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锌是人体必需的微量元素之一，对人类的健康至关重要。锌不仅参与调节免疫细胞的信号通路，对免疫系统产生影响，而且在蛋白质和核酸合成中也起到重要作用[1-2]。缺锌会引起生长发育迟缓、智力障碍、免疫力下降、食欲和消化功能减退，在儿童、孕妇中缺锌症状更为普遍[2-3]。据估计，全世界有 82% 的孕妇锌摄入不足，至少有 25%～40% 的人群缺锌，大约有 50% 的人存在缺锌风险[4-5]。因此，为了预防缺锌疾病，人体每日需要摄取足够的锌[6]。人体摄入的锌来源于植物，植物可食用部位的锌含量也决定了人体可吸收锌含量，谷物作物提供了全球人类食物摄入的 60%，这是锌的重要来源[7-8]。其中，小麦作为营养优良且被世界 1/3 以上人口作为主要的粮食作物，提高小麦籽粒中锌含量可以有效解决人体缺锌问题[6，9]。锌也是植物必需的微量元素之一，它是多种酶和植物生长素的重要组成部分，能够影响细胞增殖和碳水化合物代谢，在某些调节蛋白起结构作用[10-12]。植物中锌含量为 30～100 mg/kg 是植物正常生长所需要的锌含量，植物中锌含量低于 20 mg/kg 就会出现明显的缺锌症状[13-14]。植物缺锌会导致叶子变形变黄，光合作用降低和生物质产量减少，导致植物生长受阻[15]。土壤是植物中锌的主要来源，若土壤锌供给不足，会造成作物的产量和质量降低[16]。在我国，土壤中的锌元素分布不均，特别是北方石灰性土壤中锌的含量相对贫瘠，这是造成我国一部分地区种植的小麦中锌含量低于 10～15 mg/kg 的主要原因[16-17]，不利于小麦的正常生长和人类在日常膳食中对锌的摄取。
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氮是植物生长过程中必须的大量元素之一，是氨基酸和蛋白质的主要组成元素，不仅能促进作物生长，提高作物产量，且对植物的叶绿素合成起重要作用[18-19]。研究表明，单独施氮和氮锌联合施用均能增加小麦籽粒中的锌含量[20-21]。这一方面是由于施氮能增加根系对锌的吸收、运输、韧皮部装载和锌从源组织进入籽粒的再运输，同时氮锌配施促进根系的生长，上调锌吸收转运蛋白 TaZIP3 和 TaZIP7 在根系中的表达[22-25]。另一方面，氮锌配施能降低土壤 pH，提高土壤中锌的有效性，改善锌在土壤中不同形态之间的相互转化[26]。
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根系作为植物直接接触土壤、摄取土壤养分的重要部位，根系结构对植物养分和水分有着决定性的影响，而土壤养分的有效性决定着植物根系生长、养分吸收和其他具有养分需求的生理过程[27]。根际是植物、微生物、土壤相互作用的区域，根系作为联系三者的核心部位，它不仅能在吸收土壤养分和水分时释放各种化合物，还能为微生物提供生长所需特定的营养物质[28-29]。根系除了以改变形态来适应土壤中养分环境的变化外，向外分泌有机物也是植物对外界环境的一种响应，主要表现为根系分泌物的释放能增加土壤养分的有效性[27]。而这些在植物生长过程中，主动或者被动向根系周围分泌的各种有机化合物统称为根系分泌物[28]。根系分泌物根据分子量不同可分为两类：一类为低分子量的有机酸、氨基酸、糖、酚等化合物；另一类为高分子量的蛋白质、酶和激素等化合物[30]。其中，低分子量有机物的存在是对养分缺乏的反应，植物可以通过调整低分子有机物来增加土壤中微量元素养分的有效性分泌并促进养分吸收[30-32]。研究表明，有机物可以通过与阳离子络合物结合，增加可溶性阳离子的数量，通过改变土壤 pH、协调交换和还原等方式释放养分，促进植物对养分的吸收[33-34]。黑麦草可以通过根系向根际分泌草酸来增加其对锌的吸收[35]。根系分泌的有机物能降低土壤 pH，从而提高根际土壤中锌的生物有效性[36]。因此，根系分泌的有机物会影响植物对锌的吸收。
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研究表明，施锌能促进根系中柠檬酸、丙二酸、苹果酸的分泌[37-38]。施氮能影响根系分泌物的组成，促进了苹果酸、琥珀酸等有机物的分泌[39]。本课题组前期通过代谢组学分析研究了氮锌配施对冬小麦根系分泌物的影响，发现氮锌配施对 49 种根系分泌物有上调或下调的作用（结果未发表）。冬小麦根系分泌的有机物如何影响在氮锌条件下的土壤锌有效性方面的研究较少。因此，研究氮锌配施条件下，外源添加有机物对土壤有效锌含量及其形态转化的影响，从根系分泌物的角度探讨氮锌配施提高冬小麦土壤锌有效性的可能机理，为合理施肥提高冬小麦籽粒锌营养提供理论依据。
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1 材料与方法
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1.1 供试材料
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供试土壤为潮土，其基本理化性质如表1 所示。试验地点为河南省郑州市河南农业大学。
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1.2 试验设计
