基肥種類與施肥方式對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

張永強(qiáng),徐其江,陳傳信,馬 芯,張虎梅,聶石輝,雷鈞杰

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830091;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,烏魯木齊 830052)

0 前 言

【研究意義】小麥?zhǔn)切陆闹饕Z食作物,常年種植面積在100×104hm2(1 500×104畝)左右[1]。施肥是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)的一項(xiàng)重要栽培技術(shù)措施,合理的施肥不僅有利于冬小麥對(duì)肥料的吸收利用,還能有效促進(jìn)冬小麥的生長(zhǎng)發(fā)育,提高產(chǎn)量[2]。基肥也叫底肥,一般是在作物播種或移植前一次性施用的肥料,其不僅能滿足生長(zhǎng)發(fā)育所需的基礎(chǔ)養(yǎng)分,也有改良土壤、培肥地力的作用。研究基肥種類與施肥方式對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響,揭示其作用機(jī)制,對(duì)提高肥料利用效率和小麥產(chǎn)量意義重大。【前人研究進(jìn)展】劉麗等[3]研究發(fā)現(xiàn),在肥料種肥分離方式下深施可降低NO-N的損失,提高肥料利用率。楊淑莉等[4]研究發(fā)現(xiàn)科學(xué)深施是減少N素?fù)p失,提高其利用效率的最佳方法。張培等[5]研究發(fā)現(xiàn)與常規(guī)施肥相比,采用種肥同播技術(shù)施用生物有機(jī)肥的處理,起到了增收的效果。王巖萍等[6]研究發(fā)現(xiàn)在施用基肥和種肥的基礎(chǔ)上干旱追肥可增加小麥穗粒數(shù),達(dá)到增產(chǎn)的目的。合理的施肥方式或基肥種類可提高肥料利用率[7],有利于生物量的累積[8],促進(jìn)根系生長(zhǎng)[9],進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。【本研究切入點(diǎn)】種肥同播、種肥分離2種施肥方式對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育有何影響的機(jī)理機(jī)制尚不清楚,而新疆在該方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。需研究基肥種類與施肥方式對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】設(shè)置不同的施肥方式及基肥種類,研究不同基肥種類和施肥方式組合對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響,篩選出促進(jìn)小麥生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量的施肥組合方案,為冬小麥基肥合理施用提供理論及技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2019年10月～2020年6月在新疆喀什地區(qū)澤普縣波斯喀木鄉(xiāng)9村(77°16′ E,38°10′ N)進(jìn)行,海拔高度1 266 m。試驗(yàn)田前茬為復(fù)播大豆,土壤有機(jī)質(zhì)1.475 g/kg,全氮0.632 g/kg,全磷0.803 g/kg,全鉀19.112 g/kg,速效氮36.81 mg/kg,速效磷18.09 mg/kg,速效鉀104.32 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì),以施肥方式為主區(qū):種肥分離(S1)、種肥同播(S2),以肥料種類為副區(qū):磷酸二銨(F1)、美可辛(F2),共計(jì)4個(gè)處理,每個(gè)處理播種面積20 m2(4 m×5 m),重復(fù)3次。供試品種為新冬60號(hào),于2019年10月7日采用人工播種,播種密度600×104粒/hm2,行距20 cm。2種肥料用量均為375 kg/hm2,其他管理處理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 小麥植株性狀

在拔節(jié)期、抽穗期、開(kāi)花期、花后10 d、花后20 d及成熟期取樣,每小區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)具有代表性的單株小麥測(cè)量其株高、莖粗、穗長(zhǎng)。用卷尺從去根處至穗頂端處為株高,用游標(biāo)卡尺測(cè)量冬小麥倒二節(jié)位粗細(xì)均勻處測(cè)量數(shù)據(jù)即為莖粗,用直尺測(cè)量穗基部最后一處不孕小穗處至穗頂端(不連芒)處即為穗長(zhǎng)。

1.2.2.2 葉綠素相對(duì)含量(SPAD值)

葉綠素相對(duì)含量(SPAD值)采用日本生產(chǎn)的SPAD-502葉綠素測(cè)定儀在冬小麥拔節(jié)期、抽穗期、開(kāi)花期、花后10 d、花后20 d測(cè)定,每葉從基部到尖端測(cè)3點(diǎn)取平均值,每處理每重復(fù)測(cè)10片葉,開(kāi)花期前測(cè)倒2葉,開(kāi)花期及開(kāi)花后測(cè)旗葉。

