《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Soil Application of Zinc for Potato Biofortification in the Central Andes of Peru
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为解决拉丁美洲及秘鲁乡村地区普遍存在的“隐性饥饿”（锌缺乏）问题，研究人员在秘鲁中部安第斯地区开展了为期两季的田间试验，系统评估土壤施用锌肥作为农艺生物强化策略，对提升马铃薯块茎锌含量及营养价值的效果。研究表明，在酸性土壤上施用适量锌肥（如16 kg Zn ha-1）可显著提高块茎锌含量与积累量（2016-2017年最高分别提升86%和74%），且不影响产量，其中Canchán与Perricholi等品种响应尤为显著。该研究为通过作物施肥管理直接改善人群微量营养素摄入，提供了基于实地数据的科学依据。
在全球许多地区，“隐性饥饿”依然是一个严峻的挑战。人们摄入的食物虽然能填饱肚子，却可能缺乏维持生命活动和健康发育所必需的微量营养素，锌便是其中关键的一种。锌对人体生长、免疫功能和认知发展至关重要，但据统计，全球有约17%的人口锌摄入不足，在拉丁美洲及加勒比地区，这一比例更高达28%。秘鲁的情况尤为突出，锌摄入不足率高达34.5%，低收入乡村家庭受影响最深。与此同时，马铃薯作为全球第四大粮食作物，在秘鲁等发展中国家的饮食中占据中心地位，秘鲁人均年消费量高达92公斤，是当地民众重要的能量和营养来源。然而，常规种植的马铃薯锌含量有限，难以满足膳食需求。那么，能否通过农业手段，让这种主食作物“富”起来，成为对抗“隐性饥饿”的利器呢？这就是发表在《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》上的这项研究试图解答的核心问题。传统的营养强化手段如食物添加剂或补充剂，在偏远乡村地区的可及性和可持续性往往受限。相比之下，农艺生物强化——即通过施肥直接提高作物可食用部分的微量营养素含量——因其快速、适应性强且易于推广的特点，被视为一种有前景的替代策略。此前研究虽在多种作物上验证了该策略的有效性，但在秘鲁安第斯地区酸性土壤条件下，土壤施用锌肥对当地主栽马铃薯品种的营养强化效果、对产量的影响以及最终对人体膳食的潜在贡献，尚缺乏系统的田间实证研究。这项研究正是为了填补这一知识空白而展开。
为开展此项研究，作者团队运用了几个关键技术方法：首先，在秘鲁中部安第斯高原的四个地点（Achoscuyo, Huisahuanca, Lucma, Llacta）进行了为期两个生长季（2016-2017, 2017-2018）的田间试验。其次，试验设计了五个梯度的土壤锌肥（ZnSO4·7H2O）施用量（0至32 kg Zn ha-1），并采用了随机区组和裂区设计，以同时评估地点、锌剂量和马铃薯品种（Yungay, Canchán, Perricholi, Peruanita）的影响。再者，研究人员系统测定了块茎产量、地上部生物量、以及锌在块茎、地上部、薯皮和薯肉中的含量，并计算了锌积累量、锌部分平衡（回收效率）和基于当地消费习惯的膳食贡献估算。最后，所有数据通过方差分析和主成分分析（PCA）等统计方法进行处理，以揭示各因素间的相互作用。
研究结果
3.1 地上部与块茎产量
在两个生长季中，土壤增施锌肥均未对马铃薯的块茎产量产生显著影响。然而，产量在不同地点和不同品种间存在显著差异。例如，在2016-2017季，Lucma地点的产量显著高于其他两个地点。在2017-2018季，Peruanita品种的产量最低。这表明，在试验所用的酸性土壤（锌有效性本已较高）条件下，锌并非产量的限制因子，而基因型和环境对产量起主导作用。
