有機無機肥配施對冬小麥生長及葉片葉綠素含量的影響

候麗麗 陳江魯 王偉 崔新菊 周大偉 劉偉

摘? ? 要：為研究不同施肥處理對冬小麥籽粒干物質積累 、籽粒灌漿進程、旗葉光合色素、產(chǎn)量，以及產(chǎn)量構成因素的影響，以冬小麥新品種‘新冬42號為研究對象，設置不施肥（CK）、常規(guī)化肥（CF）、有機肥替代25%化肥（CF+M25）、有機肥替代50%化肥（CF+M50）、有機肥替代75%化肥（CF+M75）5種施肥方式。結果表明：與常規(guī)施肥相比，在一定范圍內(nèi)配施有機肥可提高小麥籽粒干物質積累，但過高的有機肥配比不利于籽粒質量的增加。在0%～50%有機肥配施處理可增加快增期最大灌漿速率，在有機肥替代75%化肥時快增期最大灌漿速率減緩。隨著有機肥配施比例的增加，葉綠素含量呈先增加后逐漸降低的趨勢。與CF處理相比，CF+M25和CF+M50處理使單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)增加，CF+M75處理產(chǎn)量降低10.1%。綜上，合理范圍內(nèi)有機無機配施可增加小麥產(chǎn)量。

關鍵詞：有機無機配施；小麥；灌漿特性；產(chǎn)量

中圖分類號： S512.1? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.05.003

Abstract： In order to study the effects of different fertilization treatments on grain dry matter accumulation， grain filling process，flag leaf light and pigment， yield and yield components of winter wheat. Taking the new winter wheat variety 'Xindong 42' as the research object， no fertilization（CK）conventional chemical fertilizer （CF）， 25% chemical fertilizer （CF+M25），organic fertilizer 50% chemical fertilizer（CF+M50），organic Fertilizer replaces 75% chemical fertilizer（CF+M75）. The results showed that compared with conventional fertilization， the application of organic fertilizer in a certain range could increase the dry matter accumulation of wheat grains， but an excessively high organic fertilizer ratio was not conducive to the increase of grain quality. Combined application of 0%-50% organic fertilizer can increase the maximum grain filling rate in the rapid growth period， the maximum grain filling rate slowed down in the fast growth period when organic fertilizer replaced 75% chemical fertilizer. The chlorophyll content first increased and then decreased gradually with the increase of the organic fertilizer ratio. compared to CF treatment，CF+M25 and CF+M50 treatments increased the number of panicles and grains per ear per unit area，CF+M75 treatment yield decreased by 10.1%.In conclusion， the combination of organic and inorganic applications within a reasonable range can increase wheat yield.

Key words：combined application of organic and inorganic fertilize; wheat; grain filling; yield

“十三五”以來，我國化肥消費總量呈下降趨勢，提前實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)部2015年提出的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》。2018年，化肥表觀消費量共計5 640萬t，相比于2015年累計下降8.9%。但是單位耕地面積的化肥施用折純量仍然高達443.53 kg·hm-2，極大超過了發(fā)達國家為防止化肥對環(huán)境造成危害所設置的225 kg·hm-2的安全上限[1-2]。如何保持糧食作物穩(wěn)產(chǎn)，保護耕地質量，減少化肥使用量是當前糧食作物生產(chǎn)中亟待解決的問題。彭志蕓等[3]研究表明，化肥減量、生態(tài)有機肥與有機無機混合肥能提高釀酒玉米幼苗質量，還能不同程度地降低株高和穗位高，同時提高其抗病性能，最終在產(chǎn)量上表現(xiàn)為各因子的協(xié)同提高，從而增產(chǎn)。秦雪超等[4]研究表明，化肥減量配施沼液在保證作物產(chǎn)量的情況下，是降低氮素流失的有效措施。有研究表明，有機無機肥配施可顯著影響土壤中酶的活性、促進水穩(wěn)性團聚體的穩(wěn)定、提高氮肥利用率、延緩植株后期衰老[5-8]，小麥粒質量是小麥產(chǎn)量構成的重要因素。徐云姬等[9]為探明施氮量對小麥籽粒灌漿的影響及其生理機制，認為施氮量主要是影響小麥弱勢粒的灌漿。徐瑩等[10]研究表明，隨著施氮量的增加，強、弱勢粒的灌漿速率都呈現(xiàn)先升后降的趨勢。前人對有機無機肥料配施對冬小麥生長和產(chǎn)量的影響研究多集中在產(chǎn)量和籽粒灌漿方面，而對有機無機肥料配施對葉綠素色素變化研究較少。本研究通過有機替代化肥，研究有機肥替代25%化肥、有機肥替代50%化肥、有機肥替代75%化肥對冬小麥灌漿特性、生理指標的影響，探討最佳有機肥替代化肥比例，為伊犁地區(qū)冬小麥化肥減施提供理論與數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2017—2022年開展有機肥、無機肥配施定位試驗，試驗設在伊犁州農(nóng)業(yè)科學研究所試驗田進行，位于伊寧市東郊（N43°56′，E81°23′），屬中溫帶半干燥大陸性氣候。試驗數(shù)據(jù)采用2021年10月播種至2022年7月收獲采集的數(shù)據(jù)進行分析。平均氣溫為10.1 ℃，年降水量為273.6 mm，年蒸發(fā)量為957.1 mm，年日照時數(shù)2 886.7 h，無霜期213 d。試驗地前茬為小麥，耕作層土壤pH值為7.56，有機質含量為17.47 g·kg-1，全氮含量為0.86 g·kg-1，有效磷含量為39.79 mg·kg-1，速效鉀含量為296 mg·kg-1。

