赵丽芳，袁 亮，张水勤，赵秉强，林治安，李燕婷

（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室，北京 100081）

锌是维持机体正常生命活动必不可少的微量元素之一，与人体的生长发育、组织的修复密切相关［1-2］，然而，全世界几乎一半人口受到缺锌的困扰［3］。在许多以谷物为主的发展中国家，人体缺锌现象尤其严重，这主要是因为谷物籽粒中的锌含量偏低，不能满足人体的需要。因此，提高谷物籽粒中锌的含量关系到人类健康与社会发展［4］。土壤是植物吸收锌元素最主要的来源，然而我国缺锌土壤面积占总耕地面积的51.5%［5］，这也就导致农田生态系统中锌的缺乏［6］。在生产中通常通过向土壤施用或向叶面喷施锌肥来补充土壤与作物中的锌。然而，土壤施用锌肥常存在施用不均的问题，且效果容易受到土壤条件的限制，如锌肥施用后易被土壤固定，其有效性降低；而叶面喷施养分在叶面附着时间短，且易受气候环境条件影响等问题致使补充的锌量非常有限，一般只能作为土壤施用的辅助方式［7-9］。在生产实践中，为提高锌肥的有效性，通常以锌与螯合物制备成螯合锌肥进行施用，以提高锌的有效性，具有肥效高、用量少的优点，其中的螯合剂还能螯合土壤中其他中微量营养元素［10］，但一些人工螯合剂（如EDTA、DPTA等）成本高，不易降解，长期施用存在环境污染风险；而一些天然螯合物（如氨基酸、柠檬酸、多糖等）又存在螯合性能差、降解快，螯合体性质不稳定等问题［11］。

研究表明，氮素极有可能是影响植物富集锌的重要营养成分［12］，施氮能促进作物根系对锌的吸收和转运，进而提高作物籽粒中锌的浓度［13-16］；施锌也能够通过促进氮的代谢过程，提高作物对氮素的吸收利用［17-18］，锌与氮肥（如尿素）配合施用可以提高锌肥的有效性［19］。可见，氮锌配施存在协同效应［20-25］，但这种协同效应受作物种类、土壤性质、氮锌配施比例及配施方式等因素的影响，氮锌配施在作物生长、产量和养分吸收利用等方面的影响也不同。本文通过查阅大量文献，阐述了氮锌配施在不同作物上的应用效果，并分析了作物种类与品种、土壤性质与肥力以及配施比例与配施方式等对氮锌配施应用效果的影响，以期为氮锌配施在生产实践中的科学应用提供技术依据和理论指导。

1 氮锌配施对作物生长与产量的影响

促进作物生长。与氮、锌分别单施相比，氮锌配施可增加小麦株高、分蘖数和次生根数量，提高小麦成穗率、穗粒数、千粒重等，从而提高小麦产量［20］；与普通尿素相比，加锌尿素有效提高了玉米株高、根长及叶绿素含量等［26-27］。刘红霞等［28］研究表明，氮锌配施可增加玉米株高、果穗长、穗粒数及千粒重，且随氮、锌肥用量的提高增加效果越明显。氮锌配施可促进根系生长发育［29］。张均等［30］研究发现，氮锌配施可通过提高根系氮、锌代谢相关酶活性，从而提高根系代谢能力，促进根系生长发育。氮锌配施还可促进植物光合作用，提高光合效率，进而促进作物生长，提高产量［12］。

影响作物干物质累积和养分吸收。研究表明，施用普通尿素水稻干物质累积及养分吸收主要集中在分蘖期和孕穗期，施用加锌尿素，水稻干物质积累及养分吸收则主要集中在孕穗期至成熟期，提高了有效分蘖及有效穗数，为水稻高产稳产奠定了基础［31-32］。氮锌配施能显著提高水稻各部位的锌浓度和籽粒锌累积量，同时也能提高水稻籽粒的氮累积量和粗蛋白质含量［33］。氮肥、锌肥分别单施和氮锌配施对冬小麦各生育时期植株中的锌累积量都有着极显著的影响，但配施的效果要优于单施其中任何一种肥料［34］。陆欣春等［35］在石灰性土壤上连续开展2年试验，研究氮锌配施对冬小麦生长的影响，结果表明，单施锌肥对小麦地上部的锌吸收量影响不明显，而氮锌配施时，两季水稻地上部的锌吸收量分别增加了6.5%和29.8%。

