不同肥料增效劑對小麥生長發(fā)育的影響

陳 宏 曹 艷 楊清俊 路 宇 張斌強 張夢君 郭景麗

河南心連心化學(xué)工業(yè)集團股份有限公司 新鄉(xiāng) 453731

肥料增效劑是指一類以增加養(yǎng)分有效性為目的的活性物質(zhì)，可以活化土壤中的氮、磷、鉀[1，2]，滿足作物對養(yǎng)分的需求，同時調(diào)節(jié)作物生理功能[3]，提高肥料利用率，減少環(huán)境污染，提高單位肥料對作物增產(chǎn)的效率[4，5]，推動肥料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，帶動環(huán)境改善與土壤肥力的恢復(fù)與提升[6]。因此，研究肥料增效劑對作物生長發(fā)育的影響具有重要意義。海藻酸類、氨基酸類和腐植酸類等天然物質(zhì)，可提高肥料利用率，對環(huán)境友好，添加到肥料之中優(yōu)勢明顯[7]。海藻酸類肥料在作物上的增產(chǎn)效果明顯，還可以降低肥料氮損失率[8～10]；氨基酸添加到肥料中可以促進作物對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收，增加葉面積和葉片葉綠素相對含量（SPAD值）[11～13]；腐植酸作為土壤腐殖質(zhì)的主要成分,添加到肥料中具有延長肥效期，改善土壤環(huán)境，增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤酶活性，促進作物生長的作用，增產(chǎn)效果明顯[14～18]。

本研究采用小麥水培和盆栽試驗，研究海藻酸、氨基酸和腐植酸作為肥料增效劑對小麥生長發(fā)育的影響，為肥料增效劑在農(nóng)業(yè)上的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗時間：2019 年11 月—2020 年6 月。

試驗地點：河南省新鄉(xiāng)市新鄉(xiāng)縣小冀鎮(zhèn)河南心連心化學(xué)工業(yè)集團股份有限公司園區(qū)（113.51°E，35.12°N）。

1.2 供試材料

供試土壤：潮土，取自園區(qū)流轉(zhuǎn)土地，土壤pH為8.53，基礎(chǔ)養(yǎng)分有機質(zhì)0.34%，銨態(tài)氮7.9 mg/kg，硝態(tài)氮33.4 mg/kg，有效磷43.4 mg/kg，速效鉀290.9 mg/kg。

供試小麥品種：“百農(nóng)4199”，屬半冬性中早熟品種，由河南科技學(xué)院提供。

供試肥料增效劑：海藻酸（海藻酸≥200 g/L）由青島海力源生物科技有限公司提供；聚谷氨酸（聚谷氨酸≥150 g/L）由光華生物科技有限公司提供；聚天門冬氨酸（聚天門冬氨酸≥100 g/L）由新鄉(xiāng)市賽爾生物科技有限公司提供；腐植酸鉀Ⅱ型粉劑（總腐植酸含量≥60%，黃腐酸含量≥30%）由河南黑色生態(tài)科技有限公司提供；抗50 度硬水腐植酸鉀粉劑（總腐植酸含量≥60%，在鈣鹽和鎂鹽含量500 mg/L以下的水中使用不會發(fā)生絮凝）由河南黑色生態(tài)科技有限公司提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)6 個處理，每個處理設(shè)3 個重復(fù)，標記為CK、T1 ～T5：CK 為空白對照試驗，T1 ～T5 處理的增效劑依次為海藻酸、聚谷氨酸、聚天門冬氨酸、腐植酸鉀Ⅱ型粉劑、抗50 度硬水腐植酸鉀粉劑。試驗分為水培試驗和盆栽試驗。

水培采用帶有托盤的2.2 L 容量的培養(yǎng)瓶容器（口徑135 mm，高175 mm）進行小麥生根發(fā)芽試驗，每瓶托盤中放置100 粒種子，CK 處理培養(yǎng)液為蒸餾水，處理培養(yǎng)液為蒸餾水加增效劑，增效劑與蒸餾水的質(zhì)量比為1 ∶20000，培養(yǎng)液總量均為1.65 L，水培至三葉期結(jié)束。

盆栽試驗采用55 cm × 30 cm × 20 cm 的長方形盆，每盆土壤重量20 kg，將盆口以下位置全部埋入園區(qū)流轉(zhuǎn)土地土壤之中，盆栽基肥為普通復(fù)合肥（20-20-5）13.33 克/盆，增效劑添加量均為基肥質(zhì)量占比的0.5%，從大田中取處于三葉期長勢均勻一致的小麥幼苗（確保每盆20 株）進行移栽。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 水培試驗