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试验设置 9 种有机物处理，分别为不添加有机物（ck）、顺乌头酸（W）、巨头鲸鱼酸（J）、3， 5-苯丙氨酸（B）、甘氨酸（G）、环拉酸（H）、羟脯氨酸（Q）、葡萄糖-1-磷酸（P）、延胡索酸（Y），有机物水平为 1.43 mg/kg；2 个施肥水平：0（CK）、N 0.2 g/kg + Zn 10 mg/kg（T）。试验采用完全交互设计，共 18 个处理，分别为 CK、 CK+W、CK+J、CK+B、CK+G、CK+H、CK+Q、 CK+P、CK+Y、T、T+W、T+J、T+B、T+G、T+H、 T+Q、T+P、T+Y。每个处理随机排列并设置 4次重复。有机物均为分析纯试剂，氮肥和锌肥肥源分别为硝酸钙[Ca（NO3）2·2H2O]和硫酸锌（ZnSO4·7H2O），施氮处理所引起的钙离子差异用氯化钙 （CaCl2·2H2O）进行补充，所用试剂均为分析纯级别。
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试验采用容量为 260 mL 的聚氯乙烯（PVC）杯。每个杯子加入 250 g 风干、过筛（筛孔 1.0 mm）的土壤。将以上试验处理加入土壤并混合均匀后，继续添加去离子水调节至 290 g，即保证土壤含水量为田间持水量的60%。采用透气的薄膜封口后，于 25℃、湿度 50% 的人工气候箱（型号：RGD-100OC3，品牌：合肥右科）中分别培养 0、30、90、 150 d 后采取土壤样品，风干、过筛后用于土壤 pH、有效锌含量的测定。另外，选择有效锌含量差异显著的处理下的土样样品进行锌化学形态分级的测定。
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1.3 测定项目与方法
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1.3.1 土壤基本理化性质测定
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参照鲍士旦[40]的分析方法，有机质测定采用重铬酸钾-外加热法；碱解氮测定采用碱解扩散法； 速效钾测定采用 NH4OAc 溶液浸提，火焰光度法；有效磷测定采用 NaHCO3 溶液浸提，钼蓝比色法。
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1.3.2 土壤 pH 测定
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采用浸提法测定，土壤样品用去 CO2 水浸提，水土比为 2.5∶1，浸提 5 min 后，静置 30 min，用 pH 计测定。
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1.3.3 土壤有效锌测定
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参照鲍士旦[40]的分析方法，采用二乙基三胺五乙酸（DTPA）浸提，震荡 2 h，静置过滤后，采用原子吸收分光光度法测定。
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1.3.4 土壤锌形态分级的测定
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采用 Tessier 五步提取法测定，交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机态锌分别用 1 mol/L MgCl2（pH 7.0）、1 mol/L NaOAc-HOAc（pH 5.0）、0.04 mol/L NH.2OH·HCl（pH 2.0）和 30% H2O2 （pH 2.0）+3.2 mol/L NH4OAc 浸提，所得浸提液采用原子吸收分光光度法测定锌含量。残渣态锌采用 HCl-HNO3-HClO4-HF 酸熔，原子吸收分光光度法测定。试验在温度 25℃下进行，且液土比为 10∶1。
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1.4 统计分析
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采用 Excel 2020 和 SPSS 25.0 进行数据处理和统计分析。处理间采用双因素、三因素方差分析，平均值之间的多重比较采用最小显著性差异 （LSD）法。
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2 结果与分析
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2.1 氮锌配施条件下外源添加有机物对土壤 pH 的影响
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三因素方差分析结果表明，培养时间对土壤 pH 的影响都达到了极显著水平；在 B 处理下，氮锌配施与有机酸的交互作用对土壤 pH 的影响达到显著水平；在 G 和 J 处理下，培养时间、氮锌配施的交互对土壤 pH 的影响分别达到了极显著和显著水平（表2）。
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由图1 可知，随着时间的推移，T、T+G、 CK+P、T+P、CK+H 和 T+Q 处理下土壤 pH 呈现显著下降的趋势；在 CK+B、CK+G、CK+J 和 T+B 处理下，土壤 pH 随着培养时间的延长呈先降低后上升的趋势 （图1A-E，H）。培养 30 d，在 CK 水平下，添加 B 和 G 显著降低土壤 pH（图1A、B）；在 T 水平下，添加 B、G 和 W 也能显著降低土壤 pH（图1A、B、F）。培养 90 d，在 CK 水平下，添加 J、H 和 W 显著降低土壤 pH 值；在 T 水平下，添加 G、P 和 Q 显著降低土壤 pH 值。培养 150 d，在 CK 水平下，添加 P、H 和 W 显著降低土壤 pH 值；在 T 水平下，添加 G、P、 W 和 Q 显著降低土壤 pH 值。
