不同有機肥對小麥葉片光合作用及產量的影響

杜守良

不同有機肥對小麥葉片光合作用及產量的影響

杜守良

濰坊職業學院農林科技學院, 山東 濰坊 262737

為研究不同有機肥對小麥生長特性、光合特性及產量的影響，以期篩選出適宜小麥生長的有機肥料，本文分別選擇沼肥(BM)、常規化肥(CF)、羊糞(SM)和大豆餅肥(SC)作肥料。施肥后的小麥基莖、葉片數目、葉片長度、新生根長和分叉分蘗數有所增加，但分叉數差異不顯著（>0.05）；小麥的葉綠素含量和面積指數的呈顯著差異(＜0.05)，其葉綠素含量表現為：BM＞SM＞SC＞CF＞CK；葉面積指數LAI的大小順序為：BM＞CF＞SM＞SC＞CK。施肥后小麥的凈光合速率(Pn)和氣孔導度(Gs)的也得以顯著改善，其中，SC處理的瞬時水分利用效率處于最高峰，而BM的處理值最大，較CK提高了0.45%。總之，施肥（尤其餅肥）能夠促進小麥的生長和提高小麥產量，但對結實率影響不顯著。

有機肥; 小麥; 生理特性; 產量

一段時間以來，隨著生產力的發展和經濟的繁榮，人們對衣食住行各方面的要求也越來越高。因此，農業生產領域也適應時代發展要求，將安全、可靠列為目前農業發展的主要追求，不斷擴充農產品種類，開發綠色、無污染等有機產品。而在化肥等進入農業生產領域之前，我國農民在進行作物耕種時一般都使用傳統的糞肥[1,2]，尤其是豬糞、雞糞及秸稈焚燒發酵物等[3]，這些肥料所含化學成分極少，這些肥料成本低且容易獲取，在農業種植中使用較廣。科學技術的發展也促進農業的發展。目前，化肥，動物糞便的使用量極大地降低，有機肥的使用已然慢慢淡出，這主要歸結于以下幾個方面：第一，人們認為糞肥等不衛生，容易滋生病菌，這種觀念在深深影響人們的施肥理念；第二，廣大農村零星養殖越來越少，糞肥自然越來越少，加之糞肥施肥麻煩，故而使用糞肥者日漸減少；第三，糞肥的見效速度相對較慢，遠不如化肥施肥方便快捷[4,5]。另一方面，化肥能夠帶來肥力迅速提升的同時，其對土壤有機質存在潛在的傷害，長期使用能夠破壞土壤的理化特質，不利于水分及養分的保持，加之農藥的使用也會帶來較大負面影響，因此，綠色、健康成為現代社會居民的追求，在農業生產中綠色有機成為農業現代化的發展趨勢[6]。例如，李吉進等[7]通過相關研究發現，多種有機肥的使用能夠顯著地改善番茄花期的養分供給，促進番茄的生長發育；袁穎紅等[8]經實地調查發現，有機肥的長期使用能夠將作物葉片中葉綠素含量進行顯著提升，作物光合作用的能力也有顯著提升，從而利于作物養分及水分的保持，最終促進作物生長。

