改性高分子肥料對小麥生長及產量的影響

宣毓龍，龐慶陽，劉 洋，王開勇

(石河子大學農學院農業資源與環境系,新疆 石河子 832000)

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改性高分子肥料對小麥生長及產量的影響

宣毓龍，龐慶陽，劉 洋，王開勇*

(石河子大學農學院農業資源與環境系,新疆 石河子 832000)

為探索高分子化合物與復合肥互作對小麥生長以及產量的影響。本研究將高分子材料與肥料復合，并采用大田小區模擬對比的方法，通過觀測植株株高、葉面積、葉綠素含量、干物質量以及產量變化，分析和評價研發的高分子肥料的應用效果。結果顯示：施用材料的處理PNPK比其他處理提高株高達4.43 %～25.09 %，葉面積指數最大值能提高33.61 %～95.6 %，提高葉綠素含量6.69 %～25.07 %，施用改性高分子肥料有利于小麥的生長；相同營養條件下施用高分子材料能提高小麥各部位干物質積累，同時能提高產量10.08 %～24.71 %。因此，在小麥種植過程中施用改性高分子肥料PNPK能顯著提高小麥株高、葉面積、葉綠素以及干物質積累，有利于小麥增產。

高分子材料；小麥；葉面積；葉綠素；干物質；產量

在提高作物產量中，化肥有著很重要的作用。我國的肥料利用率一般較發達國家低5 %～20 %[1]。并且化肥的損失不光是肥料資源的浪費，更嚴重的是浪費的肥料已經給人們生存環境和生態環境造成了不良后果[2-4]。高分子材料作為一種吸水性很強的新型高分子聚合物，具有改良土壤、保水抗旱的功能，合理施用能提高作物產量，并且由于其結構穩定，無毒無味，所以在農業中的應用越來越多[5]。有研究表明肥料中加入高分子材料可以使得肥料具有緩控釋效果并且能顯著提高肥料利用率[6]，但是由于大部分高分子材料水溶解性差很難與肥料發生相互作用，使得其在農業生產上很難得以大面積推廣使用[7-8]。小麥是世界上最重要的糧食作物之一,全世界1/3以上的人口以小麥為主食,在中國,小麥僅次于水稻,是第二大糧食作物[9]。因此，小麥產量的高低也關系著我國糧食安全的問題，新疆作為國家的糧食戰略儲備基地，其產量占全區糧食總產量的50 %以上，因此選擇新疆地區作為試驗地很有實際意義[10]。

目前，關于干旱條件下小麥生長發育及根冠生長的研究已有不少[11]，且關于高分子材料保肥作用的研究也比較多，但是，關于高分子材料與肥料混合施用效果的研究比較少，況且高分子材料單獨使用增加農田作業次數和成本，且由于用量少，與肥料難以充分接觸，其所吸收的水分很難與肥料發生作用，從而影響使用效果[12]。因此，本研究選擇了一種合成高分子材料P同復合肥混溶，并且其特點為液體并且能在新疆滴灌條件下施用不會造成堵管，實際檢測了改性高分子肥料對小麥生長以及產量的影響，為農業生產合理應用改性高分子肥料提供參考。

表1 試驗處理

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2015年在石河子大學農學院試驗站(N44°18′42.37″, E86°03′20.72″)進行，前茬作物為玉米。土壤類型為灌耕灰漠土，土壤理化性質為：電導率0.28 dS·m-1，pH 7.73，有機質16.19 g·kg-1，全氮0.6 g·kg-1，速效磷22.40了mg·kg-1，速效鉀180.00 mg·kg-1。

1.2 試驗材料

試驗選種的植物為春小麥(Triticumaestivuml)——新春38號。

試驗所選用的材料為合成材料P(其組成為0.2 %聚丙烯酰胺、0.2 %的聚乙烯醇以及5 %的Mn2+，其余為水)實驗所選用的肥料為常規小麥專用肥(N∶P∶K=18∶11∶11)；改性高分子復合肥(N∶P∶K=18∶11∶11)并且含有材料P。

