摘要：為探究施用鋅肥對(duì)污染土壤中小麥Cd吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，采用盆栽試驗(yàn)，研究了兩種鋅肥（常規(guī)鋅肥、緩釋鋅肥）及其不同用量（13、26、66 mg.kg-1）對(duì)根際土壤Cd、Zn有效性和小麥Cd、Zn吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。結(jié)果表明：施用兩種鋅肥均可顯著增加土壤有效態(tài)Zn含量，但施用緩釋鋅肥在小麥孕穗期、灌漿期和成熟期對(duì)土壤有效態(tài)Zn的貢獻(xiàn)顯著高于常規(guī)鋅肥，且不同生育期小麥根部和地上部Zn含量高于相應(yīng)濃度常規(guī)鋅肥處理。在拔節(jié)期，施用常規(guī)和緩釋鋅肥均能有效降低小麥根部Cd含量，Cd含量分別比對(duì)照（未施鋅肥）降低了23％-33％和3％-48％，且中、高濃度鋅肥同時(shí)顯著降低了根部-地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)。常規(guī)和緩釋鋅肥對(duì)灌漿期和成熟期小麥地上部Cd含量的降幅分別為21％-54％和13％-43％。雖然高濃度緩釋鋅肥在小麥拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期顯著增加了土壤有效態(tài)Cd含量，但卻顯著降低了小麥灌漿期和成熟期根部一地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)。施用高濃度常規(guī)鋅肥也能顯著降低小麥成熟期根部-地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)。所有處理中，僅施用高濃度常規(guī)和緩釋鋅肥顯著降低了小麥籽粒中Cd含量，降幅分別為19％和29％。相關(guān)性分析顯示，在小麥全生育期，小麥根部Zn含量與地上部Cd含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，并且緩釋鋅肥處理的小麥成熟期地上部-籽粒Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)隨施Zn濃度的增加而減小，表明施用鋅肥能有效抑制小麥對(duì)Cd的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。施用高濃度鋅肥抑制Cd從地上部向籽粒轉(zhuǎn)移的效率仍較低，在中重度Cd污染土壤中單施鋅肥不能保證小麥的安全生產(chǎn)，需在小麥Cd吸收關(guān)鍵期組合其他阻控技術(shù)措施，以進(jìn)一步降低Cd在小麥籽粒中的積累。

關(guān)鍵詞：小麥；鎘；鋅肥；鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)

中圖分類(lèi)號(hào)：X53；X173 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-2043（2024）01-0019-11 d01：10.11654/jaes.2023-0187

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要糧食作物，在糧食生產(chǎn)中具有重要地位。前期研究通過(guò)Meta分析或野外調(diào)查嘲發(fā)現(xiàn)小麥籽粒鎘（Cd）的富集因子顯著高于水稻，易導(dǎo)致小麥籽粒Cd含量超標(biāo)，影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。另外，Cd移動(dòng)性強(qiáng)，可通過(guò)食物鏈傳遞給人體健康帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。Cd進(jìn)入人體累積后會(huì)對(duì)肺、腎臟、肝臟、心腦血管、生殖系統(tǒng)、骨骼和免疫系統(tǒng)等造成嚴(yán)重?fù)p傷。Cd還會(huì)影響人體腸胃系統(tǒng)對(duì)鈣、磷的吸收，導(dǎo)致骨質(zhì)軟化、關(guān)節(jié)疼痛等問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)的Cd污染事件頻繁發(fā)生。例如，河南省開(kāi)封市、新鄉(xiāng)市部分區(qū)域小麥籽粒Cd超標(biāo)率可達(dá)100％。目前研發(fā)的Cd污染農(nóng)田安全利用技術(shù)多針對(duì)水稻，而降低小麥籽粒Cd積累面臨極大挑戰(zhàn)。因此，研發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、適用的小麥降Cd技術(shù)，對(duì)于保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和維護(hù)民眾身體健康意義重大。