試驗結(jié)束后每個處理從3 組重復(fù)中分別選出10 株，共30 株小麥幼苗，去掉種皮。

麥苗株高：測量從莖基部至幼苗頂部最長葉長度，以cm 計。全株鮮重：將麥苗全株用電子天平稱量，以g 計。麥苗莖葉鮮重：將麥苗進行莖葉與根分離，麥苗莖葉用電子天平稱量，以g 計。

根長：測量從根尖到幼苗莖基部的長度，以cm 計。

根重：將分離的根部用清水洗凈后用吸水紙吸干表面水分，用電子天平稱量，以g 計。

1.4.2 盆栽試驗

小麥的群體數(shù)變化：分別在小麥的返青期調(diào)查每盆分蘗數(shù)以及成熟期的每盆穗數(shù)，莖蘗成穗率=成熟期穗數(shù)/返青期分蘗數(shù)×100%。

小麥的株高變化：每盆隨機取10 株小麥單莖，在返青期、孕穗期、抽穗期、開花期、成熟期調(diào)查小麥的株高。

小麥成熟期產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素：產(chǎn)量，每盆全收進行收獲脫粒，曬干去雜后稱重，求平均產(chǎn)量；穗數(shù)，成熟期調(diào)查每盆穗數(shù)，求平均值；穗粒數(shù)，調(diào)查每盆所有麥穗粒數(shù)，求平均值；千粒重，收獲后，曬干去雜，每盆樣品數(shù)3 次1000 粒小麥稱重（3 次誤差在0.5 g 之內(nèi)），求平均值。

1.4.3 土壤指標調(diào)查

種植前及收獲后取盆栽土測定土壤的理化性質(zhì)（pH、有機質(zhì)、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀）。土壤樣品自然風(fēng)干后研磨過篩，用酸度計測定土壤pH（土水質(zhì)量比1 ∶2.5）；重鉻酸鉀容量法測定有機質(zhì)含量；靛酚藍比色法測定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量；碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定有效磷含量；火焰光度計法測定速效鉀含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)過Excel 2010 初步整理后，運用SPSS 20.0 進行統(tǒng)計分析，采用Duncan’s 新復(fù)極差法對測定數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析（P＜0.05）、多重比較，圖表均采用Excel 2010 進行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料增效劑對水培小麥苗期生長的影響

表1 為不同肥料增效劑對水培小麥苗期生長的影響。由表可知，T5 處理的麥苗株高、全株鮮重、莖葉鮮重、根長、根重均為所有處理中最大，分別較CK 處理高11.59%、17.39%、27.27%、17.25%、18.18%，除T3 處理外，各處理根長指標均與CK處理存在顯著性差異，抗50 度硬水腐植酸鉀粉劑能夠促進地上部株高、生物量積累以及根部的生長發(fā)育，T1、T2 處理的麥苗根長相對于CK 處理較短，分別減小55.02%、13.92%，且存在顯著性差異，說明海藻酸、聚谷氨酸明顯抑制麥苗根長的增長；T2 處理的麥苗根重最小，較CK 處理降低27.27%，且存在顯著性差異，說明聚谷氨酸會明顯抑制麥苗根重的增加。

表1 不同肥料增效劑對水培小麥苗期生長的影響Tab.1 Effects of different fertilizer synergists on growth of hydroponic wheat seedlings

2.2 不同肥料增效劑對盆栽小麥群體指標的影響

表2 為不同肥料增效劑對盆栽小麥群體指標的影響。由表可知，T4 及T5 處理的小麥返青期分蘗數(shù)較多，較CK 處理分別增加28.95%、34.34%，且均與CK 處理間存在顯著性差異，說明腐植酸鉀有利于促進小麥的分蘗；成熟期T5 處理的小麥穗數(shù)最多，較CK 處理增加14.81%，但處理間差異不顯著，其他處理成熟期穗數(shù)均小于CK 處理；CK 處理的莖蘗成穗率最大，為28.15%，說明在盆栽條件下，5 種增效劑處理的分蘗多為無效分蘗，后期生長發(fā)育的過程中大量凋亡。

2.3 不同肥料增效劑對盆栽小麥株高的影響

表3 為不同肥料增效劑對盆栽小麥株高的影響。由表可知，不同增效劑處理的小麥株高從返青期到成熟期逐漸增大，返青期到孕穗期株高處于快速增長期，各個處理增長率分別為39.77%、37.27%、29.82%、35.37%、32.17%、29.84%，CK處理的增長率最大；T5 處理的小麥株高在各個時期均最大，結(jié)合小麥的群體數(shù)據(jù)分析可知群體數(shù)較大的群體內(nèi)植株對光、水、空間等資源競爭更大，小麥為了獲得更多的資源株高有所增加。T1、T2、T3、T4 處理的小麥株高越冬后各個時期大多都要低于CK 處理，說明各處理能減緩小麥株高的增長。