1.2.2.3 干物質(zhì)及葉面積

在拔節(jié)期、抽穗期、開(kāi)花期、花后10 d、花后20 d及成熟期進(jìn)行取樣,每處理每重復(fù)隨機(jī)選取10個(gè)具有代表性單株小麥測(cè)其所有葉片的長(zhǎng)和寬,折算長(zhǎng)寬系數(shù)0.83。將所取樣品放入烘箱在 105℃殺青15 min,80℃烘干至恒重,稱量。

單株小麥總?cè)~面積(cm2)=葉長(zhǎng)(cm)×葉寬(cm)×0.83。

葉面積指數(shù)=單株小麥總?cè)~面積(m2)×每公頃株數(shù)/10 000。

1.2.2.4 測(cè)產(chǎn)

在小麥成熟期,每處理每重復(fù)選取1 m雙行測(cè)定有效穗數(shù),并從中選取10株具有代表性植株的進(jìn)行考種,測(cè)定株高、基部莖粗、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)。另從每處理每重復(fù)實(shí)收2 m2(1 m×2 m)測(cè)定生物量、籽粒重及千粒重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excle2016整理并作圖,用DPS 7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥種類及施肥方式對(duì)冬小麥植株性狀的影響

研究表明,不同的基肥種類及施肥方式對(duì)冬小麥的株高、莖粗、穗長(zhǎng)影響各不同。株高處理間表現(xiàn)為F1S1>F2S1>F1S2>F2S2,處理間株高在80.94～82.48 cm間變動(dòng),其中F1S2最高為82.48 cm,較F1S2、F2S1、F2S2處理分別增高了0.48%、0.38%和1.90%,處理間差異不顯著。莖粗處理間表現(xiàn)為F2S2>F1S2>F2S1>F1S1,莖粗與株高所呈現(xiàn)的趨勢(shì)恰好相反,其中F2S2處理的莖粗最粗為4.702 mm,較F1S1、F1S2、F2S1分別增加了6.86%、0.49%和4.10%;穗長(zhǎng)處理間變化為F2S1>F2S2>F1S2>F1S1,處理間穗長(zhǎng)在8.02～8.58 cm變化。種肥同播方式降低了小麥的株高,增加了莖粗,可有效提高小麥的抗倒風(fēng)險(xiǎn)。圖1

圖1 基肥種類及施肥方式下冬小麥植株性狀變化

2.2 施肥種類及施肥方式對(duì)冬小麥葉片SPAD值的影響

研究表明,F2S1、F2S2處理的SPAD值明顯低于F1S1、F1S2處理的SPAD值。除F1S2處理,其余處理隨著生育期的推移都呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì),為先增后減。而F1S2處理表現(xiàn)為增加→緩慢增加→陡然下降趨勢(shì)。在種肥分離條件下,雖然F1S1處理SPAD值在抽穗期和花后10 d高于F2S1處理,但F2S1處理?xiàng)l件下的冬小麥葉綠素合成相較于F1S1處理更為穩(wěn)定。圖2

圖2 基肥種類及施肥方式下 冬小麥葉片SPAD值變化

2.3 施肥種類及施肥方式下冬小麥葉面積指數(shù)LAI變化

研究表明,不同處理下冬小麥葉面積指數(shù)(LAI)的變化趨勢(shì)一致,隨著生育進(jìn)程的推進(jìn),各處理LAI均呈“先增后降”的變化趨規(guī)律,且均在抽穗期達(dá)到峰值,最大值為7.25(F2S1處理),較同期F1S1、F1S2、F2S2處理分別增加0.62%、5.04%和3.61%。抽穗期至花后10 d,處理間表現(xiàn)為F2S1>F1S1>F2S2>F1S2,且F2S1、F1S1處理的LAI顯著高于F2S2和F1S2處理,但F2S2處理的LAI高于F1S2處理。花后20 d時(shí),各處理表現(xiàn)為F2S1>F2S2>F1S2>F1S1,與磷酸二銨相比,美可辛可有效增大冬小麥生育后期光合面積,且美可辛種肥同播(F2S2處理)的LAI下降平緩,有利于光合產(chǎn)物的合成與積累。圖3