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图1 氮锌配施条件下外源添加有机物对土壤 pH 的影响
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注：误差线为平均值标准误差。柱上的不同小写字母表示同一处理下随时间变化间差异显著（P<0.05）；柱上不同大写字母表示同一时间下不同处理间差异显著（P<0.05）。
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2.2 氮锌配施条件下外源添加有机物对土壤有效锌的影响
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三因素方差分析结果表明，培养时间、氮锌配施及其交互作用对土壤有效锌含量的影响达到极显著水平；G、P、Y、W、B 5种有机物对土壤有效锌含量的影响达到极显著水平；H、Q、J 3 种有机酸对土壤有效锌含量的影响达到显著水平；培养时间与 B、P、Y、W、G、J 6 种有机酸对土壤有效锌含量存在极显著或显著的交互效应；氮锌配施与有机酸对土壤有效锌的交互效应在 B、P 和 G 处理下达到极显著水平，在其他有机物处理下达到显著水平；培养时间、氮锌配施与 B、W、P 对土壤有效锌存在极显著或显著的交互效应（表3）。
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由图2 可知，在 CK 水平下，无论是否加入有机酸，随着培养时间的增加，土壤有效锌含量呈现先增高后降低趋势，在 30 d 时达到最大值；在氮锌配施处理下，添加 W、B、G、P 和 Y 条件下，土壤有效锌含量也是随着培养时间的延长呈先升高后降低的趋势，同样在 30 d 时达到最大值，其余有机酸添加及不添加有机酸条件下，土壤有效锌含量则逐渐降低（图2）。无论添加有机酸与否，与 CK 相比，氮锌配施能显著提高土壤有效锌的含量。在 CK 处理下，添加有机酸处理对土壤有效锌含量无显著影响；在氮锌配施处理下，添加 W、 B、G、P、Y 在 30 d 能显著提高土壤有效锌含量 （图2A-C、E 和 H）。
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图2 氮锌配施条件下外源添加有机物对土壤有效锌的影响
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注：误差线为平均值标准误差。连线上的不同小写字母表示同一处理下随时间变化间差异显著（P<0.05）；连线上不同大写字母表示同一时间下不同处理间差异显著（P<0.05）。
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2.3 氮锌配施条件下外源添加有机物对土壤锌化学形态分级的影响
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双因素方差分析结果表明，氮锌配施与有机酸的交互作用对土壤交换态锌含量的影响达到显著水平；氮锌配施、有机酸对土壤碳酸盐结合态锌含量的影响达到显著或极显著水平；有机酸对铁锰氧化物结合态锌、有机结合态锌的影响达到极显著水平 （表4）。
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由图3 可知，培养 30 d 时，与 CK 处理相比，氮锌配施能显著提高碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机结合态锌含量（图3B-D）。在 CK 处理下，添加 P 能显著提高土壤交换态锌含量 （图3A），其余有机酸对各形态锌含量的影响差异不显著。在氮锌配施处理下，添加 W、B、G 和 P 能显著提高土壤碳酸盐结合态锌含量，而添加 W、 B 和 G 能显著提高有机结合态锌含量。
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由图4 可知，各处理下土壤残渣态锌比例最高，铁锰氧化物结合态锌比例次之，交换态锌比例最小。在 CK 处理下，添加 4 种有机酸能提高铁锰氧化物结合态和有机结合态锌比例，降低残渣态锌比例；在氮锌配施处理下，添加 4 种有机酸能提高碳酸盐结合态锌比例，添加 P 能提高铁锰氧化物结合态锌比例，降低残渣态锌比例。
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因此，在氮锌配施条件下，外源添加 W、B、 G 和 P 能通过提高碳酸盐结合态锌含量及比例提高土壤锌的有效性。
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图3 氮锌配施条件下外源添加有机物培养 30 d 对土壤锌化学形态含量的影响
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注：误差线为平均值标准误差；柱上不同小写字母表示处理间差异显著（P <0.05）。
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图4 氮锌配施条件下外源添加有机物培养 30 d 对土壤锌化学形态比例的影响
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3 讨论
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3.1 氮锌配施条件下外源添加有机物可通过降低土壤 pH 来提高土壤有效锌含量