鋅（Zn）是植物所必需的微量元素，Zn可以通過(guò)減少植物氧化應(yīng)激、改善光合作用、增強(qiáng)光合性能和促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)平衡等方式促進(jìn)作物生長(zhǎng)并增強(qiáng)其抗逆性。另外，Zn和Cd具有相似的化學(xué)性質(zhì)，在土壤中，土壤膠體會(huì)對(duì)Zn2+和Cd2+進(jìn)行選擇性吸附，表現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)作用。同時(shí)，在作物根際和體內(nèi)，Cd與Zn通過(guò)相同的陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或轉(zhuǎn)運(yùn)通道（ZIP、MTP等）進(jìn)入作物根部并轉(zhuǎn)移到地上部，具有一定的交互作用。當(dāng)作物根際存在大量陽(yáng)離子時(shí)，根系中Cd的累積會(huì)減少，進(jìn)而減少作物對(duì)Cd的吸收。有研究表明，土壤中施Zn能抑制不同品種小麥對(duì)Cd的吸收，降低小麥地上部分Cd含量。也有研究表明，基施鋅肥會(huì)增加小麥Cd累積量。而牛碩等的研究表明，施用低量Zn會(huì)降低小麥籽粒Cd含量，施用高量Zn會(huì)增加小麥籽粒Cd積累。前期研究結(jié)果的不一致可能與土壤Cd、Zn的含量和土壤理化性質(zhì)及作物品種等有關(guān)。因此，基施鋅肥對(duì)降低小麥籽粒Cd累積的效果和作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步明確。另外，緩控釋肥料可保證作物生長(zhǎng)過(guò)程中功能元素的長(zhǎng)效釋放，而目前關(guān)于緩控釋功能肥料（如緩釋鋅肥）對(duì)小麥Cd吸收的影響研究未見(jiàn)報(bào)道。

本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)，對(duì)比研究施用不同量的硫酸鋅肥料和包膜的緩釋鋅肥對(duì)小麥不同生育期根際土壤中有效態(tài)Cd、Zn含量以及小麥各部位對(duì)Cd、Zn吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，旨在探明不同類(lèi)型與不同用量的鋅肥拮抗小麥Cd吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的效果和潛力，為進(jìn)一步提升小麥安全生產(chǎn)的優(yōu)化施肥技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1材料與方法

1.1供試材料

供試土壤取自江蘇省蘇南某市兩處相鄰的重金屬Cd污染農(nóng)田，土壤Cd含量分別為0.4 mg·kg-1和7.27 mg·kg-1，土壤類(lèi)型為黃泥土。取表層0-20 cm土壤，經(jīng)風(fēng)干去除雜物后，將低Cd污染土壤與高Cd污染土壤按質(zhì)量比3：1充分混勻，過(guò)孔徑2 mm篩備用?；靹蚝蟮耐寥阑纠砘再|(zhì)詳見(jiàn)表1。供試小麥品種為揚(yáng)麥16，屬于長(zhǎng)江中下游麥區(qū)主推品種。

供試鋅肥分別為常規(guī)硫酸鋅粉末（ZnSO4·7H2O）和緩釋硫酸鋅顆粒。緩釋硫酸鋅由硫酸鋅顆粒經(jīng)包膜而成，硫酸鋅顆粒含量98％，購(gòu)自山東金潤(rùn)梓生物科技有限公司。緩釋硫酸鋅顆粒包膜材料為水性丙烯酸酯，包膜量為15％，另有包膜量為15％的緩釋尿素，二者均由江蘇艾薩斯新型肥料工程技術(shù)有限公司提供。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)，將土風(fēng)干后裝入直徑22 cm，高24 cm的塑料盆中，每盆裝土5.0 kg?；孰S土壤裝盆時(shí)施入，每盆加入4g氮磷鉀復(fù)合肥（N：P20s：K20=15：15：15）和0.39 g緩釋尿素，至盆栽試驗(yàn)結(jié)束，不再追肥。Zn以常規(guī)硫酸鋅粉末和包膜緩釋硫酸鋅顆粒的形式加入土壤，在表層5-10 cm中充分?jǐn)嚢杌靹?。設(shè)置Zn的添加量為13、26、66 mg.kg-1，分別記作Znl、2n2、2n3（常規(guī)硫酸鋅粉末）和SZn1、S2n2、S2n3（包膜緩釋硫酸鋅顆粒），未施加鋅肥的處理作為對(duì)照，記作CK。試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)12次。盆栽試驗(yàn)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室大棚內(nèi)進(jìn)行，小麥于2021年1月2日播種，每盆10株，一個(gè)月后間苗留8株，生長(zhǎng)期間定量澆水。

