粒产量呈先增后降趋势，山农紫、山农129的产量分别在Zn和Zn处理下达到最高值；山农紫的产量高于山农129。这说明本试验条件下(土壤有效锌含量1.38 mg·kg)，叶面喷施适量锌可以增加小麦产量。

图柱上小写字母不同表示不同处理间差异在0.05水平上显著.C:小麦品种；T:施锌肥浓度。*：P<0.05; **：P<0.01。下同。

表2 叶面锌肥对紫粒小麦籽粒锌富集程度的影响Table 2 Effect of foliar Zn fertilizer applications on Zn enrichment in grains of purple-grained wheat

2.2 叶面锌肥对紫粒小麦籽粒锌富集程度的 影响

施锌量、品种及施锌量×品种对小麦籽粒总锌含量、锌累积量及锌利用率均有显著(< 0.05)或极显著(<0.01)影响(表2)。在同一施锌量下，籽粒总锌含量、锌累积量和锌利用率均表现为山农紫大于山农129。与对照Zn相比，施锌处理可显著增加两个小麦品种籽粒总锌含量和锌累积量，且随着叶面施锌量的增加，二者均呈现先增加后有所降低的趋势；籽粒锌利用率呈逐渐降低趋势。山农129和山农紫籽粒总锌含量和锌累积量分别在Zn和Zn处理下达到最高值，比Zn分别提高25.8%、35.0%和44.1%、 50.0%，说明山农紫富锌能力大于山农129，以Zn效果更好。

2.3 叶面锌肥对紫粒小麦籽粒蛋白质及组分含量、蛋白质产量的影响

测验表明，叶面施锌水平对小麦籽粒谷蛋白含量有显著影响，品种对籽粒除球蛋白及醇溶蛋白以外的蛋白质组分及蛋白质产量有显著或极显著影响(表3)。总体来看，在Zn处理下，山农129的蛋白质及其组分含量和蛋白质产量均低于山农紫。随着施锌量增加，两个小麦品种各指标基本呈现先升高后降低的趋势。山农129和山农紫籽粒总蛋白含量及蛋白质产量分别在Zn(比Zn提高1.2%、16.8%)和Zn(比Zn提高 2.1%、20.1%)处理下达到最高值，山农紫的增加幅度大于山农129，说明叶面施锌肥Zn对山农紫籽粒蛋白质含量的效应较大。

2.4 叶面锌肥对紫粒小麦湿面筋含量及面筋指数的影响

从图2可知，施锌量、品种及其互作对小麦面筋指数均有极显著影响(图2B)，品种对湿面筋含量有极显著影响(图2A)。Zn(比Zn提高 4.4%)处理下达到最高值。同一施锌量下，山农紫的湿面筋含量和面筋指数均显著大于山农129。山农紫和山农129平均湿面筋含量分别达到32.5%、29.2%。可见叶面施锌肥能提高小麦湿面筋含量和面筋指数，以Zn处理对山农紫更好。

图2 叶面喷锌对紫粒小麦籽粒湿面筋含量(A)和面筋指数(B)的影响

2.5 叶面锌肥对紫粒小麦籽粒蔗糖、可溶性糖及淀粉含量的影响

由图3可知，施锌量和品种×施锌量均对小麦籽粒蔗糖含量有极显著影响(<0.01)，而品种、施锌量及其互作对小麦籽粒可溶性糖及淀粉含量均无明显影响。随着施锌量增加，山农紫和山农129籽粒中蔗糖、可溶性糖以及淀粉含量均表现为先升高后降低的趋势，分别在Zn和Zn达到最高值；与Zn相比，可溶性糖和淀粉含量处理间无显著性差异，蔗糖含量显著提高(26.6%和21.5%)。叶面锌肥以Zn处理对山农紫最佳。

图3 叶面锌肥对紫粒小麦籽粒蔗糖(A)、可溶性糖(B)及淀粉含量(C)的影响

表3 叶面锌肥对紫粒小麦籽粒蛋白质及其组分含量、蛋白质产量的影响Table 3 Effect of foliar Zn fertilizer applications on the contents of protein and its components,protein yield in grains of purple-grained wheat