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在我国北方冬小麦种植区域的土壤主要是石灰性土壤，土壤 pH 相对较高，且石灰性土壤中的锌易被固定，造成土壤锌有效性较低[16，41]。本试验的供试土壤为石灰性土壤，土壤有效锌含量为 0.4 mg/kg，属于缺锌土壤。土壤 pH 被认为是影响土壤重金属分布和养分有效性的主要因素之一。相对于酸性土壤来说，碱性土壤中有效锌的含量较少[42]。
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植物根系分泌的有机物能对土壤 pH、土壤环境变化和根际生化过程产生一定的影响，尤其是有机酸和氨基酸，其主要原因之一是其能解离出 H+[43]。有研究表明，根系分泌有机物会显著降低红壤和石灰性土壤的 pH，且添加不同的有机物对 pH 降低的程度不同[44-45]。但有机物对土壤 pH 的影响不仅要考虑有机物本身，也要考虑有机物与土壤环境之间的相互作用。本试验中，在土壤培养 30 d 时，添加有机物均能降低土壤 pH，但在 30 d 后 pH 有回升的趋势； 添加 W、G 和 B 能显著降低土壤 pH（图1）。氮锌配施也能显著降低土壤 pH，且培养后期土壤 pH 趋于稳定，这与本课题组前期研究结果一致[26]。土壤 pH 可以通过改变金属元素的吸附特性和化学形态等影响土壤中金属元素的有效性[46]。在培养 30 d 时，氮锌配施条件下添加 W、B、G、P 能显著提高土壤有效锌含量（图2），这与 Liu 等[43] 的研究结果一致。许多研究表明，不同的有机物对土壤金属元素活化的效果不同[47-49]。低分子有机物的特征是易降解且不易造成二次污染。在以往的研究中，有机物对土壤金属元素养分的探究多集中在柠檬酸、草酸、乳酸、酒石酸、苹果酸等化学性质相对稳定的低分子有机物，并且以作用时间较短的方式进行研究[47，49]。本试验外源添加的有机物具有化学性质不稳定、易被分解的特点，因此可能活化土壤养分的时间会比较短，这也可能是培养 90～150 d 期间添加的部分有机物对土壤有效锌含量无显著影响的原因。
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3.2 氮锌配施条件下外源添加有机物可通过改变土壤锌形态之间的转化来提高土壤锌的有效性
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除土壤 pH 能影响土壤锌的有效性外，土壤中金属元素的化学形态对其有效性也有较大影响。金属元素的化学形态是影响其生物有效性的重要因素之一，化学形态的不同，其活性和对生物的有效性也不同[50-51]。土壤有效锌增加的主要原因是根际土壤交换态和碳酸盐结合态锌含量发生改变[52]。有研究表明，添加有机物能将土壤锌、锰、钙元素的化学形态由活性低的形态向活性高的形态转化[48]。Tessier 法将土壤锌形态分为可交换态锌、碳酸盐结合态锌、铁锰氧化物结合态锌、有机结合态锌和残渣态锌，其中可交换态锌易受环境影响，易发生迁移转化，易被植物吸收；碳酸盐结合态锌易受土壤 pH 影响，会因 pH 的降低而易向可交换态锌转化[53-54]。本试验针对培养 30 d 时，对土壤有效锌含量有显著差异的有机酸处理下的土壤样品进行锌化学形态分析，结果表明在 CK 条件下，外源添加 W、B、G 和 P 4 种有机物对土壤锌形态的转化无显著影响，但在氮锌配施条件下，外源添加 W、B、G 和 P 能显著提高碳酸盐结合态锌和有机结合态锌含量，提高碳酸盐结合态锌比例，降低残渣态锌比例 （图3 和 4）。因此，外源添加 W、B、G 和 P 能促进土壤中难溶性锌向碳酸盐结合态的转化，进而提高锌的有效性，且氮锌配施能强化这种作用。这也可能就是氮锌配施能促进根际土壤锌向有效态转化的原因[55]。李振凯等[48]研究也表明，在土壤中添加锌肥后，同时加入有机物能活化土壤中的锌。
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4 结论
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氮锌配施条件下外源添加 W、B 和 G能降低土壤 pH，外源添加 W、B、G 和 P 促进了土壤难溶态锌向碳酸盐结合态和有机结合态锌的转化，提高土壤锌的有效性，揭示了氮锌配施条件下冬小麦通过根系分泌有机酸提高土壤锌有效性的可能机制。
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参考文献
-
[1] 朱盼盼，马彦平，周忠雄，等．微量元素锌与植物营养和人体健康［J］．肥料与健康，2021，48（5）：16-18，23．
-
[2] 郑伟斌，张志刚，张馨元，等．锌对人体免疫调节作用的研究进展［J］．中华微生物学和免疫学杂志，2021，41（11）：887-892．
-
[3] 曹继琼，何长华．锌缺乏对人体健康的影响［J］．现代医药卫生，2014，30（7）：1016-1019．
-
[4] Wang C，Li B，Ao J．Separation and identification of zincchelating peptides from sesame protein hydrolysate using IMACZn2+and LC-MS/MS［J］．Food Chem，2012，134（2）：1231-1238．
-
[5] Teklić T，Lonćarić Z，Kovačevič V，et al．Metallic trace elements in cereal grain-a review：how much metal do we eat?［J］．Food and Energy Security，2013，2（2）：81-95．
