葉面噴施Zn、Mn及有機硅助劑對小麥吸收鎘的影響

劉思汐，李 浩，張 成，王 科，李 根，楊 勛，吳繼開，卿秋靜

(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

重金屬鎘(Cd)是最危險的環境污染物之一，我國土壤重金屬污染中，Cd的污染較為普遍[1]。Cd對于植物而言為非必要元素,可被植物根系吸收且任何部位均可累積，當植物組織內Cd積累達到一定濃度后，植物則會出現毒害現象，如葉色變黃、生長緩慢、側根減少、葉綠素含量降低、光合能力下降等，嚴重的可導致作物減產甚至死亡[2-4]。植物中的Cd還能通過食物鏈進入人類及動物體內，對其健康帶來潛在危害。

小麥是我國主要的糧食作物之一，其質量安全關乎國民健康及社會穩定發展。小麥是糧食作物中較易吸收和累積Cd的作物，吸收高峰主要出現于拔節至抽穗期和灌漿期[5]，其中籽粒內積累的Cd主要來源于地上部莖、葉等器官的轉運[6]。有研究表明，植物對于鋅、錳與鎘的吸收及在植物內的運輸具有拮抗作用，可通過葉面噴施來調控Cd的吸收及轉移[5，7-8]，同時有機硅助劑有利于改善葉面肥肥液的界面性質，提高肥液在葉片的附著面積、附著量和附著時間，從而提高葉片對葉面肥的吸收利用[9]。目前，國內外已有學者開展了微量元素對于植物吸收重金屬的研究，但將鋅、錳與有機硅助劑結合用來調控小麥籽粒Cd含量的報道還較少。因此，本研究通過大田試驗，探究了有機硅助劑配合Zn、Mn噴施對小麥籽粒Cd含量的影響，從而為小麥鎘污染的治理提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年10月至2020年5月在成都市某試驗田進行。試驗地區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，全年平均氣溫為16C°，年平均日照時數為1042～1412h，年平均降水量為900～1300mm，全年無霜期為278d。土壤類型為水稻土，土壤pH值為6.49，土壤總鎘平均含量為0.41mg/kg，屬輕微鎘污染土壤(GB15618-2018)，土壤有效錳含量19.0mg/kg，有效鋅含量1.78mg/kg，土壤有效鋅錳較為缺乏。土層較為深厚，有機質含量為31.2g/kg，全氮2.05g/kg，速效鉀237mg/kg，有效磷16.1mg/kg，土壤肥力均一，排灌方便。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試作物 小麥川麥104和川育25。

1.2.2 供試肥料 硫酸錳(Mn SO4·7H2O，噴施濃度為4g/L)；硫酸鋅(ZnSO4·7H2O，噴施濃度為4g/L)；有機硅助劑(有機硅氧烷基類化合物，屬于增效劑配合其他微量元素施用，配施濃度為0.5g/L)；氮磷鉀三元復合肥(23-11-6，養分≥40%)。

1.3 試驗設計

試驗采用二因素裂區設計(品種為主區，有機硅助劑配合Zn、Mn噴施為副區)試驗，主區為2個小麥品種(川麥104和川育25)，副區設5個處理(具體處理見表1)，3次重復，小區面積為20m2，每個小區間隔1.0m，小區間挖溝排水。所有處理氮磷鉀肥量與施肥方式一致，為當地常規水平，均為40kg/667m2的氮磷鉀三元復合肥(23-11-6)，作底肥一次性施入。

表1 微量元素施用濃度及時期

表2 不同處理下的小麥產量

1.4 測定項目與方法

播種施肥前采集試驗地基礎土壤樣品，測定土壤 pH值，土壤總鎘，測定方法參照《土壤農化分析》2000年版。成熟期采集各處理的小麥籽粒樣品，測定總鎘(GB5009.15-2014)、鋅(GB5009.14-2017)、錳(GB5009.242-2017)。運用Microsoft Excel 2010進行數據統計及圖表制作，運用SPSS17.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 有機硅助劑配合Zn、Mn噴施對小麥產量的影響

