技术领域
[0001] 本
发明属于农业技术领域，涉及一种锌与农药配合喷施小麦籽粒富锌方法。
背景技术
[0002] 锌是人体所必需的微量元素，其摄入量不足会引起智
力下降、生长发育停滞、免疫功能受损、腹泻等
疾病的
风险(Johnson et al.1998；White and Broadley 2005；Gibson 2012)。据估计，全世界约30％的人口面临着锌摄入量不足(Hotz 2001；Gibson et al.2008；White and Broadley 2011；Gibson 2012)，主要是以小麦等谷类作物为主食的发展中国家甚至工业化国家的妇女和儿童(郝元峰等2015)。人体自身无法合成锌元素，因此从饮食中摄入锌尤为重要。中国约50％的居民以小麦及其制品为主食，从中获取的锌源约占20％。而中国冬小麦主产区小麦籽粒锌含量大多数在30mg/kg以下，均值为29.3mg/kg(张勇等2007)，低于Cakmak(2008)提出满足以小麦为主食人群锌营养需求的推荐量40-60mg/kg。防治人体缺锌的最经济有效的措施之一是通过
生物强化提高作物可食用部分中锌含量(Cakmak et al.2008；Bouis et al.2011；Ghasemi,2013)。尽管在小麦灌浆前期通过叶面喷施锌肥可使籽粒锌含量提高2-3倍(曹玉贤等2010；Hussain et al.2012；Zhang et al.2012)，但由于单独喷施锌肥往往需要2-3次田间作业，费时费工，在实际生产中难以推广应用。因此，寻求提高小麦籽粒中锌含量的轻简便利且高效的农艺措施，对于改善人体因锌缺乏带来健康困扰性具有重要意义。
[0003] 目前，我国北方小麦生产中广泛采用“一喷三防”技术，即将
杀虫剂、
杀菌剂、
叶面肥和微肥等
混合液进行喷雾作业，用于防治病虫害、抗干热风、防倒伏等以达到增产的效果(耿军2011；赵广才等2013)。甲基硫菌灵、高效氯氰菊酯、
氧乐果等农药常用来防治小麦开花期赤霉病和吸浆虫等病虫害；三唑
酮、吡虫啉、多菌灵等农药可有效防治灌浆期麦
蚜虫、
白粉病和叶锈病等病虫害。生物刺
激素施用于
植物地上部能够有效改善其生长发育、自身抗逆性等，而“一喷三防”配方中没有添加
生物刺激素(Calvo et al.2014)。且尽管已有研究明确了单独喷施锌肥后小麦籽粒富锌效果，但关于锌与农药配合喷施的研究较少。本发明提出将锌与农药及生物刺激素混合液配合喷施，以期通过降低田间作业时人力和物力投入，提高喷锌和喷农药在生产中的实用性。然而，锌与农药及生物刺激素混合液配合喷施时小麦籽粒锌富集效果尚不清楚。此外，锌与农药及生物刺激素配合喷施的最佳喷施技术(喷施浓度、时间等)，以及配合喷施后对小麦籽粒其它
营养元素的影响尚需明确。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种锌与农药配合喷施小麦籽粒富锌方法，以冬小麦为研究对象，于开花后7d喷施锌、农药及生物刺激素混合液，探讨锌、农药及生物刺激素配合喷施后小麦籽粒富锌效果，为切实实现高效籽粒富锌技术提供一定的理论依据。
[0005] 其具体技术方案为：
[0006] 一种锌与农药配合喷施小麦籽粒富锌方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1：
土壤属黄土母质褐土类塿土亚类红油土属，类型为土垫旱耕人为土。试验开始前土壤基本理化性质为：pH8.32(
水土比＝2.5∶1)，有机质18.94g/kg，全氮0.969mg/g，速效磷9.06mg/kg，速效
钾140.1g/kg，CaCO3 65.1g/kg，DTPA-Zn 0.72mg/kg。供试土壤中有效锌含量处于潜在缺乏水平，供试小麦为“小偃22”(Triticumaestium L.)。
[0008] 步骤2：喷0.4％(w/v)ZnSO4·7H2O(Zn)和0.027％(w/v)吡虫啉混合液，重复4次；或者喷锌与一喷三防混合液及生物刺激素(
