微量元素對小麥產量品質的影響研究

周國勤，申冠宇，陳真真，謝旭東，尹志剛，石守設，朱保磊，陳 宏

（信陽市農業科學院，河南信陽 464000）

0 引言

鋅是植物和人體生長所必需的微量元素之一[1]，同時作為植物中多種酶的重要組成成分，在光合作用、葉綠素合成、酶活性等方面都起著重要作用，能夠影響植物的生長發育和抗逆性[2]。鋅缺乏會導致人體免疫力下降，代謝紊亂和智力發育下降等。若鋅元素供應不足，會嚴重影響小麥產量和籽粒品質，世界谷類作物產區有近50%的土壤處于缺鋅或潛在缺鋅水平，加之谷類作物固有鋅含量低，致使生長在該土壤類型上的谷類作物鋅含量遠不能滿足人體健康所需[3]。研究表明，在缺鋅條件下補施鋅肥能促進小麥的生長發育，壯大根群，增強根系活力，有利于增強小麥吸收養分的能力，鋅元素合理濃度拌種能促進出苗、分蘗及根系發育[4]，并能提高幼苗葉片葉綠素，改善植株養分狀況，提高單株生產力，增加成穗數及每穗粒數，最終提高產量[5]。鉬是高等植物生長必需的微量元素，研究證明在酸性黃棕壤上施鉬，不僅能夠克服冬小麥越冬時的黃化死苗，而且能使小麥苗壯，分蘗增多，促進早熟，產量增加[6]。已有研究表明，鉬通過調控含鉬酶基因表達，影響蛋白質合成與翻譯和修飾，進行生化過程與代謝這一連鎖反應，進而影響冬小麥的抗寒力和光合作用[7]。

目前國內外主要通過播前施于土壤中、葉面噴施和拌種等方法增加小麥微量元素[8]。前人研究表明，葉面噴施比施于土壤的增產效果好[9]，在小麥葉面噴施鋅、鐵、硒3 種微肥，都會使小麥增產[10-11]，增加籽粒中對應元素的含量[12]，其中鋅硒含量顯著增加[13]，且小麥對3種元素的吸收相互影響，鋅、鐵2種元素相互促進吸收，鋅、鐵與硒相互拮抗[14]。

近年來，有關施用單一鉬、鋅元素對農作物的增產作用已有較多的研究，但兩者結合使用對小麥生長發育、籽粒品質以及產量方面的研究尚不多見。因此，本研究通過設置硫酸鋅、鉬酸銨不同施肥方式，采用葉面施肥的方式研究其對小麥地上部生長發育的影響，以期為硫酸鋅、鉬酸銨配施在小麥生產上的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2020 年在河南省信陽市平橋區梁灣村(32.24 N，114.18 E)進行，播種前測定耕層(0～20 cm)土壤基礎肥力，結果如表1 所示。供試材料為弱春性中早熟小麥品種‘鄭麥113’（豫審麥2015016）。試驗各處理隨機區組排列，重復3 次，小區長9 m，寬3 m，12行區，平均行距0.23 m，小區面積27 m2。試驗于10月27日播種，氮肥使用方法為底追比4：6，磷鉀肥全部底施。試驗設5 個處理：CK：不施用微肥；Z1：底施7.5 kg/hm2的鉬酸銨；Z2：底施7.5 kg/hm2的鉬酸銨和15 kg/hm2的硫酸鋅；Z3：底施7.5 kg/hm2的鉬酸銨的基礎上，返青期、拔節期葉面噴施7.5 kg/hm2的硫酸鋅；Z4：底施7.5 kg/hm2的鉬酸銨的基礎上，灌漿期葉面噴施7.5 kg/hm2的硫酸鋅肥兩次（小麥揚花結束后4天噴第一次，隔一周后噴第二次）。

表1 試驗田基礎肥力

1.2 測定指標

1.2.1 莖蘗動態的測定 分別在出苗期（12月中旬）、返青期（2月中旬）、拔節期（3月中旬）、抽穗期（4月中旬）進行調查，測定小區莖蘗數量

1.2.2 小麥籽粒灌漿速率的測定 于小麥開花期（4 月18 日）每小區選擇長勢一致的麥穗100 個，掛牌標記。自小麥開花后5天起，每隔5天隨機取標記穗10個，在每個穗中部取籽粒20 粒，共200 粒，105℃下殺青20 min，80℃烘干至恒重，測定千粒重，直至成熟，計算灌漿速率，如式(1)所示。

式中，K為灌漿速率，M2為本次測定的千粒重，M1為前一次測定的千粒重，N為2次測定的間隔日數。

1.2.3 產量及其構成因素的測定 成熟期，每小區取1 m2植株，調查成穗數，每小區隨機取15株小麥，室內考種，測定穗粒數、千粒重；每小區單獨收獲計產。

1.2.4 微量元素對小麥品質的影響 采用瑞典波通公司生產的DA7200 連續光譜固定光柵近紅外分析儀，測定小麥籽粒的容重(g/L)、蛋白質含量(%)、濕面筋(%)。測定環境需無風和光線穩定。

1.3 數據處理

使用Excel 2016 和SPSS 17.0 軟件進行數據處理和統計分析，利用Origin2017進行作圖。

2 結果與分析

2.1 微量元素對小麥莖蘗動態的影響

試驗結果（表2）表明，施用微量元素處理小麥株高均有不同程度提高。在越冬期和返青期，Z1處理提高最大，較CK處理分別提高26.00%、15.97%；Z3處理提升最小，分別為19.02%、1.12%。在小麥抽穗期，各處理間差異未達顯著水平。從株高變化的情況來看，硫酸鋅和鉬酸銨的施用促進了小麥株高的增加，進而在各個生育時期達到壯苗效果。