1.3樣品采集與處理

在小麥拔節(jié)期（2021年3月11日）、孕穗期（2021年3月30日）、灌漿期（2021年4月25日）和成熟期（2021年5月19日）采用破壞性取樣方法分別采集7個(gè)處理3個(gè)重復(fù)的21盆小麥植株和土壤樣品。通過(guò)抖落法收集小麥根部附近的土壤（約1 kg），土壤風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)10目尼龍篩后置于塑料自封袋中備用。分別采集小麥植株根部、地上部和成熟期的籽粒樣品，用自來(lái)水和去離子水清洗后置于烘箱105℃下殺青30 min，65℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定各部位于物質(zhì)量，然后用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎烘干樣品，過(guò)0.25 mm尼龍篩后供分析測(cè)試。

1.4測(cè)試指標(biāo)及方法

土壤（土水比1：2.5）pH采用pH計(jì)（梅特勒托利多，F(xiàn)E28，上海）測(cè)定。土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀一外加熱法測(cè)定；全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷采用碳酸氫鈉提取，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用乙酸銨提取法測(cè)定。土壤有效態(tài)Cd、Zn含量采用DTPA（二乙基三胺五乙酸）提?。煌寥繡d、Zn含量采用王水消解，小麥各部位Cd含量采用HN03-HCl04（體積比5：1）消解。土壤和植株消化液以及土壤提取液中的Cd、Zn含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（PerkinElmer，NexION -2000，美國(guó)）測(cè)定。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖，使用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。處理間差異顯著性采用單因素方差分析（ANOVA），Duncan法檢驗(yàn)。采用Pear-son相關(guān)系數(shù)表征各指標(biāo)之間的相關(guān)性。

小麥根部-地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)為小麥地上部Cd含量與小麥根部Cd含量之比

小麥地上部-籽粒Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)為小麥籽粒Cd含量與成熟期小麥地上部Cd含量之比。

2結(jié)果與分析

2.1鋅肥對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響

小麥拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期和成熟期地上部（不包含籽粒干質(zhì)量）和根部于質(zhì)量以及成熟期籽粒干質(zhì)量變化如表2所示。在小麥灌漿期和成熟期，施用不同量的常規(guī)鋅肥和緩釋鋅肥均未對(duì)小麥生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響，對(duì)成熟期小麥籽粒干質(zhì)量影響也不顯著。在小麥孕穗期，Zn1、2n2對(duì)小麥地上部和根部生物量產(chǎn)生了顯著的負(fù)面影響；而S2n2，S2n3顯著增加了孕穗期小麥根部的生物量，但未對(duì)小麥地上部生物量產(chǎn)生顯著影響。

2.2鋅肥對(duì)土壤pH和Cd、Zn有效性的影響

從圖1可以看出，施用鋅肥在小麥拔節(jié)期和孕穗期對(duì)土壤pH的影響較為顯著。在小麥拔節(jié)期，2n3和S2n3處理顯著降低了土壤pH，分別比CK降低了0.39個(gè)和0.55個(gè)單位。在小麥孕穗期，施用緩釋鋅肥降低了土壤pH，且土壤pH隨鋅肥用量的增加而降低，S2n2、S2n3處理的土壤pH與CK相比分別降低了0.64個(gè)和0.84個(gè)單位。在小麥灌漿期和成熟期，施用鋅肥處理的土壤pH逐漸提升，與CK無(wú)顯著差異。