1.3 試驗設計

試驗于2015年4月6日播種，7月8日收獲。試驗采用隨機區組設計，共設置4個處理，每個處理3個小區重復，各小區規格均為3.0 m×3.0 m，每個小區設置0.5 m×3.0 m的保護行，每個小區設6條滴灌帶，各試驗處理見表1。

電網調度系統容易受到一些不可抗因素的影響，例如自然災害等。一旦遇到大的自然災害，電網將會有可能中斷。這時，必須建立起應急響應機制，使得電網調度能夠在自然災害發生后電網出現故障的情況下，應急機制能夠及時發揮作用。當前的許多地方，由于對自然災害等不可抗因素的認識不夠充分，重視程度不夠，或者沒有建立應急響應機制或者是應付差事的應急響應機制，這就嚴重影響了電網的安全運行。

在小麥全生育期按照拔節期，孕穗期，開花期，灌漿期施肥4次，施肥量分別占施肥總量的35 %、25 %,25 %,15 %，高分子材料同肥料同時施用，按照施用總量的25 %分4次施入，施肥后5 d取樣，全生育期總灌水量為4500 m3·hm-2，共進行7次灌水。其它各項田間管理與當地大田管理相同。

1.4 測定項目與方法

按拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期取樣4次測定株高、葉面積和葉綠素，每個小區隨機取10株植株樣。株高的測定：室內用直尺測量。葉面積：采用LI-3100C臺式葉面積儀進行掃描測定單株葉面積，并根據公式：葉面指數(LAI)=單株小麥總葉面積(m2)×每公頃株數(萬株)/10000(m2)。葉綠素含量的測定：采用日產SPAD-502Y葉綠素儀測定小麥的SPAD值,抽穗前測定倒二葉,抽穗后測定旗葉。干物質重：每小區取10株,將取回的植株樣分解為莖、葉、穗,放入牛皮紙袋中，并將樣品置于105 ℃下殺青30 min,85 ℃烘干至恒重,稱取干物質。產量測定：小麥成熟后分小區收割,籽粒曬干后折算成每公頃產量,并人工考種統計出穗數、穗粒數和千粒重。

1.5 數據處理

數據分析應用SPSS17.0軟件及EXCEL2010軟件處理，統計方法為單因素方差分析差異顯著后進行LSD多重比較。

2 結果與分析

2.1 改性高分子肥料對小麥株高的影響

從圖1可以看出，各處理株高均隨著小麥生育期的推進而增加，在灌漿期達到最大值，各生育期株高大小順序為：PNPK>NPK>P>CK。與CK相比，灌漿期各處理小麥株高增加了7.96 %～38.61 %，在相同水平條件下，改性高分子材料和復合肥配施的處理PNPK株高顯著高于其它處理(P<0.05)。在拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期中PNPK處理比NPK處理株高分別提高13.57 %、20.42 %、15.46 %、25.09 %；PNPK處理比P處理株高分別能提高0.8 %、27.15 %、15.87 %、28.39 %。因此，改性高分子材料和復合肥配施有利于促進小麥主莖的生長。

圖1 改性高分子肥料對不同時期小麥株高的影響Fig.1 Effect of modified polymer fertilizer on wheat height at different age

2.2 高分子材料對小麥SPAD值的影響

由圖2可以看出,各處理對小麥SPAD值的影響都是先增加后減小的趨勢，其中在開花期各處理SPAD值達到最大值，各生育時期SPAD值大小順序為：PNPK>NPK>P>CK。在開花期各處理SPAD最大值比CK最大值能提高2.23 %～32.54 %。含有改性高分子材料的處理PNPK的SPAD值顯著高于其它處理(P<0.05)。在拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期中PNPK處理比NPK處理SPAD分別提高8.78 %、11.59 %、15.73 %、29.10 %；PNPK處理比P處理SPAD值分別能提高14.03 %、23.77 %、29.65 %、63.66 %。所以，施用改性高分子肥料有利于提高小麥各時期的葉綠素含量。

