不同氮肥配施腐殖酸策略對冬小麥光合特性及產量的影響

摘 要：【目的】探究不同氮肥種類與土壤調理劑配施策略對小麥光合特征、產量及產量構成的影響，為新疆小麥氮肥及腐殖酸合理配施提供參考。

【方法】在大田滴灌條件下，以冬小麥品種伊農22號為對象，設置不施氮肥（CK）、基施18-磷酸二銨+追施尿素（T1）、基施16-磷酸二銨+追施尿素（T2）、基施18-磷酸二銨+追施腐殖酸尿素（T3）和基施16-磷酸二銨+追施腐殖酸尿素（T4）5個處理，探究不同施肥策略對冬小麥生物量、葉面積指數、SPAD值、凈光合速率、產量及產量構成的影響。

【結果】各施氮處理相對CK處理顯著提高了冬小麥地下部生物量、地上部生物量、光合能力、產量及產量構成，同一基施條件下追施腐殖酸尿素相對追施尿素處理間差異顯著，而同一追施條件下基施不同磷酸二銨處理間存在差異但不顯著。其中施氮處理較對照處理葉面積指數、SPAD值、凈光合速率分別提高了4.88%～32.43%、18.31%～36.36%和13.31%～42.17%，表現為T4gt;T3gt;T1gt;T2gt;CK；施氮處理較對照處理穗數、穗粒數和千粒重分別提高了23.99%～32.04%、10.16%～15.29%和3.95%～5.64%，表現為T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK；T3處理較T1處理地下部生物量、地上部生物量、產量分別提高了13.32%、3.61%和1.77%，T4處理較T2分別提高了9.84%、7.14%和5.81%，所有處理中T4處理效果最優。

【結論】施氮有利于冬小麥的生長發育，可顯著提高冬小麥生物量、光合能力和產量。拔節期追施腐殖酸尿素效果優于基施不同類型磷酸二銨，其中T4處理（基施16-磷酸二銨+追施腐殖酸尿素）提升冬小麥生物量、光合能力和產量效果最佳。

關鍵詞：氮肥；腐殖酸；冬小麥；光合特性；產量

中圖分類號：S512.1 ""文獻標志碼：A ""文章編號：1001-4330（2025）01-0060-08

收稿日期（Received）：

2024-08-11

基金項目：

新疆維吾爾自治區重點研發計劃專項（2022B02015-2）；伊犁哈薩克自治州科技計劃項目（YZ2022A006）；新疆現代農業小麥產業技術體系（XJARS-01）

作者簡介：

馬林（1993-），男，甘肅人，助理研究員，研究方向為小麥遺傳育種與栽培，（E-mail）1330846112@qq.com

通信作者：

孫娜（1982-），女，吉林人，高級農藝師，研究方向為小麥遺傳育種，（E-mail）Sna18509993321@163.com

雷鈞杰（ 1972- ） ，男，甘肅古浪人，研究員，博士，碩士生導師，研究方向為小麥高產高效栽培，（E-mail）leijunjie@souhu.com

0 引 言

【研究意義】2023年中國小麥年產量約為1.34×108 t［1-2］。伊犁河谷是我國新疆主要的小麥種植區之一，土壤多為灌耕灰漠土，年降水量相對較少，農田氮肥施用過量則影響作物產量提升［3-6］。因此，在穩產、增產的前提下提高氮肥利用率，進而減少氮肥的過量施用，對促進農業可持續發展有重要意義。【前人研究進展】氮是作物生長的必需元素，化學氮肥的投入是現代農業生產中提高作物產量的主要手段［7-8］。氮肥與土壤調理劑配施是提高氮素生物有效性的可行途徑［9］。研究發現，施用腐殖酸能夠修復土壤污染、降低土壤容重并調節土壤pH值，維持較高的土壤肥力，調節植物養分分配途徑，增加營養器官的養分比例，提升光合效率及干物質積累量，進而提升作物產量［10-15］。尿素配施腐殖酸促進了氮素向籽粒中運移，顯著提高植株氮吸收、施肥氮收獲指數（HIN）和氮素回收效率［16］，進而提高穗粒數和千粒重，提高小麥產量［9］。【本研究切入點】隨著不同類型土壤調理劑的出現，目前研究主要集中于土壤調理劑對土壤養分及作物產量的影響，而探究不同氮肥種類與土壤調理劑配施策略對小麥光合特征、產量及產量構成鮮見報道。需探究不同氮肥種類與土壤調理劑配施策略對小麥光合特征、產量及產量構成的影響。【擬解決的關鍵問題】在大田滴灌條件下，以冬小麥品種伊農22號為對象，設置不施氮肥對照、兩種磷酸二銨基施策略配合兩種氮肥（尿素和腐殖酸尿素）追施共5個處理，測定不同施肥策略對小麥光合參數、生物量、產量及產量構成的影響，為新疆小麥氮肥及腐殖酸合理配施提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