提高作物产量。研究证明，氮锌配施对于作物产量的影响为正交互效应［24，36-37］，可明显提高小麦、水稻、玉米等作物的产量。与单施氮肥相比，在田间试验中，氮锌配施小麦平均增产9.76%～16.60%；在盆栽试验中，小麦平均增产10.20%～18.80%［20］。在适宜的氮水平下，氮锌配施较单施氮肥小麦增产5.30%～14.60%［26］；施用加锌尿素水稻产量较普通尿素提高9.80%［32］。在石灰性土壤上，单施锌肥仅提高了1个小麦品种的产量，而氮锌配施则可使多个（9个）小麦品种明显增产［35］。氮锌配施对夏玉米增产显著，增产幅度可达83.19%～108.17%［28］；较氮肥和锌肥单独施用分别增产12.71%和78.60%［38］。而且氮锌配施可实现减肥增产，施用含锌尿素较普通尿素能明显增加玉米穗粒数，提高籽粒产量4.25%；在减氮20%或15%的条件下，含锌尿素较普通尿素仍可增产2.15%［39-40］。

因此，氮锌之间存在协同效应，二者配施能够促进作物的生长发育，提高各产量构成因素，影响不同生育期干物质的累积和养分吸收，进而对产量有一定的提升作用。

2 氮锌配施对农产品品质的影响

锌是合成蛋白质必需的RNA聚合酶、影响氮代谢的蛋白酶和合成谷氨酸的谷氨酸脱氢酶的组成成分［41］，与植株氮代谢有紧密关系。缺锌和锌过量都会使硝酸还原酶的活性降低，使植株内NO3-含量升高而NH4+含量降低［42］，造成NO3-的累积，对作物和食用者产生毒害。施用锌肥可改善大豆的氮营养状况，增强氮素代谢，大豆籽粒的氨基酸含量得到相应提高，进而改善大豆品质［43］。郭九信等［33］研究发现，水稻籽粒粗蛋白质含量与锌肥施用水平之间存在显著正相关关系。在适宜的氮水平下，氮锌配施较单施氮肥提高了小麦籽粒蛋白质含量［26］，这主要是由于氮锌合理配施促进了氮和锌向籽粒的运转，从而有利于蛋白质的合成［44］。氮锌配施还可降低因施氮过多引起的品质下降，过量施用氮肥，不利于小白菜品质的改善，但配施适量锌肥后，可以明显增加小白菜体内维生素C及还原糖含量，并降低其NO-3含量［45］。

可见，氮锌配施能够通过提高籽粒粗蛋白质、氨基酸、维生素C及还原糖等一些品质元素的含量等途径来改善作物的品质。

3 氮锌配施对作物吸收利用氮、锌的影响

氮锌配施可促进植物体对锌的吸收和累积［46-49］，促进锌养分向籽粒的转移。试验证明，氮锌配施可促进冬小麦对锌的吸收，提高冬小麦的锌含量［50］；氮肥、锌肥单独施用和氮锌肥配施对冬小麦各生育时期吸收锌都有促进作用，但二者配施的效果要优于二者分别单施的效果［34］。陆欣春［51］在石灰性土壤上进行了连续2年重复的田间试验，结果表明，氮锌配施提高了小麦地上部锌累积量，与对照相比，两季分别增加6.5%和29.8%。Erenoglu等［4］用65Zn进行的氮、锌互作研究表明，增施氮肥能促进植物体内锌的再转运，进而提高小麦成熟期籽粒锌含量，有助于达到籽粒锌生物强化的目的。收获期单施氮肥有利于锌素向茎叶和穗部的分配，但不利于锌素向籽粒的分配；单施锌肥则能够促进各器官中锌素向籽粒的转移，提高籽粒中锌的分配比例，而这一现象在氮锌配施处理中表现得更加明显［34］。