黄腐酸)，重复4次。播前基肥N120kg·hm-2，P2O5 100kg·hm-2，
有机肥30000kg·hm-2，
肥料为尿素和过
磷酸钙，所用微量元素肥料均为化学-2 -2 -2
纯
试剂；或者播前基肥N120kg·hm ，P2O5 100kg·hm ，有机物料1500kg·hm ，肥料为尿素和过磷酸钙，所用微量元素肥料均为化学纯试剂。
[0009] 步骤3：样品的采集与小麦籽粒Zn、Fe、Mn、Cu及植酸含量测定。于小麦成熟期
收获各个微区所有小麦籽粒样品，人工脱粒后测产。取适量籽粒样品用球磨仪(北京鼎昊源科技有限公司，TL2020)
粉碎后储存待测。
[0010] 进一步，步骤2中，所述“一喷三防”混合液的成分为：(1)氧乐果+吡虫啉+三唑酮+多菌灵+高效氯氰菊酯+KH2PO4；(2)高效氯氰菊酯+三唑酮+KH2PO4；(3)吡虫啉+甲基硫菌灵+KH2PO4。
[0011] 进一步，步骤2中，所述“一喷三防”及生物刺激素(黄腐酸)混合液的配方为：喷0.067％(w/v)氧乐果+0.027％(w/v)吡虫啉+0.233％(w/v)三唑酮+0.08％(w/v)多菌灵+
0.0067％(w/v)高效氯氰菊酯+0.2％(w/v)KH2PO4(2017年)/喷0.067％(w/v)氧乐果+
0.233％(w/v)三唑酮+0.2％(w/v)KH2PO4(2018年)(NY1)、喷0.4％(w/v)高效氯氰菊酯+
0.233％(w/v)三唑酮+0.2％(w/v)KH2PO4+0.1％(w/v)黄腐酸(NY2)和喷0.027％(w/v)吡虫啉+0.2％(w/v)甲基硫菌灵+0.2％(w/v)KH2PO4+0.1％(w/v)黄腐酸(NY3)。
[0012] 进一步，步骤2中，锌、农药采用规格8cm×22cm的喷壶喷施，所有喷施处理均加入0.01％(v/v)吐温-20作为
表面活性剂，2017年和2018年分别于小麦花后7d傍晚均匀喷施于小麦穗及
叶片，每隔7d喷施1次，连续喷施2次，每次每个微区1m×2m喷300mL。
[0013] 进一步，步骤2中，所述有机肥为当地腐熟羊粪。
[0014] 进一步，步骤2中，所述有机物料为小麦秸秆。
[0015] 进一步，步骤3中，小麦籽粒中Zn、Fe、Mn、Cu含量采用
原子吸收分光光度法(PE-PinAAcle 900F火焰原子吸收
光谱仪)测定；N、P、K含量的前处理采用H2SO4-H2O2消煮，流动分析仪测定全氮(Auto Analyzer 3-AA3连续流动分析仪)，钼蓝比色法测定全磷(UV-2450紫外分光光度计)，原子吸收法测定全钾(PE-PinAAcle 900F原子吸收光谱仪)。样品的消解和测定过程均加入空白和国家标准物质进行
质量控制(GWB08503c，Zn＝(41.1±2.0)mg/kg)，分析过程中锌回收率为100-105％之间。
[0016] 进一步，步骤3中，籽粒植酸的测定用10％Na2SO4和0.2mol/L HCl溶液浸提，FeCl3沉淀植酸
铁，通过原子吸收光谱仪测定浸提液中铁的浓度(CFe)，计算出植酸含量，公式如下：
[0017] PA＝CFe×(660/55.8)/4.2×(25/1000×7/2.5)/M)；
[0018] M：籽粒称样量(g)；
[0019] PA：植酸(g/kg)；
[0020] CFe：铁离子浓度(μg/mL)。
[0022] 本发明有以下结论：
[0023] 喷施ZnSO4·7H2O和吡虫啉混合液小麦籽粒锌含量最高达81.00mg/kg，锌与“一喷三防”混合液及生物刺激素(黄腐酸)配合喷施均显著提高小麦籽粒锌含量。
[0024] (1)锌与农药配合喷施对小麦产量无影响。
[0025] (2)在小麦生长后期，锌肥与农药配合喷施可显著提高小麦籽粒锌含量。
[0026] (3)锌与农药配合喷施后能够显著降低植酸/锌摩尔比，增加籽粒锌有效性。
[0027] 因此，潜在缺锌土壤条件下，锌与农药及生物刺激素配合喷施措施是同步实现小麦籽粒富锌和
病虫害防治目标的高效农艺措施。在小麦生产实践中推广使用该技术，可省去2-3次单独喷施锌肥的田间作业程序，具有省时、省力、省工等清洁生产优势。