-
[6] Velu G，Singh R P，Cardenas M E，et al．Characterization of grain protein content gene（GPC-B1）introgression lines and its potential use in breeding for enhanced grain zinc and iron concentration in spring wheat［J］．Acta Physiologiae Plantarum，2017，39（9）：1-9.
-
[7] Liu Z H，Wang H Y，Wang X E，et al．Genotypic and spike positional difference in grain phytase activity，phytate，inorganic phosphorus，iron，and zinc contents in wheat（Triticum aestivum L．）［J］．Journal of Cereal Science，2006，44（2）：212-219．
-
[8] Menguer P K，Vincent T，Miller A J，et al．Improving zinc accumulation in cereal endosperm using HvMTP1，a transition metal transporter［J］．Plant Biotechnol J，2018，16（1）：63-71．
-
[9] Kumar U，Mathpal P，Malik S，et al．Evaluation of iron and zinc in grain and grain fractions of hexaploid wheat and its related species for possible utilization in wheat biofortification［J］．Plant Genetic Resources，2015，14（2）：101-111．
-
[10] Rehman H U，Aziz T，Farooq M，et al．Zinc nutrition in rice production systems：a review［J］．Plant and Soil，2012，361（1-2）：203-226．
-
[11] Coleman J E．Zinc enzymes［J］．Current Opinion in Chemical Biology，1998，2：222-234．
-
[12] Berg J M，Shi Y．The galvanization of biology a growing appreciation for the roles of zinc［J］．Science，1996，271：1081-1085．
-
[13] Sinclair S A，Kramer U．The zinc homeostasis network of land plants［J］．Biochim Biophys Acta，2012，1823（9）：1553-1567．
-
[14] Noulas C，Tziouvalekas M，Karyotis T．Zinc in soils，water and food crops［J］．J Trace Elem Med Biol，2018，49：252-260．
-
[15] Zhao K，Wu Y．Effects of Zn deficiency and bicarbonate on the growth and photosynthetic characteristics of four plant species ［J］．Plos One，2017，12（1）：1-14．
-
[16] 刘铮．我国土壤中锌含量的分布规律［J］．中国农业科学，1994，27（1）：30-37．
-
[17] Zhao A Q，Tian X H，Cao Y X，et al．Comparison of soil and foliar zinc application for enhancing grain zinc content of wheat when grown on potentially zinc-deficient calcareous soils［J］．J Sci Food Agric，2014，94（10）：2016-2022．
-
[18] 王志舒，景红娟，韩虎，等．缺碳或缺氮对小麦幼苗生长发育的影响［J］．湖北农业科学，2015，54（8）：1822-1824．
-
[19] 王佳璇，屈魏蕾，田玉磊，等．施氮对小麦生长、生理及叶绿素荧光响应的影响［J］．陕西农业科学，2021，67（7）：32-39．
-
[20] Kutman U B，Yildiz B，Ozturk L，et al．Biofortification of durum wheat with zinc through soil and foliar applications of nitrogen［J］．Cereal Chemistry，2010，87：1-9．
-
[21] Li M，Wang S，Tian X，et al．Zn distribution and bioavailability in whole grain and grain fractions of winter wheat as affected by applications of soil N and foliar Zn combined with N or P［J］． Journal of Cereal Science，2015，61：26-32．
-