磷酸二銨（湖北泰盛化工有限公司）：N-P2O5-K2O比例為18-46-0，記為18-磷酸二銨；

磷酸二銨（云南云天化國際化工股份有限公司）：N-P2O5-K2O比例為16-43-0，記為16-磷酸二銨；

尿素（河南心連心化肥有限公司）：含總氮≥46%；

腐殖酸尿素（河南心連心化肥有限公司）：含總氮≥46%；

重過磷酸鈣（云南興昆化工有限公司）：P2O5≥44%；

硫酸鉀（史丹利農業集團股份有限公司）：K2O≥44%。

試驗于2021年10月～2022年7月在伊犁哈薩克自治州農業科學研究所試驗地進行（43°94′N，81°38′E）。供試品種為自育中強筋小麥品種伊農22號，試驗地前茬為胡麻。試驗地土壤pH值 8.0，全氮0.35 g/kg，堿解氮45 mg/kg，速效磷21 mg/kg，速效鉀188 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用隨機區組設計，設置不施氮肥（CK）、基施18-磷酸二銨+追施尿素（T1）、基施16-磷酸二銨+追施尿素（T2）、基施18-磷酸二銨+追施腐殖酸尿素（T3）和基施16-磷酸二銨+追施腐殖酸尿素（T4）5個處理，每個處理設置3次重復。除CK不施氮肥外，各處理氮、磷、鉀總養分投入一致，N：280 kg/ha，P2O5：180 kg/ha，K2O：31.5 kg/ha，氮肥基追比為1∶1，磷、鉀肥全部基施，以尿素、硫酸鉀和重過磷酸鈣補足不同基施處理N、P2O5、K2O，追施養分于小麥拔節期一次性投入。試驗小區長5 m，寬10 m，各小區間隔1 m。表1

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 小麥旗葉面積指數

葉面積測定采用長寬系數法（長×寬×0.76），選取長勢一致的主莖穗100株掛牌標記，小麥開花期開始，分別于0、7、14、21和28 d選取已標記植株10株，量取鮮葉長、寬并稱重，計算葉面積、葉面積指數。

1.2.2.2 葉綠素相對含量（SPAD值）

小麥開花期開始，分別于0、7、14、21和28 d用SPAD-502型葉綠素計測定20株已標記植株的旗葉SPAD值，取平均值。

1.2.2.3 旗葉凈光合速率（Pn）

采用美國CIRAS-3便攜式光合作用測定系統測定，選擇天氣晴朗、無風的天氣于正午11：00至12：00測定，從開花期開始，分別于0、7、14、21和28 d測定。

1.2.2.4 生物量

在成熟期，從各小區采集20株長勢相近的小麥全株，于第一節間處分割為地上部與地下部，實驗室殺青后烘干、稱重，測定地上部干重和地下部干重。

1.2.2.5 測 產

小麥成熟期時，每個小區收獲1 m2測定產量，選取1 m雙行植株用于測定穗數、穗粒數、千粒重及產量。

1.3 數據處理

采用Excel 2016進行數據整理，SPSS 16.0進行統計分析，Origin 2018作圖。

2 結果與分析

2.1 不同施肥策略對冬小麥葉面積指數的影響

研究表明，花后0～28 d，各處理冬小麥葉面積指數呈下降趨勢，各處理葉面積指數大小關系為T4gt;T3gt;T1gt;T2gt;CK，施氮處理均顯著高于CK處理。基施策略相同時，T4處理葉面積指數顯著高于T2處理，28 d后相對T2處理提高23.5%，T3處理葉面積指數在0～14 d顯著高于T1處理，14 d后差異不顯著，28 d后相對T1處理提高5.6%；追施策略相同時，T1處理葉面積指數高于T2處理，T4處理葉面積指數高于T3處理，但整體上差異不顯著。同等施肥量下，腐殖酸尿素可以提高小麥花后葉面積指數。圖1

