不同培肥模式對(duì)小麥光合特性和干物質(zhì)積累運(yùn)轉(zhuǎn)及產(chǎn)量的影響

曹昌林，白文斌，史麗娟，彭之東

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西晉中030600）

晉中平川是二年三熟種植區(qū)，主要種植玉米、小麥和豆類，其中，小麥?zhǔn)侨藗兊闹饕臣Z，小麥產(chǎn)量的高低，關(guān)乎農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入和生活水平。對(duì)提高小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的培肥技術(shù)措施的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

土壤肥力是作物能否高產(chǎn)的基礎(chǔ)，培肥土壤是栽培技術(shù)中的根本措施，秸稈還田、有機(jī)肥的投入和土壤耕作則是提高土壤肥力的有效措施[1]。施用有機(jī)肥可起到供應(yīng)養(yǎng)分和改良土壤的雙重作用，是充分利用資源、減少環(huán)境污染、向生態(tài)農(nóng)業(yè)和無公害農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要途徑[2]。增施有機(jī)肥能增加土壤的持水能力、滲透能力和緩沖能力，減少土壤容重，防止土壤板結(jié)[3]，且有機(jī)肥含有一些生物活性物質(zhì)，可提高多種酶的活性[4]。而秸稈是重要的有機(jī)肥資源，秸稈還田是當(dāng)前形勢下培肥地力的一項(xiàng)行之有效的措施，通過秸稈還田能有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、改良土壤、提升地力、增加作物產(chǎn)量、緩解現(xiàn)實(shí)施肥中存在的比例失調(diào)矛盾[5-13]。但受土壤水分及微生物的影響，還田的秸稈在復(fù)播作物生長期內(nèi)難以腐熟，有機(jī)質(zhì)的礦化進(jìn)度緩慢，致使土壤養(yǎng)分不能快速提高，限制了復(fù)播作物產(chǎn)量的提高。如何促進(jìn)秸稈快速腐熟，短期內(nèi)提高土壤肥力，快速創(chuàng)建高產(chǎn)田，是生產(chǎn)中亟待解決的問題。關(guān)于秸稈還田的研究大多是研究秸稈還田的效應(yīng)[5-13]，對(duì)快速促進(jìn)秸稈腐熟、提高土壤養(yǎng)分的研究還很少。

本試驗(yàn)針對(duì)二年三熟種植區(qū)農(nóng)民單純秸稈還田培肥的傳統(tǒng)做法，為尋求高產(chǎn)土壤快速創(chuàng)建的方法，開展了“秸稈還田、有機(jī)肥及秸稈腐熟劑”等不同措施組合的培肥方式的研究，通過其對(duì)復(fù)播作物小麥產(chǎn)量的影響程度，從側(cè)面來說明腐熟劑對(duì)秸稈的腐熟作用及對(duì)快速提高土壤養(yǎng)分的作用，從而確定高產(chǎn)土壤快速建立的模式，旨在為二年三熟種植區(qū)高產(chǎn)土壤的快速創(chuàng)建提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2012—2013年在山西省農(nóng)科院高粱所修文基地進(jìn)行。該區(qū)屬二年三熟區(qū)，平均日照時(shí)數(shù)2 662 h，年均氣溫10.1℃，極端低溫-21.2℃，極端高溫37℃，＞0℃積溫3 990℃，無霜期158 d，屬大陸性半干旱氣候，年均降雨395.8 mm，降水變率27%，6—9月份降水占全年降水的70%～75%。試驗(yàn)地為石灰性褐土，質(zhì)地中壤，pH值為6.9，全氮0.105%，有效磷 13.42 mg/kg，有效鉀 127 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為山農(nóng)129號(hào)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以種植玉米為第1茬作物，待第1茬作物成熟收獲后，進(jìn)行全田秸稈還田，并設(shè)置好試驗(yàn)處理后再播種小麥。玉米品種選用鑫豐盛966號(hào)，種植密度6.75萬株/hm2，施600 kg/hm2硝酸磷肥。2012年4月12日播種，9月10日收獲，9月15日播種小麥，播種施肥同步進(jìn)行，小麥播量300kg/hm2，施肥600 kg/hm2。