附图说明
[0028] 图1试验一不同处理对小麦产量的影响(t/ha)；注：小写字母代表同一年份不同喷施处理之间的多重比较(5％显著水平)，以下图2-图8同；
[0029] 图2试验一不同处理对小麦籽粒锌含量的影响(mg/kg)；
[0030] 图3试验一不同处理对小麦籽粒植酸含量的影响(g/kg)；
[0031] 图4试验一不同处理对小麦籽粒植酸/锌摩尔比的影响；
[0032] 图5试验二不同处理对小麦产量的影响(t/ha)；
[0033] 图6试验二不同处理对小麦籽粒锌含量的影响(mg/kg)；
[0034] 图7试验二不同处理对小麦籽粒植酸含量的影响(g/kg)；
[0035] 图8试验二不同处理对小麦籽粒植酸/锌摩尔比的影响。
具体实施方式
[0036] 下面结合附图和
实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
[0037] 1材料方法
[0038] 1.1试验地概况与试验设计
[0039] 试验于2016年-2018年在西北农林科技大学农作一站进行(34°17′56″N，108°4′7″E)。试验土壤属黄土母质褐土类塿土亚类红油土属，类型为土垫旱耕人为土。试验开始前土壤基本理化性质为：pH8.32(水土比＝2.5∶1)，有机质18.94g/kg，全氮0.969mg/g，速效磷9.06mg/kg，速效钾140.1g/kg，CaCO3 65.1g/kg，DTPA-Zn 0.72mg/kg。供试土壤中有效锌含量处于潜在缺乏水平，供试小麦为“小偃22”(Triticumaestium L.)。共设置两个田间试验，试验设计具体如下：
[0040] 试验一，采用裂区试验设计。主因子为喷锌，包括喷施蒸馏水、喷0.4％(w/v)ZnSO4·7H2O(Zn)和喷0.23％(w/v)Gly-Zn(GZn)3个水平；副因子为喷农药，包括喷施蒸馏水和喷0.027％(w/v)吡虫啉2个水平。共6个处理，分别为CK、Zn、GZn、吡虫啉、Zn+吡虫啉和GZn+吡虫啉，采用完全随机区组设计，每个处理重复4次。
[0041] 播前基肥N120kg·hm-2，P2O5 100kg·hm-2，有机肥(当地腐熟羊粪)30000kg·hm-2，肥料为尿素和过磷酸钙，所用微量元素肥料均为化学纯试剂。锌、农药采用喷壶(规格8cm×22cm)喷施，所有喷施处理均加入0.01％(v/v)吐温-20作为表面活性剂，2017年和2018年分别于小麦花后7d傍晚均匀喷施于小麦穗及叶片，每隔7d喷施1次，连续喷施2次，每次每个微区(1m×2m)喷300mL。
[0042] 试验二，采用裂区试验设计。主因子为喷锌，包括喷施蒸馏水和喷0.4％(w/v)ZnSO4·7H2O(Zn)；副因子为喷“一喷三防”混合液，包括喷蒸馏水、喷0.067％(w/v)氧乐果+0.027％(w/v)吡虫啉+0.233％(w/v)三唑酮+0.08％(w/v)多菌灵+0.0067％(w/v)高效氯氰菊酯+0.2％(w/v)KH2PO4(2017年)/喷0.067％(w/v)氧乐果+0.233％(w/v)三唑酮+0.2％(w/v)KH2PO4(2018年)(NY1)、喷0.4％(w/v)高效氯氰菊酯+0.233％(w/v)三唑酮+0.2％(w/v)KH2PO4+0.1％(w/v)黄腐酸(NY2)和喷0.027％(w/v)吡虫啉+0.2％(w/v)甲基硫菌灵+0.2％(w/v)KH2PO4+0.1％(w/v)黄腐酸(NY3)4个水平。共8个处理，分别为CK、NY1、NY2、NY3、Zn+NY1、Zn+NY2、Zn+NY3和Zn，采用完全随机区组设计，每个处理重复4次。
[0043] 播前基肥N120kg·hm-2，P2O5 100kg·hm-2，有机物料(小麦秸秆)1500kg·hm-2，肥料为尿素和过磷酸钙，所用微量元素肥料均为化学纯试剂。喷施方法同试验一。
[0044] 1.2样品的采集与测定
