论文摘要
锌和铁是生物必需的微量元素,既为植物正常生长所必需,又通过植物来源的食物进入人体和动物体而与人和动物健康有密切关系。土壤中锌和铁的供给不足时,农作物及畜产品的产量和质量都会受到影响。对于以小麦为主食的人群来说,小麦籽粒中的锌铁含量直接关系到这部分人的身体健康。而小麦主要种植在我国北方有效锌铁含量不高的石灰性土壤上,因此在石灰性土壤上种植锌铁高效的小麦基因型是解决土壤有效性不高的有效途径。本研究通过盆栽和田间试验,以期对不同基因型冬小麦吸收锌或锌铁的能力进行评价,从而充分挖掘作物自身对土壤锌铁的利用潜力,以提高主产区小麦的营养品质,也为筛选锌铁高效的小麦基因型提供理论和实践依据。研究得到了以下主要结论:(1)土培试验共选用20种冬小麦基因型,采用不施锌和施锌(20 mg/kg)两种供锌水平,在温室中共持续68天,旨在比较不同基因型冬小麦对锌肥的反应。结果表明,在供试土壤有效锌含量为0.6 mg/kg条件下,施Zn对供试基因型小麦植株生长量均无明显影响,由于小麦根冠比主要受基因型控制,施锌对它的影响也很小。然而,供Zn显著提高了所有基因型小麦植株各器官的Zn含量和吸Zn量,根、茎、叶、籽粒中Zn含量增加幅度分别达0.22～3.22倍、0.26～2.82倍、0.10～3.84倍、0.10～0.84倍,整株吸Zn量均大幅度增加,幅度在28.8%～219.3%之间,平均增加104.8%。施Zn后不同基因型的Zn转运率有明显差异,范围在13.5%～90.2%之间,收获籽粒的6种基因型小麦对锌的转运率明显高于其它正处于抽穗期的基因型,表明灌浆期是Zn从根部向穗部转运的关键时期。施锌也显著提高了土壤有效锌含量。总之,对生长在有效锌含量不高的石灰性土壤上的小麦施锌是改善其营养品质的重要措施。(2)田间试验采用再裂区设计,主因子为基因型,副因子为氮肥,副副因子为锌铁肥,其中氮因素分为施氮(105 kg N/hm~2)和不施氮两个水平,锌铁肥分为施锌铁(6.8 kg Zn/hm~2; 12.1 kg Fe/hm~2)和不施锌铁两个水平,选用10种不同基因型冬小麦为材料。返青期的测定结果表明,施氮对10种基因型冬小麦的生物量、分蘖数和叶绿素SPAD值均有显著影响,增幅分别达到15.8%、14.7%、4.6%;施用锌铁肥后生物量增加8.0%,但分蘖数减少5.8%,而对叶绿素SPAD值几乎无影响;10种不同基因型小麦植株的长势有较大差异。施用氮肥后,显著提高了各基因型小麦植株的锌含量与锌携出量,平均提高7.6%和22.9%,而小麦植株铁的含量降低6.4%,但携出量提高7.2%;施用锌铁肥显著增加了小麦的锌含量和携出量,增幅分别11.9%和19.2%,但对铁的含量和携出量影响不显著。10种不同基因型小麦植株锌铁携出量存在一定差异,吸收值较高的三种基因型分别为绵阳31、陕优225、陕优253。(3)田间试验中,返青期之后对小麦各生育期(拔节期、扬花期、灌浆前期、灌浆后期、成熟期)植株进行了采样分析。结果表明,氮肥的施用同样提高了小麦各器官锌含量及携出量,同时也提高了铁含量和携出量,锌、铁含量提高幅度分别为1.66%～36.70%和0.05%～15.57%,锌、铁携出量提高幅度分别为3.15%～57.71%和1.52%～30.12%;施用氮肥后,小麦籽粒的氮、锌和铁的含量分别提高7.90%,7.24%和1.68%,氮、锌和铁的携出量分别提高9.39%、10.14%和4.43%,产量仅增加2.17%;这表明合理施氮对小麦吸收锌铁具有显著的促进作用。施用锌铁肥条件下,在不同生育期小麦各器官锌铁含量与未施用相比,没有明显的差异,但锌铁携出量均有不同程度的提高,其增幅分别为0.14%～16.65%和0.15%～16.68%;施用锌铁肥后,籽粒的氮、锌和铁的携出量分别提高了分别为4.14%、4.82%和6.82%,而产量增加了3.94%。(4)对供试的10个基因型而言,茎叶中锌铁含量在拔节期均达到最大值,在以后各生育期中有较大幅度降低;颖壳锌含量在扬花期最高,铁含量在灌浆早期达到最高;籽粒中锌铁含量随着灌浆的进行而逐渐升高。(5)不同基因型小麦籽粒产量存在着明显的基因型差异,分布在5618.4 kg/hm~2～7528.2 kg/hm~2范围内,其中陕优225的产量最高,而武农148最低;氮肥和锌铁肥均不程度地提高了冬小麦各器官的干物重,其增幅范围分别为2.17%～11.24%和3.94%～12.73%;不同基因型小麦籽粒中的氮、锌和铁携出量也都存在着明显的基因型差异,其分布范围分别为128.07 kg/hm~2～148.43 kg/hm~2、235.07 g/hm~2～296.10 g/hm~2和456.27 g/hm~2～593.83 g/hm~2;施用氮肥后冬小麦籽粒的氮、锌和铁的携出量分别提高9.39%、10.14%和4.43%,施用锌铁肥后,其提高幅度分别为4.14%、4.82%和6.82%。总体来看,籽粒中氮、锌和铁携出量较高的基因型为新麦13、小偃6和陕优253。