葉面噴施和滴灌條件下增施微肥對春小麥微量元素含量和產(chǎn)量的影響

楊春霞，張 艷，夏學智

（1.寧夏農(nóng)產(chǎn)品質量標準與檢測技術研究所，寧夏 銀川 750002；2.寧夏回族自治區(qū)農(nóng)墾事業(yè)管理局 農(nóng)林牧技術推廣服務中心，寧夏 銀川 750024）

植株葉片對養(yǎng)分的吸收利用與根系一樣，都能起到提高作物產(chǎn)量、改善品質的效果[1]。小麥生長過程中所需肥料的種類與養(yǎng)分元素的性質及溫度、光照等環(huán)境條件有關[2]。微量元素對作物生長至關重要，是保障小麥正常生長發(fā)育、實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質不可或缺的營養(yǎng)元素，微量元素缺乏會出現(xiàn)葉片變黃、變白，根系發(fā)育差，籽粒飽滿度差等現(xiàn)象。外源增施微量元素可以促進小麥植株生長，增強抗逆性，延長葉片功能，保穗、增粒、提高穗粒質量，增加產(chǎn)量，改善品質，是一種高效、快速、輕簡化補充養(yǎng)分的方式[3]。研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施微肥能提高小麥的千粒質量和產(chǎn)量，噴施微肥處理產(chǎn)量、品質較不噴施微肥處理均有所提高[4-13]。許亞芳等[14]研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施鋅、銅、鐵、錳肥提高了冬小麥植株相應微量元素含量，分別較不噴施微肥處理提高37.86%、1 650%、148%、26.82%；噴施時期和噴施濃度影響微量元素的利用效率，拔節(jié)期噴施高濃度微量元素增產(chǎn)效果最好。唐夢珊等[15]研究發(fā)現(xiàn)，不同生長時期噴施硫酸鋅均能提高小麥籽粒鋅含量，提升幅度因噴施次數(shù)而異，噴施4 次處理小麥籽粒鋅含量提高72.3%～118.7%，提高幅度顯著高于噴施2次處理。在我國缺鋅和潛在缺鋅的小麥主產(chǎn)區(qū)，土施鋅肥并沒有明顯提高小麥籽粒鋅含量和產(chǎn)量[16]，且石灰性耕層土壤的高pH值和高濃度碳酸鈣會降低施入鋅的生物有效性和植物根系對鋅的吸收[17]。由于小麥生長環(huán)境的區(qū)域差異性及生長過程中對營養(yǎng)元素的需求差別，不同地區(qū)不同生長發(fā)育時期小麥需要的微肥用量不同。因此，對不同地區(qū)不同生長發(fā)育時期小麥進行微肥種類及施用量研究具有重要的現(xiàn)實意義。寧夏引黃灌區(qū)小麥近幾年生產(chǎn)面積萎縮、單產(chǎn)徘徊不前、水肥資源利用效率不高、早衰現(xiàn)象頻繁、穗粒數(shù)不穩(wěn)等問題突出[18]。為解決以上問題，研究噴施和滴灌條件下增施微肥對春小麥微量元素含量和產(chǎn)量的影響，確定微肥種類及適宜用量，為提升寧夏引黃灌區(qū)春小麥產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況及試驗材料

試驗于2020 年在寧夏回族自治區(qū)西夏區(qū)平吉堡農(nóng)場六隊（38°24′N、106°01′E）進行，該地海拔1 120 m，年平均降水量169 mm，無霜期約130 d，日照時間3 039.6 h，年平均氣溫8.5 ℃，活動積溫3 298.1 ℃。播種前0～20 cm土壤含有機質11.2 g/kg、全氮0.82 g/kg、堿解氮59 mg/kg、有效磷25.3 mg/kg、速效鉀118 mg/kg、有效鐵28.3 mg/kg、有效錳8.83 mg/kg、有效銅1.74 mg/kg、有效鋅0.79 mg/kg、可溶性鹽分0.66 g/kg，pH 值為8.25。土壤養(yǎng)分含量屬中低水平，土壤質地砂壤，無插花鹽斑，灌溉方式為滴灌，前茬作物為玉米。

供試春小麥品種為寧春50。供試肥料為尿素（含N 46%）、水溶性磷酸一銨（含N 12%、P2O561%）、硫酸鉀（含K2O 52%）、硫酸鋅（ZnSO4·7H2O）、硫酸錳（MnSO4·H2O）、硫酸銅（CuSO4·5H2O）、硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）。