[0045] 于小麦成熟期收获各个微区所有小麦籽粒样品，人工脱粒后测产。取适量籽粒样品用球磨仪(北京鼎昊源科技有限公司，TL2020)粉碎后储存待测。
[0046] 小麦籽粒Zn、Fe、Mn、Cu含量采用原子吸收分光光度法(PE-PinAAcle 900F火焰原子吸收光谱仪)测定；N、P、K含量的前处理采用H2SO4-H2O2消煮，流动分析仪测定全氮(Auto Analyzer 3-AA3连续流动分析仪)，钼蓝比色法测定全磷(UV-2450紫外分光光度计)，原子吸收法测定全钾(PE-PinAAcle 900F原子吸收光谱仪)。样品的消解和测定过程均加入空白和国家标准物质进行质量控制(GWB08503c，Zn＝(41.1±2.0)mg/kg)，分析过程中锌回收率为100-105％之间。
[0047] 籽粒植酸的测定用10％Na2SO4和0.2mol/L HCl溶液浸提，FeCl3沉淀植酸铁，通过原子吸收光谱仪测定浸提液中铁的浓度(CFe)，计算出植酸含量，公式如下：
[0048] PA＝CFe×(660/55.8)/4.2×(25/1000×7/2.5)/M)；
[0049] M：籽粒称样量(g)；
[0050] PA：植酸(g/kg)；
[0051] CFe：铁离子浓度(μg/mL)
[0052] 1.3数据统计与分析
[0053] 涉及到的试验数据均利用了Microsoft Excel 2010和DPS 7.05统计
软件进行单因素方差分析(ANOVA)、作图、多重比较(LSD法，差异显著性水平为5％)和相关性分析。
[0054] 2试验数据
[0055] 表1试验一不同处理籽粒中微量元素含量
[0056]
[0057] 注：小写字母代表同列不同喷施处理之间的多重比较(5％显著水平)，下表同。
[0058] 表2试验一不同处理籽粒中大量元素含量
[0059]
[0060] 表3试验二不同处理籽粒中微量元素含量
[0061]
[0062] 表4试验二不同处理籽粒中大量元素含量
[0063]
[0064] 3试验结果
[0065] 3.1锌与单一农药吡虫啉配合喷施
[0066] 3.1.1不同处理对小麦产量的影响
[0067] 由图1可得，2017年喷水(CK)与其他处理相比小麦产量显著降低，其他处理之间无显著影响。2018年单独喷锌、喷吡虫啉或锌与吡虫啉配合对小麦产量均无显著影响。因此，喷施锌与吡虫啉以及二者配合喷施均不会影响小麦籽粒产量。
[0068] 3.1.2喷施锌与吡虫啉对小麦籽粒锌含量的影响
[0069] 由图2可知，2017年与2018年各喷Zn处理对小麦成熟期籽粒锌含量均有显著影响。
[0070] 2017年，单独喷ZnSO4·7H2O和Gly-Zn处理小麦籽粒Zn含量分别为41.91mg/kg和36.74mg/kg，与CK相比(22.08mg/kg)，增幅为90％和66％。喷锌与吡虫啉配合与单独喷锌相比均无显著差异，且小麦籽粒锌含量有增加的趋势。各喷ZnSO4·7H2O处理小麦籽粒锌含量均显著高于喷Gly-Zn处理。
[0071] 2018年，单独喷ZnSO4·7H2O和Gly-Zn处理小麦籽粒Zn含量分别为75.54mg/kg和70.09mg/kg，与CK相比(32.00mg/kg)，增幅为136％和119％；单独喷吡虫啉处理与CK相比，小麦籽粒锌含量接近。在所有处理中喷ZnSO4·7H2O和吡虫啉混合液小麦籽粒锌含量最高达
81.00mg/kg，与其他处理间均呈显著差异。各喷ZnSO4·7H2O处理小麦籽粒锌含量均显著高于喷Gly-Zn处理。
[0072] 综上，各喷锌处理，小麦籽粒中锌含量均显著提高。锌与吡虫啉配合施用较单施锌处理有增加小麦籽粒锌含量的趋势。ZnSO4·7H2O富锌效果高于Gly-Zn。
[0073] 3.1.3喷施锌与吡虫啉对小麦籽粒中锌生物有效性的影响
[0074] 植酸(PA)是
禾谷类作物籽粒中磷酸和肌醇的主要储存形式，其含磷量占籽粒全磷的70％(Borg et al.2009)。植酸在人体消化道中常与锌结合形成难溶的“植酸-锌”复合物，人体消化器官中
