不同施氮量對(duì)冬小麥生長生理參數(shù)的影響

白 娟 李廣信

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 山西太原 030031）

小麥?zhǔn)且环N在世界各地廣泛種植的谷類作物，也是中國第二大糧食作物[1]，在我國廣泛種植。 國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2022 年我國小麥種植面積為2.35×107hm2，其中有94.9%為冬小麥，其產(chǎn)量占到小麥總產(chǎn)量的96.5%。可見冬小麥在我國小麥產(chǎn)業(yè)中具有重要地位， 促進(jìn)冬小麥穩(wěn)產(chǎn)、 增產(chǎn)具有重要的意義。 在影響冬小麥生長的因素中，氮素營養(yǎng)占據(jù)著重要地位[2]。 有研究認(rèn)為，土壤氮素供應(yīng)水平對(duì)作物生長、發(fā)育和產(chǎn)量形成具有重要的調(diào)控作用，但是過度施用以氮肥為主的化肥會(huì)對(duì)作物生長和環(huán)境帶來不利影響。 已經(jīng)有研究指出[3]，限制作物生產(chǎn)的一個(gè)重要因素就是對(duì)肥料資源的不合理應(yīng)用， 小麥等主要糧食作物均有超過30%的減施氮肥潛力， 減少氮肥施用量后提高環(huán)境效益的潛力為3%～10%。 劉衛(wèi)星等[4]的研究表明，適宜減施氮肥可以使小麥群體保持較好的生長狀態(tài)，減少無效生長。 梁玉超等[5]的研究提出， 適當(dāng)控制氮肥施用量可以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)和抗倒伏的平衡。 此外也有研究表明，適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)肥替代可以改善作物的養(yǎng)分供應(yīng)，并有利于作物的生長發(fā)育，從而提高作物產(chǎn)量[6-8]。 不同地區(qū)由于環(huán)境和作物的差異會(huì)導(dǎo)致最佳氮肥施用量的不同， 因此進(jìn)行冬小麥土壤氮肥運(yùn)籌試驗(yàn)對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。本文作者針對(duì)不同施氮量對(duì)冬小麥生長生理參數(shù)的影響進(jìn)行研究， 以期為冬小麥氮肥合理用量選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于晉中市太谷區(qū)孟家莊山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地，屬于溫帶大陸性氣候，年平均氣溫11℃、降雨量498 mm。土壤類型屬于褐土。耕作層土壤理化性質(zhì)：土壤容重1.28 g/kg、有機(jī)碳含量1.36 g/kg、全氮含量2.01 g/kg、pH 為8.16、田間持水量0.38。

1.2 試驗(yàn)材料

冬小麥供試品種為京冬22。 試驗(yàn)所用氮肥為尿素（含氮量46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5含量12%），鉀肥為氯化鉀（K2O 含量60%），有機(jī)肥為商用雞糞（含氮量2.7%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

冬小麥于2020 年10 月播種，2021 年6 月收獲。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)7 個(gè)肥料處理，包括CK（不施氮肥）、N1（單施無機(jī)氮肥，純N 量為100 kg/hm2）、N2（單施無機(jī)氮肥，純N 量為200 kg/hm2）、N3（單施無機(jī)氮肥，純N 量為300 kg/hm2）、MN1（化肥與有機(jī)肥按3∶1 配施，純N 量為100 kg/hm2）、MN2（化肥與有機(jī)肥按3∶1 配施，純N 量為200 kg/hm2）、MN3（化肥與有機(jī)肥按3∶1 配施，純N 量為300 kg/hm2）。每個(gè)處理重復(fù)3 次，共21 個(gè)小區(qū)。 每個(gè)小區(qū)面積為20 m2，行距為0.2 m，并在大田四周設(shè)置保護(hù)行。

施肥方法：有機(jī)肥和磷肥、鉀肥作基肥施入，氮肥的基追比為1∶1，其他田間管理措施按照當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)獲取與分析

在冬小麥的拔節(jié)期、 抽穗期和灌漿期進(jìn)行樣品采集和指標(biāo)測定。 每個(gè)小區(qū)選取代表性的植株10 株測定株高， 選取20 cm 行長的植株進(jìn)行破壞性取樣測定葉重和地上部生物量。 葉片葉綠素含量的測定采用乙醇浸泡-紫外分光光度法，葉片可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)染色法。

采用Microsoft Excel 2019 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪圖，采用SPSS 22.0 進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量下冬小麥生長參數(shù)的變化