試驗(yàn)設(shè)8個(gè)處理，分別為：A1.傳統(tǒng)做法（不施畜禽肥，單純秸稈還田＋旋耕15～20cm），作為CK；A2.秸稈還田＋60 m3/hm2牛糞＋旋耕15～20 cm；A3.秸稈還田＋60 m3/hm2牛糞＋腐熟劑1＋旋耕15～20 cm；A4.秸稈還田＋翻耕 15～20 cm；A5.秸稈還田＋60 m3/hm2牛糞＋翻耕15～20 cm；A6.秸稈還田＋60 m3/hm2牛糞＋腐熟劑1＋翻耕15～20 cm；A7.秸稈還田＋60 m3/hm2牛糞＋腐熟劑2＋旋耕15～20 cm；A8.秸稈還田＋60 m3/hm2牛糞＋腐熟劑2＋翻耕15～20cm。其中，腐熟劑1為成都華隆生物科技公司生產(chǎn)的元駿牌秸稈腐熟劑，在耕翻前，以30 kg/hm2撒施在秸稈上；腐熟劑2為山東聊城福田生物科技開發(fā)公司生產(chǎn)的肥力高，在耕翻前，以15瓶/hm2的用量對(duì)水240 kg，噴灑于秸稈上。

試驗(yàn)采用大田大區(qū)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積100 m2，3 次重復(fù)。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 小麥凈光合速率、氣孔導(dǎo)度測定 在抽穗期，即 2013年 5月 15日 10：00—11：00用英國 ADC公司生產(chǎn)的Lcpro-SD便攜式光合蒸騰測定儀，在葉表面PAR值1 092～1 760μmol/（m2·s），CO2參考值 396～406 vpm，H2O參考值 7.9～10.5 mBar，大氣壓928～930 mBar條件下，對(duì)小麥旗葉的光合指標(biāo)凈光合速率、氣孔導(dǎo)度進(jìn)行測定。每處理重復(fù)3次。

1.4.2 葉綠素SPAD值的測定 在小麥抽穗期，對(duì)每處理用葉綠素測定儀（SPAD儀），測量10株小麥旗葉的葉綠素相對(duì)含量（SPAD）值，重復(fù)3次。

1.4.3 干物質(zhì)積累及分配 在小麥抽穗期和成熟期每處理分別取0.5 m行長的完整植株，挑取20株帶回室內(nèi)，放入105℃烘箱中殺青15 min，80℃烘48 h，將20株植株按莖、葉片、葉鞘和穗等器官分別稱質(zhì)量，計(jì)算干物質(zhì)積累及分配[14]。

營養(yǎng)器官花前儲(chǔ)藏同化物運(yùn)轉(zhuǎn)量＝開花期干質(zhì)量－成熟期干質(zhì)量；營養(yǎng)器官花前儲(chǔ)藏同化物運(yùn)轉(zhuǎn)率＝（開花期干質(zhì)量－成熟期干質(zhì)量）/開花期干質(zhì)量×100%；花后同化物輸入籽粒量＝成熟期籽粒干質(zhì)量－營養(yǎng)器官花前儲(chǔ)藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量；對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率＝花前儲(chǔ)藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量（或花后同化物量）/成熟期籽粒干質(zhì)量×100%。

1.4.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 收獲期進(jìn)行田間測產(chǎn)，每處理取1 m2樣方，單獨(dú)脫粒稱質(zhì)量，重復(fù)3次，取平均值。另外，每處理取3個(gè)1 m行長進(jìn)行有效穗數(shù)、株高、穗長、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量等項(xiàng)目的調(diào)查。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥的光合特性及SPAD值分析

由表1可知，8個(gè)處理分成了3個(gè)檔次，A1，A4處理為一個(gè)層次，記為L層；A2，A5處理為一個(gè)層次，計(jì)為 M層；A3，A6，A7，A8 為一個(gè)層次，計(jì)為 N層。M層和N層處理與L層處理之間差異均達(dá)1%極顯著水平，N層與M層之間差異達(dá)5%顯著水平，各層中的處理均無顯著性差異，表明耕作方式及腐熟劑型間無顯著性差異；M層與L層、N層與M層處理之間差異顯著，表明牛糞和腐熟劑的功效所在。同 A1（CK）相比，A2，A5處理的 SPAD值平均提高3.51%，凈光合速率平均提高了10.41%，氣孔導(dǎo)度平均提高了 27.7%；A3，A6，A7，A8 處理的SPAD值平均提高6.43%，凈光合速率平均提高14.73%，氣孔導(dǎo)度平均提高35.9%。而A3，A6，A7，A8處理同A2，A5處理相比，SPAD值平均提高2.81%，凈光合速率平均提高3.92%，氣孔導(dǎo)度平均提高6.87%。