1.2 試驗設計

1.2.1 葉面噴施微肥試驗設計 試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，共設7 個處理：噴施0.4%硫酸鋅溶液750 kg/hm2（A）、噴施0.2%硫酸錳溶液750 kg/hm2（B）、噴施0.2%硫酸銅溶液750 kg/hm2（C）、噴施0.25%硫酸亞鐵溶液750 kg/hm2（D）、噴施0.4%硫酸鋅+0.2%硫酸錳溶液750 kg/hm2（E）、噴清水750 kg/hm2（F）、對照（不噴微肥也不噴清水，CK）。重復3 次，面積共861.0 m2，小區(qū)長8.0 m、寬4.2 m。分別于4 月14 日（分蘗期）和5 月28 日（抽穗期）各噴施一次，每次噴施量都是處理噴施量。春小麥于3 月1 日播種，播種量為337.5 kg/hm2，底施水溶性磷酸一銨150 kg/hm2，其他管理措施同大田。

1.2.2 滴灌條件下增施微肥試驗設計 試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，共設8個處理：增施4.5 kg/hm2硫酸鋅（A1）、增施9.0 kg/hm2硫酸鋅（B1）、增施13.5 kg/hm2硫酸鋅（C1）、增施18.0 kg/hm2硫酸鋅（D1）、增施3.0 kg/hm2硫酸錳（E1）、增施6.0 kg/hm2硫酸錳（F1）、增施9.0 kg/hm2硫酸錳（G1）、對照（不施微肥，CK1）。面積共420.0 m2，小區(qū)長8.0 m、寬5.0 m。采用滴灌水肥一體化技術，分別于4 月14 日（分蘗期）和5 月28 日（抽穗期）各施一次，每次施用量都是處理施用量。春小麥于3 月1 日播種，播種量為337.5 kg/hm2，底施水溶性磷酸一銨150 kg/hm2，滴灌施氮、磷、鉀肥情況詳見表1，其他管理措施同大田。

表1 滴灌條件下氮、磷、鉀肥施肥時期及施肥量Tab.1 Application period and rate of nitrogen，phosphorus，potassium fertilizers under drip irrigation

1.3 測定項目及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 在灌漿期，隨機取20 株春小麥，測定旗葉葉綠素含量（SPAD 值）、旗葉葉面積、基部第一節(jié)間長度和重心高度。其中，SPAD 值用手持葉綠素儀測定；旗葉的長度和寬度用直尺測量，然后采用系數(shù)法計算葉面積（葉面積=長度×寬度×0.7）；基部第一節(jié)間長度和重心高度分別用1 m 長的鋼卷尺測量。

1.3.2 微量元素含量 取拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期春小麥地上部植株，在105 ℃下殺青15～30 min，然后在60 ℃下烘干，粉碎成細粉末后測定鋅、錳、銅、鐵含量。取成熟期春小麥地上部分，將春小麥莖稈和籽粒分開，在60 ℃下烘干，粉碎成細粉末測定鋅、錳、銅、鐵含量。植株中鋅、錳、銅、鐵含量按照GB/T 13885—2017 標準中方法[19]測定。籽粒中鋅、錳、銅、鐵 含 量 分 別 按 照GB 5009.14—2017[20]、GB 5009.242—2017[21]、GB 5009.13—2017[22]、GB 5009.90—2016[23]標準中方法測定。

1.3.3 產(chǎn)量及其構成因素 收獲時，各處理選取代表性的1.0 m2樣方，調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒質量、千粒質量等，使用谷物水分測定儀測得籽粒水分含量，折算產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2016 和DPS 7.05 對試驗數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計分析，采用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 葉面噴施微肥對春小麥農(nóng)藝性狀、微量元素含量和產(chǎn)量的影響

2.1.1 農(nóng)藝性狀 由圖1 可知，A—F 處理春小麥重心高度均顯著高于CK，以E處理最高，但A—F處理間差異不顯著，具體表現(xiàn)為E＞B＞F＞A＞D＞C＞CK，分別較CK 提高8.02%、6.77%、4.84%、4.29%、4.20%、4.11%。葉面噴施微肥處理春小麥基部第一節(jié)間長度均比CK 和F 處理低，降幅為1.28%～12.10%，具體表現(xiàn)為F＞CK＞E＞D＞A＞B＞C，其中B、C 處理與F 處理間差異達到顯著水平，說明葉面噴施微肥可有效降低株高、增強抗倒伏能力。葉面噴施微肥處理春小麥旗葉葉面積均較CK 和F 處理顯著增加，增幅為6.44%～15.21%和5.14%～13.71%，以E 處理效果較明顯。各處理春小麥旗葉SPAD 值基本持平，處理間差異不顯著。綜上，葉面噴施微肥有利于改善植株農(nóng)藝性狀，總體以E處理效果最佳。