與CK 相比，施氮處理對(duì)各生長參數(shù)的影響不同（表1）。不同施氮處理株高均有顯著提高，拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期的株高分別提高了63.03%、23.56%、10.14%。拔節(jié)期和抽穗期以MN3處理的株高最高，分別為49.48 cm、69.75 cm，灌漿期則以MN2處理最高，為88.42 cm，但與MN3處理差異不顯著。 除了灌漿期株高表現(xiàn)為N1＞MN1外，同一施氮水平下有機(jī)肥配施處理的株高均高于化肥單施處理。

表1 不同施氮處理對(duì)不同生育時(shí)期冬小麥生長參數(shù)的影響

除了拔節(jié)期和抽穗期的葉鮮重及抽穗期的葉干重， 施氮處理對(duì)冬小麥葉片鮮重和干重的影響都不顯著，隨著生育時(shí)期的變化，總體呈現(xiàn)出先增大后降低的趨勢，以抽穗期N2處理最高。

施氮處理的冬小麥地上部生物量一般高于CK，但拔節(jié)期N3處理的地上部鮮重低于CK， 地上部干重與CK 持平，差異并不顯著。 抽穗期和灌漿期MN2處理的地上部鮮重和干重最高， 分別為5.76 kg/m2、1.29 kg/m2和6.67 kg/m2、 2.43 kg/m2， 且除了抽穗期地上部干重， 其他時(shí)期MN2處理表現(xiàn)為顯著高于其他處理。 同一施氮水平下有機(jī)肥配施處理的地上部生物量均高于化肥單施處理。

2.2 不同施氮量下冬小麥生理參數(shù)的變化

不同施氮處理對(duì)冬小麥葉片葉綠素含量的變化有一定影響（表2）。 在3 個(gè)生育時(shí)期葉綠素a 含量的最大值均出現(xiàn)在N2處理， 與CK 相比， 分別增加了46.02%、26.65%、18.80%。 而3 個(gè)生育時(shí)期葉綠素b含量最大值分別出現(xiàn)在MN1、N1、N2處理，且與CK 相比分別增加了3.26%、19.71%、42.39%， 在抽穗期和灌漿期表現(xiàn)差異顯著。 從整體葉綠素含量來看，3 個(gè)時(shí)期最大值分別出現(xiàn)在N2、N1、N2處理， 且抽穗期N1與N2處理之間差異不顯著， 與處理CK 相比分別增加了30.60%、22.22%、25.15%。 隨著生育時(shí)期的推進(jìn)3 個(gè)葉綠素含量指標(biāo)總體呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。

表2 不同施氮處理對(duì)不同生育時(shí)期冬小麥葉片葉綠素含量的影響

不同施氮處理對(duì)冬小麥葉片可溶性蛋白含量具有一定影響（圖1）。拔節(jié)期葉片可溶性蛋白的含量在44.46～62.02 mg/g 之間，各處理間差異顯著；抽穗期葉片可溶性蛋白的含量在39.22～47.32 mg/g 之間，與CK 相比，除N2處理以外其余5 個(gè)氮肥處理均表現(xiàn)為差異顯著； 灌漿期的含量則在14.69～24.42 mg/g 之間，與CK 相比，除N1、MN1處理以外其余4 個(gè)氮肥處理均表現(xiàn)為差異顯著。 拔節(jié)期和灌漿期MN3處理的葉片可溶性蛋白的含量顯著高于其他處理， 抽穗期MN3處理含量最高， 但與N3、MN2處理差異不顯著。從圖1 可以看出，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，冬小麥葉片可溶性蛋白含量呈現(xiàn)出降低的趨勢。

圖1 不同施氮處理對(duì)冬小麥葉片可溶性蛋白含量的影響

2.3 不同施氮量對(duì)冬小麥生長生理參數(shù)的影響

通過對(duì)冬小麥不同生育時(shí)期的生長生理參數(shù)進(jìn)行方差分析（表3）可知，施用氮肥對(duì)不同生育時(shí)期各生長生理參數(shù)影響較大，其中施用氮肥對(duì)拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期的株高、葉鮮重、地上部鮮重、葉綠素a含量和葉片可溶性蛋白含量均有極顯著的影響，而施肥對(duì)葉干重和地上部干重在抽穗期和灌漿期均有極顯著影響， 對(duì)葉綠素含量在拔節(jié)期和灌漿期達(dá)到極顯著影響， 對(duì)葉綠素b 含量僅在抽穗期和灌漿期達(dá)到顯著影響。

