噴施螯合態鋅肥對水稻產量、鋅含量和稻米品質的影響

梅清清，田 倉，周青云，武美燕，張文英，田小海

（湖北省澇漬災害與濕地農業利用重點實驗室/長江大學農學院，湖北 荊州 434025）

鋅是高等植物、動物以及人類所必需的微量元素之一。缺鋅會引起生長、發育遲緩，智力障礙，免疫力低下及生殖功能下降，甚至不孕等一系列疾病［1］。由于人體自身不能合成鋅，只能通過食物來補充，當人體每天攝入的鋅含量超過15 mg 時才能滿足正常生命活動需求［2］，目前全球約30%的人口面臨鋅元素缺乏的問題［3］。

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，中國約有60%的人口以稻米為主食，因此，水稻的穩產增產直接關系到國家糧食安全，對保障中國食物安全起著重要作用［4-7］。湖北大部分稻田屬于長江和漢江沖積平原以及湖積平原，土壤中缺鋅現象普遍。大量研究表明，水稻種植在有效鋅含量（DTPA-Zn）＜0.5 mg/kg 的土壤中時，就會出現葉片失綠發白、生長緩慢甚至停止、根系老化導致分蘗數減少植株矮小等癥狀，造成水稻產量和稻米品質嚴重下降，嚴重時甚至會減產失收［8，9］。

通過生物強化手段增加可食用部分鋅含量，其中農藝措施是最為經濟可行的方法。馮緒猛等［8］研究發現，葉面噴鋅各處理的葉片、莖稈和子粒鋅含量的平均值分別顯著提高224.6%、78.5% 和12.1%。付力成等［10］利用兩優培九和嘉花1 號為材料研究表明，葉面噴施0.2% ZnSO43 次后，水稻糙米的鋅含量分別較對照顯著增加69.7%和41.6%。糙米鋅濃度的增幅（27.5%）明顯大于精米（22.2%）。郭九信等［11］研究發現，鋅肥不同的施用方式均可顯著提高水稻子粒的鋅含量，且葉面噴施對提高稻米鋅濃度的效果要優于土施。與土施鋅肥相比，葉面施肥具有用量少、吸收快、污染小、肥效高等優點，能有效改善子粒鋅營養狀況，能夠很好地解決土壤對鋅的固定所帶來的不易吸收問題［12-15］。

然而，目前研究中大多以普通硫酸鋅作為鋅肥。將含鋅無機鹽轉化為有機螯合態可獲得較好的施用效果，據報道螯合態微肥的肥效是無機微肥的2～5倍［16］。但關于螯合態鋅肥噴施對水稻子粒鋅含量及品質改善的報道較少，且結果不盡相同。為此，本研究以湖北省江漢平原區主栽水稻品種為材料，在田間條件下探究了噴施螯合態鋅肥和普通硫酸鋅對水稻生長、鋅含量和稻米品質的影響，明確了不同類型的螯合態鋅肥在江漢平原潛在缺鋅稻田施用的可行性及合理用量，以期為湖北省水稻提質增效提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及地點

供試水稻品種為廣兩優5 號，全生育期135 d 左右。

試驗于2017—2018 年5—10 月分別在湖北省潛江市春雨農莊和荊州市荊州區三紅村試驗基地進行。供試土壤為水稻土，其堿解氮含量平均為116.68 mg/kg，速效磷含量平均為34.7 mg/kg，速效鉀含量平均為121.43 mg/kg，有效鋅含量平均為0.86 mg/kg，pH 平均為6.63。

1.2 試驗設計

選擇4 種鋅肥：硫酸鋅（記為N）、氨基酸螯合鋅（記為A）、EDTA 螯合鋅（記為E）、黃腐酸螯合鋅（記為H），采用噴施的施肥方式，設置3 個施肥水平，為Zn 0.1%、0.3%、0.5%（以Zn 含量計），按750 L/hm2噴施，分別在水稻分蘗期和開花期進行，噴施時間為無風的晴天傍晚。噴施時加入0.01%（4～5 滴）Tween-80，用塑料薄膜隔開其他植株，對上層葉片均勻噴施，以噴施清水為對照（記為CK），共13 個處理，每處理3 次重復，共39 個小區，每個小區面積12.5 m2，隨機區組排列。水稻種植密度為20 cm×22.1 cm，每穴2 株。基施復合肥（16-16-16）600 kg/hm2，返青期追施尿素225 kg/hm2；除鋅肥外，其他管理按照當地習慣進行。

1.3 測定項目及方法

試驗前采集耕層土壤測定堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鋅含量，pH。兩次噴施結束一周后測定水稻劍葉SPAD 值（SPAD-502 Plus，分別測定其上部、中部和下部1/3 處的SPAD 值，取平均值）、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度（CI-340 便攜式光合測定儀測定）。

水稻成熟后，每個處理去除邊行后選5 m2的水稻帶回實驗室測定產量及產量構成因素；稻谷風干后，去殼，測定糙米、精米、米糠中鋅含量（濕灰化-原子吸收法），并分析整精米率和蛋白質含量（近紅外光譜儀分析）。

1.4 數據處理

兩年數據取平均值，采用Microsoft Excel 2016及DPS 7.05 軟件進行方差分析和顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 噴施鋅肥對水稻葉片SPAD 值和光合作用的影響

表1 結果表明，與不施鋅肥（CK）相比，隨著噴施鋅肥濃度的增大，水稻葉片SPAD 值、凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率呈增加趨勢，胞間CO2濃度呈逐漸降低趨勢。施用螯合態鋅肥后，水稻葉片SPAD 值和光合作用總體高于普通硫酸鋅處理。其中，在0.3% 濃度下，噴施黃腐酸螯合鋅或氨基酸螯合鋅水稻葉片SPAD 值和光合作用增加最為明顯，SPAD 值較硫酸鋅處理分別增加5.6%和6.6%，凈光合速率分別增加29.1%和24.1%，氣孔導度分別增加46.4% 和46.7%，蒸騰速率分別增加38.1% 和35.7%，胞間CO2濃度分別下降25.1%和23.5%。

