不同肥料滴灌追施對(duì)春小麥光合參數(shù)及產(chǎn)量的影響

趙 斌，通樂嘎

（河套學(xué)院，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000）

不同肥料滴灌追施對(duì)春小麥光合參數(shù)及產(chǎn)量的影響

趙 斌，通樂嘎

（河套學(xué)院，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000）

在滴灌種植模式下，探究不同施肥處理對(duì)春小麥光合作用和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：小麥不同生育時(shí)期，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和產(chǎn)量差異顯著，且以孕穗-開花期小麥旗葉的凈光合速率最大（P＜0.05）。滴灌硅谷肥料（含有機(jī)硅0.3%，N、P5O2、K2O均為18%）條件下，孕穗-開花期小麥葉片的凈光合速率為12.36 μmol/(m2·s)，比滴灌常規(guī)肥料（尿素5.95 kg/667 m2+硫酸鉀9 kg/667 m2+磷酸二銨9.8 kg/667 m2）的高出2.73 μmol/(m2·s)；孕穗-開花期小麥葉片的氣孔導(dǎo)度最大，滴灌硅谷肥料條件下的氣孔導(dǎo)度為0.92 μmol/(m2·s)，較滴灌常規(guī)肥料高0.16 μmol/(m2·s)；孕穗-開花期春小麥葉片的蒸騰速率最大，滴灌硅谷肥料處理的蒸騰速率為13.65 μmol/(m2·s)，比滴灌常規(guī)肥料的高出1.23 μmol/(m2·s)。滴灌硅谷肥料處理下，小麥產(chǎn)量較常規(guī)肥料處理的高，達(dá)到8 653.65 kg/hm2。

春小麥；滴灌；硅肥；光合參數(shù)；產(chǎn)量

小麥產(chǎn)量和品質(zhì)取決于品種的遺傳特性、栽培和環(huán)境條件，相應(yīng)地，在精確配套的養(yǎng)分管理和栽培技術(shù)條件下，才能充分發(fā)揮小麥的產(chǎn)量與品質(zhì)優(yōu)勢(shì)。肥料的投入是栽培技術(shù)中對(duì)小麥生長、產(chǎn)量和品質(zhì)形成影響最重要的環(huán)節(jié)。河套灌區(qū)是國家重要的商品糧生產(chǎn)基地，春小麥栽培種植面積大、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良。長期以來，在小麥栽培上注重氮肥的投入，造成土壤板結(jié)、次生鹽漬化、肥料利用率低、土壤生產(chǎn)力持續(xù)下降的狀況。因此，研究養(yǎng)分類型對(duì)春小麥優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的影響是十分必要的。硅和氮都是植物在生長發(fā)育過程中不可缺少的營養(yǎng)元素[1]，也對(duì)許多植物有良好的促進(jìn)作用，對(duì)作物的生長發(fā)育、形態(tài)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量品質(zhì)以及防病抗逆能力等方面也均有顯著影響[2-3]。報(bào)道認(rèn)為施用硅肥能強(qiáng)化作物的光合作用，可提高小麥幼苗的凈光合作用速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、水分利用率(WUE)、蒸騰速率(Tr)，并延緩葉片衰老、增加千粒質(zhì)量，能促進(jìn)果實(shí)中營養(yǎng)物質(zhì)的積累，增加作物的產(chǎn)量[4-5]。前人在硅肥對(duì)水稻上的應(yīng)用研究較多，也較深入。盡管近些年，硅肥應(yīng)用在小麥生長發(fā)育上的研究有所報(bào)道，但其對(duì)小麥光合生理與產(chǎn)量形成等方面尚存在一些待解決的問題。本文通過探討滴灌栽培條件下河套灌區(qū)施用硅肥對(duì)小麥光合參數(shù)及產(chǎn)量的影響，以期為河套地區(qū)小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)及硅肥合理利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年在巴彥淖爾市臨河區(qū)大佘太鎮(zhèn)進(jìn)行，地理位置在東經(jīng)107°6′～107°44′，北緯40°34′～41°17′之間。前茬為紫花苜蓿，土壤有機(jī)質(zhì)含量為13.57 g/kg，全氮平均含量為0.8 g/kg，速效磷平均含量為14 mg/kg，速效鉀平均含量為182.89 mg/kg，pH值平均為8.55，采用滴灌栽培方式。