1.2 試驗材料與設計

供試品種為冬小麥品種‘新冬42號。以尿素（N含量46.4%）和當?shù)厥袌錾铣鍪鄣纳唐酚袡C肥（N 13%、P2O5 0%、K2O 2%、有機質>45%）作為肥料來源。完全隨機區(qū)組設計，設置5個施肥處理：不施肥（CK）、常規(guī)化肥（CF）、有機肥替代25%化肥（CF+M25）、有機肥替代50%化肥（CF+M50）、有機肥替代75%化肥（CF+M75）。小區(qū)面積225 m2（15 m×15 m），3次重復。有機肥、磷肥、鉀肥做基肥一次性施入，尿素按6∶4的質量比分別于基肥、拔節(jié)期追肥施入。試驗播種量300 kg·hm-2，行距20 cm，播深3～4 cm，設置保護行，大田滴灌常規(guī)管理。

1.3 測定項目與方法

于小麥盛花期，選取長勢一致的主莖穗100株掛牌標記，每6 d每小區(qū)選取標記植株10株，剝?nèi)∷凶蚜?05 ℃下殺青30 min，80 ℃烘24 h，稱干質量，計算籽粒灌漿速率，Logistic方程擬合及相關參數(shù)計算參考姚釗等[11-12]。葉綠素測定方法，于盛花期始每7 d取旗葉，丙酮/乙醇=1∶1混合液浸提法提取，用UV-1800紫外可見分光光度計測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，DPS 7.0進行統(tǒng)計分析，Orgin 2018進行作圖分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對冬小麥單株籽粒干物質積累的影響

冬小麥單株籽粒干物質積累隨著灌漿進程的推進呈“S”增長趨勢（圖1），施肥對小麥籽粒干物質積累有影響，施肥處理干物質均明顯高于對照，在一定范圍內(nèi)配施有機肥可提高小麥籽粒干物質積累，但過高的有機肥配比不利于籽粒質量的增加，CF+M25和CF+M50處理籽粒干物質積累均高于CF處理，其中CF+M50比CF高出4.3%，當有機肥配施比例在75%時，籽粒干物質積累量比常規(guī)化肥處理降低了6.9%。

2.2 不同施肥水平下冬小麥籽粒干物質積累擬合方程的建立

以花后時間t為自變量，以籽粒質量Y為因變量，對不同施肥處理小麥籽粒灌漿進程進行Logistic方程擬合（表1），決定系數(shù)在0.985 3～0.994 8之間，說明此方程可以客觀反應不同施肥處理小麥籽粒灌漿進程。通過擬合方程獲得的灌漿參數(shù)可以看出，施肥可以使籽粒灌漿快增期開始時間提前并有效延長快增期持續(xù)時間。在0%～50%有機肥配施處理可增加快增期最大灌漿速率，與CF處理相比灌漿速率最大可增加0.8%。

2.3 不同施肥處理對冬小麥旗葉光合色素含量的影響

施肥對冬小麥葉綠素含量有明顯影響（圖2），施化肥和有機肥均可提高小麥旗葉葉綠素含量，提高植株光和效能。葉綠素a和葉綠素b變化趨勢與總葉綠素含量一致，隨著開花后天數(shù)的增加呈先升高后降低的趨勢，在花后14 d達到葉綠素含量最大值4.58 mg·g-1Fw。不同有機肥配施下小麥葉綠素含量有差異，隨著有機肥配施比例的增加，葉綠素含量呈先增加后逐漸降低的趨勢。在CF+M25處理下，葉綠素含量高出CK和CF處理23%、45%，表明適量配施有機肥能促進葉綠素合成。整個灌漿期施肥，各處理葉綠素a/b值呈先降低后升高的趨勢，在開花初期對照葉綠素a/b值達到最大，且隨著灌漿進程推進逐漸降低。