氮锌配施也影响作物对氮素的吸收利用，从而提高氮肥利用率。氮锌配施增加了各器官尤其是籽粒的氮积累量，进而提高小麦籽粒的氮含量和氮累积量；单施锌肥仅对成熟期小麦颖壳氮含量有显著的提高作用，而氮锌配施则能显著提高冬小麦4个时期各部位氮含量［52-53］；氮锌配施能够促进收获期氮素由茎叶向籽粒的转运和储存，与单施氮肥相比，冬小麦的氮肥表观利用率、氮肥生理利用率和氮肥农学利用率分别提高了4.8%～14.4%、1.4～9.8 kg/kg和0.6～6.4 kg/kg［26，34］。施 用 含锌尿素能够促进玉米植株对肥料氮素的吸收和利用，促进玉米茎叶中的氮素向玉米籽粒中转移，进而增加玉米籽粒中的氮含量；与普通尿素相比，玉米氮累积量和氮肥利用率分别提高了21.17%和475.00%［39-40］。在减氮15%条件下，施用含锌尿素玉米氮积累量和氮肥利用率仍可提高22.56%和47.60%［40］。

综上所述，氮锌配施能够促进作物对氮和锌元素的吸收、氮和锌由各器官向籽粒的转移及在地上部的积累，二者配施可有效提高作物籽粒的氮、锌含量，这对于改善作物品质起到了很好的促进作用。

4 氮锌配施对氮、锌有效性的影响

氮锌配施对于提高土壤中氮、锌有效性具有协同效应，对于土壤中的碱解氮、有效锌含量水平具有一定的提升作用，可为作物生长发育提供有效的养分供应。研究发现，氮锌配合施用，碱解氮含量比单施氮处理提高 9.13%～21.20%，有效锌含量较单施锌处理增加8.75%～42.90%［20］。在氮锌配施情况下，土壤全锌、矿物态锌、交换态锌含量均有明显增加，且小麦在播种前、灌浆期和收获期表层土壤有效锌含量较对照分别增加了98.7%、48.7%和83.8%［54-55］。Das［56］在砖红壤淹水条件下也研究了氮锌配施对土壤不同组分锌的影响，结果表明，氮锌配施有利于淹水条件下砖红壤土壤锌有效性的提高，二者配施水溶性交换态锌、有机质结合态锌、锰氧化物结合态锌和非晶态氧化铁结合态锌分别提高29.40%、3.28%、5.40%和10.40%。聂兆君等［50］研究发现，与单施锌处理相比，氮锌配施显著降低了根际土壤有效锌含量，且根际土壤有效锌含量低于非根际土壤，这是由于氮锌配施促进了根系对锌的吸收，从而降低了近根区土壤养分的浓度；但对于非根际土壤来说，氮锌配施显著提高了土壤有效锌含量，可能是因为氮锌配施降低了根际土壤pH，促进土壤中锌从松结有机态和碳酸盐结合态向交换态转化，从而提高了土壤锌的有效性［51，57-58］。

5 影响氮锌配施效果的因素

5.1 作物种类及品种

因不同作物对锌的敏感程度不同，氮锌配施效果因作物类型不同而异，且同一作物类型不同品种对其也会产生一定的影响。

不同作物，氮锌配施量及其效果不同。据试验研究，在相同施锌水平下，与施氮180 kg/hm2相比，施氮300 kg/hm2时水稻的籽粒锌含量可增加1%，而小麦的籽粒锌含量则可增加23%［33，59］。在施氮180 kg/hm2，配施硫酸锌（ZnSO4·7H2O）30 kg/hm2时冬小麦产量最高，相比于单施氮肥增产14.6%［26］。刘红霞等［28］研究认为，239.1 kg/hm2N和25.8 kg/hm2ZnSO4·7H2O配合施用时夏玉米可达最高产量，较对照增产幅度达83.9%～108.7%；在综合考虑玉米生物产量、籽粒产量、经济效益及环境影响的前提下，则以N 160 mg/kg和锌肥（ZnSO4·7H2O）80 mg/kg为最佳配施量，玉米产量比氮、锌肥单施分别提高12.71%和78.60%［38］。郭 新 平 等［43］研 究 认 为，以N 60 kg/hm2和 锌（ZnSO4·7H2O）15 kg/hm2配施时，大豆产量最高，较不配施锌肥增产7.2%～11.1%。