表1 不同培肥處理下小麥光合特性及葉綠素值

耕作方式間無差異的原因是由于翻耕的深度與旋耕的深度沒有大的區(qū)別，只是方式不同而已。腐熟劑型間無差異的原因則是2種劑型在所施濃度下出現(xiàn)的偶然，如果改變了使用濃度，效果也許會(huì)有差異，但需另外研究，在此不做深究。增施牛糞和腐熟劑出現(xiàn)了差異性的原因則是由于增施牛糞與腐熟劑，增加了土壤有益菌數(shù)量及營養(yǎng)，加快了秸稈的腐熟速度，使秸稈養(yǎng)分快速轉(zhuǎn)化，從而提高了土壤營養(yǎng)，而土壤養(yǎng)分的提高，勢必會(huì)促進(jìn)葉綠素的形成[15]。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的必備要素[16]，它的提高會(huì)增加植株的凈光合速率，而凈光合速率與氣孔導(dǎo)度具有正相關(guān)性[17]（氣孔導(dǎo)度的大小只是側(cè)面反映了光合速率的大小，并無實(shí)際價(jià)值，所以，不多分析）。增施牛糞與腐熟劑可提高小麥的氣孔導(dǎo)度和凈光合速率。

2.2 小麥干物質(zhì)積累及運(yùn)轉(zhuǎn)分析

由表2可知，各處理也分為了3個(gè)層次，A1，A4處理間差異不顯著，為同一層次；A2，A5處理間差異不顯著，也為同一個(gè)層次；A3，A6，A7，A8 處理間差異不顯著，為一個(gè)層次。同一層次內(nèi)各處理間差異不顯著，表明耕作方式和腐熟劑型間差異不顯著，A3，A6，A7，A8處理比 A2，A5處理的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量平均高0.027 g/株，增加15.9%；花后同化物輸入籽粒量平均高0.033 g/株，增加5.75%，差異達(dá)5%顯著水平；單株總干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量平均高0.06 g/株，增加8.07%。它們分別比A1處理（CK）的花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量平均高0.052，0.045g/株，增加36.1%和17.4%；花后同化物輸入籽粒量平均高0.145，0.112 g/株，增加31.4%和24.2%；單株總干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量平均提高0.197，0.137 g/株，增加32.5%和22.6%，差異達(dá)1%極顯著。各層次間的差異性，同樣是表達(dá)了牛糞和腐熟劑的功效。出現(xiàn)這種情況也正是由于增施牛糞和腐熟劑增強(qiáng)了光合速率所致。

表2 不同培肥處理下小麥的干物質(zhì)積累及運(yùn)轉(zhuǎn)

對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率而言，花前同化物的積累運(yùn)轉(zhuǎn)量占1/3，花后同化物的積累運(yùn)轉(zhuǎn)量占2/3，說明小麥花后的植株?duì)I養(yǎng)更重要，表明了培肥土壤、改進(jìn)栽培技術(shù)，增強(qiáng)土壤養(yǎng)分后效性的重要意義。所以，增施腐熟劑和牛糞能夠增加小麥的干物質(zhì)積累及運(yùn)轉(zhuǎn)量。