2.3 高分子材料對小麥葉面積指數的影響

由圖3可以看出,隨著小麥的生育期的推進，4個處理的小麥葉面積指數均呈現出先增加后降低的趨勢，其中CK和NPK處理在孕穗期達到最大值，PNPK和P處理在開花期葉面積指數達到最大值。開花期各處理葉面積指數最大值比CK葉面積指數最大值能提高14.29 %～143.28 %。含有改性高分子材料的處理PNPK的葉面積指數顯著高于其它處理(P<0.05)，并且含有改性高分子材料的處理PNPK和P處理葉面積最大值出現的時期也均比未施用材料的處理有所延后。在拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期中PNPK處理比NPK處理葉面積指數分別增加9.8 %、1.49 %、103.16 %、58.27 %；PNPK對比P處理葉面積指數分別增加32.26 %、66.05 %、112.87 %、400 %。因此，施用改性高分子肥料有利于小麥葉的增長。

圖2 改性高分子肥料對不同時期小麥SPAD值的影響Fig.2 Effect of modified polymer fertilize on wheat SPAD at different age

2.4 高分子材料對小麥干物質的影響

由表2可以看出，高分子材料對小麥干物質的影響是顯著的(P<0.05)。從葉的干物質積累來看4個處理干物質變化均呈現出先增大后減小的趨勢，開花期各處理干物質最大值比CK最大值能提高49.64 %～203.62 %；相比之下PNPK比NPK提高85.40 %，PNPK比P提高102.91 %。莖的干物質積累則呈現出逐漸增加的趨勢并且在開花期到灌漿期增長的速度變慢，在4個生育期中莖的干物質量均呈現出PNPK>NPK>P>CK,灌漿期各處理對比CK能提高19.12 %～129.90 %，并且PNPK比NPK最大值能提高25.51 %，PNPK比P的最大值能提高93.00 %。穗的干物質呈現出逐漸增加的趨勢，灌漿期各處理同CK相比能提高23.04 %～177.47 %，可以看出PNPK比NPK能提高48.43 %，PNPK比P能提高125.51 %，并且施用高分子材料的處理PNPK和P均好于其同水平對照。因此，表明施用改性高分子肥料對小麥各部位干物質的積累有促進作用。

2.5 高分子材料對小麥產量及產量構成因素的影響

由表3可以看出,施用材料的處理在穗數、穗粒數、千粒重、產量方面顯著均優于其同水平對照(P<0.05)，并且各處理對比CK在穗數、穗粒數、千粒重、產量分別能提高達4.81 %～33.96 %、26.9 %～80.12 %、4.84 %～14.90 %、10.08 %～54.25 %。PNPK對比NPK在穗數、穗粒數、千粒重、產量上能提高12.86 %、9.22 %、5.83 %、24.71 %。PNPK對比P在穗數、穗粒數、千粒重、產量上能提高27.81 %、41.94 %、9.59 %、40.12 %。因此，施用高分子材料能增加小麥穗數、穗粒數、千粒重，從提高小麥產量。

圖3 改性高分子肥料對不同時期小麥葉面積指數的影響Fig.3 Effect of modified polymer fertilize on wheat LAI at different age

部位Part處理Treatment拔節期Jointing孕穗期Heading開花期Flowering灌漿期Filling葉LeavesCK0.72±0.23a2.76±0.37b2.44±0.37c1.16±0.26bP0.86±0.29a3.04±0.32b4.13±1.18bc1.28±0.01bPNPK0.96±0.01a6.43±1.07a8.38±0.85a4.90±1.77aNPK0.94±0.18a3.66±0.28b4.52±0.70b3.30±1.17ab莖StalkCK0.37±0.04a4.04±0.56b6.37±0.22c6.12±0.97cP0.41±0.02a4.76±1.26b7.48±0.40c7.29±2.03cPNPK0.51±0.04a7.95±0.90a13.80±0.73a14.07±1.67aNPK0.42±0.14a5.18±1.49ab10.95±1.80b11.21±4.41bc穗SpikeCK/1.26±0.19b4.05±0.50b11.85±3.22bP/1.91±0.88ab7.38±2.42ab14.58±4.17bPNPK/3.08±0.22a10.74±2.37a32.88±11.61aNPK/2.19±0.90ab7.87±1.75a22.15±9.94ab

注：同一列標以不同字母的數值在0.05水平上差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Value followed by different letters in a column indicate significant difference at 0.05 level. The same as below.