3.2 地上部与块茎中的锌含量
锌肥施用显著提高了马铃薯地上部和块茎中的锌含量。在2016-2017季，Achoscuyo地点在施用16 kg Zn ha-1时，块茎锌含量较对照提升了86%。在2017-2018季，所有四个品种的地上部锌含量均随施锌量增加而上升。块茎锌含量的最大增幅因品种和剂量而异，例如Perricholi和Yungay在16 kg Zn ha-1时达到峰值，而Canchán和Peruanita则在32 kg Zn ha-1时最高。
3.3 地上部与块茎中的锌积累量
锌积累量的变化趋势与锌含量类似。在2016-2017季，Achoscuyo和Lucma地点的块茎锌积累量在施锌后显著增加。在2017-2018季，所有品种的地上部锌积累量均随施锌量增加，且普遍高于块茎中的积累量，地上部与块茎的积累量比值最高可达2.8倍。这表明作物吸收的锌大部分留在了营养器官，向块茎的再分配效率有限。
3.4 马铃薯块茎薯皮与薯肉中的锌含量
无论施锌与否，所有品种块茎的薯皮中的锌含量始终是薯肉的两倍左右。施锌进一步提高了薯皮和薯肉中的锌含量，但薯皮的增幅更为明显。这提示薯皮是锌富集的重要部位。
3.5 生物强化块茎对每日锌需求的贡献
基于秘鲁人均每日消费250克鲜薯的假设估算，施用锌肥后，食用马铃薯可贡献的每日锌需求比例有所提高。在2016-2017季，Achoscuyo地点在16 kg Zn ha-1处理下，贡献率较对照提升了79%。在2017-2018季，Canchán品种在最高剂量下贡献率提升了63%。这表明农艺生物强化能实质性地增加通过主食摄入的锌量。
3.6 锌部分平衡
随着施锌量的增加，锌的部分平衡（即作物吸收的锌占施入锌的比例）显著下降。在所有品种中，施用4 kg Zn ha-1时回收效率最高，随后效率急剧降低，在32 kg Zn ha-1时降至很低水平。这表明在高剂量下，肥料锌的利用效率不高。
3.7 农学因素的交互作用
主成分分析（PCA）显示，第一主成分（解释49.6%变异）与锌剂量、地上部和块茎锌含量呈正相关；而第二主成分（解释21.3%变异）与块茎产量呈正相关，但与锌变量呈负相关。这表明锌含量和块茎产量之间存在一定的权衡关系，即高产可能与高锌含量难以兼得。
研究结论与意义
这项研究证实，在秘鲁中部安第斯地区的酸性土壤上，通过土壤施用锌肥进行农艺生物强化是一种可行的策略。其核心结论是：在不影响马铃薯块茎产量的前提下，适量施用锌肥（尤其是16 kg Zn ha-1）可以显著提高块茎中的锌含量和积累量，从而增加其对人体每日锌需求的膳食贡献。 研究同时揭示，生物强化的效果受到地点（土壤与气候条件）、施锌剂量和马铃薯基因型的共同影响，体现了“基因型-环境-管理”互作的重要性。
研究结果支持了团队提出的所有假设：(i) 土壤施锌提高了块茎锌含量且不影响产量；(ii) 效果依赖于剂量、地点和品种；(iii) 作物对锌的吸收和向块茎的再分配效率有限，大部分锌滞留在地上部；(iv) 该实践能为满足人群营养需求做出有意义贡献。
这项研究的重要意义在于：首先，它提供了在特定农业生态区（安第斯酸性土壤）实施锌生物强化的直接田间证据，为制定因地制宜的施肥推荐奠定了基础。其次，研究强调了选择具有高块茎锌积累潜力的品种（如Canchán和Perricholi）的重要性，这能将营养强化与肥料高效利用结合起来。再者，研究指出薯皮是锌的富集区，鼓励食用带皮马铃薯或利用薯皮副产品，可以最大化锌的摄入。此外，尽管高剂量锌肥的回收效率低，但考虑到锌在土壤中可能存在残效，对于轮作体系仍有长期价值。最后，该研究将农艺实践与人类营养健康目标直接相连，展示了可持续农业在应对全球“隐性饥饿”挑战中的实用价值，为政策制定者和农业推广者提供了科学依据。
