硫酸锌与小麦生产中常用农药配合喷施对籽粒富锌的影响及可能机制

摘要

人体锌的膳食性缺乏问题在全世界范围内都备受关注。小麦作为三大粮食作物之一，其籽粒锌生物强化具有重大科学和人体健康意义。在我国北方石灰性潜在缺锌土壤上，叶面喷施锌肥被认为是能快速有效提高小麦籽粒Zn含量及其生物有效性的重要农艺措施。然而，单独喷施锌肥尽管具有良好的籽粒富锌效果，但对该地区小麦产量的提升幅度不大，且一般要求进行2-3次田间喷施作业，费时费工，使得该项措施在实际生产中难以推广应用。目前，锌肥与农药配合喷施已成为小麦籽粒锌生物强化的最新尝试。因此，有必要深入探究锌肥与农药配合喷施对小麦籽粒锌强化的影响及其内在科学机制。本研究通过室内分析探讨了ZnSO4·7H2O与三唑酮或吡虫啉在水中混合后Zn-农药复合物的形成情况，并通过盆栽试验进一步揭示了硫酸锌与三唑酮或吡虫啉配合喷施对小麦籽粒富锌效果的影响机制；同时利用田间试验，评价了硫酸锌与不同时期对应农药配合喷施对小麦籽粒及其加工组分锌营养品质的影响。获得以下主要结果： （1)通过室内分析试验测定不同浓度 ZnSO4·7H2O （0、0.2%、0.4%和 0.6%ZnSO4·7H2O）与三唑酮或吡虫啉的混合液中Zn含量，并对比其滤液和滤渣的红外光谱图，探讨了硫酸锌与三唑酮或吡虫啉在水中混合后对混合液中Zn2+含量的影响及Zn-农药复合物的形成情况。结果发现，不论三唑酮或吡虫啉，随着ZnSO4·7H2O浓度的提升，混合液中 Zn2+的有效回收率均呈增加趋势，且所得滤渣固体重量均有所减少。ZnSO4·7H2O 与三唑酮在水中混合后，其滤渣的红外光谱图与三唑酮滤渣无明显差异；而滤液的红外光谱图在1156 cm-1和1106 cm-1处出现2个尖锐的强峰，在1725cm-1（C=O）和1583 cm-1处主要吸收峰缺失，在1489 cm-1（苯环）处吸收峰明显减弱。ZnSO4·7H2O与吡虫啉在水中混合后，其滤渣的红外光谱图在1485 cm-1处（咪唑环）吸收峰明显缺失；且滤液的红外光谱图在吡虫啉的主要特征峰波段（1200~1600 cm-1）吸收峰也有明显缺失。可见，不论三唑酮或吡虫啉，与ZnSO4·7H2O在水中混合后，均不会影响混合液中Zn2+的浓度，且会提高农药自身的溶解度。硫酸锌与三唑酮农药在水中混合后，会形成可溶于水的Zn-农药复合物；而硫酸锌与吡虫啉农药在水中混合后，不仅会形成可溶于水的Zn-农药复合物，还会形成不溶于水的Zn-农药复合物。 （2）利用0.4%ZnSO4·7H2O与三唑酮（Tr）或吡虫啉（Im）配合喷施的盆栽试验，揭示了硫酸锌与三唑酮或吡虫啉配合喷施对Zn在小麦体内转移和分配的影响及机制。结果表明，与不喷锌相比，不论单独喷锌或锌肥与农药（Tr 或 Im）配合喷施均能显著提高籽粒干重及全Zn含量。相较于单独喷锌处理，锌肥与三唑酮或吡虫啉配合喷施对籽粒全Zn含量无显著影响，但因籽粒干重增加17%以上，籽粒Zn携出量显著增加。与单独喷锌处理相比，锌肥与三唑酮或吡虫啉配合喷施处理茎秆、叶片和颖壳全Zn含量和Zn携出量均显著提高，其中叶片和颖壳增幅大于茎秆。此外，硫酸锌与三唑酮或吡虫啉配合喷施处理小麦花后Zn吸收量及其向籽粒的转移量均显著高于单独喷锌处理。单独喷锌处理颖壳可溶性Zn占全Zn的比例为60.8%，而锌肥与三唑酮或吡虫啉配合喷施处理均达70%以上。可见，硫酸锌与三唑酮或吡虫啉配合喷施不会显著影响锌肥的籽粒富锌效果，但能通过提高营养器官对Zn的吸收及Zn的有效性增加Zn向籽粒的转移和累积。 （3）通过0.4%ZnSO4·7H2O与按开花期/灌浆期组合的3组不同农药（甲基硫菌灵/吡虫啉、高效氯氰菊酯/三唑酮和哒螨灵/多菌灵）配合喷施的田间试验，探究了硫酸锌与开花期/灌浆期不同组合农药配合喷施对小麦籽粒及其加工组分Zn含量和锌生物有效性的影响。结果发现，与不喷锌相比，不论单独喷锌或锌肥与开花期/灌浆期不同组合农药配合喷施均能显著提高小麦全粒、面粉和麸皮中Zn含量及其生物有效性。相较于单独喷锌处理，锌肥与开花期/灌浆期不同组合农药配合喷施会显著提高麸皮中 Zn 含量，而全粒和面粉中Zn含量及面粉中Zn累积分布的提升并不显著。硫酸锌与高效氯氰菊酯/三唑酮配合喷施处理小麦面粉中植酸含量、全粒和面粉植酸/Zn摩尔比均显著降低，且全粒和面粉中估算的锌的人体利用率均提高显著，即显著提高了锌的生物有效性；硫酸锌与哒螨灵/多菌灵配合喷施仅显著提高了面粉中估算的锌的人体利用率；而硫酸锌与甲基硫菌灵/吡虫啉配合喷施对小麦全粒和各加工组分植酸含量、植酸/Zn摩尔比和估算的锌的人体利用率均无显著影响。可见，硫酸锌与开花期/灌浆期不同组合农药配合喷施不会降低小麦全粒和面粉的锌营养品质，且硫酸锌与高效氯氰菊酯/三唑酮配合喷施会显著提高全粒和面粉中锌的生物有效性。 综上所述，单就籽粒锌强化而言，在我国北方石灰性潜在缺锌土壤上，硫酸锌与农药配合喷施不会影响小麦籽粒和面粉的富锌效果，同时还可能提高小麦全粒及面粉中锌的生物有效性。因此，硫酸锌与农药配合可以作为小麦籽粒锌强化的有效简捷农艺措施。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本研究切入点

1.4 研究内容

1.5 技术路线

第二章 硫酸锌与农药配合喷施时混合液中Zn-农药复合物的形成情况初探

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

2.5 小结

第三章 硫酸锌与农药配合喷施对小麦锌累积分配及转移的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

3.5 小结

第四章 硫酸锌与农药配合喷施对小麦籽粒及其加工组分锌营养品质的影响

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果与分析

4.4 讨论

4.5 小结

第五章 主要结论、创新点及展望

5.1 主要结论

5.2 创新点

5.3 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

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