不同栽培模式和密度施肥對小麥子粒中微量元素含量的影響

不同栽培模式和密度施肥對小麥子粒中微量元素含量的影響

鐵和鋅是人體中最高的兩種成分。人體缺鋅會引起很多疾病,如侏儒癥、糖尿病、高血壓、白內障、肝硬化等;人體攝取鐵量過少或對鐵的利用不當時,不僅會出現(xiàn)缺鐵性貧血,還會導致體內多種酶的異常,從而影響到體內一系列代謝過程,嚴重時還會引起一系列病理變化。人體所需的鋅、鐵等微量元素主要來源于食物,而對于肉禽類食品食用量較少的人群來說,禾谷類糧食是鋅、鐵的主要來源。小麥(TriticumaestivumL.)是我國北方民眾最重要的食物來源,其子粒中鋅、鐵含量的高低是營養(yǎng)品質的重要指標之一,對以其為主食的人群的健康水平有直接影響。此外,錳和銅也是小麥和人體健康不可缺少的元素。小麥缺錳出現(xiàn)“褐線萎黃癥”,缺銅會出現(xiàn)“穗而不實”,嚴重時會導致顆粒無收。老年人骨質疏松的原因之一就是錳缺乏,錳還能保證遺傳信息的準確性。銅是血液中不可缺少的組成成分,并能影響鐵的吸收和利用。在北方旱地冬小麥生產中,由于高產品種的引進和N、P、K化肥的大量施用,加之石灰性土壤高pH值、碳酸鈣含量高等導致土壤中鋅、鐵的缺乏,而缺錳現(xiàn)象也常見于排水良好的土壤上。人們嘗試了多種栽培模式和措施,以提高水分和養(yǎng)分利用效率,從而提高小麥的產量和品質。迄今對于鋅、鐵等在作物器官中的分配和向子粒中轉移已有一些報道[19,20,21,22,23,24]。然而,關于栽培模式能否顯著影響小麥子粒中以鋅、鐵為代表的微量元素含量,報道尚不多見。本文主要就半濕潤易旱地區(qū)石灰性土壤上栽培措施對小麥子粒鋅、鐵、錳、銅含量的影響做了一定探討。1田間不同處理的試驗因子試驗在陜西楊凌西北農林科技大學農作一站進行。試驗區(qū)地處關中平原地區(qū),海拔524.7m,年平均氣溫13℃左右,年降水量550～600mm,土壤類型為褐土類,土亞類,紅油土屬,黃土母質。供試土壤有機質含量13.79g/kg,Olsen-P4.93mg/kg,銨態(tài)N2.41mg/kg,硝態(tài)N5.43mg/kg。供試冬小麥品種為小偃22。3個試驗因子分別為栽培模式、氮肥用量和播種密度。在田間采取再裂區(qū)設計,重復4次。主處理為5種栽培模式:常規(guī)栽培(裸地無灌溉)、小麥秸稈覆蓋(4500kg/hm2)、地膜覆蓋(全區(qū)均覆蓋地膜)、壟溝種植(壟上覆蓋地膜、溝內覆蓋小麥秸稈)、補灌栽培(裸地冬前灌水40mm);副處理為3個水平施氮量,分別為N0、120、240kg/hm2;副副處理為2個播種密度:67.5、135kg/hm2,副副區(qū)面積為28.8m2(6m×4.8m)。播種前用普通過磷酸鈣(P2O5100kg/hm2)作肥底,磷肥和氮肥(尿素)分別在小區(qū)內均勻撒施,用鋤翻入耕層土壤。于2003年10月15～17日播種。小麥出苗3周后覆蓋了鍘碎的小麥秸稈,補灌栽培模式的小區(qū)于當年12月中旬進行灌溉。次年3月初噴灑除草劑。植株樣品于2004年5月31日(收獲前一天)進行采集:每小區(qū)均隨機采集20株小麥植株,脫粒、烘干稱重,子粒磨細備用。小麥子粒鋅、鐵、錳、銅含量和土壤中有效態(tài)鋅含量的測定:小麥子粒樣品采用干灰化法處理,土樣采用DTPA(pH=7.3±0.05)浸提,然后用原子吸收分光光度計法測定。所獲得的數(shù)據(jù)均采用SAS8.1統(tǒng)計軟件分析:先進行F檢驗,再用SSR法進行平均數(shù)間的多重比較。2結果與分析2.1小麥子粒中微量元素的含量分布不同處理組合對小麥子粒產量有顯著影響(表1),總體來看,產量水平>6000kg/hm2、5000～6000kg/hm2、<5000kg/hm2的處理數(shù)分別為5、15、10,各占總處理數(shù)的16.7%,50%,33.3%。產量>6000kg/hm2的5個處理中,高、低種植密度分別為施中量氮素、地膜覆蓋的組合處理產量最高,其次為在高量氮素下,覆蓋秸稈、地膜覆蓋分別與高、低種植密度的組合,再次是高種植密度條件下,補灌栽培與施中量氮的組合。