不同灌水量下噴施腐植酸對(duì)燕麥光合特性及產(chǎn)量的影響

王 琦 孫 雯 武俊英 劉景輝 趙寶平

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/內(nèi)蒙古雜糧工程技術(shù)研究中心，010019，內(nèi)蒙古呼和浩特）

在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，水分是不可忽視的影響因子之一，水分過(guò)多或者虧缺都會(huì)影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育[1]。水分虧缺會(huì)嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響產(chǎn)量和體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物的積累[2]。我國(guó)北方水資源嚴(yán)重短缺，干旱缺水問(wèn)題成為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸；灌溉用水利用率低也是我國(guó)現(xiàn)階段存在的問(wèn)題，中國(guó)農(nóng)業(yè)水資源利用率不到40%，而發(fā)達(dá)國(guó)家則達(dá)到80%[3]。燕麥?zhǔn)俏覈?guó)北方干旱和半干旱地區(qū)重要的優(yōu)勢(shì)特色作物，具有抗旱、抗寒和耐貧瘠等特性。

腐植酸（humic acid，HA）肥料加工成本低且綠色環(huán)保，具有較大的應(yīng)用前景。按形態(tài)可將其分為固體腐植酸類(lèi)肥料和液體腐植酸類(lèi)肥料，固體腐植酸肥料通過(guò)根施改良土壤和調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)；液體腐植酸肥料通過(guò)葉面噴施直接作用于作物上。腐植酸廣泛存在于泥炭、褐煤和風(fēng)化煤中，是一類(lèi)有良好生物活性的有機(jī)高分子物質(zhì)，在促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育和提高抗逆性等方面效果顯著[4]。施用腐植酸也可以提高作物光合特性，延緩衰老。Trevisan等[5]認(rèn)為，腐植酸能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，影響?zhàn)B分吸收和根系構(gòu)型，從而對(duì)植物生理產(chǎn)生有益的影響。腐植酸作為重要的有機(jī)和綠色環(huán)保型肥料原料，受到了廣泛的關(guān)注[6]。腐植酸可以明顯增加菊花的莖粗、根莖的鮮干重、根冠比、葉面積及干物質(zhì)積累量，從而促進(jìn)菊花的生長(zhǎng)發(fā)育[7]。腐植酸可以提高大豆水分利用效率、凈光合速率（Pn）和氣孔導(dǎo)度（Gs）[8]，提高小麥抗旱能力，延緩植株衰老[4，9]，可顯著提高生物產(chǎn)量。光合作用是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，是植物生產(chǎn)力構(gòu)成的最主要因素[10]。葉綠素含量增加會(huì)使光合作用加強(qiáng)，在正常供水條件下噴施腐植酸葉面肥可提高燕麥的Pn和Gs，更能提高在水分虧缺下燕麥對(duì)水的利用率，提高在干旱條件下的光合速率，緩解水分虧缺對(duì)燕麥光合作用產(chǎn)生的負(fù)面影響[11]。Abdelaal等[12]發(fā)現(xiàn)腐植酸肥料可以顯著提高水分脅迫下大麥的光合能力，促進(jìn)植株生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量。趙海燕等[13]在小麥抽穗期和齊穗期噴施腐植酸，產(chǎn)量和品質(zhì)均會(huì)有所提高。以上研究表明，腐植酸具有提高作物光合能力和產(chǎn)量的作用，但在不同灌水量下噴施腐植酸對(duì)燕麥光合特性及產(chǎn)量的研究較少，影響作用尚不明確。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)燕麥的植株形態(tài)指標(biāo)、光合特性和產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的分析，明確在不同灌水量下噴施腐植酸對(duì)燕麥生長(zhǎng)、光合特性及產(chǎn)量的影響，為燕麥高產(chǎn)栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試燕麥品種為蒙農(nóng)大燕1號(hào)，由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)燕麥產(chǎn)業(yè)研究中心提供。

腐植酸肥料由內(nèi)蒙古永業(yè)生物技術(shù)有限責(zé)任公司提供，腐植酸含量50g/L，N+P+K≥200g/L，微量元素（錳、鉬、鋅等）≥10g/L。