2.2 不同施肥策略對冬小麥SPAD值的影響

研究表明，不同施肥策略下冬小麥SPAD值整體呈現相似的趨勢，0～14 d緩慢上升，14 d后開始降低。SPAD值排序為T4gt;T3gt;T1gt;T2gt;CK，各施氮顯著大于CK處理。0～14 d內，T4處理SPAD值高于T3處理，顯著高于T1、T2處理，14 d時T4分別比T1、T2、T3處理提高了3.1%、3.5%和2.1%，T1處理SPAD值高于T2處理，但差異不顯著。14 d后T4處理SPAD值顯著高于T3處理，T3處理顯著高于T1、T2處理，T1、T2處理差異不顯著。28 d后T3處理SPAD值較T1、T2處理分別提高了5.1%和6.6%，T4處理較T1、T2處理分別提高了7.0%和8.2%。追施腐殖酸尿素提高了小麥旗葉SPAD值，有利于小麥旗葉進行光合作用。圖2

2.3 不同施肥策略對冬小麥凈光合速率（Pn）的影響

研究表明，0～28 d內，不同施肥策略下冬小麥凈光合作用均呈先緩后急的下降趨勢，各施氮處理凈光合速率顯著大于CK處理，具體為T4gt;T3gt;T1gt;T2gt;CK。0～14 d內，T4處理凈光合速率顯著大于T1、T2和T3處理；T3處理凈光合速率顯著大于T2處理，與T1處理差異不顯著；T2處理凈光合速率大于T1，但同樣未達顯著水平。14 d后T3、T4處理凈光合速率顯著大于T1、T2處理，T1與T2處理、T3與T4處理間差異不顯著。同葉面積指數和SPAD值規律相似，相對追施尿素，追施腐殖酸尿素顯著提升了冬小麥旗葉凈光合速率，提升了小麥干物質積累潛力。圖3

2.4 不同施肥策略對冬小麥生物量的影響

研究表明，不同施肥策略下冬小麥地上部與地下部生物量均表現為T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK，施氮處理顯著大于不施氮處理。T4處理地上部生物量顯著大于T1、T2和T3處理，分別提高了8.2%、7.1%和4.4%，T1、T2、T3處理間差異不顯著。T4處理地下部生物量顯著大于T1、T2處理，分別提高了17.8%和9.9%，T3、T4處理間差異不顯著。追施腐殖酸尿素可提高小麥地上部與地下部生物量，其中基施18-磷酸二銨+追施腐殖酸尿素效果最優。圖4

2.5 不同施肥策略對冬小麥產量及產量構成的影響

研究表明，冬小麥產量構成中穗數、穗粒數與千粒重均表現為T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK，施氮處理顯著大于不施氮處理。其中，施氮處理間千粒重無顯著差異，T4處理穗數、穗粒數顯著大于T1、T2處理，T1、T2、T3處理間差異不顯著。T3、T4處理顯著大于T1、T2處理，最大增產幅度到5.9%。同等施肥量下，追施腐殖酸尿素可提高小麥穗數、穗粒數和千粒重，進而提高小麥產量；相對基施18-磷酸二銨，基施16-磷酸二銨也可提高小麥穗數、穗粒數、千粒重兩者提升效果無顯著差異。表2