[22] Erenoglu E B，Kutman U B，Ceylan Y，et al．Improved nitrogen nutrition enhances root uptake，root-to-shoot translocation and remobilization of zinc（65Zn）in wheat［J］．New Phytologist，2011，189：438-448．
-
[23] Xue Y F，Zhang W，Liu D Y，et al．Effects of nitrogen management on root morphology and zinc translocation from root to shoot of winter wheat in the field［J］．Field Crop Research，2014，161：38-45．
-
[24] Nie Z，Zhao P，Shi H，et al．Nitrogen supply enhances zinc uptake and root-to-shoot translocation via up-regulating the expression of TaZIP3 and TaZIP7 in winter wheat（Triticum aestivum）［J］．Plant and Soil，2019，444（1-2）：501-517．
-
[25] Nie Z，Zhao P，Wang J，et al．Absorption kinetics and subcellular fractionation of zinc in winter wheat in response to nitrogen supply［J］．Frontiers in Plant Science，2017，8：1435．
-
[26] Liu H，Zhao P，Qin S，et al．Chemical fractions and availability of zinc in winter wheat soil in response to nitrogen and zinc combinations［J］．Frontiers in Plant Science，2018，9：1489．
-
[27] 蒙好生，冯娇银，胡冬冬，等．植物根系发育与养分的吸收 ［J］．山西农业科学，2017，45（6）：1048-1052．
-
[28] 钟正燕，陈炳发，宋雁辉，等．根分泌物有机酸的研究方法 ［J］．环境科学导刊，2019，38（S1）：12-18．
-
[29] Lynch J P，Brown K M．Topsoil foraging-an architectural adaptation of plants to low phosphorus availability［J］．Plant and Soil，2001，237（2）：225-237．
-
[30] Badri D V，Vivanco J M．Regulation and function of root exudates［J］．Plant，Cell & Environment，2009，32（6）：666-681．
-
[31] Mann A，Amupitan J O，Oyewale A O，et al．Evaluation of in vitro antimycobacterial activity of Nigerian plants used for treatment of respiratory diseases［J］．African Journal of Biotechnology，2008，7（11）：1630-1636．
-
[32] Rengel Z．Availability of Mn，Zn and Fe in the rhizosphere［J］． Journal of Soil Sience and Plant Nutrition，2015，15（2）：397-409．
-
[33] Basak B B．Phosphorus release by low molecular weight organic acids from low-grade indian rock phosphate［J］．Waste and Biomass Valorization，2018，10（11）：3225-3233．
-
[34] Polak F，Urik M，Matus P．Low molecular weight organic acids in soil environment［J］．Chemicke Listy，2019，113（5）：307-314．
-
[35] Xu W H，Liu H，Ma Q F，et al．Root exudates，rhizosphere Zn fractions，and Zn accumulation of ryegrass at different soil Zn levels［J］．Pedosphere，2007，17（3）：389-396．
-
[36] Nadeem F，Farooq M．Application of micronutrients in ricewheat cropping system of South Asia［J］．Rice Science，2019，26（6）：356-371．
-
[37] Rehman A，Farooq M，Naveed M，et al．Pseudomonas-aided zinc application improves the productivity and biofortification of bread wheat［J］．Crop and Pasture Science，2018，69（7）：659-672．
-