1.2 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在2017年4月-8月在內(nèi)蒙古包頭市薩拉齊鎮(zhèn)內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技園區(qū)防雨棚內(nèi)進(jìn)行（40.59°N，110.57°E），該區(qū)是典型的大青山洪積平原向土默川沖積平原過(guò)渡帶，地下水位較高，變動(dòng)在0.8～1.5m，海拔993.5m，年均日照3056.3h，年均氣溫7.1℃，無(wú)霜期132d[11]，年降水量350mm，土質(zhì)為砂壤土，耕層土壤中有機(jī)質(zhì)15.65g/kg，速效氮35.10mg/kg，速效磷19.50mg/kg，速效鉀75.14mg/kg，pH值8.02。

試驗(yàn)采用池栽，裂區(qū)設(shè)計(jì)，不同灌水量為主處理，設(shè)3個(gè)灌水量，分別為60、120和180mm，每次灌水量比例按1∶2∶1分配在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期進(jìn)行，灌水量由水表控制；不同噴施處理為副處理，設(shè)噴施稀釋液500倍腐植酸水溶肥料（HA）、等量清水（WT）和不噴施處理（CK），腐植酸噴施劑量為1.5L/hm2（原液），腐植酸和清水采用背負(fù)式噴霧器均勻噴施燕麥植株，于孕穗期和開(kāi)花期各噴施1次。共9個(gè)處理，重復(fù)3次，共27個(gè)小區(qū)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 形態(tài)指標(biāo) 株高：在抽穗期和灌漿期取每小區(qū)長(zhǎng)勢(shì)一致的植株3株，量取根部至小穗尖端長(zhǎng)度，取平均值。

單株葉面積：用直尺測(cè)量葉長(zhǎng)和葉寬，利用麥類(lèi)作物葉面積指數(shù)[11]進(jìn)行葉面積修正，即單株葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.63。

1.3.2 光合特性指標(biāo) 選取9株燕麥，采用SPAD-502型葉綠素計(jì)測(cè)定旗葉的葉綠素含量相對(duì)值（SPAD），并取平均值。在抽穗期和灌漿期，采用CIRAS-3光合儀，在每個(gè)小區(qū)選擇植株長(zhǎng)勢(shì)相近的燕麥5株，在晴天上午9∶00-11∶00測(cè)定旗葉Pn、蒸騰速率（Tr）、Gs和胞間CO2濃度（Ci），取平均值作為該小區(qū)光合指標(biāo)值。

1.3.3 產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素 收獲時(shí)每小區(qū)取具有代表性的長(zhǎng)勢(shì)一致的燕麥10株，于室內(nèi)考種（測(cè)定籽粒產(chǎn)量、千粒重、單位面積穗數(shù)、小穗數(shù)、穗長(zhǎng)和穗粒數(shù)）。另取1m2收獲，風(fēng)干后脫粒，折算籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SAS 9.0和Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水量和腐植酸對(duì)燕麥植株形態(tài)的影響

2.1.1 對(duì)燕麥株高的影響 從抽穗期到灌漿期，燕麥株高逐漸增長(zhǎng)（圖1）。在60mm灌水量下，噴施HA顯著增加了燕麥株高，但WT和CK處理間差異不顯著。60mm灌水量下，在抽穗期時(shí)，HA處理株高比CK處理高14.7%；灌漿期時(shí)，HA處理比WT及CK處理分別提高7.2%、12.5%，WT處理比CK處理高4.9%。120mm灌水量下，各時(shí)期噴施HA處理比CK處理分別提高9.2%、11.3%。180mm灌水量下，抽穗期時(shí)，HA與CK處理間株高差異顯著（P＜0.05），噴施HA較CK處理提高11.3%。

圖1 不同處理對(duì)燕麥株高的影響Fig.1 Effects of different treatments on plant height of oat

2.1.2 對(duì)燕麥單株葉面積的影響 在同一灌水量下，噴施HA顯著增加了單株葉面積，而WT與CK處理之間差異不顯著（圖2）。在抽穗期和灌漿期時(shí)，60mm灌水量噴施HA處理下的單株葉面積較CK處理分別提高57.2%和51.3%；120mm灌水量下HA處理單株葉面積較CK處理分別提高47.8%和30.5%（P＜0.05）；180mm灌水量下HA處理較CK分別提高57.0%和40.5%（P＜0.05）。而灌水量的增加使單株葉面積提高了21.5%～30.8%。

圖2 不同處理對(duì)燕麥單株葉面積的影響Fig.2 Effects of different treatments on the leaf area per plant of oat