3 討 論

3.1 不同施肥策略對小麥生物量及產量構成的影響

根系是作物吸收水分、氮素等養分的主要器官，在作物生長發育中起著重要作用，其顯著影響作物地上部生物量及根系養分含量［17］。相對不施氮處理，施氮處理會促進小麥根系發育，顯著提高小麥地上部與地下部生物量、產量、穗數和穗粒數，但施氮處理間差異不顯著［18］。緱培欣等［19］發現，4種施肥處理相對不施肥處理顯著提高小麥產量，但4種施肥處理間千粒重差異不顯著。試驗結果與前人研究結果相似，4種施氮處理較對照顯著提高了冬小麥地下部生物量、地上部生物量、產量、穗數、穗粒數和千粒重，但施肥處理間千粒重差異不顯著。追施處理相同時，基施16-DAP處理產量、穗數和穗粒數略高于基施18-DAP，但兩者差異不顯著，可能與基施肥料的比例相關。磷酸二銨作為一種速效肥料，其N養分在土壤中的揮發速度與土壤pH值密切相關，在堿性土壤中會加速N的揮發，而尿素在土壤中需經脲酶催化水解為銨態氮，然后逐步被植物根系吸收或揮發［20-21］。試驗中16-DAP與18-DAP畝施量均為25 kg，但由于基施處理N投入量一致，且16-DAP的N含量較低，因此16-DAP處理基施中尿素比例高于18-DAP，保持了較高的N有效性。腐植酸尿素既可以顯著提高冬小麥有效穗數、千粒質量等產量構成要素，顯著提高籽粒產量，也能提高其各部位氮素質量分數，促進冬小麥對氮素的累積［22-23］。與前人結果相似，試驗基施處理相同時，腐殖酸尿素處理地下部生物量、地上部生物量、產量、穗數和穗粒數顯著高于尿素處理。于正國等［24］研究發現，腐植酸尿素較對照尿素可顯著減緩尿素水解，提高培養后的土壤礦質態氮含量，腐植酸尿素的氨揮發累積氮量可降低6.7%～61.7%，可顯著抑制尿素水解。腐殖酸含有多個官能團，每個官能團活性較高，可吸附更多的銨離子供植物根系吸收利用，且抑制尿素水解、降低N揮發損失，進而提高了氮肥表觀利用率［24-26］。施氮可有效提升冬小麥地下部與地上部生物量產量，基施腐殖酸對冬小麥產量及產量構成的影響大于追施DAP種類間的影響。

3.2 不同施肥策略對小麥光合性能的影響

葉面積指數、SPAD值和凈光合速率在一定程度上能夠表示小麥葉源強度，適量施氮可提高小麥的葉面積指數、SPAD值和光合速率［27］。聶崢睿等研究發現，同一溫度下，施氮量0～225 kg/hm2隨著施氮量的增加，小麥葉面積指數和凈光合速率均呈增加趨勢，施氮量繼續增加則呈現下降趨勢［28］。在高氮土壤中，不同氮肥處理下花后0～21 d旗葉凈光合速率呈先增加后下降趨勢［29］。曲文凱等［30］探究施氮對滴灌冬小麥光合生理的影響，結果表明旗葉Pn和SPAD值在花后0～7 d呈上升趨勢，7～28 d呈持續下降趨勢。試驗中各處理SPAD值在0～28 d呈先緩慢提升后迅速下降趨勢，Pn和葉面積指數則呈先緩后急的下降趨勢，大致與前人結論相吻合。追施處理一致時，基施不同DAP處理間光合參數差異整體不顯著，但基施處理一致時，追施腐殖酸尿素處理光合參數顯著優于追施尿素處理。郝水源等［31］設置5種施肥處理，其中拔節期追施腐殖酸處理可以有效提高春小麥各生育時期葉面積指數，成熟期較不追肥對照處理提高了23.8%。腐植酸含有酚羥基、羥基等酸性基團，離子交換能力較強，施入土壤后促進了作物對氮的吸收及體內氮素代謝，進而提高了氮素利用率［25］，拔節期施用腐殖酸肥料能夠更加有效地提高植株根部H+－ATPase的活性，促進礦質營養從根部到莖部運輸，從而促進植株根、莖和葉的生長，提高植株葉面積指數［32-33］，也與試驗的結果相符合。

