我国乃至全世界因缺锌导致的人体健康问题备受关注,而饮食锌摄入量不足是引发该问题的根本原因。小麦是锌生物强化措施主要研究作物之一,因为它不仅能够提供人类日常活动所需热量和蛋白质,还是众多发展中国家居民所需微量元素(如Zn)的主要来源。然而,我国小麦主产区土壤多为缺锌或潜在缺锌的石灰性土壤,小麦籽粒固有锌含量及锌生物有效性均较低。此外,我国人口多以小麦籽粒加工所得面粉为食,从而导致富含微量元素的籽粒外层在加工过程中大量损失。研究证明,选择合理的喷施方法和适宜的浓度,喷施锌肥是快速提升小麦籽粒锌含量和锌生物有效性的最佳选择,但因其存在费时费力的缺点在生产实际中的应用受限。因此,探究锌与生产实际中已广泛使用的氮磷钾肥配合喷施对小麦籽粒及其各加工组分尤其是食用面粉锌含量和锌生物有效性及其营养和加工品质的影响具有非常重要的意义。本研究通过多年田间定位试验揭示了锌与氮磷钾肥配合喷施对小麦籽粒全粒及各加工组分锌含量的影响及机制。同时,重点关注了食用面粉的营养品质和加工品质,获得以下主要结果:(1)通过连续2年的田间试验研究长期施用不同量氮肥(0、120和240 kg N/hm2)和不同时期(拔节期、开花期、灌浆前期和灌浆后期)喷施锌肥对潜在缺锌石灰性土壤上冬小麦锌转运和锌肥利用率的影响。结果发现,灌浆前期喷施锌肥显著增加了籽粒Zn含量(较不喷锌增加了82.9%)和锌肥利用率(较拔节期增加了49.0%);然而,锌肥喷施时期对籽粒锌携出量的影响较小。秸秆Zn含量和携出量均随锌肥喷施时期的推移逐渐而显著增加直至灌浆前期。此外,土施高量氮肥显著增加了籽粒和秸秆Zn含量和携出量,但对锌肥利用率的影响不大。可见,灌浆前期是喷施锌肥的最佳时期,而土壤中氮的营养状况也是影响锌转移和籽粒锌累积的重要因素。(2)有关锌与氮或磷肥配合喷施对小麦籽粒全粒及各加工组分Zn含量和锌生物有效性研究结果表明,锌与氮或磷肥配合喷施均能明显增加小麦全粒及各加工组分Zn含量和锌的生物有效性;与单独喷施锌肥相比,锌与氮肥配合喷施进一步增加了Zn含量和锌的生物有效性,而锌与磷肥配合喷施对Zn含量有所降低,但锌与磷肥配合喷施在一定程度上增加了蛋白质含量;土施氮肥或喷施含氮的肥料均能显著增加全粒和面粉蛋白质含量而降低植酸含量。可见,在加强农田氮素管理的同时,锌与氮或磷肥配合喷施均是提升籽粒Zn含量进而改善因饮食Zn摄入不足而导致缺锌人群健康状况最为理想的措施。(3)在连续2年田间试验的基础上,采用电感耦合等离子原子发射光谱仪(ICP-OES)测定了全粒及各加工组分中全锌的含量,而通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定了Tris-HCl浸提液中全锌含量(可溶性Zn)。结果表明,与单独喷施氮、磷肥相比,其与锌肥配合喷施显著提升了全粒及各加工组分全锌含量和锌的生物有效性。其中,面粉Zn含量的提升以可溶性Zn为主,而麸皮中提升的主要是不溶性Zn。此外,单独喷施磷肥或锌肥均有降低面粉氨基酸含量的趋势,相反,无论是单独喷施氮肥还是锌与氮肥配合喷施均能在一定程度上增加面粉氨基酸含量。可见,在提升全粒和食用面粉营养品质方面,锌与氮或磷肥配合喷施能够弥补单独喷施造成的不利影响。(4)通过2个田间试验研究了长期秸秆还田结合氮肥减量化条件下不同锌源锌肥(ZnSO4·7H2O和氨基酸态锌肥)与大量元素配合喷施在对小麦全粒及各加工组分锌、铁含量的影响。试验1结果表明,面粉锌含量在锌(ZnSO4)与氮(尿素)磷(KH2PO4)钾(K2SO4)肥配合喷施处理下分别增加了60.5%、39.9%和56.2%,而全粒中的增加幅度为65.6%、38.1%和50.1%;与单独喷锌相比,锌与氮或钾肥配合喷施增加了全粒锌含量,而锌与磷肥配合喷施显著降低了全粒锌含量(两季平均降低幅度为12.1%)。面粉锌含量不受锌与磷肥配合喷施的影响,而锌与氮或钾肥配合喷施却有增加锌含量的趋势,尤其在第一季;同时,全粒及面粉Fe含量也在锌与氮磷钾肥配合喷施后有所提升;秸秆还田条件下,适量减少氮肥施用对面粉和全粒Zn、Fe含量的影响不大。此外,面粉加工品质不受喷肥措施的影响。试验2结果表明,Zn(Gly)2在全粒及面粉富锌效果上和ZnSO4并无显著差异。可见,长期秸秆还田条件下,锌与氮磷钾肥配合喷施亦是提升全粒及食用面粉Zn、Fe含量的有效措施,且适量减氮不会明显影响籽粒富Zn及富Fe效果。(5)在土壤供钾条件不同的两个地点分别进行了锌与钾肥配合喷施对全粒和面粉锌营养品质影响的试验,结果表明,在长期无钾肥投入的土壤上,锌与钾肥配合喷施较单独喷施锌肥显著增加了全粒锌含量,而在长期秸秆还田的土壤上则无此发现;同时,在土施中量氮肥处理下,锌与钾肥配合亦可较单独喷锌显著增加面粉Zn含量且其主要源于对可溶性Zn含量的增加;而锌与钾肥配合喷施还大幅度增加了全粒和面粉中锌的生物有效性;此外,锌与钾肥配合喷施还在一定程度上增加了面粉氨基酸含量。可见,锌与钾肥配合喷施是提升潜在缺锌石灰性土壤,尤其是长期无钾素投入土壤上小麦全粒和面粉营养品质的有效措施。总之,在我国以潜在缺锌为主的小麦主产区,无论秸秆还田与否,锌与氮磷钾肥配合喷施均是提升小麦籽粒全粒和食用面粉锌含量和锌生物有效性,维持较高蛋白质、氨基酸等营养品质以及面粉加工品质的有效措施。其中,以锌与氮钾肥配合喷施效果最好。