圖3 基肥種類及施肥方式下冬小麥葉 面積指數(shù)LAI變化

2.4 施肥種類及施肥方式對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累的影響

研究表明,不同處理下的干物質(zhì)積累量均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈“S”曲線變化,表現(xiàn)為拔節(jié)期至抽穗初期增長(zhǎng)緩慢,而后干物質(zhì)積累迅速至開(kāi)花期,開(kāi)花期至花后10 d增長(zhǎng)緩慢,花后10 d至花后20 d增長(zhǎng)較快,花后20 d至成熟期趨于平緩。在拔節(jié)期-開(kāi)花期,各處理表現(xiàn)為F2S1>F1S1>F2S2>F1S2,但處理間無(wú)明顯差異,在植株生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的拔節(jié)期-開(kāi)花期,施肥種類及施肥方式并未直接影響植株的干物質(zhì)積累。開(kāi)花期以后,F2S1、F2S2處理的干物質(zhì)的量明顯低于F1S1、F1S2處理的。種肥分離條件下,F1S1和F2S1處理之間存在顯著差異,表現(xiàn)為F2S1>F1S1。種肥同播條件下,F1S2和F2S2處理之間無(wú)明顯差異。相較于其他處理美可辛種肥分離處理更有利于冬小麥干物質(zhì)積累。圖4

圖4 基肥種類及施肥方式下 冬小麥干物質(zhì)積累變化

2.5 施肥種類及施肥方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

研究表明,不同處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響存在明顯的差異。與種肥分離相比,種肥同播處理下2種肥料的有效穗數(shù)均出現(xiàn)不同程度的降低,但F2S2的有效穗數(shù)高于F1S2處理;穗粒數(shù)和千粒重均高于種肥分離處理,其中穗粒數(shù)F2S2>F1S2,千粒重F2S2

表1 基肥種類及施肥方式下冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素變化

3 討 論

在一定范圍內(nèi),葉綠素含量越高,葉片的光合作用就越強(qiáng)[10]。施肥對(duì)冬小麥的產(chǎn)量有一定的影響[10],施肥可顯著增加冬小麥穗粒數(shù)和千粒重,從而提高冬小麥產(chǎn)量[11]。陳天鑫等[12]研究表明適量的施氮會(huì)提高冬小麥葉片對(duì)光能的吸收利用,促進(jìn)小麥旗葉生長(zhǎng)發(fā)育,進(jìn)而提高產(chǎn)量。馬建輝等[13]認(rèn)為施肥可顯著提高小麥拔節(jié)期和抽穗期的葉面積指數(shù)。李娜等[14]研究發(fā)現(xiàn)施肥可提高旗葉葉綠素含量和光合速率。合理的施肥有助于提高冬小麥的光合作用,增大葉面積指數(shù)以及促進(jìn)植株生長(zhǎng),進(jìn)而提高產(chǎn)量。試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果一致,且2種基肥處理?xiàng)l件下,美可辛處理效果更佳。冬小麥在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)肥料的吸收利用效率很大程度上取決于施肥方式。試驗(yàn)結(jié)果表明,在肥料種肥分離和種肥同播處理?xiàng)l件下的冬小麥植株性狀,種肥同播方式降低了小麥的株高,增加了莖粗,可有效提高小麥的抗倒風(fēng)險(xiǎn),但穗長(zhǎng)卻以美可辛種肥分離最優(yōu):葉綠素含量、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)的量皆以美可辛種肥分離效果最好。陳宏等[15]研究發(fā)現(xiàn)適宜的播種密度條件下,種肥分離對(duì)冬小麥單位面積穗數(shù)、千粒質(zhì)量有顯著性影響。基肥可以有效促進(jìn)分蘗,形成冬前壯蘗[16]。適當(dāng)減少基肥量,是避免返青后無(wú)效分蘗發(fā)生的重要手段,而協(xié)調(diào)冬前分蘗數(shù)和返青后無(wú)效分蘗的關(guān)系,是冬小麥高產(chǎn)、超高產(chǎn)的關(guān)鍵[17-19]。徐曉峰等[20]研究表明保證足夠的基肥量可能是維持產(chǎn)量的基礎(chǔ)。試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

磷酸二銨、美可辛2種肥料種肥分離較種肥同播下冬小麥穗長(zhǎng)、SPAD值、葉面積指數(shù)(LAI)、干物質(zhì)積累及有效穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)出不同程度的升高,且同樣種肥分離條件下美可辛優(yōu)于磷酸二銨。相較于磷酸二銨種肥分離,美可辛種肥分離依次高了6.98%、1.63%、3.92%、6.66%、6.34%、2.09%。但在種肥同播條件下,與磷酸二銨相比,美可辛種肥同播下冬小麥的株高明顯降低、莖粗和穗長(zhǎng)增加,有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量均相應(yīng)表現(xiàn)出不同程度的升高。表現(xiàn)為1.90%、0.49%、1.69%、2.64%、1.24%、1.94%。與磷酸二銨相比,美可辛種肥同播均表現(xiàn)較好。