表3 施氮量對(duì)不同生育時(shí)期冬小麥生長生理參數(shù)影響的方差分析

3 討論與結(jié)論

不同施氮量對(duì)作物生長具有顯著影響。 在本研究中，施氮處理均顯著提高了冬小麥株高，且有機(jī)肥配施處理的株高高于化肥單施處理， 表明施用氮肥可提高植株株高，促進(jìn)小麥生長，而有機(jī)肥配施可以在一定程度上減少化肥的使用量，這與張久明[7]等的研究結(jié)果一致。 本研究表明，施氮處理對(duì)冬小麥葉片質(zhì)量和地上部生物量均有一定影響， 但總體來說葉片質(zhì)量的變化并不明顯， 地上部生物量更能體現(xiàn)不同施氮水平對(duì)植株的影響，MN2處理地上部生物量最大， 表明有機(jī)肥與化肥配施的中等施氮水平對(duì)冬小麥生物量的積累比較有利，賈崢嶸[9]等的研究也表明， 中氮處理時(shí)冬小麥前期生長既不會(huì)因缺少氮影響生長，也不會(huì)因氮過量造成干物質(zhì)過量積累，影響冬小麥后期的生長。

氮素是植物合成葉綠素的重要元素， 施氮一般能促進(jìn)植物葉片葉綠素的合成[10-11]。 師箏等[12]的研究結(jié)果表明， 施氮量對(duì)小麥生長特性和產(chǎn)量有顯著影響，隨著施氮量的增加，小麥的SPAD 值和葉綠素含量增加。 陳天鑫等[13]的研究指出，施氮量的增加能提高小麥植株氮素代謝水平， 從而增加葉片葉綠素含量， 但增施氮肥至270 kg/hm2時(shí)會(huì)影響小麥對(duì)土壤中其他營養(yǎng)元素的吸收， 從而在一定程度上抑制了葉綠素的合成。 本研究對(duì)冬小麥葉綠素含量的分析顯示，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，葉綠素含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢， 在中等施氮200 kg/hm2水平下葉綠素含量最高， 可見適宜的施氮量能促進(jìn)小麥葉片生長發(fā)育，增大葉面積，從而提高葉綠素含量，這與前人的研究結(jié)果一致。

植物可溶性蛋白質(zhì)作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)， 可以在一定程度上反映植物的新陳代謝是否正常， 在氮素代謝中也起到了代謝庫的作用[14]。因此植物體同化物質(zhì)含量的多少將直接影響到植株體內(nèi)的代謝強(qiáng)度。范雪梅等[15]指出在一定施氮范圍內(nèi)，小麥旗葉可溶性蛋白質(zhì)含量可以隨著施氮量的增加而升高。 本研究發(fā)現(xiàn)， 有機(jī)肥配施的高氮水平處理冬小麥可溶性蛋白含量高于其他處理， 說明中氮和高氮的施氮措施可以提高冬小麥葉片的可溶性蛋白含量， 這與郭麗等[16]的研究結(jié)果一致。

本研究也根據(jù)方差分析法對(duì)冬小麥生長生理參數(shù)與施氮量的關(guān)系進(jìn)行了分析， 結(jié)果表明， 施氮對(duì)拔節(jié)期、 抽穗期和灌漿期冬小麥生長生理參數(shù)普遍存在不同程度的影響， 施用氮肥可以作為冬小麥田間管理的一項(xiàng)重要措施來改善作物生長發(fā)育的土壤環(huán)境。

綜上所述， 不同施氮量會(huì)對(duì)冬小麥的生長發(fā)育產(chǎn)生不同影響。 在本試驗(yàn)條件下，施氮可以顯著提高冬小麥的株高，促進(jìn)地上部生物量的積累，提高葉片葉綠素含量和可溶性蛋白含量，但對(duì)葉片質(zhì)量的影響有限。 其中有機(jī)肥配施氮肥的高氮水平（300 kg/hm2）對(duì)冬小麥株高和葉片可溶性蛋白的提高最明顯， 有機(jī)肥配施氮肥的中氮水平 （200 kg/hm2） 對(duì)冬小麥地上部生物量積累促進(jìn)明顯， 單施無機(jī)肥的中氮水平（200 kg/hm2）對(duì)葉片葉綠素含量提高最明顯。 因此，適宜的氮肥施用量可以促進(jìn)冬小麥的生長發(fā)育，在本研究中結(jié)合農(nóng)田減氮的背景，建議施氮量為200 kg/hm2的中氮水平，并輔以有機(jī)肥配施。