2.6 籽粒锌含量与营养品质间相关性分析

两小麦品种籽粒锌含量与其营养品质指标的相关性分析见表4。除谷蛋白外，山农紫籽粒锌含量与其他蛋白组分呈显著正相关(<0.05)；除清蛋白外，山农129籽粒锌含量与其他蛋白组分呈显著或极显著正相关(<0.05)。山农129和山农紫籽粒锌含量与可溶性糖均呈显著正相关(<0.05)。研究表明，提高籽粒锌含量有助于小麦蛋白质积累，改善小麦营养品质。

3 讨 论

3.1 叶面锌肥对紫粒小麦产量及籽粒锌富集程度的影响

本研究发现，随着叶面施锌量的增加，山农紫和山农129的千粒重和产量均呈现先增后降的现象。这与韩金玲等、汪明云等、李 强等研究结果一致。锌肥用量在一定范围内，能有效提高小麦产量，可能原因是锌作为多种酶的组分，参与了生长素、叶绿素的合成以及碳水化合物的转化，充足的有效锌能够促进植物的光合作用，提高光合效率，并最终影响作物的生长及产量的提高。但也有学者发现，喷施锌肥对小麦产量无显著效果，原因可能与试验地土壤有效Zn的背景值比较高，Zn不是作物生长的限制因子。

本研究表明，叶面施适量锌肥后小麦籽粒总锌含量和锌累积量均得到显著提高，山农129和山农紫籽粒锌含量分别在Zn和Zn处理下达到最高值，较不施锌处理分别提高了25.8%和44.1%。刘 铮研究发现，叶面施锌可使小麦籽粒锌含量增加2倍左右。李孟华等也研究发现，在西北旱地叶面喷锌肥，两季小麦籽粒锌含量与不施锌相比提高了32%和44%。而土施锌肥既未表现出明显增产作用，也无提高籽粒锌含量的效果。可能叶面施锌较容易的将锌运输到籽粒中，进而提高小麦籽粒锌含量。

表4 紫粒小麦籽粒锌含量及其营养品质指标的相关性分析Table 4 Correlation between Zn concentration with nutritional quality indicators in grains of purple-grained wheat

3.2 叶面锌肥对紫粒小麦籽粒蛋白质及组分含量、蛋白质产量的影响

本研究发现，叶面施锌肥显著提高了小麦籽粒谷蛋白含量。张艳华等研究表明，施锌肥对小麦籽粒球蛋白和醇溶蛋白含量有显著影响。王巧艳等认为，适当施锌肥可增加小麦籽粒清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量。可能是施锌肥提高了小麦硝酸还原酶和谷丙转氨酶活性，从而加快了蛋白质合成速率。本试验表明，山农129和山农紫小麦分别在Zn和Zn处理下，籽粒总蛋白含量及蛋白质产量分别比Zn提高1.2%、16.8%和2.1%、20.1%。但也有学者发现，小麦籽粒产量与蛋白质含量成负相关，施用锌肥可提高籽粒蛋白质含量，但对籽粒产量无明显作用。这些差异可能与生长环境、小麦品种及其锌肥浓度有关。

3.3 叶面锌肥对紫粒小麦湿面筋含量及面筋指数的影响

本试验发现，叶面施锌肥后，山农129和山农紫的湿面筋含量及面筋指数均有所提高，分别在Zn和Zn处理下，籽粒湿面筋含量达到最高值，比Zn分别提高3.7%和4.4%，平均湿面筋含量为29.2%、32.5%。有研究指出，湿面筋含量中等(28%和26%)的小麦粉，蒸制的馒头外观和口感较好。说明这两种小麦粉适宜加工 馒头。

3.4 叶面锌肥对紫粒小麦籽粒淀粉及糖含量的影响

本试验表明，叶面施锌肥可提高山农紫和山农129籽粒淀粉及糖含量，这与甘万祥等研究结果一致，说明可溶性糖含量与籽粒淀粉含量正相关。叶面施锌肥使小麦籽粒中可溶性糖的含量升高，为“库”(籽粒)提供较多的“源”(可溶性糖)进行淀粉等物质的合成，从而使千粒重也得以提高，并最终表现为产量的显著增加。

4 结 论

本研究条件下，叶面喷施锌肥可提高紫粒小麦产量及其营养品质(如籽粒锌含量和锌累积量、蛋白质及其组分、蔗糖、可溶性糖、总淀粉、湿面筋、面筋指数)，以叶面施锌肥量为20 kg·hm最好。