同一作物、不同品种，氮锌配施效果也存在差异。研究发现，在施用大量元素的基础上，普通小麦以施硫酸锌（ZnSO4·7H2O）11.25 kg/hm2为宜，而强筋小麦则需施硫酸锌（ZnSO4·7H2O）22.5～33.75 kg/hm2［60］。陆欣春［61］研究发现，相同氮锌配施条件下，在供试的10个小麦品种中，仅有1个品种（小偃22）籽粒锌含量有所降低，而其余9个品种小麦籽粒锌含量均有所增加，较不施锌肥增加7.3%～54.7%。

5.2 土壤性质及肥力

氮锌配施效果因土壤性质及肥力的不同而存在差异。土壤理化性质不同，氮锌配施对籽粒锌含量的作用效果也不同。王少霞［62］对比了2个不同地区（杨凌和三原试验站）的氮锌配施效果后发现，三原试验站在喷施锌肥的基础上喷施氮表现出显著的正交互效应，显著提高了籽粒锌含量，增幅为8.6%；而杨陵地区在喷施锌肥的基础上喷氮对籽粒锌含量影响不显著。这主要是因为杨凌地区小麦单作秸秆不还田，而三原试验站采用冬小麦-夏玉米轮作体系，且常年进行小麦、玉米秸秆还田。因此，该地区土壤基础养分含量尤其是有效锌含量明显高于杨凌地区，这可能是影响杨凌地区氮锌配施效果的关键因素。

土壤酸碱性对于氮锌配施效果也有影响。杨习文等［63］研究发现，在黄淮平原偏酸性粘土，土施锌肥（ZnSO4·7H2O）15 kg/hm2的基础上，与施氮量120 kg/hm2相比，施氮量240 kg/hm2的小麦籽粒锌浓度可提高22.0%，在此基础上再配合喷施锌肥，籽粒中的锌浓度和锌累积量增加效果更明显。而在西北潜在缺锌的碱性土壤中，由于土壤对锌的固定作用很强［64］，施用锌肥利用效率较低。李孟华等［65］研究发现，在施氮的情况下，锌肥（ZnSO4·7H2O）用量在10～50 kg/hm2范围内，小麦籽粒锌累积量与不施用锌肥差异不显著，锌肥（ZnSO4·7H2O）用量增加到100、150 kg/hm2时，锌累积量才显著增加。

5.3 氮锌配施比例

不同的氮锌配施比例对于作物生长发育的影响存在差异。据研究，中、低施氮量与锌肥配施可以促进作物生长［66］。何忠俊等［25］研究结果表明，在足量供锌（2.0μmol/L）条件下，与低量供氮（5 mmol/L）相比，中量供氮（15 mmol/L）时，叶绿体基粒及基粒片层、基质片层数量最多，内部结构有序性最高，光合能力最强，作物生长和元素吸收表现为氮锌协同效应；而当高量供氮（30 mmol/L）时，白三叶草的干物重、叶片叶绿素、超氧化物歧化酶、类胡萝卜素含量等显著下降，丙二醛含量显著增加，表现出氮锌拮抗效应。康利允等［38］也研究发现，采用低氮（N）160 mg/kg与锌肥（ZnSO4·7H2O）80 mg/kg时在玉米上可获得较理想的配施效果，低氮有利于植物对锌的吸收运转，高氮（N 360 mg/kg）条件下容易造成玉米缺锌［38］。冯绪猛等［67］研究却发现，提高氮肥用量有利于促进水稻植株的生长发育，促进对锌的吸收、累积与分配，低锌肥量下（ZnSO4·7H2O 25 kg/hm2）配施高氮肥量（N 300 kg/hm2）水稻不同生育期各器官的锌含量与高锌肥量下（ZnSO4·7H2O 50 kg/hm2）配施低氮肥量（N 200 kg/hm2）处理效果相近，说明在施锌量一半的情况下增施1/3的氮肥提高了水稻对锌的吸收、转运、分配和锌收获指数。在供锌充足的情况下，施氮量较高时营养器官的锌向籽粒的转移率以及小麦籽粒锌的收获指数较施氮量较低的处理分别提高60%和80%［4］。Kutman等［36］的试验结果表明，当供锌量（ZnSO4·7H2O 0.5μmol/L）充足时，高氮用量（N 4.5 mmol/L）能使小麦78%的地上部总锌量分配到籽粒中，而低氮用量（N 0.5 mmol/L）只有59%分配到籽粒中，说明较高的氮锌配施比例更能促进锌向籽粒的转移，提高籽粒锌累积量。然而，氮肥的用量并不是越高越好，有文献报道，随着氮肥用量的增加，水稻籽粒中的锌含量呈现先增加后降低的趋势［64］。因此，在协调氮肥用量、氮锌配施比例以及锌肥施用效果最大化方面还有待进一步研究。