1.2 試驗(yàn)材料

小麥品種：永良4號(hào)，生育期為92 d左右，春性，株高為80～85 cm，穗長8～9 cm，長芒，籽粒卵圓形，紅粒、硬質(zhì)、穗粒數(shù)35粒左右，千粒質(zhì)量43～45 g，屬中筋品種。該品種莖稈彈性強(qiáng)，抗倒伏，抗青枯早衰，適應(yīng)性強(qiáng)，穩(wěn)產(chǎn)性好。常規(guī)肥料：硫酸鉀（K2O為50%）由山東海化股份有限公司提供，尿素(N為 46%)、磷酸二銨（N為 18%，P2O5為 46%），均由中煤鄂爾多斯化工有限公司提供。硅谷肥（質(zhì)量比：N︰P2O5︰K2O為 18︰18︰18，有機(jī)硅為 0.3%，以下簡稱硅肥），由河北硅谷肥料有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用大田試驗(yàn)和室內(nèi)分析相結(jié)合，試驗(yàn)地面積為0.26hm2，大區(qū)設(shè)計(jì)，小麥行距18cm，滴灌帶“一管六行”。基肥為磷酸二銨20 kg/667 m2，在基肥一致的情況下，設(shè)A肥和B肥2個(gè)處理，控制追肥中基礎(chǔ)養(yǎng)分含量一致，硅谷肥施入25 kg/667 m2（A肥），尿素5.95 kg+硫酸鉀9 kg+磷酸二銨9.8 kg/667 m2（B肥），A肥和B肥分別在小麥分蘗期和拔節(jié)期分2次作為追肥隨水施入，其他田間管理同大田。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

每個(gè)小區(qū)選取具有代表性的3個(gè)1 m樣段，每個(gè)樣段上隨機(jī)標(biāo)記10株小麥。測定小麥各生育期的株高、葉片長、寬、葉片數(shù)、分蘗數(shù)、葉面積、葉面積指數(shù)以及各生育期的光合指標(biāo)等。

1.4.1 小麥形態(tài)指標(biāo)的測定。主要指農(nóng)藝性狀，包括小麥株高、葉片數(shù)、葉片長、寬、分蘗數(shù)、葉面積，并計(jì)算葉面積指數(shù)。

1.4.2 小麥光合參數(shù)的測定。分別于小麥分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期和乳熟期，取20株小麥葉片，采用比干重法測定小麥的葉面積。在小麥分蘗期、孕穗-開花期、灌漿期用LI-6400（美國，LI-COR）便攜式光合儀，葉室為2 cm×3 cm，測定葉片（分蘗期測定主莖第4片葉，孕穗-開花期、灌漿期測定小麥旗葉）的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）等光合生理指標(biāo)。

1.4.3 小麥產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成測定。考種：成熟后，每區(qū)內(nèi)選定3點(diǎn)，取1 m2的小麥，調(diào)查單位面積穗數(shù)，進(jìn)行室內(nèi)考種并測產(chǎn)，每個(gè)小區(qū)單收、脫粒、測產(chǎn)，并折算成1 hm2的產(chǎn)量。測定有效收獲穗數(shù)、單穗粒質(zhì)量。收獲脫粒后，隨機(jī)選取3組，測定千粒質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

用Excel 2010和SPSS11.0對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 滴灌條件下不同肥料追施處理對(duì)不同時(shí)期春小麥凈光合速率的影響

圖1所示，滴灌條件下，春小麥在不同生育期處理間的凈光合速率差異顯著（P＜0.05）。分蘗期2種肥料處理的凈光合速率分別為5.2和4.1μmol/(m2·s)。隨著生育進(jìn)程，凈光合速率呈單峰曲線變化。孕穗-開花期小麥的凈光合速率最大，此時(shí)，小麥由營養(yǎng)生長進(jìn)入旺盛的生殖生長階段，光合產(chǎn)物積累增加。在孕穗-開花期，滴灌A肥處理的凈光合速率為12.36 μmol/(m2·s)，滴灌B肥處理的凈光合速率為9.63 μmol/(m2·s)，A肥處理較B肥高出2.73 μmol/(m2·s)。灌漿期，凈光合速率略有降低，但2肥料處理間差異也達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。因此，如何提高小麥旗葉凈光合速率，延長旗葉的葉片功能期，增加光合產(chǎn)物積累，是產(chǎn)量增加的關(guān)鍵。本試驗(yàn)中的滴灌硅肥與常規(guī)肥料相比，提高了光合效率，尤其是開花后的光合物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率，利于籽粒產(chǎn)量的形成。