而產量<5000kg/hm2的10個處理中,大都是不施氮肥、低種植密度與常規(guī)栽培、壟溝栽培或補灌栽培組合為主的處理?？梢?在氮素供應充足的條件下,通過覆蓋地膜或小麥秸稈,能顯著降低土面蒸發(fā)和提高水分利用率,再加上合理的密度,3種栽培要素的合理組合能夠保證在全生育期不灌水的情況下獲得很高的小麥產量。表1表明,不論何種處理組合,4種微量元素在小麥子粒中的含量分布趨勢均十分一致,從高到低的順序依次為鐵>錳>鋅>銅,它們的平均值分別為88.5mg/kg、58.0mg/kg、42.7mg/kg、5.6mg/kg;變異幅度依次為:75.4～107.2mg/kg、53.5～72.1mg/kg、34.5～48.8mg/kg、4.3～6.6mg/kg。顯然,4種微量元素在小麥子粒中的含量分布主要受自身遺傳性狀的控制,而人為的栽培措施對它們的影響是十分有限的。不同處理間小麥子粒鋅含量無顯著性差異,變異幅度僅為14.3mg/kg;而處理組合不同,會使小麥子粒中鐵含量產生較大的差異。例如處理13(覆膜N0密67.5)的鐵含量比處理3(常規(guī)N120密67.5)高42.2%;小麥子粒錳和銅含量的變異幅度分別為18.6mg/kg和2.3mg/kg。不同處理組合對這兩種元素含量有明顯的影響。例如,處理16(覆膜N120密135)的子粒錳含量比處理4(常規(guī)N120密135)高35.5%,處理3(常規(guī)N120密67.5)比處理14(覆膜N0密135)子粒中銅高60.4%。2.2栽培模式、氮素、栽培密度對小麥子粒硫、鐵、錳、銅和銅的含量以及子粒的體積影響栽培模式、施氮量和種植密度對子粒中鋅、鐵、錳、銅含量和子粒中每種養(yǎng)分總攜出量以及產量的影響見表2。2.2.1不同栽培模式對子粒產量的影響3個研究因子對小麥產量的影響程度有所不同(表2)。施用氮肥對子粒產量的影響最大,施高量N(240kg/hm2)和中量N(120kg/hm2)分別比不施N增產1075.6kg/hm2和877.8kg/hm2,增產率達23.6%和19.2%;栽培模式對子粒產量也有明顯的影響:5種栽培模式中,地膜覆蓋栽培下小麥產量最高,比常規(guī)裸地栽培平均增產896.6kg/hm2,增產率18.4%,而秸稈覆蓋、補灌栽培和壟溝栽培的產量水平居于上述兩種模式之間;而增大播種量,其增產作用較為有限,高密度(135kg/hm2)比低密度(67.5kg/hm2)僅平均增產268.7kg/hm2,增產率5.3%。2.2.2不同施肥量對小麥子粒中鋅、鐵、銅含量的影響表2表明,栽培模式對小麥子粒中鋅、鐵、錳含量無顯著性影響,而對銅含量影響顯著,補灌栽培與覆膜栽培相比,前者顯著提高了子粒銅含量,可能是因為土壤水分狀況能明顯影響土壤中銅的形態(tài)。兩種播種密度對小麥子粒4種元素含量的影響甚微。對小麥子粒中鋅、鐵、銅含量影響較大的是施用N肥。施用高量N肥時,子粒鋅、銅含量均顯著高于不施N肥,可見施用N肥可以明顯改善小麥對鋅、銅吸收能力。崔德杰等人報道,長期施N可以增加土壤有效態(tài)鋅的含量,有效態(tài)鋅含量的增加有助于子粒中鋅的吸收。小麥子粒鐵含量隨著施N量的增加而降低,說明施高量N素抑制小麥子粒對鐵的吸收。施N量對小麥子粒錳含量的影響則不明顯。2.2.3覆膜與小麥子粒中微量元素的變化覆膜栽培下鐵、錳攜出量高于其它4種栽培模式(表2),這是子粒產量和子粒鐵、錳含量共同影響的結果,因為覆膜栽培下子粒產量、子粒鐵、錳含量均比其它栽培模式高。子粒鋅、銅攜出量受栽培模式的影響甚小。不同播種密度4種元素對攜出量的影響不顯著。施用N肥顯著提高了小麥子粒中鋅、鐵、錳、銅攜出量。子粒鋅攜出量在施用高量N肥和中量N肥之間差異顯著,而鐵、錳、銅攜出量在兩者之間相差很小。2.3施氮、施肥對土壤的影響表3表明,與常規(guī)栽培相比,其它栽培措施下土壤有效鋅含量有輕微程度的下降。施氮則能增加土壤有效鋅含量。有研究表明,土壤中有效態(tài)鋅和pH呈負相關,施用銨態(tài)氮肥會使土壤酸化,施肥層的有效鋅含量會有所增加。種植密度對土壤有效鋅含量未表現(xiàn)出明顯影響。3不同處理對小麥子粒中鋅、鐵、錳含量的影響施用氮肥顯著地提高了子粒產量,小麥子粒4種微量元素中含量在3