5.4 氮锌配施方式

氮锌配施方式不同可影响作物的生长发育及对氮、锌的吸收利用。研究发现，与氮肥配施时，锌肥的施用方式可显著影响水稻的产量和水稻植株各器官的锌含量和锌累积量，通常是锌肥土施的增产效果优于叶面喷施，而叶面喷施对提高水稻植株各器官的锌含量方面则显著优于土施，不同的锌肥施用方式对水稻各器官锌含量的影响大小表现为：锌肥土施+叶面喷施>叶面喷施>土施>对照［46，68］。此外，氮锌无论以何种方式配施，籽粒能否富集锌以及富锌效果如何也是关注的热点之一。Kutman等［15］研究发现，氮肥与锌肥在提高小麦籽粒锌含量方面存在协同效应，但Zhang等［69］的研究表明，与单独喷施Zn（0.3% ZnSO4·7H2O）相比，喷施0.3% ZnSO4·7H2O+1%尿素并未显著提高籽粒锌含量，并指出可能是由于喷施氮肥浓度较低所致；李宏云等［37］研究也发现，喷施0.3% ZnSO4·7H2O+1.7%尿素与单独喷施0.3%ZnSO4·7H2O相比，前者并未显著提高籽粒锌含量，说明该试验条件下锌与氮肥配合喷施并未表现出明显的协同效应；在土施氮肥的基础上喷施锌肥对于提高籽粒锌含量及锌生物有效性的作用上效果明显。在土壤潜在缺锌地区，喷施锌肥可显著提高小麦籽粒锌含量，提高幅度为47%；而在土施氮肥基础上喷施锌肥提高籽粒锌含量的效果更显著，提高幅度可达59%。

综上所述，氮锌配施效果因作物种类、土壤性质、氮锌配施比例及配施方式的不同而存在差异，因此，生产中应对比不同土壤类型上的施用效果，根据不同作物和不同试验条件确定适宜的氮锌配施比例及配施方式，为氮锌科学配施，实现高产高效提供理论依据。

6 展望

氮锌科学配施能够促进作物高产、优质，然而有关氮锌配施的最优比例、作用机理等目前尚不明晰，且氮锌配施技术还有待进一步优化。因此，未来的研究还需要强化以下几方面工作。

（1）区域作物专用氮锌配施技术。作物类型及品种、土壤类型和肥力、氮锌配施比例、锌肥的施用方式等均是影响氮锌配施效果的重要因素。因此，针对不同区域、不同作物开展氮锌配施技术研究，对进一步提高氮、锌利用率和促进高产优质、节肥增效具有重要意义。

（2）氮锌协同增效机理。目前关于氮锌配施的研究多集中在效果验证方面，而有关氮锌协同吸收及有效性的机理，氮锌配施对品质、氮肥高效利用的影响机理以及氮锌在土壤中的交互作用机制等方面的研究尚缺乏或不够深入，加强氮锌互作机理研究，为氮锌高效利用、农产品品质提升、新型肥料产品研发提供理论依据。

（3）氮锌配施方式及新型肥料产品开发。目前主要通过氮锌分别施用（氮锌喷施/氮锌土施/土施氮肥+喷施锌肥）以及氮锌物理混配施用而实现，这一过程不但增加了劳动力投入和生产成本，而且容易因施用不均匀造成锌肥在土壤中的局部过量或不足。因此，在现有技术和研究的基础上明确氮锌适宜的配施方式，开发新型含锌肥料产品，在解决锌肥施用不均匀问题的同时发挥氮锌的正交互作用，提高肥料利用率，实现增效减施、节肥增产。