2.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

從表3可以看出，在SPAD值、凈光合速率及干物質(zhì)積累的作用下，產(chǎn)量構(gòu)成要素也表現(xiàn)出了與上述指標(biāo)相同的變化規(guī)律（有效穗數(shù)除外），各處理的表達(dá)也分為了3個(gè)層次，A1，A4處理間差異不顯著，為同一層次，記為L層；A2，A5處理間差異不顯著，也為一個(gè)層次，記為 M層；A3，A6，A7，A8 處理間差異不顯著，為一個(gè)層次，記為N層。N層各處理的各因素均值與M層處理的各因素均值之間差異達(dá)5%顯著水平（有效穗數(shù)除外），株高增加了8.12%，穗長增加了10.1%，穗粒質(zhì)量增加了6.51%，千粒質(zhì)量增加了8.92%，產(chǎn)量增加了7.18%，其與A1（CK）處理均達(dá)1%極顯著水平，株高分別增加了21.9%和12.85%，穗長分別增加了23.4%和12.1%，穗粒質(zhì)量分別增加了21.6%和14.2%，千粒質(zhì)量分別增加了22.4%和12.4%，產(chǎn)量分別增加了18.9%和10.9%。有效穗數(shù)則分為了2個(gè)層次，A1，A4處理為一個(gè)層次，A2，A3，A5，A6，A7，A8 為一個(gè)層次，且后者比前者有效穗數(shù)提高了5.9%，差異達(dá)5%顯著水平。其原因分析認(rèn)為是增施牛糞導(dǎo)致了土壤營養(yǎng)增加。而 A2，A3，A5，A6，A7，A8 處理間無差異是因?yàn)橛行霐?shù)取決于冬前分蘗數(shù)，而冬前分蘗數(shù)又取決于土壤肥力和冬前生長時(shí)段[18]，腐熟劑對(duì)秸稈的腐熟需要一個(gè)過程，所以，該6個(gè)處理的肥力相當(dāng)、生長時(shí)段相同，有效穗數(shù)也就無顯著差異。L，M，N層之間出現(xiàn)差異性的原因認(rèn)為是：增施牛糞和腐熟劑增加了SPAD值，從而增強(qiáng)了光合速率及干物質(zhì)的積累與運(yùn)轉(zhuǎn)，而層次內(nèi)各處理沒有差異性則表明了耕作方式間及腐熟劑型間差異沒有顯著性。

表3 不同培肥處理下小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成

3 結(jié)論與討論

關(guān)于利用秸稈還田培肥土壤、提高作物產(chǎn)量的研究報(bào)道已有不少。邵云[19]研究認(rèn)為，有機(jī)糞肥＋秸稈還田同有機(jī)糞肥、秸稈還田相比，可極顯著提高小麥產(chǎn)量；劉淑梅[20]研究表明，不同的耕作方式對(duì)土壤水分及產(chǎn)量影響顯著；劉義國等[21]研究認(rèn)為，不同的秸稈還田量配施氮肥能顯著提高小麥旗葉光合能力，且隨氮供應(yīng)量的增加小麥旗葉凈光合速率增加，隨秸稈還田量增加，光合指標(biāo)及產(chǎn)量呈先升后降的趨勢；楊振興等[22]研究表明，秸稈還田時(shí)施用秸稈腐熟劑對(duì)提高玉米產(chǎn)量具有明顯的增產(chǎn)效果；王寧等[23]研究表明，適量的秸稈還田能明顯提高小麥葉綠素SPAD值。

本研究結(jié)果表明，在秸稈還田＋牛糞的基礎(chǔ)上，增施腐熟劑能夠增加復(fù)播作物小麥的葉綠素含量，提高其光合速率，增加干物質(zhì)積累及運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高產(chǎn)量。表明加施秸稈腐熟劑，能夠加快秸稈的腐熟速度，使秸稈所含養(yǎng)分快速釋放，從而較快地提高了土壤養(yǎng)分，但不同腐熟劑間差異不顯著。

秸稈還田＋牛糞＋腐熟劑處理同牛糞＋秸稈還田相比，小麥的SPAD值平均提高2.81%，凈光合速率平均提高3.92%，干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量增加8.07%，產(chǎn)量增加7.18%；同單純秸稈還田相比，秸稈還田＋牛糞＋腐熟劑處理，可提高小麥的SPAD值6.43%，提高光合速率14.73%，單株總干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量平均增加0.197 g/株，提高32.5%，提高產(chǎn)量18.9%。

腐熟劑因種類、劑型及使用濃度不同，效果會(huì)有所不同，本研究所選用的腐熟劑種類和劑型僅為2種，而且使用的濃度也只有1種，沒有對(duì)其使用濃度進(jìn)行研究，所使用的濃度是否合理以及選用的腐熟劑種類還需進(jìn)一步研究。牛糞數(shù)量的多少也會(huì)影響土壤養(yǎng)分的大小、肥力提高的速度，本研究中牛糞的使用量僅為60 m3/hm2，該使用量是否合理尚需進(jìn)一步研究。

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