圖1 不同肥料處理對(duì)不同時(shí)期春小麥凈光合速率（Pn）的影響

2.2 滴灌條件下不同肥料追施處理對(duì)不同時(shí)期春小麥氣孔導(dǎo)度的影響

圖2所示，滴灌條件下，分蘗期2種處理間的氣孔導(dǎo)度差異不顯著，在孕穗-開花期和灌漿期同一時(shí)期，處理間差異顯著。灌漿期小麥的氣孔導(dǎo)度最大。在灌漿期，滴灌B肥處理的氣孔導(dǎo)度為0.84μmol/(m2·s)，滴灌 A肥條件下的氣孔導(dǎo)度為1.28 μmol/(m2·s)，滴灌 A 肥較 B 肥高出 0.44 μmol/(m2·s)。隨著小麥生育進(jìn)程，氣孔增多，氣孔開度增加，對(duì)水分運(yùn)輸?shù)淖枇π。←溎軌蝽樌M(jìn)行水汽交換；而Gs小，表明氣孔開度小，對(duì)水分傳輸?shù)淖枇Υ螅种扑值牧魇В焕诠夂献饔玫倪M(jìn)行。滴灌A肥處理小麥的氣孔導(dǎo)度大，灌漿期氣孔開度大，利于光合產(chǎn)物的形成；B肥處理氣孔導(dǎo)度小，減少了水分蒸騰散失，不利于合成更多的光合產(chǎn)物。但是，小麥在灌漿期的氣孔導(dǎo)度小，雖減少了植株體內(nèi)水分的逸散，但也減輕了灌漿階段內(nèi)“干熱風(fēng)”對(duì)產(chǎn)量形成的影響。

圖2 不同肥料處理對(duì)不同時(shí)期春小麥氣孔導(dǎo)度(Gs)的影響

2.3 滴灌條件下不同肥料追施處理對(duì)不同時(shí)期春小麥蒸騰速率的影響

圖3所示，Tr是植物水分代謝的一個(gè)重要的生理指標(biāo)。一般來說，Pn越高，Tr也越高，這是因?yàn)楣夂献饔眯枰忠约巴ㄟ^水分運(yùn)載的礦物質(zhì)營養(yǎng)成分的不斷供應(yīng)。滴灌條件下，小麥在分蘗期2處理間差異不顯著，孕穗-開花期和灌漿期同一時(shí)期處理間的蒸騰速率差異顯著（P＜0.05），孕穗-開花期春小麥的蒸騰速率最大，滴灌A肥處理的蒸騰速率為13.65 μmol/(m2·s)，比滴灌 B 肥的高出 1.23 μmol/(m2·s)。試驗(yàn)表明，滴灌A肥比B肥處理的蒸騰速率高，可能是因?yàn)锳處理中有機(jī)硅的存在，改善了非氣孔限制因素而促進(jìn)了葉片光合速率的提高。葉片氣孔導(dǎo)度的增加提高了葉片的蒸騰速率，從而提高了葉片的蒸騰拉力并促進(jìn)養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運(yùn)吸收。在灌漿期，氣孔導(dǎo)度增加而蒸騰速率降低，可能的原因是，水分供應(yīng)不足導(dǎo)致小麥生理需水和生態(tài)需水不平衡，這尚需做進(jìn)一步的研究。

圖3 不同肥料處理對(duì)不同時(shí)期春小麥蒸騰速率（Tr)的影響

表1 不同肥料追施處理對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響

2.4 滴灌條件下不同肥料追施處理對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響

由表1可知，小麥在滴灌硅肥追施處理下，穗長、籽粒數(shù)、單穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量都較滴灌氮肥好。河套灌區(qū)常規(guī)栽培小麥產(chǎn)量為400 kg/667 m2左右，試驗(yàn)表明滴灌栽培產(chǎn)量均在500 kg/667 m2以上。從穗長、穗粒數(shù)和單穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量等農(nóng)藝指標(biāo)看，本試驗(yàn)A肥處理都優(yōu)于B肥處理，單穗籽粒數(shù)和千粒質(zhì)量差異顯著（P＜0.05）；滴灌A肥處理小麥產(chǎn)量較高，為8 653.65 kg/hm2，較滴灌B肥處理增產(chǎn)6.6%，使用硅谷肥的增產(chǎn)效果明顯。

