生物技術在冬小麥種植過程中的化肥減施增效作用

河北師范大學生命科學學院 安彥菁

前言

化肥減施增效是目前我國農業農村部門所大力倡導的一種農業政策。其主要目的是在保證農作物產量提高的前提下，減少對周圍生態環境的影響，積極改變土壤生態環境，降低農業污染出現的概率。而在具體改善的過程中，要求相關科研人員加強對生物技術的應用，研究出新型化肥原料，增強化肥使用的效率，最終逐步減少對化肥的使用。

1 化肥減施增效作用分析

小麥在生長的過程中需要大量營養物質作為補充，而某些地區由于土壤本身肥力較差，無法為冬小麥提供充足的營養物質，使得冬小麥生長受到阻礙。而化肥的使用能夠及時補充冬小麥在生長時所需要的營養，是保證冬小麥產量提高的重要途徑之一，因此化肥的使用逐漸普及。但是化肥的過度使用使得當地農業生態環境受到很大影響，土壤的養分含量會明顯下降，土地循環利用率逐年降低，使得農作物生長質量逐漸下降。由此可見，化肥減施增效政策的提出對我國農業發展以及提高農民生活水平有著諸多意義[1]。

化肥減施主要目的是為了改變當前耕地的土壤環境，為農作物生長提供更加便利的條件，同時也是為了保證農作物能夠循環在土地中生長，持續增強農作物的產量與質量。常用的減施化肥重要途徑就是將有機肥代替以往普通化肥。有機肥比普通化肥所蘊含的營養物質和有機物質更加豐富，更加有利于農作物。同時也能夠有效改善當地土壤中所蘊含的酸堿度。另外通過生物技術所改變的有機肥使土壤中的微生物更加具有活力，保持土壤的透氣性，為冬小麥生長以及其他農作物的生長創造有利環境，從而推動我國農業的可持續發展。

2 生物技術在冬小麥種植過程中化肥減施的實驗分析

2.1 實驗材料應用

以山東省棗莊市山亭區某農作物耕田為例，根據相關分析顯示，當地耕田土壤主要以褐土為主，當地平均氣溫常年在19 度以上，年降水量在820 毫米左右，雖然降水較充足。但是在灌溉方面還存在一定缺陷，所實驗的耕地土壤有機質含量大概在1.08%，氮物質為0.89kg，磷物質在 0.69 左右，鉀物質在 18.89 左右[2]。

2.2 具體實驗方法

當地在應用生物技術時，通常具有四個處理階段。所使用的生物殺菌劑為木霉菌劑，有機肥采用的是億豐源牌有機肥。除了日常的處理方式外，冬小麥試驗田的管理需要根據當地試驗田的日常管理情況進行處理，實施科學施肥的管理手段，加強對雜草的清除，盡量減少人為灌溉方式的出現，具體處理方式如表1 所示。

表1 不同階段冬小麥施肥處理方式

從表1 中可以看出，各個階段都對復合肥的使用較多，對木霉菌劑以及有機肥的使用較少，需要加強注意。

2.3 具體測量方法

2.3.1 土壤測量方法

在測量之前，需要對土壤進行采樣，當小麥生長到成熟階段并且可以收獲時，這時需要在試驗田隨機選擇幾個不同的采樣點，然后在距離地面表層20 厘米左右的地方取土壤樣品，將存在的雜質等去除掉，保證樣品的干凈程度，使分析結果更加具有準確性。另外測定土壤有機物質以及氮、磷、鉀含量時，可以按照其他的農業化學分析方法進行測定[3]。

2.3.2 冬小麥測量方法

冬小麥測量方法也有相關的要求，當冬小麥處于拔節期以及灌漿期時，需要選擇無病蟲害以及生長質量較高的冬小麥，取下其中的幾個葉片后，需要代入到相關的儀器中再進行分析。在進行測量實驗之前，將小麥葉片表面存在的雜質清除掉，用吸水紙將表面存在的水分吸收掉，防止出現測量不準確的現象。然后去除葉脈混均，搗碎成直徑6 毫米左右的碎片，最后,再利用相關儀器對各項指標進行確定。

在對指標分析的過程中，可以采用英斯基普法進行測量，分析出冬小麥葉片的葉綠素含量，如果小麥葉片葉綠色含量符合農業生長標準，說明當地土壤的肥力較好。在分析完葉綠素的含量后，需要采用愈創木酚比色法去測量冬小麥葉片的過氧化物酶活性、采用硫化巴比妥酸反應法去測量葉片二氨基甲烷的含量、采用紫外線測量法去分析葉片的過氧化氫酶、采用氯化三苯基法去分析小麥根系的活力，通常受化肥的影響，土壤肥力下降，導致小麥根系的活力受到影響，因此需要進行相關的測試。最后在采用三酮法去測量葉片的游離脯氨酸含量。如果上述分析后的指標都達到了一定標準后，說明當地土壤含量都符合了一定標準，進而再采用相關的生物技術進行改進升級。