施用鋅肥后小麥不同生長(zhǎng)期土壤有效態(tài)Zn、Cd含量的變化如圖2所示。CK處理中，土壤有效態(tài)Zn含量在小麥全生育期一直處于較低水平（低于2 mg·kg-1）。常規(guī)鋅肥處理中，僅2n3在小麥拔節(jié)期和成熟期均顯著增加了土壤有效態(tài)Zn含量，比CK增加了10倍和9倍。而S2n3處理在小麥孕穗期、灌漿期、成熟期均大幅增加了土壤有效態(tài)Zn含量（相比CK增加了46-131倍），且土壤有效態(tài)Zn含量隨小麥生長(zhǎng)呈逐漸下降趨勢(shì)。但S2n3處理在小麥拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期顯著增加了土壤有效態(tài)Cd含量，比CK增加了8％-21％，這與S2n3處理影響土壤pH的變化規(guī)律相一致。在小麥孕穗期和灌漿期，S2n2處理也使土壤有效態(tài)Zn含量分別增加了58倍和13倍，但對(duì)土壤Cd有效性無(wú)顯著影響；2n2處理也提高了土壤Zn的有效性，但未對(duì)土壤Cd有效性產(chǎn)生顯著影響。在小麥成熟期，雖然施用Zn1、2n2和SZn1未顯著改變土壤Zn的有效性，但均顯著（Plt;0.05）降低了土壤有效態(tài)Cd含量，與CK相比土壤有效態(tài)Cd含量降低了5％-11％。

2.3鋅肥對(duì)小麥根部和地上部Zn、Cd含量的影響

由圖3a和圖3c可知，小麥根部Zn、Cd含量隨小麥生長(zhǎng)總體呈下降趨勢(shì)。在小麥全生育期，施用中、高濃度緩釋鋅肥處理小麥根部Zn含量均顯著高于相應(yīng)濃度常規(guī)鋅肥處理。與CK相比，S2n2、S2n3和2n3能顯著提高小麥拔節(jié)期和灌漿期根部Zn含量，增幅為44％-147％和113％-762％。Zn1、2n3和S2n3在小麥灌漿期顯著降低了小麥根部Cd含量，降幅為22％-25％。而在小麥拔節(jié)期，施用常規(guī)鋅肥和緩釋鋅肥均能有效降低小麥根部Cd含量，分別比CK降低了23％-33％和3％-48％。在小麥孕穗期，與CK相比，SZn1、S2n2、S2n3處理分別使小麥根部Zn含量增加了253％、342％和673％；其中，SZn1、S2n3處理顯著降低了小麥根部Cd含量，分別比CK降低了20％和32％。在小麥成熟期，與CK相比，除2n2外，其余處理均顯著增加了小麥根部Zn含量，增幅為49％-251％。Zn1顯著增加了成熟期小麥根部Cd含量，比CK增加了29％，而其余施用常規(guī)鋅肥和緩釋鋅肥處理的小麥根部Cd含量與CK相比無(wú)顯著差異。

由圖3b和圖3d可知，小麥地上部Zn、Cd含量隨小麥生長(zhǎng)呈先下降后上升的趨勢(shì)。在小麥全生育期，緩釋鋅肥處理中小麥地上部Zn含量均高于常規(guī)鋅肥處理。在小麥拔節(jié)期和孕穗期，SZn1、S2n2、S2n3均顯著（Plt;0.05）增加了小麥地上部Zn含量，增幅分別為41％-56％、70％-196％和128％-326％；其中S2n2在拔節(jié)期和孕穗期能顯著（Plt;0.05）降低小麥地上部Cd含量，相比CK降低了33％和12％。在小麥灌漿期，2n3和S2n3均顯著增加了小麥地上部Zn含量，相比CK分別增加了38％、188％。在小麥成熟期，除2n2處理外，其余處理均顯著增加了小麥地上部Zn含量，增幅為49％-230％。同時(shí)在小麥灌漿期和成熟期，與CK相比，施用常規(guī)和緩釋鋅肥均能有效降低小麥地上部Cd含量，降幅分別為21％-54％和13％-43％。