在我國，小麥產量位居世界前列，就目前關于小麥種植的研究來看，大量的化肥作為其營養肥料，而長期的化肥使用極大損害了小麥生長的土壤結構，尤其是氮肥的大量使用很容易導致土壤板結、土壤水分難以有效保持，同時對小麥的質量帶來了不利影響[9]。與此同時，有機肥是目前較為廣泛的營養肥料，徐陽春的研究發現：長期使用有機肥能夠顯著提升小麥的產量[4]，這也是農作物施肥的發展大方向之一。更多的證據表明，有機肥的適量使用能夠顯著提升土壤中的以氮、磷、鉀等為代表的營養元素含量。這些元素不僅能夠促進作物的生長，對于土壤養分的改善具有明顯的作用，還對于提升作物產量和品質起著關鍵作用。目前國內關于有機肥對小麥生長和光合特性等的影響前人已有一些報道，比如：趙雋等研究了有機和無機肥配施對冬小麥群體光合特性及籽粒產量[10]；在此基礎上，王玉紅等研究了不同有機肥與無機肥配施對小麥產量，效益及土壤養分的影響[11]；崔海花等為觀察冬小麥在返青期后，尤其是拔節—成熟期被噴了海藻生物有機肥的效果，采用了小區對比的試驗方法進行求證[12]；李春喜等通過分析小麥在被施用了有機培肥和減施氮肥后所表現出的小麥光合特性和氮素吸收及產量等情況，研究發現，有機肥耦合施氮量的多少，對于作物的葉綠素含量和光合速率、干物質和氮素積累、作物分蘗和有效群體數的形成等，都具有重要的作用，在一定程度上能夠促進小麥的生長發育和產量[13]；張黛靜等為尋找土壤的結構得到改良、通透性得到提高，冠層結構得到優化，光合速率、葉面積指數和冠層受光率等得到改善的辦法，深入研究分析了在耕層調控與有機肥處理背景下，麥田土壤和小麥冠層結構的特性[14,15]。目前有機肥的獲取途徑較多，施用的有機肥不同，其施肥效農戶施肥還是推薦施肥的背景下，通過減施氮肥和增施磷鉀肥，都能夠幫助小麥提高產量，從而增加經濟效益果也具有明顯的差異[5,16,17]。因此全面開展小麥施肥效果的研究具有重要的現實意義，這對于改善小麥生長狀況和提高小麥產量具有重要的參考價值。基于此，本文連續3年分析了有機肥對小麥生長過程中葉片光合生理特性及產量的影響，進而探尋適宜小麥生長的有機肥料，有利于小麥的生產過程中合理的選肥和施肥。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本研究在重慶大學實驗基地進行，該區呈現明顯的亞熱帶濕潤性季風氣候，降雨充沛（全年量達1394 mm），全年日照大約在1300 h，年均溫度大約在15.9 ℃，無霜期長達280 d；該地區土壤狀況多數黃棕土，對于小麥的生長較為適宜。土壤有機質含量16.3~22.5 g/kg，全氮含量1.02 g/kg，全磷含量0.92 g/kg，全鉀含量6.85 g/kg，土壤含水量12.63 g/kg，土壤pH值6.95。

選取小麥品種為“豫審麥2015013”，隨機設計5種不同的施肥處理：多種有機肥組合的沼肥(BM)、常規使用的化肥(CF)、羊糞(SM)、大豆餅肥(SC)、對照（CK），重復3次。實驗共分為15個長寬均為5 m的小分區，并在各個小分區之間的1 m深土層內埋入塑料布，從而通過隔離處理來避免不同分區間的水肥影響。在本實驗中，育苗時間選擇在2015年2月，常規性的小麥栽培管理按照當地的種植習慣，為了便于監測水、溫度等，將傳感器布放在研究分區內。在實驗期間，通過大田管理措施來進行小麥的栽培管理，播種后進行1次灌溉，等待小麥進入花期再進行1次灌溉，最后在成熟期進行1次灌溉，3次灌溉水量基本相當。選生產管理模式一致的不追肥小麥為對照（CK）；CF處理：N含量46%的尿素、P2O5含量為12%的過磷酸鈣、K2O含量為50%的硫酸鉀；SM處理：施用腐熱羊糞；SM處理：每株施100 kg沼肥；大豆餅肥是大豆經過榨油處理之后產生的油渣經過密封發酵形成的腐熟餅肥；沼肥則是沼氣池中的沼液與沼渣混合物；羊糞肥則是粉碎性秸稈和羊糞于積水坑中形成的發酵物。各不同有機肥料養分含量見表1。

表 1 不同有機肥處理下養分含量/(g/kg)

1.2 測定項目及方法

2015年4月對種植分區進行施肥，在5月進行植株的觀測記錄，從每個植株中上部的四周選取小麥葉片，量取葉片長度、葉面積，并對葉片的相對含水量進行測定，并每隔1周進行1次測定；在6月對葉片的葉綠素含量及光合作用等進行測定并記錄；7月中旬進行結實率測定；9月測定其產量。2016和2017年分別按照上述方法在原試驗區進行連續的觀測實驗。

實驗中利用卷尺來對小麥長度進行測量；通過AM300便攜式葉面積儀對葉片面積進行測定；求得相對含水量可以通過飽和稱量法實現。在丙酮法下來對葉綠素含量進行測定；利用LI-6400便攜式光合測定儀分析光合作用，瞬時水分利用效率(WUEp)可以用葉片凈光合速率(Pn)/蒸騰速率(Tr)求得。對于冠層指標的分析主要采取冠層分析，一方面要對葉面積指數(LAI)、葉隙分數(GFR)進行分析，另一方面測定冠上輻射量、冠下輻射量等，并計算相應的透光率。對于成熟的小麥進行及時收割，并在每個小分區內隨機選擇1*1 m2采取麥穗，然后計算小麥產量。

1.3 數據處理

采用Excel 2007.00和SPSS 15.00數據統計和單因素方差分析（One-way ANOVA），多重比較法檢驗各處理間差異顯著（置信水平設置為95%，<0.05），所有統計數據均為3年的平均值。