4 結 論

施氮有利于冬小麥的生長發育，可顯著提高冬小麥地下部生物量、地上部生物量、光合能力及產量。在伊犁河谷基施磷酸二銨為氮源效果不及以尿素為氮源，同一追施條件下基施不同磷酸二銨處理間小麥生物量與光合能力整體上差異不顯著；反之，同一基施條件下追施腐殖酸尿素較追施尿素處理顯著提高了冬小麥生物量、葉面積指數、凈光合速率、SPAD值、生物量及產量，其中基施16-磷酸二銨+追施腐殖酸尿素（T4）施肥策略效果最優。

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Effects of different nitrogen fertilizers with humic acid strategies

on photosynthetic characteristics and yield of winter wheat

MA Lin1，HUANG Qiannan1，YANG Hui1，Dengsilamu Tuerxunbai1，

ZOU Hui1，SUN Na1，LEI Junjie2

（1. Key Laboratory of Crop Breeding and Quality Testing of Yili Prefecture /Institute of Agricultural Sciences of Yili Prefecture， Yining Xinjiang 835000，China; 2. Key Laboratory of Desert Oasis Crop Physiology， Ecology and Tillage， Ministry of Agriculture and Rural Areas/ Institute of Grain Crops，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumqi 830091，China）

Abstract：【Objective】 To investigate the effects of different nitrogen fertilizer types and soil conditioner dosing strategies on photosynthetic characteristics， yield and yield components of wheat in the hope of providing reference for the reasonable dosing of nitrogen fertilizer and humic acid for wheat in Xinjiang.

【Methods】" Under drip irrigation in large fields， five treatments of winter wheat variety Yinong 22 were set up without nitrogen fertilizer （CK）， basal application of 18-Diammonium Phosphate （DAP） + Trailing urea （T1）， basal application of 16-DAP + Trailing urea （T2）， basal application of 18-DAP + Trailing humic acid urea （T3）， and basal application of 16-DAP + Trailing humic acid urea （T4） to explore the effects of different fertilizer application strategies on the biomass， leaf area index， SPAD value， net photosynthetic rate， yield and yield components of winter wheat.

【Results】" Each N application treatment significantly increased winter wheat below-ground biomass， above-ground biomass， photosynthetic capacity， yield and yield components relative to the CK treatment， with significant differences between the basal application of humic acid urea relative to the basal application of urea treatment under the same basal application condition， whereas there were differences， but not significant， between the basal application of different diammonium phosphate treatments under the same basal application condition. The leaf area index， SPAD value and net photosynthetic rate of nitrogen application treatment increased by 4.88% - 32.43%， 18.31% - 36.36% and 13.31% - 42.17%， respectively， compared with the control treatment， which showed T4gt;T3gt;T1gt;T2gt;CK; the number of spikes， number of grains in a spike and thousand-grain weight of the nitrogen treatment increased by 23.99%-32.04%， respectively， compared with the control treatment， 10.16%-15.29% and 3.95%-5.64%， respectively， which showed T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK; T3 treatment increased the below-ground biomass， above-ground biomass， and yield by 13.32%， 3.61%， and 1.77%， respectively， compared with T1 treatment， and T4 treatment increased the yield by 9.84%， 7.14%， and 5.81%， respectively， compared with T2. The T4 treatment effect was optimal among all the treatments.

【Conclusion】 Nitrogen application is favorable to the growth and development of winter wheat， which can significantly increase the biomass， photosynthetic capacity and yield of winter wheat. The effect of the follow-up application of humic acid urea at the nodulation stage was better than that of the basal application of different types of diammonium phosphate， among which the T4 treatment （basal application of 16-diammonium phosphate + follow-up application of humic acid urea） has the best effect in enhancing the biomass， photosynthetic capacity and yield of winter wheat.

Key words：nitrogenous fertilizer; humic acid; winter wheat; photosynthetic properties; yield

Fund projects：Major Scientific R amp;D Program Special Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region（2022B02015-2）；Science and Technology Program Project of Yili Prefecture （YZ2022A006）; Xinjiang Agriculture Research System（XJARS-01）

Correspondence author： SUN Na（1982-），female，from Jilin，senior agronomist，research direction： wheat genetic breeding，（E-mail）Sna18509993321@163.com

LEI Junjie（1972-），male，from Gulang，Gansu，researcher，Ph.D.， master's supervisor，research direction： high yield and effcient cultivation of wheat，（E-mail）Leijunjie@souho.com