2.4鋅肥對(duì)小麥籽粒Zn、Cd含量的影響

小麥籽粒中Zn、Cd含量的變化如圖4所示。由圖4a可知，施用鋅肥均顯著增加了小麥籽粒中Zn含量，且常規(guī)鋅肥處理中小麥籽粒Zn含量顯著高于施用相應(yīng)濃度緩釋鋅肥處理。與CK相比，施用常規(guī)鋅肥使小麥籽粒Zn含量增加了167％-187％，而緩釋鋅肥處理中小麥籽粒Zn含量增幅分別為50％、125％和136％。由圖4b可知，施用鋅肥均能在一定程度上降低小麥籽粒中Cd含量，施用常規(guī)鋅肥和緩釋鋅肥分別使小麥籽粒Cd含量降低了1％-19％和2％-29％。常規(guī)鋅肥處理中，籽粒中Cd含量隨施Zn含量的增加逐漸降低。所有處理中僅2n3和S2n3顯著降低了小麥籽粒中Cd含量，分別比CK降低了19％和29％。

2.5鋅肥對(duì)小麥Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響

施鋅肥對(duì)小麥根部-地上部、地上部-籽粒Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響如圖5所示，結(jié)果表明小麥在成熟期根部-地上部的Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)顯著高于其他時(shí)期。施用常規(guī)或緩釋鋅肥均可有效降低小麥灌漿期和成熟期根部Cd向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。在灌漿期，緩釋鋅肥降低小麥根部Cd向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的效果優(yōu)于常規(guī)鋅肥；在成熟期，常規(guī)鋅肥以及SZn1、S2n3處理的根部一地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)均顯著低于CK。施用緩釋鋅肥處理的地上部-籽粒Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)隨Zn添加量的增加呈下降趨勢(shì)。2n2和SZn1顯著提升了小麥地上部-籽粒Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)，但其他處理并未顯著增加地上部一籽粒Cd的轉(zhuǎn)移系數(shù)。

2.6土壤有效態(tài)Zn含量、小麥各部位Cd、Zn含量和Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)的相關(guān)性分析

由表3可知，在小麥全生育期，土壤有效態(tài)Zn含量與小麥地上部、根部Zn含量均呈正相關(guān)關(guān)系，其中孕穗期和灌漿期的土壤有效態(tài)Zn含量與小麥地上部、根部Zn含量的相關(guān)性達(dá)到極顯著性水平（Plt;0.01），表明施用鋅肥提高了土壤有效態(tài)Zn含量，并促進(jìn)了小麥根部和地上部對(duì)Zn的吸收。在小麥全生育期，土壤有效態(tài)Zn含量與小麥地上部和根部Cd含量均呈負(fù)相關(guān)，其中灌漿期的土壤有效態(tài)Zn含量與小麥地上部Cd含量的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平（Plt;0.01）；并且在小麥全生育期，根部Zn含量均與小麥地上部Cd含量呈負(fù)相關(guān)。這表明施用鋅肥在促進(jìn)小麥根部Zn吸收的同時(shí)，可以拮抗小麥地上部的Cd吸收。

3討論

3.1鋅肥對(duì)土壤Cd、Zn有效性的影響

施入土壤中的微量元素可通過(guò)改變土壤性質(zhì)和重金屬形態(tài)影響植物重金屬吸收。本研究發(fā)現(xiàn)，S2n3處理在小麥孕穗期和灌漿期大幅增加了土壤中有效態(tài)Zn含量（圖2a），同時(shí)在小麥拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期顯著增加了土壤中有效態(tài)Cd含量（圖2b）。施用鋅肥增加了土壤中有效態(tài)Cd含量的結(jié)果與Sharif等的研究結(jié)果相一致。這可能是因?yàn)閆n與Cd具有極其相似的化學(xué)性質(zhì)，而緩釋鋅肥在小麥孕穗期和灌漿期持續(xù)供應(yīng)的Zn元素取代了土壤中Cd的吸附位點(diǎn)，降低了土壤膠體對(duì)Cd的吸附，從而增加了Cd的含量。另外，由于硫酸鋅屬于生理酸性肥料，硫酸鹽會(huì)與作物代換吸收釋放出來(lái)的H+結(jié)合形成硫酸從而使土壤pH降低，并且SO2在好氧條件下會(huì)與土壤中的Cd2+形成CdSO4絡(luò)合物，也會(huì)導(dǎo)致土壤有效態(tài)Cd含量的增加。S2n3處理在小麥拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期降低了土壤pH（圖1），這也會(huì)一定程度上導(dǎo)致Cd的有效性提高。雖然S2n3處理在小麥孕穗期和灌漿期顯著增加了土壤中有效態(tài)Cd含量，但未顯著增加小麥地上部和根部Cd含量（圖3）。各施鋅肥處理小麥成熟期土壤有效態(tài)Cd含量與CK相比均有所降低（圖2b），這與Zhou等的研究結(jié)果相一致。另外，本研究中，S2n2、S2n3在小麥孕穗期和灌漿期大幅增加了土壤有效態(tài)Zn含量（圖2a），其遠(yuǎn)超土壤中Zn的添加量，這與緩釋肥的添加方式有關(guān)。緩釋鋅肥是以顆粒形式加入土壤，其在土壤中呈顆粒狀態(tài)分布，取樣時(shí)未釋放的顆粒容易導(dǎo)致部分區(qū)域Zn含量偏高。