3 結(jié)論與討論

小麥滴灌栽培與常規(guī)栽培相比，節(jié)約用水、肥料利用率高、灌漿時(shí)間長、千粒質(zhì)量高、產(chǎn)量高[6]。許多研究均表明，施硅可增加植株群體干物質(zhì)積累，提高植物的光合作用[11]。在水稻上的研究表明，硅是通過促進(jìn)合成光合色素，增加了氣孔導(dǎo)度來提高光合作用的[7-8]。本研究表明，滴灌條件下，小麥硅肥與常規(guī)肥料處理下光合生理參數(shù)值不同，其中孕穗-開花期、灌漿期小麥的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率高于滴灌常規(guī)肥料處理。滴灌栽培小麥合理地調(diào)控了不同生育階段小麥對(duì)水與營養(yǎng)的需求，尤其對(duì)水分的靈活調(diào)控，適應(yīng)了不同生育階段小麥生理需水和生態(tài)需水要求，改善了非氣孔限制因素，促進(jìn)了葉片光合速率的提高，而葉片氣孔導(dǎo)度的增加促進(jìn)了葉片蒸騰速率的提高，從而提高了葉片的蒸騰拉力，促進(jìn)了養(yǎng)分的吸收和利用效率。小麥生育后期，由于葉片逐漸衰老，光合能力下降[9]，貯存于營養(yǎng)器官中的光合產(chǎn)物向籽粒庫中轉(zhuǎn)移[10]。產(chǎn)量構(gòu)成因素上，施用硅肥對(duì)小麥穗長的影響不顯著，而對(duì)千粒質(zhì)量的影響顯著，這與有的學(xué)者施用硅肥對(duì)小麥穗長影響顯著、對(duì)千粒質(zhì)量影響不顯著的結(jié)論相反[12]。本研究認(rèn)為，小麥產(chǎn)量的提高是因?yàn)樵黾恿诵←湹淖蚜?shù)，擴(kuò)大了籽粒庫的容量，而施用硅肥又在小麥開花后提高了凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰拉力，促進(jìn)了光合產(chǎn)物向籽粒中的轉(zhuǎn)移積累，從而增加了產(chǎn)量。

本試驗(yàn)通過研究河套灌區(qū)滴灌栽培條件下，不同肥料處理對(duì)小麥光合參數(shù)及產(chǎn)量的影響，得到在控制養(yǎng)分情況下，施用硅肥使小麥產(chǎn)量提高、增產(chǎn)效果較好的結(jié)果。至于硅肥對(duì)小麥旗葉生理生化及籽粒灌漿和品質(zhì)的影響機(jī)制，則還需進(jìn)一步研究。

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Effects of Different Fertilizer Treatments on the Photosynthetic Parametersand Yield ofSpringWheat Under Drip Irrigation Conditions

ZHAO Bin,TONG Le-ga
(He Tao College,Ba Yan Nao Er 015000,China)

The present study investigated effects of different fertilizer treatments on the photosynthetic parameters and the yield of spring wheat under drip irrigation conditions.The results showed that thePn,Gs,Tr,and yield of spring wheat varied significantly at different growth stages,with the maximum value ofPnoccurring at booting-flower stage(P＜0.05).The net photosynthetic rate was 12.36 μmol/（m2·s）in the treatment with silicon fertilizer(containing 0.3%Si and 18%for each of N,P5O2,and K2O),which was 2.73 μmol/（m2·s）higher than that in the treatment with normal fertilizer[CO(NH2)2 5.95 kg/667 m2+K2SO49 kg/667 m2+DAP 9.8 kg/667 m2].The maximum value ofGswas observed at booting-flower stage;theGswas 0.92 μmol/（m2·s）in silicon fertilizer treatment,being 0.16 μmol/（m2·s）higher than that in normal fertilizer treatment.The maximum value ofTroccurred at booting-flower stage;the Tr of silicon fertilizer treatment was 13.65 μmol/（m2·s）,being higher than that in normal fertilizer treatment by 1.23μmol/（m2·s）.This research also showed that the yield of spring wheat in silicon fertilizer treatment was 8 653.65 kg/hm2,which was significantly higher than that in normal fertilizer treatment.

Spring wheat;Drip irrigation;Silicon;Photosynthetic Parameter;Yield

S512.1+2

A

1673-6486-20170371

趙斌,通樂嘎.不同肥料滴灌追施對(duì)春小麥光合參數(shù)及產(chǎn)量的影響[J/OL].大麥與谷類科學(xué),2017,34(5):13-17[2017-10-15].http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20171015.1744.003.html.

2017-06-07

資金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)教育廳項(xiàng)目（NJZY13382）；河套學(xué)院校級(jí)資助項(xiàng)目（HTXYZY13012）。

趙 斌（1978—），男，碩士，副教授，主要從事作物高產(chǎn)生理研究。E-mail:tlg2058075@163.com。