圖1 葉面噴施微肥對春小麥農(nóng)藝性狀的影響Fig.1 Effect of foliar application of micro-fertilizer on agronomic traits of spring wheat

2.1.2 微量元素含量 由圖2可知，總體上，噴施微肥可以提高春小麥植株相應微量元素含量，提高幅度表現(xiàn)為鋅肥＞銅肥＞錳肥＞鐵肥。不同生育時期春小麥植株微量元素含量在各噴施微肥處理間的差異程度不同，總體上拔節(jié)期和成熟期（秸稈）各噴施微肥處理間差異不顯著。與CK和F處理相比，植株鋅含量以A 處理增加最多，其中，拔節(jié)期增加11.8%～12.9%，抽穗期增加213.6%～216.7%，灌漿期增加157.7%～201.9%，成熟期（秸稈）增加19.3%～29.3%，E處理次之；植株錳含量以B處理增加最多，其中，拔節(jié)期增加6.2%～20.4%，抽穗期增加19.2%～17.5%，灌漿期增加4.0%～15.8%，成熟期（秸稈）增加3.48%～9.02%，A、C、E 處理與B 處理差異不顯著；植株銅含量以C 處理增加最多，其中，拔節(jié)期增加5.0%～10.1%，抽穗期增加127.8%～135.3%，灌漿期增加88.2%～101.8 %，成熟期（秸稈）增加18.6%～21.5%；植株鐵含量以D 處理增加最多，但總體上差異不顯著，其他處理與D 處理總體上差異也不顯著。綜上，葉面噴施微肥有利于提高植株相應微量元素含量，以單獨噴施鋅肥和銅肥處理效果最好，噴施鋅肥+錳肥處理效果與單獨噴施鋅肥、錳肥效果一致。

圖2 葉片噴施微肥對春小麥植株各生育時期微量元素含量的影響Fig.2 Effect of foliar application of micro-fertilizer on trace element content in plants of spring wheat at different growth stages

2.1.3 產(chǎn)量及其構成因素 由圖3 可知，與CK 和F處理相比，A—E 處理春小麥產(chǎn)量均明顯提高。其中，A 和E 處理達到顯著水平，以E 處理最高，產(chǎn)量為9 405 kg/hm2，較CK 和F 處理分別增產(chǎn)12.40%和9.73%；其次是A 處理，分別增產(chǎn)11.25%和8.60%。B、D、C 處理產(chǎn)量也較高，分別較CK 增產(chǎn)5.28%、4.39%、4.20%，其中，B處理差異顯著；分別較F處理增產(chǎn)2.78%、1.90%、1.72%。表明噴施鋅肥、錳肥對春小麥增產(chǎn)效果顯著。從產(chǎn)量構成因素來看，不同處理間千粒質量無顯著差異；與CK 相比，E 和A 處理穗粒數(shù)顯著升高，增幅分別為11.99%和10.27%，同時也高于F 處理，但是差異不顯著。綜上，葉面噴施微肥可提高春小麥產(chǎn)量，以E 處理效果最明顯。

圖3 葉面噴施微肥對春小麥產(chǎn)量及其構成因素的影響Fig.3 Effect of foliar application of micro-fertilizer on yield and its components of spring wheat

2.2 滴灌條件下增施微肥對春小麥植株微量元素含量和產(chǎn)量的影響

2.2.1 微量元素含量 由圖4 可知，春小麥植株中鋅和錳含量隨著生育進程的推進總體呈下降趨勢，成熟期（秸稈）含量最低，以鋅表現(xiàn)最明顯。抽穗期，植株鋅含量除B1、G1 處理較CK1 降低外，其他處理均較CK1 提高，增幅為2.17%～13.0%，其中F1處理差異顯著；植株錳含量除E1、F1 處理較CK1 增加外，其余處理均較CK1 降低，降幅為1.64%～35.2%，其中B1、C1、D1、G1 處理差異顯著。灌漿期，A1—G1 處理植株鋅含量均較CK1 降低，降幅為4.90%～32.2%，除A1 處理外差異均顯著；G1 處理植株錳含量較CK1 顯著提高，增幅達16.1%，A1—F1處理均較CK1 降低。成熟期，增施微肥處理秸稈鋅含量均較CK1 降低，降幅為35.9%～64.1%，差異顯著；秸稈錳含量除A1 處理較CK1 增加外，其余增施微肥處理均較CK1 顯著降低，降幅為13.0%～33.3%。綜上，滴灌條件下施用不同量的鋅肥和錳肥植株中鋅、錳含量總體上呈下降趨勢。