3.2鋅肥對(duì)小麥根部和地上部Cd累積及分配的影響

本研究中，施用不同量、不同類(lèi)型的鋅肥均可增加小麥各部位Zn含量（圖3a、圖3b），并降低了小麥拔節(jié)期根部Cd含量及孕穗期、灌漿期和成熟期小麥地上部Cd含量（圖3c、圖3d）。小麥全生育期土壤中有效態(tài)Zn含量與小麥地上部和根部Cd含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，并且小麥根部Zn含量均與小麥地上部Cd含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明基施鋅肥能降低小麥根部對(duì)Cd的吸收和向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)及分配，Zn、Cd之間具有拮抗作用，這與前人的研究結(jié)果一致。前期研究表明Zn與Cd均可通過(guò)質(zhì)外體途徑沿細(xì)胞壁中的空隙從表皮、皮層到內(nèi)皮層，然后進(jìn)入木質(zhì)部和韌皮部中傳輸；同時(shí)，Zn與Cd可從根毛細(xì)胞膜上的通道進(jìn)入后，再利用細(xì)胞與細(xì)胞間的胞間連絲經(jīng)由皮層、內(nèi)皮層及周鞘進(jìn)入根內(nèi)導(dǎo)管細(xì)胞進(jìn)行傳輸。目前，已經(jīng)明確鋅鐵調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)ZIP家族蛋白參與Cd的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。Zn與Cd兩者具有相同的吸收通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，存在拮抗作用。韓瀟瀟的研究發(fā)現(xiàn)，施用不同濃度鋅肥可以降低水稻各器官Cd含量。Zhou等的研究表明，在土壤中施加Zn可以抑制小麥根系Cd吸收并降低小麥籽粒Cd含量。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，S2n3處理使土壤pH下降，根際土壤中的Cd活化導(dǎo)致土壤Cd有效性升高，但依然能夠抑制小麥地上部Cd吸收，表明Zn與Cd之間的拮抗作用發(fā)揮了主要作用。