2 結果與分析

2.1 各種有機肥對小麥營養生長的影響

從表2可以看出，不同有機肥條件下，基莖變化范圍在8.25~10.23 mm之間，基本表現為BM>SM>SC>CK>CF，以SM和BM處理最大，二者差異不顯著，SC次之，CF和CK最低（<0.05）；葉片數目變化范圍在6.85~8.34 mm之間，基本表現為BM>SM>CK> CF>SC，以BM處理最大，顯著高于其他處理，SC最小；葉片長度變化范圍在19.85~26.32 mm之間，基本表現為BM>SM>CF>CK>SC，其中SM和BM處理顯著高于其他有機肥處理，CK、CF和SC處理下差異不顯著；新生根長基本表現為BM>SM>CK>CF>SC，以BM處理最大，顯著高于其他處理，SM、CK、CF和SC之間差異均不顯著；分蘗數基本表現為BM> CF>SM>CK>SC，不同有機肥處理下分蘗數差異均不顯著。

表 2 不同有機肥對小麥生長的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示處理之間的差異顯著（<0.05）,下同。

Note: The different little letters after the same column showed there were significant differecence between treatments at 0.05 level . The same as follows.

2.2 各種有機肥對小麥成熟期葉綠素含量的影響

由表3可知，小麥成熟期葉綠素的含量變化，與各種有機肥的施用具有密切的聯系。一般情況下，其葉綠素含量會高于對照（CK），相比于對照，CF、SC、SM和BM分別提高了15.13%、32.19%、35.78%和41.07%；被施用了各種有機肥后，葉綠素a的含量會呈現較大的變化，依次表現為BM＞SM＞SC＞CF＞CK，葉綠素a與葉綠素b的含量變化情況是相同的；對于葉綠素a/b而言，施用了不同的有機肥后，葉綠素a/b的含量均比對照低。

表 3 不同有機肥對小麥成熟期葉綠素含量的影響

2.3 不同有機肥對小麥冠層結構及冠層光學特性的影響

由表4可以看出，在被施用各種有機肥后，小麥的葉面積指數(LAI)明顯高于CK，其中CF、SC、SM及BM較CK分別提高8.00%、27.43%、40.00%及44.57%，以BM處理的LAI最高達2.53，且差異達到顯著水平；被施用各種有機肥后的葉面積與LAI的趨勢相反；不同處理的葉片的光截獲密度與LAI表現出一致的變化規律（BM＞CF＞SM＞SC＞CK），其中以BM處理最大（35.21 mol/m2·d），與對照相比，CF、SC、SM和BM分別提高了1.42%、2.06%、12.48%及19.11%；不同處理的葉片透光率表現為BM＜SM＜SC＜CF＜CK，與對照相比，CF、SC、SM和BM分別降低了3.13%、11.63%、29.70%和30.04% (＜0.05)。

表 4 不同有機肥對小麥冠層結構及光合特性的影響

2.4 不同有機肥對小麥葉片光合特性及葉片水分利用效率的影響

由表5可知，若想提高小麥葉片的氣孔導度(Gs)和凈光合速率(Pn)，可以通過撒入各種不同的有機肥實現，其大小依次表現為BM＞SM＞SC＞CF＞CK，其中BM最高，分別為22.32 μmol/(m2·s)和0.519 mmol/(m2·s)；不同處理下的胞間CO2濃度(Ci)均小于對照，由此可知，不同有機肥能夠有效的降低胞間CO2濃度；不同處理下的蒸騰與光合作用變化趨勢相一致，不同有機肥處理的蒸騰速率（Tr）大小表現為BM＞CK＞CF＞SM＞SC；此外，SC處理的瞬時水分利用效率最最高（3.68%），與對照相比，CF、SC、SM和BM瞬時水分利用效率分別提高了0.31%、0.78%、0.52%和0.45% (＜0.05)。

表 5 不同有機肥對小麥光合特性及水分利用率的影響

2.5 不同有機肥對小麥產量和結實率的影響

由圖1可知，施肥后小麥的產量顯著高于CK處理，其中BM處理最為顯著；與對照相比，CF、SC、SM和BM處理下的產量分別增加了12.35%、56.89%、68.92%和75.21%；施肥后小麥的有所增加，比對照相比，結實率分別增加了1.20%、1.05%、1.16%和1.18%，其中以BM最為明顯，而不同有機肥處理下小麥的結實率差異不顯著，由此表明不同有機肥對小麥的結實率并沒有明顯的影響。

圖 1 不同有機肥對小麥產量和結實率的影響

CK：對照 Control check；SC：大豆餅肥 Soybean cake；SM：羊糞 Sheep manure；BM：沼肥 Biogas manure；CF：常規化肥 Conventional fertilizer

注：不同小寫字母表示處理之間的差異顯著（<0.05）。

Note: The different little letters between treatments showed there were significant differences at 0.05 level.