從表2可知，有機硅助劑配合Zn、Mn噴施處理下的小麥有一定的增產趨勢。就川麥104而言，相比CK處理，Si、T1、T2及T3處理的小麥產量分別提高了2.1%、6.3%、3.8%及3.0%，T1處理的提高幅度最大；就川育25而言，相比CK處理，Si、T1、T2及T3處理的小麥產量分別提高了1.4%、4.7%、5.6%和7.1%， T3處理的提高幅度最大。

2.2 有機硅助劑配合Zn、Mn噴施對小麥籽粒Zn、Mn含量的影響

由表3可知，小麥葉面噴施微量元素Zn、Mn顯著增加了籽粒內的Zn、Mn含量。與CK相比，T1處理“川麥104”和“川育25”的小麥籽粒Mn含量分別提高了13.7%和11.4%，T2處理“川麥104”和“川育25”的小麥籽粒Zn含量分別提高了8.3%和12.6%。與CK相比，T3處理“川育25”籽粒Mn含量提高15.5%，Zn含量提高30.7%，“川麥104”籽粒鋅含量提高42.5%，錳含量變化不大，不同品種間存在差異。Si、T1、T2及T3處理均能提高小麥籽粒的Mn/Cd比和Zn/Cd比，其中T3提高幅度最大。

2.3 有機硅助劑配合Zn、Mn噴施對小麥籽粒鎘含量的影響

由圖1可知，兩品種Si、T1、T2及T3處理均降低了小麥籽粒的鎘含量，但不同品種存在一定差異。就川麥104而言，與CK相比，Si、T1、T2及T3處理的小麥籽粒鎘含量分別降低11.1%、30.0%、22.9%及29.6%；就川育25而言，與CK相比，Si、T1、T2及T3處理下的小麥籽粒鎘含量分別降低9.5%、19.9%、24.2%和26.5%。從品種來看，葉面肥噴施對“川麥104”的降鎘的效果略好于“川育25”，部分處理品種間存在差異，T3處理對兩個品種小麥籽粒的降鎘效果均較好。

3 討論

有機硅助劑配合Zn、Mn噴施能增加小麥籽粒的Zn、Mn含量，并提高籽粒的Mn/Cd和Zn/Cd，這表明噴施微量元素鋅、錳和有機硅助劑均能抑制小麥籽粒內重金屬鎘的積累，其中T3處理的抑制效果最好。

表3 不同處理下小麥籽粒的錳、鋅含量及Mn/Cd、Zn/Cd

本試驗中選擇的小麥品種均為當地主推品種，試驗結果表明有機硅助劑配合Zn、Mn噴施可以降低小麥籽粒Cd含量，但由于本試驗所用2個小麥品種各處理下(包括CK)的Cd含量均未超過0.1mg/kg(GB2762-2017)，處于安全水平，因此對于高富鎘小麥品種的重金屬防控，該技術措施還需配合其他重金屬防控技術。

本研究試驗用地土壤屬輕微鎘污染土壤(GB15618-2018)，且土壤有效鋅錳較為缺乏。對于重度鎘污染或不缺乏鋅錳的土壤，其種植小麥的重金屬防控措施還需進一步研究。

4 結論

(1)輕度鎘污染土壤，可采用有機硅助劑配合鋅、錳同時噴施的方法抑制小麥籽粒鎘積累。

(2)有機硅助劑配合鋅、錳噴施能促進小麥生長及產量的形成，有一定的增產趨勢。

(3)有機硅助劑配合鋅、錳噴施能增加小麥籽粒內微量元素Zn、Mn的含量，提高Mn/Cd和Zn/Cd，顯著抑制小麥籽粒的Cd積累。兩個品種中，T3處理下的小麥籽粒降Cd效果均較好(“川麥104”降低29.6%；“川育25”降低26.5%)。