小麦锌营养强化的全球解析：策略、驱动因素与应用指南

锌（Zn）缺乏影响全球 17% 人口，小麦作为主食，其籽粒锌浓度低。研究人员开展 “Zinc agronomic biofortification in wheat and its drivers: a global meta-analysis” 研究，发现叶面和土 + 叶施锌可提升籽粒锌浓度，还提出施锌量评估方法，为优化小麦生产供指导。

　　在当今世界，锌缺乏如同隐匿的 “健康杀手”，悄无声息地威胁着众多人的身体健康。全球约 17% 的人口受到锌缺乏的困扰，尤其是那些以谷物为主食的人群，由于谷物中锌含量低且生物利用率差，导致他们更容易陷入锌缺乏的困境。小麦，作为全球 35% 人口的主食，在发展中国家，它为人们提供了近 20% 的蛋白质和膳食能量，可其籽粒锌浓度平均仅在 28 - 30mg/kg 之间，远低于人体营养所需的 40 - 60mg/kg 的标准。这一现状不仅制约着人们的健康水平提升，也对实现联合国的零饥饿和可持续发展目标构成了巨大挑战。比如在一些非洲和亚洲国家，由于长期食用低锌小麦，部分人群出现了生长发育迟缓、免疫力下降等问题。为了改变这一局面，西北农林科技大学等研究机构的研究人员开展了一项全球荟萃分析研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员为了深入探究如何提高小麦籽粒锌浓度，综合分析了 4 个田间试验数据以及 139 项文献研究结果。在研究过程中，运用了数据收集、分类和多种分析技术。首先通过广泛搜索 Web of Science 和中国知网等数据库，收集全球小麦籽粒锌浓度数据。之后对数据进行分类，将施肥量、土壤性质等因素分组以便分析。利用 Meta 分析评估锌施肥对小麦籽粒锌浓度的影响，通过随机森林分析确定关键影响因素，还通过相关性分析探究变量间关系，并且开展了验证试验对研究结果进行验证。

研究结果

1. 全球小麦籽粒锌浓度现状：研究发现，全球小麦籽粒锌浓度平均为 28.2mg/kg，数值范围在 5.0mg/kg 到 82.0mg/kg 之间，中位数是 27.5mg/kg。不同地区差异明显，亚洲平均为 28.0mg/kg，欧洲为 27.9mg/kg，北美为 34.0mg/kg，其他大洲（非洲、大洋洲和南美洲）仅 18.4mg/kg。在亚洲内部，东亚、南亚、西亚和中亚的平均锌浓度也各不相同。令人担忧的是，高达 96% 的国家生产的小麦平均籽粒锌浓度低于人体营养所需的 40mg/kg 的阈值。
2. 锌施肥对提高全球小麦籽粒锌浓度的作用：锌肥的施用方式对小麦籽粒锌浓度的提升效果差异显著。土壤施用锌肥平均仅使籽粒锌浓度提高 29.1%，且 83.5% 的籽粒锌浓度未达到 40mg/kg 的标准。而叶面喷施和土壤 + 叶面喷施锌肥效果则更为显著，分别使籽粒锌浓度提高 55.2% 和 62.3%，在这两种施用方式下，分别有 67.3% 和 66.0% 的小麦籽粒达到了 40mg/kg 的阈值。
3. 不同因素对锌肥提高籽粒锌浓度效果的影响
   • 土壤施锌：增加锌施用量会降低提高籽粒锌浓度的效果；施用 ZnSO₄比 ZnO 更能有效提高籽粒锌浓度；土壤中初始锌有效性、pH、CaCO₃和有机质含量等对提高籽粒锌浓度的效果有显著影响，例如随着土壤初始锌有效性增加，提高籽粒锌浓度的百分比会下降，而土壤 pH 和 CaCO₃含量增加时，该百分比会上升。
   • 叶面施锌：多种因素影响显著，喷施速率、浓度、时间、频率和肥料形式等都会对提高籽粒锌浓度的效果产生作用。其中，在锌施用量为 3.2kg/ha 时，籽粒锌浓度提升效果最佳；喷施溶液中锌浓度在 0.7 - 1.1g/L 时效果较好；开花期喷施锌肥对提高籽粒锌浓度的效果最为显著；喷施频率方面，四次喷施时籽粒锌浓度提升百分比最高。
   • 其他因素：氮（N）、磷（P）、钾（K）施肥量也会影响锌肥提高籽粒锌浓度的效果。随着 N 施用量增加，籽粒锌浓度提升百分比会下降；P 施用量增加时，该百分比先上升后下降，在中等 P 施用量（26 - 44kg/ha）时达到最高；K 施用量对土壤和叶面施锌提高籽粒锌浓度的效果影响不同，土壤施锌时，中等 K 施用量（25 - 58kg/ha）下籽粒锌浓度提升最小，叶面施锌时，中等 K 施用量下提升最大。此外，小麦品种的初始籽粒锌浓度对锌肥效果影响显著，初始浓度越高，锌肥提高籽粒锌浓度的效果越差。
   
   
4. 优化锌肥管理措施以实现小麦籽粒锌生物强化目标：基于研究结果，研究人员确定了影响锌肥效果的关键因素，包括锌施用量、初始籽粒锌浓度和喷施时间等，并提出了计算锌肥推荐施用量的公式：Zn 推荐施用量（kg Zn/ha）=（锌生物强化目标 - 初始籽粒锌浓度）/ 锌农艺生物强化指数 。同时，考虑到小麦产量的重要性，将小麦锌生物强化目标分为两个阶段。对于籽粒锌浓度低于 30mg/kg 的小麦，建议采用土壤 + 叶面喷施锌肥的方式；对于籽粒锌浓度在 30 - 40mg/kg 之间的小麦，仅进行叶面喷施即可。

研究结论与讨论

该研究表明，叶面喷施和土壤 + 叶面喷施锌肥能够有效提高小麦籽粒锌浓度，使其达到人体营养所需的 40mg/kg 的阈值。锌施用量、初始锌浓度和喷施时间是影响籽粒锌浓度提升的关键因素。研究人员提出的根据锌生物强化目标、锌农艺生物强化指数和初始籽粒锌浓度来估算锌施用量的方法，具有重要的实践意义，能够帮助种植者根据实际情况，精准确定锌肥施用量，在提高小麦籽粒锌浓度的同时，还能减少潜在的环境风险。然而，该研究也存在一定的局限性，比如所收集的文献大多未提供土壤质地和作物生长期间土壤水分管理的数据，且随着农业技术的发展，新的施肥技术可能会对研究结果产生影响，未来需要进一步研究。但总体而言，这项研究为全球小麦生产中的锌肥优化管理提供了科学依据，有望改善以小麦为主食人群的锌营养状况，对保障人类健康和推动农业可持续发展具有重要意义。