2.2 不同灌水量和腐植酸對(duì)燕麥光合指標(biāo)的影響

隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，Pn、Gs、Tr和Ci均逐漸提高（圖3），噴施HA可顯著提高燕麥葉片的光合能力，隨著灌水量的增加，燕麥葉片的Pn、Gs和Tr顯著提高。

圖3 不同處理對(duì)燕麥光合指標(biāo)的影響Fig.3 Effects of different treatments on photosynthetic indexes of oat

與CK相比，在60mm灌水量下，HA處理葉片Pn提高了43.4%，Gs提高了49.6%，Tr提高了47.6%（P＜0.05）；120mm灌水量下，噴施HA后葉片Pn提高了36.2%，Gs提高了37.4%，Tr提高了36.7%（P＜0.05）；在180mm灌水量下HA處理葉片的Pn提高31.7%，Gs提高37.0%，Tr提高31.8%（P＜0.05）；而各灌水量下WT處理對(duì)葉片Pn、Gs和Tr均無(wú)顯著影響（Tr除灌漿期180mm灌水量外）。60mm及120mm灌水量下，與CK相比，噴施 HA 使 Ci降低了 25.2%～65.8%（P＜0.05）， 在180mm灌水量下，各處理間無(wú)顯著差異。

在各生育時(shí)期，灌水量從60mm增加到120mm時(shí)，對(duì)Pn無(wú)顯著影響（灌漿期CK及HA處理除外），但灌水量增加至180mm時(shí)，顯著提高了葉片Pn。在抽穗期，灌水量從60mm增加至180mm時(shí)，Gs均顯著提高；在灌漿期，灌水量從60mm增加到180mm時(shí)，HA處理顯著提高了葉片Gs，WT處理及CK對(duì)Gs無(wú)顯著影響。當(dāng)灌水量從60mm增加至180mm時(shí)，CK處理Tr提高了18.3%～28.1%（P＜0.05），WT處理和CK下Ci降低了22.4%～41.7%（P＜0.05）。

2.3 不同灌水量和腐植酸對(duì)燕麥葉片葉綠素相對(duì)含量（SPAD值）的影響

葉片葉綠素含量在一定程度上可以體現(xiàn)燕麥生長(zhǎng)的旺盛程度。在抽穗期時(shí)各處理的SPAD值均達(dá)到最大值（圖4），灌水量增加至120mm時(shí)SPAD值顯著提高，而灌水量增加至180mm時(shí)，SPAD值下降。60mm灌水量下，噴施HA在抽穗期分別較WT、CK處理提高12.5%和12.7%，在灌漿期分別提高18.2%和18.5%；在120mm和180mm灌水量下，HA處理與WT、CK處理的SPAD值差異不顯著（P＜0.05）。

圖4 不同處理對(duì)燕麥葉片葉綠素相對(duì)含量（SPAD值）的影響Fig.4 Effects of different treatments on the relative chlorophyll content (SPAD value) of oat leaves

2.4 不同灌水量和腐植酸對(duì)燕麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表1顯示，在各灌水量下，HA處理穗粒數(shù)與WT和CK處理差異顯著（除60mm灌水量WT處理外），較CK平均增加25.4%；而千粒重和小穗數(shù)在各灌水量下差異均不顯著。在180mm灌水量下，單位面積穗數(shù)達(dá)到最高，較120mm及60mm灌水量分別提高12.7%和19.4%。灌水量從60mm增加至120mm時(shí)，穗粒數(shù)顯著增加，WT處理顯著提高了穗長(zhǎng)和穗粒數(shù)，而千粒重、單位面積穗數(shù)和小穗數(shù)均無(wú)顯著增加；CK處理下，當(dāng)灌水量增加至180mm時(shí)，與60mm灌水量相比，顯著提高了千粒重、單位面積穗數(shù)、穗長(zhǎng)及穗粒數(shù)。

表1 不同灌水量下噴施腐植酸對(duì)燕麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 1 Effects of humic acid spraying with different irrigation amounts on oat yield and its components