表1 噴施鋅肥對水稻葉片SPAD 值和光合作用的影響

2.2 噴施鋅肥對水稻產量及產量構成因素的影響

表2 結果表明，與不施鋅肥（CK）相比，隨著噴施鋅肥濃度的增大水稻產量基本呈增加趨勢。施用螯合態鋅肥后，水稻增產效果總體高于ZnSO4處理。其中，在0.3% 濃度下，噴施黃腐酸螯合鋅或氨基酸螯合鋅水稻平均產量最高，分別達9 877.4、9 859.9 kg/hm2，較噴施清水（CK）分別增產4.9%、4.7%。與普通硫酸鋅處理相比產量分別增加2.1%和2.0%，主要是增加了千粒重和結實率。

表2 噴施鋅肥對水稻產量及產量構成因素的影響

2.3 噴施鋅肥對水稻精米、糙米、米糠鋅含量的影響

由圖1 可以看出，與不施鋅肥（CK）相比，隨著噴施鋅肥濃度的增大，水稻精米、糙米和米糠鋅含量的變化基本呈增加趨勢。與ZnSO4處理相比，噴施螯合態鋅肥對稻谷鋅累積更明顯；其中，在0.3%濃度用量下，施用氨基酸螯合鋅或黃腐酸螯合鋅米糠鋅含量分別增加19.3%和16.7%，糙米鋅含量分別增加19.7%和17.6%，精米鋅含量分別增加33.7%和29.3%。

圖1 噴施鋅肥對水稻精米、糙米和米糠鋅含量的影響

2.4 噴施鋅肥對水稻整精米率和蛋白質含量的影響

由表3 結果可知，與不施鋅肥（CK）相比，隨著鋅肥用量的增加稻米品質有所提升。施用螯合態鋅肥后，對稻米品質的改善效果明顯高于普通硫酸鋅處理；其中，噴施0.3%氨基酸螯合鋅或0.3%黃腐酸螯合鋅稻米品質變化最大，整精米率分別增加7.8%和6.7%，蛋白質含量分別增加29.1%和28.3%。

表3 噴施鋅肥對水稻整精米率和蛋白質含量的影響

3 小結與討論

鋅是植物體內多種酶的組成成分，不僅參與生長素的合成，并與植物體內葉綠素的合成和碳水化合物的轉化有關，充足的鋅元素供給能促進植物的光合作用，有利于提高光合效應，從而影響植物生長和產量形成［17，18］。在本試驗結果中，與不施鋅肥（CK）相比，噴施鋅肥后水稻葉片SPAD 值和光合作用明顯增加。其中，噴施0.3%黃腐酸螯合鋅或0.3%氨基酸螯合鋅水稻葉片SPAD 值和凈光合速率增加最為明顯，分別較0.3%硫酸鋅處理增加了5.6%、6.6%和29.1%、24.1%。

前人研究表明［11，19-21］，在水稻、小麥上葉面施鋅后子粒產量無明顯增加。但本試驗在分蘗期和開花后一周分別噴施不同濃度鋅肥水稻產量有所增加，噴施0.3%氨基酸螯合鋅或0.3%黃腐酸螯合鋅處理下產量較高，且顯著高于普通硫酸鋅處理（P＜0.05），主要表現在千粒重和結實率有不同程度的增加。這一研究結果與 Naik 等［22］和徐巡軍等［23］在同一施肥水平下噴施螯合態鋅肥相較于硫酸鋅更有利于水稻產量的提高的結果一致。可能原因是葉面噴施鋅肥能保證各生育階段的鋅素供應，促進穗分化，提高水稻千粒重和結實率，進而使產量提高［9，24］。

本試驗結果表明，噴施鋅肥對米糠、糙米和精米中鋅含量以及稻米的整精米率和粗蛋白質具有顯著影響，其中0.3%氨基酸螯合鋅或0.3%黃腐酸螯合鋅使糙米和精米中鋅含量分別提高19.7%、17.6%和33.7%、29.3%；整精米率和蛋白質含量分別提高7.8%、6.7%和29.1%、28.3%。原因可能是水稻中鋅積累除了直接通過木質部進入子粒，也可以通過韌皮部的再轉運進入子粒中。外源鋅在葉片滲透作用下進入水稻體內，然后經過靭皮部的再轉運到達子粒的表皮和糊粉層，糊粉層中吸收的鋅會轉運到子粒胚乳中，從而增大了胚乳（精米）的鋅含量［25-28］。同時，鋅元素能協調其他營養元素在作物體內的分配，將氮、磷、鉀分配到作物需要的部位，增加稻米中蛋白質和直鏈淀粉含量，對稻米品質改良有一定的作用［29-31］。雖然葉面噴施螯合態鋅肥比硫酸鋅可顯著提高水稻子粒中人類可直接食用部分的鋅濃度，但精米鋅含量低于Cakmak［32］提出的滿足人體鋅營養健康的子粒鋅強化目標值（40～60 mg/kg）［33］。因此，還需要繼續加強精米中鋅營養強化方法的研究。

綜上所述，在江漢平原潛在缺鋅稻田中噴施鋅肥可以有效地增加子粒特別是可食用部位的鋅含量，螯合態鋅肥施用效果優于普通硫酸鋅。其中，噴施0.3%氨基酸螯合鋅或0.3%黃腐酸螯合鋅顯著提高了水稻葉片SPAD 值和光合作用，從而提高了水稻產量，增加了稻米鋅含量和品質。