[38] Taheri S，Ronaghi A，Fasaei R G，et al．Co-ordination of root salinity and shoot zinc level with rhizosphere organic acid secretion in maize［J］．Rhizosphere，2020：100197．
-
[39] Xu G W，Li S，Zhao Y F，et al．Effects of straw returning and nitrogen fertilizer application on root secretion and nitrogen utilization of rice［J］．Acta Prataculturae Sinica，2014，23（2）：140-146．
-
[40] 鲍士旦．土壤农化分析［M］．北京：中国农业出版社，2002．
-
[41] Dong W M，Guo Z J，Du J Z，et al．Sorption characteristics of zinc（II）by calcareous soil-radiotracer study［J］．Applied Radiation and Isotopes：Including Data，Instrumentation and Methods for Use in Agriculture，Industry and Medicine，2001，54（3）：371-375．
-
[42] 罗小英．土壤酸碱度对重金属在土壤中行为的影响分析［J］． 中国石油和化工标准与质量，2017，37（9）：94-95．
-
[43] Liu H，Xu F，Xie Y，et al．Effect of modified coconut shell biochar on availability of heavy metals and biochemical characteristics of soil in multiple heavy metals contaminated soil ［J］．Science of the Total Environment，2018，645：702-709．
-
[44] Wang Y Z，Peng X Y，Wang X Y，et al．Microbial phosphorus，available phosphorus，organic carbon and pH changes in calcareous，neutral and acidic soils induced by low molecular weight organic acid addiyion［J］．Fresenius Environmental Bulletin，2020，29（2）：693-699．
-
[45] 胡红青，廖丽霞，王兴林．低分子量有机酸对红壤无机态磷转化及酸度的影响［J］．应用生态学报，2002，13（7）：867-870．
-
[46] 林青，徐绍辉．土壤中重金属离子竞争吸附的研究进展 ［J］．土壤，2008，40（5）：706-711．
-
[47] 唐佳，王艳，伏毅，等．低分子有机酸对土壤中镍的活化作用研究［J］．安徽农业科学，2021，49（5）：87-89．
-
[48] 李振凯，马少兰，高雪，等．低分子有机酸浸提和添加锌肥、锰肥对甘草地土壤4种金属元素释放及赋存形态的影响 ［J］．西南农业学报，2022，35（7）：1640-1648．
-
[49] 罗涛，李取生，陈惠君，等．6 种低分子有机酸对针铁矿、蒙脱石和生物炭中结合态Cd活化效果的对比［J］．环境工程学报，2018，12（7）：2047-2055．
-
[50] 崔永强．黄原酸镉形成对土壤微生物毒性与镉赋存形态影响的研究［D］．北京：中国地质大学，2020．
-
[51] 王军广，王鹏，伏箫诺，等．海南清澜港红树林湿地沉积物中重金属形态及生物有效性［J］．西南农业学报，2019，32（10）：2425-2431．
-
[52] 陈有鑑，黄艺，曹军，等．玉米根际土壤中不同重金属的形态变化［J］．土壤学报，2003，40（3）：367-373．
-
[53] 周言凤，苏庆平．土壤重金属形态分析研究综述［J］．广东化工，2018，45（22）：84-85．
-
[54] 李娜，夏瑜，何绪文，等．基于Tessier法的土壤中不同形态镉的转化及其影响因素研究进展［J］．土壤通报，2021，52（6）：1505-1512．
-
[55] 聂兆君，赵鹏，秦世玉，等．氮锌配施对冬小麦根土界面锌有效性及形态分级的影响［J］．植物营养与肥料学报，2018，24（5）：1185-1193．
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摘要
氮锌配施能促进冬小麦根土界面锌的有效性及化学形态间的相互转化，从而促进冬小麦对锌的吸收和累积。研究氮锌配施条件下，冬小麦根系分泌的有机物对土壤锌有效性的影响，为氮锌配施通过影响冬小麦根系活动进而提高土壤锌生物有效性提供一定的理论依据。以石灰性土壤为试验材料进行土壤培养试验，分别设置两个施肥水平（0、N 0.2 g/kg + Zn 10 mg/kg）和 9 种有机物处理（不添加有机物、顺乌头酸、巨头鲸鱼酸、3，5- 苯丙氨酸、甘氨酸、环拉酸、羟脯氨酸、葡萄糖 -1- 磷酸、延胡索酸），培养 0、30、90、150 d 时取样，分析土壤 pH、有效锌和锌形态分级含量。在培养 30 d 时，在不施氮锌条件下，添加巨头鲸鱼酸、3，5- 苯丙氨酸、甘氨酸、环拉酸、羟脯氨酸、葡萄糖 -1- 磷酸能显著降低土壤 pH；在氮锌配施条件下，添加顺乌头酸、巨头鲸鱼酸、 3，5- 苯丙氨酸、甘氨酸、环拉酸、羟脯氨酸、葡萄糖 -1- 磷酸能显著降低土壤 pH。在培养 30 d 时，在不施氮锌条件下，外源添加有机物对土壤有效锌含量无显著影响；在氮锌配施条件下，添加顺乌头酸、3，5- 苯丙氨酸、甘氨酸、羟脯氨酸能显著提高土壤有效锌含量。同时，在不施氮锌条件下，添加顺乌头酸、3，5- 苯丙氨酸、甘氨酸和葡萄糖 -1- 磷酸对土壤中锌形态转化没有显著影响，而在氮锌配施条件下，添加上述 4 种有机物能显著增加土壤中碳酸盐结合态锌和有机结合态锌含量，提高碳酸盐结合态锌比例，降低残渣态锌比例。氮锌配施条件下外源添加有机酸或氨基酸能降低土壤 pH，促进土壤中锌从难溶态向碳酸盐结合态和有机结合态转化，从而提高土壤中锌的有效性。