表3 改性高分子肥料對小麥產量及產量構成因素的影響

3 結論與討論

通過對大田春小麥的試驗發現，改性高分子肥料施用后效果更為顯著。產量一般能反映出作物的經濟意義，改性高分子肥料施入土壤中能夠顯著增加小麥的穗數、穗粒數、千粒重，最終提高小麥的產量。并且在相同營養水平條件下P對比CK，PNPK對比NPK產量分別能提高10.08 %和24.71 %。這點同莊文化、岳征文等人做出的研究結論保持一致[13-16]，但是產量的提高率比他們的結果高出1倍，并且由于本研究施用的材料是隨水滴施不但用量少而且方便施用。從整體來說經濟效益要高于前者。

同時，施用改性高分子肥料能提高小麥的株高、葉面積、葉綠素以及各時期的干物質積累。株高是植物形態學調查中最基本的指標之一，能反映出植物的長勢情況；葉面積、葉綠素能反映出植物光合作用的強弱；而干物質的積累更是作物產量形成的基礎。因此，這4個指標的增長能反映出施用改性高分子肥料對小麥的生長、發育以及最后的增產都是具有促進作用的。這點和吳德瑜、李世坤、李楊等人所得到的結論一致[17-19]。因此施用改性高分子肥料對小麥的生長是有促進作用的，有利于高產的形成。由于本研究所處的地域氣候條件、土壤條件已經小麥的品種與其他地區有所差異，因此改性高分子肥料對小麥生長以及產量的影響還需要進一步的研究確認。

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(責任編輯 陳 虹)

Effect of Modified Polymer Materials Fertilizer on Growth and Yield of Wheat

XUAN Yu-long, PANG Qing-yang, LIU Yang, WANG Kai-yong*

(College of Resources and Environmental Science Shihezi, University ，Xinjiang Shihezi 832003,China)

In order to explore the effects of polymer materials compound and compound fertilizer on wheat growth and yield，the polymer materials and fertilizers were combined in this paper, and the method of field plot simulation was used to analyze and evaluate the application effect of high molecular fertilizer on the development of the high, leaf area, chlorophyll content, dry matter and yield. The results showed that the plant height under the treatment of PNPK increased 4.43 %-25.09 % , the leaf area index could increase 33.61 %-95.6 %, and chlorophyll content increased 6.69 %-25.07 %, indicating that the application of modified high molecular fertilizer could be beneficial to wheat growth; Using the molecular materials, the accumulation of dry matter in wheat could be increased, and its yield was increased 10.08 %-24.71 %. Therefore, in the process of wheat planting, the use of modified high polymer PNPK could significantly improve the height, leaf area, chlorophyll and dry matter accumulation of wheat plant, which was conducive to wheat production.

Polymer materials; Wheat; Leaf area; Chlorophyll; Dry matter; Yield

1001-4829(2016)11-2615-05

10.16213/j.cnki.scjas.2016.11.019

2015-11-10

國家科技支撐計劃項目(2014BAC14B030-2)；國家自然科學基金(31560169)；國際科技合作項目(2011DFA93140，2015DFA11660)；石河子大學高層次人才基金(RCZX201314)

宣毓龍(1990-),男,山西人，碩士研究生,主要從事土壤環境與生態安全研究,E-mail:270535904@qq.com，*為通訊作者:王開勇 (1978-)，男，山東人，副教授、博士，主要從事土壤環境與生態安全研究，E-mail：wky20@163.com。

S512.1

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