植酸酶含量较少，很难分解植酸锌
螯合物，使锌的可溶性、功能性和吸收利用性降低(Iqbal and Ashraf 2005；金瑛和
马冠生2005)。锌和吡虫啉的施用对籽粒中植酸浓度无显著影响(图3)。
[0075] 植酸/锌摩尔比常被用作锌的生物有效性的评价指标，摩尔比越小，表明锌的生物有效性越高。一般认为，当植酸/锌摩尔比高于15时，人体对锌的吸收利用会大幅降低(Oberleasand Harland1981；Turnlund et al.1985)。因此，可通过提高小麦籽粒锌含量或降低籽粒植酸含量来提高籽粒锌的生物有效性(王忠华2005)。由图4可知，CK和单独喷吡虫啉处理的植酸/锌摩尔比达到了35以上，各喷锌处理均能够显著降低籽粒中PA/Zn摩尔比，增加了小麦锌的生物有效性。喷锌和吡虫啉配合与单独喷锌相比PA/Zn摩尔比均无显著差异。
[0076] 3.1.4喷施锌与吡虫啉对小麦籽粒大量及微量元素含量的影响
[0077] 由表1、2可得，各处理对小麦籽粒磷、钾、铁、锰、
铜含量均无显著影响(P>0.05)。2017、2018年，锌和吡虫啉配合施用较CK与单施吡虫啉处理显著增加了籽粒氮含量，单施锌(2018年GZn除外)对氮含量无显著影响。
[0078] 3.2锌与“一喷三防”混合液及生物刺激素配合喷施
[0079] 3.2.1不同处理对小麦产量的影响
[0080] 由图5可得，2017年各处理之间小麦产量无显著影响。2018年锌与农药配合施用小麦产量显著高于CK、单施锌以及单施农药处理。因此，喷锌与“一喷三防”混合液及生物刺激素不会影响小麦籽粒产量。
[0081] 3.2.2喷施锌、农药及生物刺激素对小麦籽粒锌含量的影响
[0082] 由图6可知，2017年与2018年各喷锌处理与不喷锌处理相比，成熟期小麦籽粒锌含量均有显著提高。
[0083] 2017与2018年，与CK相比(21.77mg/kg和37.69mg/kg)，单独喷Zn处理小麦籽粒Zn含量分别为40.06mg/kg和68mg/kg，增幅为84％和80％。2017年喷锌与“一喷三防”混合液(1.氧乐果+吡虫啉+三唑酮+多菌灵+高效氯氰菊酯+KH2PO4；2.高效氯氰菊酯+三唑酮+KH2PO4；3.吡虫啉+甲基硫菌灵+KH2PO4)及生物刺激素(黄腐酸)与单独喷锌相比无显著差异；2018年喷锌与“一喷三防”混合液(1.氧乐果+三唑酮+KH2PO4；2、3、4同2017年)及生物刺激素(黄腐酸)与单独喷锌相比锌含量显著降低，但小麦籽粒中锌含量均达到了满足人体锌营养推荐量45mg/kg以上(Cakmak 2008)。
[0084] 综上，与不施锌处理相比，锌与“一喷三防”混合液及生物刺激素配合施用显著提高了小麦籽粒中锌含量。
[0085] 3.2.3喷施锌与“一喷三防”及生物刺激素混合液对小麦籽粒中锌生物有效性的影响
[0086] 锌与“一喷三防”混合液及生物刺激素对小麦籽粒中植酸浓度无显著影响(图7)。
[0087] 由图8可知，2017与2018年，CK和单施农药处理的植酸/锌摩尔比达到了35以上，各喷锌处理均能够显著降低籽粒中PA/Zn摩尔比，增加了小麦籽粒锌的生物有效性。喷锌和吡虫啉配合与单独喷锌相比PA/Zn摩尔比均无显著差异(2018年Zn+NY2除外)。
[0088] 3.2.4喷施锌、农药及生物刺激素对小麦籽粒大量及微量元素含量的影响[0089] 由表3、4可得，各处理对小麦籽粒磷、钾、铁、锰、铜含量均无显著影响(P>0.05)。
[0090] 4结论
[0091] (1)锌与农药配合喷施对小麦产量无影响。
[0092] (2)在小麦生长后期，锌肥与农药配合喷施可显著提高小麦籽粒锌含量。
[0093] (3)锌与农药配合喷施后能够显著降低植酸/锌摩尔比，增加籽粒锌有效性。
[0094] 因此，潜在缺锌土壤条件下，锌与农药及生物刺激素配合喷施措施是同步实现小麦籽粒富锌和病虫害防治目标的高效农艺措施。
[0095] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