3 對生物技術應用的具體分析

3.1 不同施肥步驟對冬小麥產量以及土壤的影響

當冬小麥開始成熟后，需要開始對小麥進行四種不同階段的施肥處理，使小麥產量以及土壤中存在的營養物質含量發生明顯變化，具體變化的效果如表2以及表3 所示。

表2 不同階段小麥產量指標變化

表3 不同階段土壤營養物質含量變化

從表1 和2 可以看出，第二階段和第三階段相比于其他階段產量能夠有效提高，并且在第二階段處理中，土壤中的氮、磷、鉀含量都處于最低值，這是因為第二處理過程中土壤三種元素的輸入量最低，再加上木霉菌劑的使用使得土壤中的結合態氮磷元素發生明顯變化，開始朝著破解氮以及速效磷形態發生改變，進一步降低了氮磷的總量。另外在經過相關的研究數據后可以得知，第二階段處理效果也是最佳，在降低土壤氮氣含量以及磷含量有著更加明顯的效果，不斷減少土壤中的氮磷總量，繼續增強了木霉菌劑的使用效果，繼續朝著氮磷形態進行轉化。在第三處理階段中，雖然降低了對復合肥的使用,但是所使用的有機肥含有大量的氮磷鉀元素，對氮磷的釋放效果不夠明顯。而在對冬小麥進行收割后，第三處理階段中破解氨、速效磷以及速效鉀的含量最低，因此需要特別注意，盡量讓氮、磷、鉀元素都能夠符合一定標準，達到良好的處理效果[4]。

3.2 不同施肥處理中小麥生理指標變化

3.2.1 過氧化物酶和過氧化氫酶的活性變化

過氧化物酶和過氧化氫酶一般通過二氧化碳清除的方式，使小麥農作物中的膜脂發生氧化效果，進一步延長冬小麥的生長壽命，延緩農作物的衰老現象。從生物學的角度來看，過氧化物酶以及過氧化氫酶活性度的高低在很大程度上影響著冬小麥細胞的抗衰老能力。根據相關研究可以看出，由于各個處理階段的處理方式有所不同，使得過氧化物酶和過氧化氫酶活力的活性存在很大差異。但是在冬小麥拔節期和灌漿期的變化卻能夠保持一致，具有相同屬性。除了第三階段的施肥處理，其他階段中的施肥處理都集中體現在拔節期以及灌漿期，過氧化物酶以及過氧化氫酶的活性更加突出體現。另外通過實驗研究可以得出，在冬小麥拔節期間，不同階段的過氧化物酶和過氧化氫酶活性處理效果順序為第二階段＞第一階段＞第四階段＞第三階段。通過該活性處理效果順序可以看出木霉菌劑使用具有較好的效果，可以刺激拔節期內小麥植株的活性。在灌漿期內不同施肥處理階段對小麥活性處理有著較大差異，第二階段和第四階段的活性效果要明顯高于第一和第三階段。通過生物技術改造下的有機肥加入可以提高過氧化物酶以及過氧化氫酶的活性，并且活性效果要始終高于拔節期。雖然木霉菌劑的使用不能刺激兩種酶的活性程度，但是卻可以使兩種酶的活性程度始終保持在較高的水平，從而繼續延長冬小麥的生長周期，延緩衰老過程。

通過對過氧化物酶和過氧化氫酶活性變化可以看出，在減少對復合肥使用的同時需要添加有機肥以及木霉菌劑。其目的是維持兩種酶的活性，防止冬小麥受到活性氧的侵害，降低冬小麥的生長效率，同時為了進一步增強活性氧自由基的清除能力，控制小麥葉片的膜脂過氧化水平，提升小麥后期增長的活性程度[5]。

3.2.2 脯氨酸與丙二醛含量變化

脯氨酸可以調節有機物質的滲透程度，進一步提高小麥葉片細胞的保水能力，使膜脂結構能夠更加穩定。通過以上表格數據可以看出在灌漿期內，小麥植株的游離脯氨酸含量要明顯高于拔節期的含量，而在灌漿期第二階段的施肥處理中，要明顯低于第一階段和第四階段的脯氨酸含量。造成這一現象的主要原因是木霉菌劑的過量使用，雖然極大降低了小麥植株的衰老過程，提升了生長壽命，但是卻減少了脯氨酸的合成效率，使得小麥生長質量可能受到一定影響。