3 結論與討論

研究發現不同的施肥處理給小麥生長帶來的影響并不相同，但多種有機肥組合處理對小麥的生長影響頗為顯著，通過不同有機肥處理，小麥各項指標在增加，說明有機肥能夠顯著促進小麥的生長，對于葉片的發育及光合作用等顯著效果，同時能夠很好地促進根系生長，促使小麥具有良好的生長狀況。小麥日常生長需要的能量，一般通過光合作用獲得[18]，較大的葉面積指數能夠幫助小麥獲取更多的光能以促進光合作用等。多種有機肥組合處理下，提高葉面積指數及光合作用，從而促進小麥的生長發育[19,20,21]。小麥的光合作用強弱能夠通過葉綠素含量進行體現，其能夠吸收外界太陽光等能量，并進行相應的轉換，能夠大大促進植物的生長；通過研究發現，多種有機肥組合處理能夠更好地促進葉綠素的形成，從而增強光能利用能力和效率，為植株生長提供更充足的能量。

周天華等通過研究認為，施用不同有機肥，能夠增加蘋果枝量及葉面積，促進蘋果生長[22]。王建林等認為，通過施用不同的有機肥，小麥能夠獲得較高的葉綠素含量，從而促進小麥的生長發育[23]。本實驗研究發現，在不同的施肥處理下，小麥葉片中的葉綠素含量會出現比較大的差異，其中多種有機肥組合下是施肥方式BM使得葉綠素含量最高，其次是糞肥SM，再次是豆餅肥SC、CF，而效果最不明顯的則是CK，從中可知有機肥對于作物生長的重要性，尤其要選用適宜的有機肥。蘇秦[24]等認為，若想改善土壤結構，可以通過撒入各種有機肥料實現，需要改善土壤的水分及養分保持，從而更大限度促進了植物水分及養分吸收利用，進而促進作物生長。通過本實驗研究發現，通過施用有機肥，小麥的根系土壤含水量能夠大幅提升，豆餅肥(SC)和羊糞(SM)處理下的土壤具有更好的含水量，對于小麥生長過程中水分利用具有很大的影響，而在對照CK及常規化肥處理下的分區則含水量明顯較低，通過對比發現，有機肥能夠顯著提升小麥的水分吸收，且SC具有更強的水分保持效果，因為在不同有機肥的施用之下，土壤的孔隙度得到了顯著的改善，植株生長的水分及養分得以保障。對于BM處理而言，葉片的相對含水量并不低，但是蒸騰影響了水分利用。

在不同有機肥的作用下，小麥生長所需的水分和養分得到了充分的供應，極大地促進了小麥的生長，進而提升了結實率和產量，多種有機肥組合下的施用沼肥能夠帶來更為顯著的結實率；施用有機肥的產量均明顯好于對照區CK，且豆餅肥施用帶來了更大的產量。另外，有機肥具有較長時間的肥力釋放，能夠促進小麥整個生長期的養分吸收，促進小麥的高產優質。綜合所述，有機肥能夠促進小麥的生長發育，提升小麥產量，大豆餅肥料具有顯著的肥效，能夠在小麥種植中加以利用，但有機肥的組合及用量還有待于進一步研究。

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Effects of Different Organic Fertilizers on Leaf Photosynthesis and Yield of Wheat

DU Shou-liang

262737,

In order to study the effects of different organic fertilizers on the growth characteristics, photosynthetic characteristics and yield of wheat, and to screen out organic fertilizers suitable for wheat growth, this paper selected biogas manure (BM), conventional fertilizer (CF), sheep manure (SM) and soybean cake fertilizer (SC) as fertilizers. After fertilization, the number of stem, leaf number, leaf length, new rooting length and bifurcated tiller number of mackey increased, but the difference of bifurcation number was not significant (>0.05). The chlorophyll content and area index of wheat were significantly different (< 0.05), and the chlorophyll content was as follows: BM > SM > SC > CF > CK; The size order of LAI is BM) > CF > SM > SC > CK. After fertilization, the net photosynthetic rate (Pn) and stomatal conductance (Gs) of wheat were also significantly improved. Among them, the instantaneous water use efficiency of SC treatment was at its peak, while the maximum value of BM treatment was 0.45% higher than that of CK.In conclusion, fertilization (especially cake fertilizer) can promote the growth of wheat and increase the yield of wheat, but it has no significant effect on seed setting rate.

Organic fertilizers; wheat; physiological characteristics; yield

S512.1;S157.4+1

A

1000-2324(2020)03-0403-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2020.03.00

2018-12-28

2019-02-14

杜守良(1964-),男,碩士,教授,主要研究方向為作物栽培. E-mail:913dsl@163.com