本研究發(fā)現(xiàn)小麥根部累積的Cd向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵時(shí)期在拔節(jié)期，該時(shí)期小麥地上部Cd含量最高。姜麗娜等通過(guò)大田試驗(yàn)研究Cd在小麥體內(nèi)的吸收、分配和積累規(guī)律，發(fā)現(xiàn)拔節(jié)-抽穗期和灌漿期Cd2+吸收量及吸收速率顯著高于其他時(shí)期。本研究中，在小麥拔節(jié)期各部位Zn含量最高，并且施用鋅肥降低了小麥根部Cd含量（圖3），這與小麥Zn吸收、分配特點(diǎn)較為匹配。相關(guān)研究表明，拔節(jié)期前小麥葉片中Zn的分配率占全株總積累量的50％以上，后期籽粒Zn的積累主要取決于各器官再分配。因此，小麥拔節(jié)期是調(diào)控小麥Cd吸收的關(guān)鍵時(shí)期，可通過(guò)基施鋅肥抑制根系對(duì)Cd的累積。另外，本研究中施用不同量和不同類(lèi)型的鋅肥均顯著降低了灌漿期小麥地上部Cd的含量（圖3d），緩釋鋅肥與2n2同時(shí)顯著降低了根-地上部的轉(zhuǎn)移系數(shù)（圖5）。周振的研究結(jié)果表明Zn的營(yíng)養(yǎng)遷移時(shí)期主要集中在抽穗期和灌漿期。本研究發(fā)現(xiàn)成熟期Cd向地上部和籽粒的轉(zhuǎn)移能力均較高，基施鋅肥并未降低小麥成熟期地上部一籽粒的Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)（圖5b），僅2n3和S2n3處理顯著降低了小麥籽粒Cd含量（降幅分別為19％和29％）。本研究結(jié)果表明，在小麥成熟期，通過(guò)根部吸收至地上部的Cd快速向籽粒轉(zhuǎn)移，此時(shí)僅通過(guò)基施鋅肥拮抗Cd向籽粒中轉(zhuǎn)移的效果仍不理想。前期研究表明，基施鋅肥對(duì)成熟期小麥籽粒Zn含量的提升效果比葉面噴施鋅肥差，葉面噴施鋅肥能有效降低作物籽粒中Cd含量。Zhou等研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)高積累品種小麥葉面噴施ZnSO4能使小麥籽粒Cd含量降低25％-52％。Wu等的研究也表明葉面噴施鋅和硒肥均能顯著降低小麥籽粒Cd含量，降幅為13％-63％。因此，在小麥成熟期，葉面噴施鋅肥可能對(duì)提高地上部與籽粒Zn含量的效果更好，更有利于抑制Cd向小麥籽粒中的轉(zhuǎn)移。

不同鋅肥用量對(duì)拮抗小麥不同生育期Cd吸收的效果差異較大。2n3或S2n2對(duì)抑制拔節(jié)期小麥地上部Cd含量或降低拔節(jié)期根部一地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)的效果明顯優(yōu)于低濃度鋅肥。同時(shí)，在成熟期S2n3或2n3均能顯著降低地上部與籽粒中Cd的含量，雖然施用鋅肥會(huì)導(dǎo)致部分土壤Cd的活化，但是高濃度鋅肥處理下Zn和Cd表現(xiàn)出的拮抗作用是降低小麥Cd吸收的主要原因。但施Zn對(duì)抑制Cd從地上部向籽粒轉(zhuǎn)移的效率仍較低。這可能是因?yàn)槭㈱n的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致小麥根部對(duì)Cd2+的被動(dòng)運(yùn)輸增加，Zn含量的提高使小麥產(chǎn)生更多與Zn2+相關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這些轉(zhuǎn)運(yùn)載體也會(huì)相應(yīng)提高Cd2+的轉(zhuǎn)運(yùn)。周振的研究發(fā)現(xiàn)，在不同生育時(shí)期小麥對(duì)Cd的吸收表現(xiàn)出拮抗與協(xié)同兩種截然相反的結(jié)果，缺Zn土壤適量施Zn有助于小麥的生長(zhǎng)，減少Cd的吸收，但隨著Zn水平的增大，Cd吸收出現(xiàn)先減少后增加的現(xiàn)象。Sarwar等的研究發(fā)現(xiàn)，基施鋅肥對(duì)小麥籽粒Cd累積無(wú)明顯影響，低濃度鋅肥處理增加小麥旗葉Cd含量。因此，Zn對(duì)小麥Cd吸收的影響可能與外界Zn含量、土壤性質(zhì)、作物生育期和施用方式有關(guān)，仍需進(jìn)一步開(kāi)展科學(xué)精準(zhǔn)施Zn的相關(guān)研究。