圖4 滴灌條件下增施鋅肥和錳肥對春小麥植株中鋅和錳含量的影響Fig.4 Effects of application of zinc and manganese fertilizers on the contents of zinc and manganese in plants of spring wheat under drip irrigation

由圖5可知，滴灌條件下，施用不同量的鋅肥和錳肥總體上均能顯著增加春小麥籽粒中鋅和錳含量。隨著鋅肥施用量增加，施用鋅肥處理春小麥籽粒中鋅含量顯著提高，以C1處理最高，達18.1 mg/kg，顯著高于其他處理。隨著錳肥施用量增加，施用錳肥處理春小麥籽粒中錳含量先增加后降低，以F1處理最高，達51.7 mg/kg，顯著高于其他處理，G1 處理次之。綜上，滴灌條件下增施不同量的鋅肥、錳肥對春小麥籽粒中鋅、錳含量均有提升作用，分別以C1、F1處理效果最好。

圖5 滴灌條件下增施鋅肥和錳肥對春小麥籽粒中鋅和錳含量的影響Fig.5 Effects of application of zinc and manganese fertilizers on the contents of zinc and manganese in grains of spring wheat under drip irrigation

2.2.2 產(chǎn)量及其構成因素 由表2 可知，增施鋅肥和錳肥均能明顯提高千粒質量，進而顯著提高產(chǎn)量。隨著鋅肥施用量增加，春小麥千粒質量明顯增加，產(chǎn)量顯著提高，D1 處理產(chǎn)量最高，達9 835 kg/hm2，較CK1 增加9.12%。隨著錳肥施用量增加，春小麥千粒質量明顯增加，產(chǎn)量顯著提高，G1 處理產(chǎn)量最高，達9 757 kg/hm2，較CK1 增加8.25%。綜上，滴灌條件下，鋅肥以D1處理、錳肥以G1處理產(chǎn)量最高。

表2 滴灌條件下增施鋅肥和錳肥對春小麥產(chǎn)量及其構成因素的影響Tab.2 Effects of application of zinc and manganese fertilizers on yield and its components of spring wheat under drip irrigation

3 結論與討論

微量元素對作物生長發(fā)育具有重要作用，是實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質不可或缺的營養(yǎng)元素。外源增施微肥可以促進小麥生長，提高產(chǎn)量，改善品質[3，5]。本研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施微肥有利于改善植株農(nóng)藝性狀，總體以噴施鋅肥+錳肥處理效果最佳；有利于提高植株相應微量元素含量，以單獨噴施鋅肥和銅肥處理效果最好，噴施鋅肥+錳肥處理效果與單獨噴施鋅肥、錳肥效果一致；可提高春小麥產(chǎn)量，以噴施鋅肥+錳肥處理效果最明顯，單獨噴施鋅肥處理次之。這與裴雪霞等[5]的噴施微肥處理小麥產(chǎn)量較不噴施微肥處理提高的結論一致。

張學軍等[24]研究發(fā)現(xiàn)，基施不同用量的鋅肥和錳肥增加了春小麥的穗粒數(shù)、千粒質量，提高了產(chǎn)量。其中，施用鋅肥60 kg/hm2、錳肥60 kg/hm2增產(chǎn)效果顯著。本研究發(fā)現(xiàn)，滴灌條件下，增施不同量的鋅肥、錳肥對春小麥籽粒中鋅、錳含量均有提升作用，分別以C1、F1 處理效果最好；增施鋅肥和錳肥均能明顯提高千粒質量，進而顯著提高產(chǎn)量，鋅肥以D1 處理（增施2 次，每次18.0 kg/hm2）、錳肥以G1 處理（增施2 次，每次9.0 kg/hm2）產(chǎn)量最高。這與張學軍等[23]的研究結果相比，極大地提高了產(chǎn)投比。