表2 微量元素對株高的影響 cm

試驗結果（圖1）顯示，小麥莖蘗動態變化，在拔節期和抽穗期，處理間差異顯著，而在苗期和返青期，處理間未達顯著差異。在拔節期，小麥莖蘗數達到最大，穗數隨之達到最大，5個處理間，Z1處理最大，與CK相比，莖蘗數提高3.71%。抽穗期Z2和Z3處理莖蘗數顯著高于Z4 處理，分別提高5.90%和5.26%。從小麥莖蘗數變化來看，莖蘗數的增加代表著小麥分蘗能力的提升，硫酸鋅和鉬酸銨鉬元素的施用，在一定程度上提高了小麥分蘗能力，從抽穗期Z2、Z3和Z4處理結果來看，施用硫酸鋅能夠減少無效分蘗的出現，提高小麥有效分蘗以及穗數，為豐收高產打下堅實基礎。

圖1 各時期小麥莖蘗數動態變化

2.2 微量元素對小麥灌漿速率的影響

由圖2 可知，小麥的灌漿速率呈現波浪形變化趨勢。各處理的灌漿速率均在開花后20天達到最大值，其中，Z2 處理最大，較CK 處理提高10.53%。Z4 處理灌漿速率較Z3處理增加4.52%，說明在灌漿期噴施硫酸鋅比在返青期、拔節期噴施硫酸鋅更有利于灌漿速率的提高。Z2 處理較和Z3 和Z4 處理相比，灌漿速率分別增加7.91%和3.24%，說明鋅肥作為底肥施用，小麥植株更容易吸收，有效促進灌漿速率的提升，提高小麥產量。

圖2 微量元素對小麥灌漿速率的影響

2.3 微量元素對小麥產量的影響

由表3 可以看出，微量元素對小麥產量及其構成因素具有明顯的調控效應，各處理間差異顯著，Z2 處理小麥籽粒產量為最高。施用硫酸鋅處理小麥的穗粒數和產量有明顯提升，Z2、Z3和Z4處理與Z1相比，籽粒產量分別提升308.79、3.71、66.31 kg/hm2。與CK 相比，鉬酸銨的施用對小麥籽粒產量提升較大，提升都在352.02 kg/hm2以上。

表3 微量元素對小麥產量及其構成因素的影響

2.4 微量元素對小麥品質的影響

表4的結果表明，微量元素對蛋白質含量、容重的影響，在處理間差異不顯著，濕面筋含量在各處理間差異顯著。與CK相比，Z1、Z2、Z3和Z4處理濕面筋含量分別提升0.03%、1.53%、0.76%和0.10%。綜合小麥品質來看，Z2 處理在蛋白質含量、容重以及濕面筋含量表現最佳，鉬、Zn 元素的共同施用，作為底肥一起撒施，能讓小麥植株更充分吸收利用，提高小麥蛋白質含量、容重以及濕面筋含量，達到提質的效果，對弱筋小麥來說，提質是以降低蛋白質含量為宜，生產上鉬、Zn元素要謹慎使用。

表4 微量元素對小麥品質的影響

3 結論與討論

本研究結果表明，施用微量元素均能不同程度增加小麥產量，主要是通過提高小麥成穗數和千粒重而實現增產，其中，施7.5 kg/hm2的鉬酸銨和15 kg/hm2的硫酸鋅效果較好。配施不同微量元素對小麥品質均有明顯的改善作用，不同微量元素對小麥各品質指標影響有所差異。

鋅、鉬作為小麥生長發育過程中必須的微量元素，在冬小麥生長發育中起著重要的生理作用，鋅影響植株生長發育，可以提高小麥籽粒產量[15-16]，鉬通過影響植株酶蛋白的合成，進而影響小麥的生長發育[17]。前人研究結果表明，冬小麥鉬高效品種高效吸收利用土壤鉬在于其在缺鉬條件下具有較強的活化土壤鉬的能力、鉬吸收轉運能力以及鉬輔因子生物合成能力[18]。在低溫脅迫下，冬小麥施鉬提高了葉片葉綠素總量、葉綠素a和葉綠素b含量，施鉬顯著提高冬小麥葉片的類胡蘿卜素含量，從而降低光抑制，有利于活性氧自由基的清除[19]。

研究結果顯示，硫酸鋅拌種能夠促進小麥的出苗和生長發育，有利于初生根和次生根的生長，小麥是須根系作物，根系作為其主要吸收器官，是影響作物生長發育與產量的重要因素[20]，根系發育越好，越有利于根系下扎，吸收深層土壤水分和養分[21]。鋅處理灌漿前期灌漿速率在灌漿后期有明顯提升，硫酸鋅處理對小麥千粒重及產量影響不顯著[22]。在干旱脅迫下，施用適量鋅肥可以提高小麥葉片含葉綠素量，增加葉片相對含水率及單株干物質總量，提高籽粒灌漿速率，促進籽粒鋅積累速度及最終籽粒含鋅量，提高產量[23-25]。

綜上所述，通過本試驗的初步研究，在N 15-P2O510-K2O 10（底追比4:6）基礎上，施7.5 kg/hm2的鉬酸銨和15 kg/hm2的硫酸鋅，能夠促進小麥的生長發育，其中以底施的施肥方式效果最佳，產量、籽粒品質提升最大，因此在生產中底施施用時，加入適量鋅肥和鉬酸銨，能夠提高產量。但其兩者經濟效益最佳施用量，還有待于進一步的系統研究。