【摘 要】
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近年来人体锌(Zn)缺乏已成为全球普遍存在的营养健康问题,食物中锌含量低是导致这一现象的直接原因。作物籽粒是食物的主要原料,通过农艺强化增加作物籽粒锌是解决这一问题的重要措施,且有不少研究已证实并取得良好的成效。生物炭作为一种土壤改良剂因其特殊的理化特性具有水分保持和离子吸附能力被广泛应用于改善土壤质量,但生物炭自身强大的吸附特性是否会降低土壤锌的生物有效性,从而影响作物对锌的吸收累积,导致作物锌
【基金项目】
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国家重点研发计划专项(2021YFD1900700); 陕西省自然科学基础研究计划(2022JM-103); 国家自然科学基金(41671307、51279197);
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近年来人体锌(Zn)缺乏已成为全球普遍存在的营养健康问题,食物中锌含量低是导致这一现象的直接原因。作物籽粒是食物的主要原料,通过农艺强化增加作物籽粒锌是解决这一问题的重要措施,且有不少研究已证实并取得良好的成效。生物炭作为一种土壤改良剂因其特殊的理化特性具有水分保持和离子吸附能力被广泛应用于改善土壤质量,但生物炭自身强大的吸附特性是否会降低土壤锌的生物有效性,从而影响作物对锌的吸收累积,导致作物锌的进一步匮乏?目前缺乏系统研究。针对这一问题,本论文以潜在缺锌的黄土高原旱作区施用不同量生物炭的长期定位试验为基础,以冬小麦农田为研究对象,探究锌肥及其与有机肥配施对生物炭农田锌生物有效性的作用效果。获得的主要结果如下:(1)生物炭影响小麦不同生育期土壤全锌、有效锌、交换态锌和松结有机态锌含量,但影响程度与生物炭添加量有关。与未添加生物炭(B0)处理相比,施用生物炭显著降低小麦拔节期和扬花期土壤全锌含量,显著降低小麦拔节期、扬花期和成熟期土壤交换态锌含量,显著增加小麦拔节期、扬花期和成熟期土壤松结有机态锌含量。与B0处理相比,施用20 t hm-2生物炭(B20)处理显著降低小麦拔节、扬花和成熟期土壤有效锌含量,降幅分别为20.32%、22.99%、21.10%,其他生物炭处理无显著差异。与B0处理相比,生物炭处理小麦籽粒锌含量降低,其中B20处理降低最显著(22.79%)。(2)施锌显著增加生物炭农田土壤全锌和有效锌含量,拔节期时以B0处理增加最显著;对小麦籽粒锌含量的提高幅度有限,以B50处理籽粒锌含量增加最高。施锌后,麦田土壤全锌平均含量从68.27 mg kg-1提高到79.76 mg kg-1,土壤有效锌平均含量从0.60 mg kg-1提高到2.21 mg kg-1。小麦拔节期,与不施锌肥相比,B0处理土壤全锌和有效锌含量增幅最大,土壤全锌含量增加37.62 mg kg-1,有效锌含量增加3.16 mg kg-1。各处理小麦籽粒锌平均含量从21.47 mg kg-1提高到24.16 mg kg-1,其中B10和B50处理分别显著增加11.14%和12.27%。(3)有机肥与锌肥配施可促进土壤残渣态锌向松结有机态锌的转化,提高土壤锌有效性和小麦籽粒锌吸收。与单施锌肥相比,锌肥配施有机肥增加农田土壤各形态锌含量和小麦籽粒锌含量。土壤全锌平均含量增加1.83%,有效锌含量增加9.19%,松结有机态锌含量增加18.47%,小麦籽粒锌含量增加12.29%。相关性分析表明,有机肥与锌肥配施提高了土壤养分,促进了残渣态锌向松结有机态锌的转化,同时有效改善了土壤理化因子对小麦锌吸收的限制,促进了小麦对锌的吸收累积,以及小麦灌浆至成熟期阶段锌向籽粒中分配累积。以上研究结果表明,不同量生物炭添加对旱作小麦籽粒锌含量表现为降低趋势,可通过锌肥配施有机肥技术改善土壤条件,促进无效态锌向有效态锌的转化,提高土壤锌有效性以及小麦对锌的吸收能力,增加黄土高原潜在缺锌区小麦籽粒锌含量。
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