丙二奎是指小麥在一定生長環境下葉片表面細胞膜脂的過氧化產物，如果不稍加注意的話，很有可能導致小麥葉片的膜結構和酶活性受到影響，降低小麥葉片的過氧化水平，影響小麥的生長質量。從上述數據可以看出小麥植株在拔節期內丙二奎的含量不會發生明顯變化，但是一旦進入到灌漿期，小麥植株內的丙二奎含量會大大提升，這時需要注意加強對木霉菌劑量的使用，除了能夠抑制住小麥的衰老期，同時也會有效控制住植株內的自由基含量，使細胞膜的表面結構能夠更加完整，刺激各種酶的活性。

3.2.3 小麥葉片葉綠素含量與小麥根系活力強度變化

小麥葉綠素是影響小麥衰老的重要生理指標之一，通常在拔節期內，小麥葉綠素含量要明顯高于灌漿期內，這是因為拔節期內和灌漿期內施肥處理方法不同，導致葉綠素含量有所不同，如果在此期間發生較大的差異，并且小麥葉綠素含量出現了明顯的下滑，葉片表面出現泛黃現象，這時需要加強對木霉菌劑的使用，不僅能使小麥葉片葉綠素含量有所增加，同時對小麥的增長起到促進作用，延緩小麥葉片的衰老過程。另外從相關實驗可以看出，木霉懸孢子浮液具有較強的效果，能夠有效大幅度提高各種農作物的葉綠素含量，其中包括小麥種植物。

在拔節期內和灌漿期內，第二階段和第四處理階段后的小麥根系活力要明顯高于第一階段和第三階段。其中效果最明顯的就是哈茨木霉發酵產物的應用，這種發酵產物可以明顯提高小麥葉片葉綠素的含量，進一步增強根系活力。這是因為當小麥根系定植后，木霉可以有效改善小麥根系環境，同時為植物根系提供黃酮等營養物質，這些營養物質能夠有效促進根系的增長。另一方面有機肥的添加使用也積極促進了小麥的生長，使得小麥葉片的葉綠素含量和根系活力都處于一種較高的水平。

4 生物技術在冬小麥種植過程中達到減施增效效果的具體措施

4.1 利用生物技術去補充小麥所需要的營養物質

冬小麥產量的高低不僅與自身質量有著很大關系，同時和當地種植區域的土壤肥力有著直接關系。尤其是在灌漿期的生長過程中對小麥產量有著很大影響。如果在灌漿期內缺乏營養物質的輸送，會直接導致小麥生長質量受到極大影響，產量會逐漸降低。因此需要相關的生物技術去補充小麥生長過程中所欠缺的營養物質。首先可以利用植物天然的光合作用去刺激土壤中存在的活性元素。其次是減少對復合肥的使用，以往種植戶對復合肥的大量使用導致土壤肥力下降，不僅影響了小麥本身的生長質量，同時對當地的生態環境造成了進一步的破壞。為此相關研究人員需要加強科研力度，充分發揮生物技術本身所帶來的優勢，并且對天然有機肥和無機肥按照一定的比例進行混合使用，逐漸降低對復合肥的使用程度，加強對有機肥的使用概率。最后利用生物技術可以在種植土壤上適當增加一些氮元素以及磷元素，這些元素對小麥的生長都有積極作用，有利于加強對病蟲害的抵抗能力。

4.2 加強對木酶和化肥的有機結合

木酶的使用可以提升土壤中氮元素以及磷元素的含量，并且保證植株更容易被吸收，在一定程度上提升了化肥的效果，使小麥能夠快速汲取化肥中的營養物質，加快生長效率，提升生長質量。有機肥料的使用能夠使小麥快速補充所需用的氮元素以及磷元素，提升對這種兩種元素的吸收能力。通過對兩者有機結合，能夠使小麥處于一種緩慢的生長過程中，同時緩慢補充所需要的營養物質。這種有機結合的方式不僅能夠提升小麥的生長質量，同時也能夠降低化肥的使用頻率，防止對小麥根部造成損害。對改善當地生態環境，提升小麥生長質量，促進當地農業發展具有非凡的意義。

5 結語

綜上所述，本文主要對生物技術在冬小麥種植過程中的化肥減施增效作用進行分析研究。通過相關數據和實驗可以看出，生物技術在化肥減施增效方面有著非常好的效果。要想提升冬小麥的產量與生長質量，需要通過生物技術進行改善，增強對生物酶和有機肥的使用，代替以往化肥添加的現象，在滿足小麥生長需要的同時，進一步改善當地的生態環境，最終確保實現農業的可持續發展。