小麦-玉米轮作体系中秸秆腐解对土壤供锌能力的影响及机制

世界上近一半人口受缺锌的困扰。石灰性土壤上生长的小麦、玉米由于籽粒锌含量低，长期食用满足不了人体对锌的正常需求，会严重影响人体健康。因此探讨提高小麦玉米籽粒Zn含量的土壤条件尤其是秸秆还田条件下土壤Zn的转化及生物有效性已成为亟待解决的重要科学问题。本项目以小麦和玉米为研究对象，以小麦-玉米轮作条件下两类秸秆进入土壤发生腐解为前提，采用长期定位试验、田间原位监测与室内培养试验，65Zn同位素示踪、螯合-缓冲营养液培养及化学分析相结合的方法和技术，研究秸秆作为主要有机物料进入土壤后，秸秆本身Zn释放、土壤原有Zn形态分布及转化、外源施入Zn形态转化及生物有效性、微生物量Zn含量四个主要问题，揭示小麦、玉米秸秆腐解影响土壤Zn生物有效性的机制，秸秆还田与土壤供锌能力间关系等问题，研究结果为丰富土壤Zn循环理论，揭示秸秆还田对生产富锌小麦玉米的作用提供科学依据。

本项目研究内容已按期按计划圆满完成，共进行了3个田间定位试验，两个田间培养试验和两个室内培养实验。共计发表论文19篇，其中SCI收录英文文章11篇，普通英文文章1篇，一级学报4篇，核心期刊3篇。培养博士研究生3名，硕士研究生5名。完成的主要研究内容及所得重要研究结果如下：.为监测锌肥施入潜在缺锌石灰性土壤后各形态Zn含量动态变化，揭示土壤对锌肥的固定机制，在潜在缺锌石灰性土壤上分别进行了不同施锌量及磷锌配施2个冬小麦田间定位试验，得到以下主要结论：（1）：在潜在缺锌土壤上，土施锌肥可以显著增加土壤DTPA-Zn含量，且能维持两季小麦生育期，但对小麦籽粒Zn含量提高幅度有限，锌肥利用率极低（2）高磷配锌降低土壤中有效性较高形态Zn（LOM-Zn和Carb-Zn）含量，显著降低籽粒Zn生物有效性，因此在该地区磷锌配施时施磷量应低于100 kg•hm-2。（3）土壤中Ex-Zn、LOM-Zn含量对有效锌贡献最大，与小麦籽粒Zn含量呈显著正相关。（4）锌肥施入土壤最初主要增加有效性较高的形态Zn含量，其后逐渐向无效态Zn（Min-Zn）转化，到小麦收获后一大部分转化为矿物态。综上在潜在缺锌石灰性土壤地区控制氮磷肥施用量对施锌效果至关重要，调节和控制土壤LOM-Zn含量对提高小麦籽粒Zn含量解决人体Zn营养健康问题具有重要意义。.为研究秸秆还田降解对本身所含Zn的释放、对土壤原有Zn和外源施入Zn形态转化以及对土壤微生物量Zn含量的影响，为大田推广提供理论依据，进行了两个室内模拟秸秆（小麦秸秆和玉米秸秆）还田培养实验，所得主要结论如下：秸秆腐解过程中，土壤Mic-C、N含量随着秸秆添加量的增加而增加，秸秆Zn含量和外源施Zn对其无明显影响；土壤施Zn和高Zn秸秆腐解明显增加土壤Mic-Zn、全Zn、DTPA-Zn以及各形态Zn的含量，秸秆腐解明显提高土壤有效Zn含量，提高对有效Zn贡献较大的有机态Zn的含量，因此提高了土壤的供Zn能力。.为研究不同类型秸秆、不同Zn含量秸秆还田及施肥（Zn肥和氮肥）对石灰性土壤Zn形态及其有效性的影响，进行了两个田间培养试验和一个大田的长期定位试验，主要取得了以下结论：秸秆还田同时配施Zn肥能够提高石灰性土壤Zn有效性和供Zn能力，而小麦秸秆还田配合施用氮肥既能够提高石灰性土壤Zn有效性，也同时提高了小麦籽粒Zn含量。