與CK相比，在60mm和120mm灌水量下HA處理均顯著提高了燕麥籽粒產(chǎn)量，但在180mm灌水量下各處理間差異不顯著；在3個(gè)灌水量下，WT處理的籽粒產(chǎn)量均與CK差異不顯著。在灌水量為60mm時(shí)，HA處理籽粒產(chǎn)量較CK提高了22.7%；在120mm灌水量下，HA比CK處理高18.0%。灌水量從60mm增加至120mm時(shí)，對(duì)籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著影響；灌水量增加到180mm時(shí)，HA和WT處理的籽粒產(chǎn)量高于灌水量60mm噴施處理的籽粒產(chǎn)量，CK處理下，180mm灌水量的籽粒產(chǎn)量顯著高于120mm及60mm灌水量。

3 討論

腐植酸對(duì)植物具有刺激生長(zhǎng)和增加產(chǎn)量的作用[14]。靳永勝等[15]研究結(jié)果表明腐植酸葉面肥可以有效促進(jìn)菠菜和小油菜的葉面積，進(jìn)而提高產(chǎn)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，增加灌水量可以促進(jìn)燕麥生長(zhǎng)，在3種灌水量下HA處理均顯著提高了燕麥株高及單株葉面積，而WT處理對(duì)燕麥株高及單株葉面積沒(méi)有顯著影響。60mm和120mm灌水量條件下噴施HA后，燕麥的株高和單株葉面積的增幅大于180mm灌水量處理。這可能是由于在干旱條件下，噴施腐植酸后葉片超氧化物歧化酶及過(guò)氧化氫酶活性增強(qiáng)，延緩了植株衰老[16]。此外，腐植酸可以通過(guò)提高保護(hù)酶活性提高作物抗旱性[17]，從而延緩植株衰老[8，18]。

前人研究認(rèn)為，水分不足引起植物光合作用減弱是導(dǎo)致作物減產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵因素[19]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在較低灌水量下噴施HA可以提高燕麥的光合能力，其原因可能是葉面噴施腐植酸溶液后，使葉片氣孔縮小，減少水分蒸騰，從而提高了農(nóng)作物的抗旱能力[17]，說(shuō)明腐植酸可一定程度上提高在水分虧缺下燕麥的光合速率和對(duì)水分的利用率，可彌補(bǔ)灌水量不足對(duì)燕麥光合作用造成的負(fù)面影響。另外，在灌水量充足條件下噴施腐植酸也可以提高燕麥的光合指標(biāo)，刺激植株生長(zhǎng)[11]。綠色植物葉片的主要光合色素是葉綠素，其含量對(duì)光合作用有著直接影響。葉綠素在植物光合作用能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中擔(dān)負(fù)著吸收和傳遞的作用，其含量的高低與植物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)有一定聯(lián)系，含量越高，光合作用越強(qiáng)。有研究表明，施用適量的腐植酸會(huì)增加葉片葉綠素a和葉綠素b的含量，小麥經(jīng)腐植酸浸種后，提高了葉綠素a/葉綠素b的值[20-24]，改善了作物的光合作用[25]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)60mm灌水量處理下葉綠素含量降低，而葉面噴施腐植酸會(huì)增加葉綠素含量，與前人在小麥上得到的結(jié)果一致[13，24，26]，說(shuō)明葉面施肥可能是通過(guò)葉片補(bǔ)充植物所需營(yíng)養(yǎng)，提高葉綠素含量，增強(qiáng)光合作用[7]。已有研究表明，HA能提高玉米、棉花、小麥，大豆、馬鈴薯和燕麥等產(chǎn)量。Moghadam等[27]研究發(fā)現(xiàn)，干旱對(duì)產(chǎn)量的影響可以通過(guò)噴施HA來(lái)緩解，而噴施HA也對(duì)水分脅迫下玉米增產(chǎn)效果顯著。

4 結(jié)論

增加灌水量可以促進(jìn)籽粒灌漿，增加產(chǎn)量、千粒重和穗粒數(shù)，在180mm灌水量下籽粒產(chǎn)量最高。合理灌水有助于作物生長(zhǎng)，顯著提高作物產(chǎn)量。腐植酸水溶肥在一定程度上可以彌補(bǔ)灌水量不足對(duì)光合作用的不利影響，在60mm及120mm灌水量下可以提高作物光合速率及籽粒產(chǎn)量，且籽粒產(chǎn)量和穗粒數(shù)增長(zhǎng)幅度較大，而千粒重增加幅度較??；在180mm灌水量下噴施HA對(duì)籽粒產(chǎn)量和千粒重?zé)o顯著影響。