Abstract
The combined application of nitrogen（N）with zinc（Zn）can promote the Zn availability and the transformation between chemical forms of Zn in the root-soil interface，thereby promoting the absorption and accumulation of Zn in winter wheat．This paper investigated the effect of organics secreted by roots of winter wheat on the availability of Zn in soil under the combination of N and Zn application to provide a theoretical basis for the N-Zn combination improving the bioavailability of Zn in soil via root exudates of winter wheat．The calcareous soil was used as the test material for soil culture test．Two fertilizer levels（0，N 0.2 g/kg+Zn 10 mg/kg）and nine organics treatments（no organics，cis-aconitumic acid，giant cetaceic acid，3，5-phenylalanine，glycine，cyclolacic acid，hydroxyproline，glucose-1-phosphate，fumaric acid）were set up，and soils was sampled at 0，30，90 and 150 days to analyze pH，available Zn and the chemical forms of Zn．At 30 days，the exogenous giant cetaceic acid， 3，5-phenylalanine，glycine，cyclolacic acid，hydroxyproline and glucose-1-phosphate significantly reduced pH in soil under no applying N and Zn，and the cis-aconitumic acid，giant cetaceic acid，3，5-phenylalanine，glycine， cyclolacic acid，hydroxyproline and glucose-1-phosphate significantly reduced the pH in soil under N-Zn combination．At 30 d，exogenous organic matter had no significant effect on the available Zn concentrations in soil under no applying N and Zn，but exogenous cis-aconitumic acid，3，5-phenylalanine，glycine and hydroxyproline significantly increased the available zinc concentrations in soil under N-Zn combination treatment．Meanwhile，exogenous cis-aconitumic acid， 3，5-phenylalanine，glycine and glucose-1-phosphate had no significant effect on the chemical forms of Zn in soil under no applying N and Zn，and the four organics significantly increased the concentrations of carbonate-bound and organic-bound Zn in soil，as well as the proportion of carbonate-bound Zn，but reduced the proportion of residual Zn under N-Zn combination．Exogenous organics could reduce soil pH，promote the transformation of Zn from insoluble Zn to carbonate-bound and organic-bound Zn under N-Zn combination，thereby improving the availability of zinc in soil．