2.4 不同施肥處理對冬小麥產(chǎn)量構成的影響

有機無機肥料配施對冬小麥新品種‘新冬42號產(chǎn)量及其構成因素有影響且對各因素的影響程度不同（表2）。與CK處理相比，施肥處理顯著提高了小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質量和產(chǎn)量，表明施肥是增產(chǎn)效應的主要因素。與CF處理相比，CF+M25和 CF+M50處理使單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)增加，CF+M50處理產(chǎn)量較常規(guī)施肥增加45.4 kg·hm-2，但差異不顯著。CF+M75處理產(chǎn)量低于其他施肥處理，達到顯著水平，分別較CF、CF+M25、CF+M50降低 588.3、566.9、 633.7 kg·hm-2，降幅分別為 9.4%、9.1%、10.1%，表明有機肥內(nèi)的速效養(yǎng)分不能滿足小麥生長對養(yǎng)分的需求，降低了成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質量，從而影響小麥產(chǎn)量。

3 討論與結論

小麥開花前和開花后營養(yǎng)器官干物質積累轉運是小麥籽粒形成產(chǎn)量的主要來源。毛平平等[13]研究發(fā)現(xiàn)，配施生物有機肥條件下，氮肥不同底追比之間相比，氮肥底追比為 1∶1 時，可顯著提高小麥葉面積，促進灌漿期小麥莖葉、穗部和總干物質積累，以及運轉。張黛靜等[14]研究表明，化肥配施有機肥有利于灌漿期光合碳向穗部轉運與積累，提高小麥穗部的有機碳分配率。

小麥灌漿過程是籽粒形成和充實的關鍵過程，最終決定粒質量及其產(chǎn)量高低，在籽粒灌漿期內(nèi)，籽粒灌漿速率變化幅度大，如何提高前、后期籽粒灌漿速率是實現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質的關鍵所在[15]。李彥旬等[16]研究表明，隨著施氮量的降低，小麥籽粒達到最大灌漿速率的時間（tm）相對提前，同時Vm和粒質量積累持續(xù)時間（△t）均增加。趙雋等[17]研究表明，有機肥和有機無機肥配施處理在灌漿中后期保持較高的抗氧化酶活性及較長的綠葉面積持續(xù)期，進而維持較高的光合物質生產(chǎn)能力。

多數(shù)研究表明，有機肥和氮肥配施可明顯延緩小麥生育后期旗葉葉綠素含量和光合速率的下降，并使其維持在較高水平[18-19]。張向前等[20]研究表明，長期施肥模式明顯影響小麥葉綠素含量，長期有機肥與化肥配施的葉綠素含量顯著高于長期單施化肥和有機肥。本研究表明，隨著有機肥配施比例的增加，葉綠素含量呈先增加后逐漸降低的趨勢。

研究普遍認為，適量范圍內(nèi)有機無機肥料配施可提高或穩(wěn)定作物產(chǎn)量，但其最佳配施比例因作物類別、有機肥種類、土壤肥力，以及有機肥投入持續(xù)時間而有所差異[21-23]。氮肥對小麥生長非常重要，在適合的施用范圍內(nèi)可促進有效分蘗產(chǎn)生、增加成穗數(shù)和千粒質量。

在一定范圍內(nèi)配施有機肥可提高小麥籽粒干物質積累，但過高的有機肥配比不利于籽粒質量的增加；0%～50%有機肥配施處理可增加小麥快增期最大灌漿速率，CF+M75處理可使快增期最大灌漿速率減緩；在CF+M25處理下葉綠素含量高出CK和CF處理，表明適量配施有機肥能促進葉綠素合成；CF+M50處理可使單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、產(chǎn)量增加。

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基金項目：新疆維吾爾自治區(qū)自然科學青年基金項目（2020D01B53）；第六師五家渠市科技項目（2201）

作者簡介：候麗麗（1988—），女，甘肅高臺人，高級農(nóng)藝師，碩士，主要從事作物育種與栽培研究。

通訊作者簡介：劉偉（1982—），男，山東濰坊人，副研究員，本科，主要從事作物育種與栽培研究。