2.4 不同肥料增效劑對盆栽小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

表4 為不同肥料增效劑對盆栽小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。由表可知，5 種增效劑處理的小麥產(chǎn)量均較CK 處理有所增加，增產(chǎn)幅度最大的是T5 處理，為16.67%，且較CK 處理存在顯著性差異，說明抗50 度硬水腐植酸鉀粉劑可以顯著增加小麥的產(chǎn)量。分析產(chǎn)量構(gòu)成因素，T5 處理的小麥穗數(shù)最多，較CK 處理增加13.42%，而其他增效劑處理的小麥穗數(shù)均小于CK 處理；所有處理的穗粒數(shù)均大于CK 處理，分別較CK 處理增加23.63%、13.46%、55.59%、22.69%、29.43%，且都與CK 處理間存在顯著性差異，說明所有的增效劑處理均能增加小麥穗粒數(shù)；5 種增效劑處理的小麥千粒重均較CK 處理有所增加，增加幅度最大的是T4 處理，增加3.20%，但差異均不顯著。

表2 不同肥料增效劑對盆栽小麥群體指標的影響Tab.2 Effects of different fertilizer synergists on population indexes of potted wheat

表3 不同肥料增效劑對盆栽小麥株高的影響Tab.3 Effects of different fertilizer synergists on plant height of potted wheat cm

表4 不同肥料增效劑對盆栽小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Tab.4 Effects of different fertilizer synergists on the yield and its components of potted wheat

2.5 不同肥料增效劑對盆栽小麥土壤的影響

表5 是不同肥料增效劑對盆栽小麥土壤的影響。由表可知，所有增效劑處理的土壤pH 都較未處理之前的原始土壤pH（8.53）均有所升高；所有處理中，以T5 處理的土壤pH 最低，較CK處理減少0.09 個單位；所有增效劑處理相比CK處理都增加了土壤中的有機質(zhì)含量，增加幅度最大的是T2 處理，為30.77%；除T1 處理土壤的銨態(tài)氮含量增加了12.57%之外，其他增效劑處理的土壤銨態(tài)氮含量較CK 處理均呈現(xiàn)下降的趨勢；T5 處理的土壤硝態(tài)氮含量最大，較CK 處理增加65.71%，且與CK 處理間存在顯著性差異，這說明抗50 度硬水腐植酸鉀粉劑能增加土壤中的硝態(tài)氮含量；所有處理中，T3 處理的土壤有效磷、速效鉀含量均最高，較CK 處理分別增加了5.98%、17.46%；所有增效劑處理的土壤速效鉀含量都較CK 處理有所升高，但是均沒有達到顯著性差異。

表5 不同肥料增效劑對盆栽小麥土壤的影響Tab.5 Effects of different fertilizer synergists on soil of potted wheat

3 結(jié)論與討論

盆栽條件下的環(huán)境限制因素較大田更多，如盆栽的土壤溫度、盆栽的水分管理、盆栽的養(yǎng)分管理、盆栽的擺放位置、盆栽周圍的植株高度等，均會影響盆栽小麥的生長，這些也可能是所有處理的小麥分蘗數(shù)少以及莖蘗成穗率不高的原因之一，對于如何提高盆栽小麥的有效分蘗以及莖蘗成穗率可以在肥水管理方面做進一步的研究。

本試驗中腐植酸鉀類增效劑表現(xiàn)較好，能夠促進小麥苗期地上部株高、生物量積累和根系的生長發(fā)育，增加冬后返青期分蘗數(shù)。其中抗50 度硬水腐植酸鉀粉劑在促進小麥株高增長，增加小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，提高產(chǎn)量方面效果突出，較對照增產(chǎn)幅度16.67%；同時對土壤理化性質(zhì)有所改善，較CK 處理土壤pH 降低，土壤有機質(zhì)、硝態(tài)氮、速效鉀含量增加。不同類型的腐植酸鉀增效劑對不同作物的影響不同，本試驗中，抗50 度硬水腐植酸鉀粉劑處理在小麥產(chǎn)量方面的表現(xiàn)優(yōu)于腐植酸鉀Ⅱ型粉劑處理，可能是灌溉水中的鈣、鎂離子沒有與腐植酸發(fā)生絮凝沉淀，離子態(tài)的鈣、鎂等元素被小麥所吸收，利于小麥生長發(fā)育。不同類型腐植酸鉀增效劑的實際應(yīng)用效果后續(xù)會在其他作物上做進一步的研究。