3.3鋅肥對(duì)小麥籽粒Cd累積的影響

本研究中，施用鋅肥均顯著增加了小麥籽粒中Zn含量（圖4a），這與以往的大量研究結(jié)果相一致。另外，本研究發(fā)現(xiàn)施用鋅肥均能降低小麥籽粒Cd含量，但僅S2n3、S2n3顯著降低了小麥籽粒中Cd含量（圖4b）。通過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，S2n3能降低小麥灌漿期和成熟期根部一地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)，2n3能降低小麥成熟期根部-地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)（圖5a），并且施用緩釋鋅肥處理中小麥地上部-籽粒Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)隨施Zn量的增加而減少（圖5b），表明高濃度鋅肥可以緩解小麥Cd根部-地上部-籽粒的轉(zhuǎn)移，從而降低小麥籽粒Cd含量，這與前人的研究結(jié)果不一致。Zhou等的研究表明，缺Zn土壤適量施Zn有助于降低小麥籽粒Cd吸收，其作用效果與Zn的施用量密切相關(guān)，施Zn 40 mg·kg-1時(shí)效果最好，80 mg·kg-1時(shí)效果最差。牛碩等通過(guò)田間試驗(yàn)探究了不同用量Zn對(duì)兩地小麥籽粒Cd累積的影響，發(fā)現(xiàn)土壤Zn小于200 mg·kg-1時(shí)，土壤Zn是土壤-小麥系統(tǒng)Cd富集的主要影響因子，Zn和Cd表現(xiàn)出拮抗作用；而土壤Zn大于200 mg·kg-1時(shí)，土壤Cd的活化是影響小麥籽粒Cd富集的主要原因，Zn和Cd表現(xiàn)出協(xié)同效果。本研究中，供試土壤為弱酸性土壤，不同于前兩個(gè)研究中的弱堿性土壤，另外，本研究中土壤Zn添加量最高為66 mg·kg-1，低于文獻(xiàn)中的Zn施用量，因此，未出現(xiàn)高含量Zn提高小麥Cd吸收的現(xiàn)象。但研究中施用鋅肥顯著降低了小麥地上部-籽粒Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)（圖Sb），雖然高濃度鋅肥對(duì)降低小麥籽粒Cd含量效果最好，但由于土壤中Cd的含量較高而仍難達(dá)到國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)。因此，施用鋅肥抑制小麥Cd累積的作用效果與土壤Cd含量直接相關(guān)，可能存在保障小麥安全生產(chǎn)的土壤Cd含量閾值，這有待進(jìn)一步系統(tǒng)研究明確。

綜上所述，施用高濃度鋅肥可以提升土壤有效態(tài)Zn含量，增加小麥地上部和根部Zn含量，降低小麥孕穗期、灌漿期和成熟期地上部Cd含量及Cd向地上部的轉(zhuǎn)移，從而減少小麥籽粒Cd含量。但在成熟期鋅肥抑制籽粒Cd累積的效率仍有待提升，建議基施高含量鋅肥的同時(shí)在小麥Cd吸收關(guān)鍵期組合葉面噴施鋅肥，一方面調(diào)控小麥生長(zhǎng)后期對(duì)Zn的需求，另一方面通過(guò)噴施葉面鋅肥在小麥灌漿期和成熟期進(jìn)一步控制Cd向小麥籽粒的遷移。

4結(jié)論

（1）施用66 mg·kg-1緩釋鋅肥會(huì)降低土壤pH，顯著提高小麥拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期土壤有效態(tài)Cd含量，同時(shí)顯著提高小麥生長(zhǎng)中后期土壤中有效態(tài)Zn含量。緩釋鋅肥在小麥孕穗期、灌漿期和成熟期對(duì)土壤有效態(tài)Zn的供給高于常規(guī)鋅肥。

（2）基施鋅肥促進(jìn)了小麥各部位對(duì)Zn的吸收，緩釋鋅肥處理中小麥不同時(shí)期根部和地上部Zn含量高于相應(yīng)含量的常規(guī)鋅肥處理。

（3）施用鋅肥處理在灌漿期和成熟期有效降低了小麥地上部Cd含量，減少了小麥根部Cd向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，Cd和Zn呈拮抗作用。66 mg·kg-1緩釋鋅肥顯著降低了小麥灌漿期和成熟期根部-地上部Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)。

（4）66 mg·kg-1常規(guī)鋅肥和緩釋鋅肥顯著降低了小麥籽粒中Cd含量，降幅分別為19％和29％。但在中、重度Cd污染土壤中，單獨(dú)施用鋅肥不能保證小麥的安全生產(chǎn)，需在小麥Cd吸收關(guān)鍵期組合其他阻控技術(shù)措施，進(jìn)一步降低Cd在小麥籽粒中的積累。