棉粕腐植酸肥对小麦生长及产量的影响

庞庆阳，宣毓龙，蔡 旭，张开祥，王雅各，马宏秀，王开勇

(石河子大学农学院，新疆石河子 832000)



棉粕腐植酸肥对小麦生长及产量的影响

庞庆阳，宣毓龙，蔡 旭，张开祥，王雅各，马宏秀，王开勇

(石河子大学农学院，新疆石河子 832000)

摘要：为给棉粕腐植酸肥料在小麦上的应用提供参考依据，采用田间试验，以小麦新春38号为供试材料，研究了无机养分和棉粕腐植酸复合肥对小麦生长和产量的影响。结果表明，与不施肥处理和常规复合肥处理相比，施用棉粕腐植酸复合肥小麦的株高、叶面积、叶绿素、干物质均有所提高，分蘖和成穗率增加，产量显著提高，与不施肥处理和常规复合肥处理相比，产量分别增加了51.36%和13.56%。

关键词：棉粕；腐植酸肥料；小麦；生长；产量

我国每年产棉籽1 000万 t 以上，提取棉油后的棉籽饼粕达 600万 t，资源量全球第一[1]。棉粕是棉籽经过压榨、浸出等工艺提取油脂后得到的一种微红或黄色颗粒状物质[2]，目前主要被用作动物饲料，因含有的棉酚有一定毒性而限制了其产品的更广泛应用[3-5]。科学工作者对煤轻度氧解生产出了再生腐植酸，并对其在农业中的利用进行了研究[6]。但这种腐殖酸生产方法成本高，对环境污染大。棉粕经微生物发酵生产的腐植酸，可制备成肥料。腐殖酸肥料具有良好的改良土壤、提高肥料利用率、促进作物生长及增产增收的作用，经济和社会效益显著[7]。陈学涛等[8]研究表明，腐植酸肥可增加茶叶产量、芽头密度和百芽重。王娟娟等[9]研究表明，含生化腐植酸的水溶性肥料可显著增加茄子产量，增产率可达33.8%，经济效益明显。

小麦是主要粮食作物之一，其产量的高低在一定程度上对确保我国粮食安全具有重要的意义。粮食的丰产、优质与肥料密切相关[10]。随着化肥施用量的增加，传统肥料较低的利用率导致粮食的增产效应明显下降[11-12]。水溶腐植酸肥料是一种多功能有机肥料，对种植优质作物具有巨大作用[13-14]，在农业上的作用逐步受到人们的重视[15-17]。本试验拟研究以棉粕开发的新型腐植酸肥料对小麦生长发育及产量的影响，为其进一步的推广应用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地基本概况

试验于2015年在新疆石河子大学试验站(N44°18′42.37″，E86°03′20.72″)进行。前茬作物为玉米，土壤为壤土，pH 7.73，全氮0.5 g·kg-1，有效磷22.40 mg·kg-1，有效钾180 mg·kg-1，有机质16.19 g·kg-1， 盐度( EC1∶5) 0.28 ds·m-1。

1.2试验材料

供试材料为春小麦新春38，供试肥料为以棉粕开发的腐植酸复合肥(腐植酸含量≥30 g·L-1，大量元素含量≥200 g·L-1，N∶P∶K=18∶11∶11)和常规复合肥(用尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾配制，N∶P∶K=18∶11∶11)。

1.3试验设计

试验于2015年4月6日播种，7月8日收获。采用随机区组设计，设置3个处理分别为对照：不施肥；追施常规肥：追施复合肥，其中N 270 kg·hm-2、P2O5165 kg·hm-2、K 165 kg·hm-2(N∶P∶K=18∶11∶11)；追施腐植酸肥：追施棉粕腐植酸含量≥30 g·L-1的复合肥，其中N270 kg·hm-2、P2O5165 kg·hm-2、K165 kg·hm-2(N∶P∶K=18∶11∶11)。

在小麦拔节、孕穗、开花、灌浆期配合滴灌分别追肥35%、25%、25%、15%，追肥在每次取样后第二天进行；总灌水量为4 500 m2·hm-2，全生育期共滴灌7次。每个小区面积9 m2，每个处理重复3次，小区之间各设50 cm保护行。滴灌带为一管四行(4行小麦1条滴灌带，行距为15 cm)。其他各项管理与当地大田生产相同。

1.4测定项目与方法

小麦拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期和成熟期分别测定株高、叶面积、叶绿素含量和干物质量，每个小区分别选具有代表性样点连续取样10株。

株高：用直尺测量小麦植株的高度。拔节期株高为植株基部至主茎顶部的距离，孕穗期、开花期、灌浆期和成熟期株高为植株基部到穗顶的距离。

叶面积：用LI-3100C台式叶面积仪测定单株叶面积。

叶面积指数=单株小麦总叶面积×植株数

叶绿素含量：采用日产SPAD-502Y叶绿素仪测定小麦的SPAD值，抽穗前测定倒二叶，抽穗后测定旗叶。

干物质量：每小区取样10株，分为叶片、茎秆和穗；105℃杀青30 min，85℃烘干至恒重。

小麦成熟后统计有效穗数、穗粒数和千粒重，分小区收割并测产。

1.5数据处理

采用Microsoft Excel 2003软件对数据进行处理和作图，用SPSS 20.0软件进行统计分析和差异显著性检验。

2结果与分析

2.1腐植酸复合肥对小麦株高的影响

由表1可知，追施腐植酸复合肥处理小麦的株高从拔节期到成熟期都显著高于对照处理，在拔节期和孕穗期分别比对照增加了24.95 %和16.62 %；自开花期到成熟期显著高于追施常规复合肥处理，在小麦开花期、灌浆期和成熟期，比追施常规复合肥处理增加了11.51%、15.73%和16.38%，比对照增加了35.84%、37.37%和35.27%。说明棉粕腐植酸复合肥可显著促进小麦主茎的生长。

2.2腐植酸复合肥对小麦叶面积指数的影响

由表2可知，不同施肥处理小麦的叶面积指数均呈先增加后下降的变化趋势，在孕穗期达到最大。追施腐植酸复合肥处理小麦的叶面积指数从拔节期到灌浆期显著高于不施肥和追施常规复合肥处理；在孕穗期比不施肥和追施常规复合肥处理高72.18%和49.67%。在成熟期，追施腐植酸复合肥处理小麦的叶面积指数与追施常规复合肥处理差异不显著，二者均显著高于不施肥处理。说明追施腐植酸复合肥料可显著增加小麦的叶面积。

表1　不同处理对不同时期小麦株高的影响

CK：对照；TGF：追施常规肥；TFA:追施腐殖酸复合肥。同列数据后不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同

CK: Control; TGF: Topdressing general fertilizer; TFA: Topdressing fertilizer combined with humic acid. Values followed by different letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level among different treatments. The same as following tables

表2　不同处理对不同时期小麦叶面积指数的影响

表3　不同处理对不同时期小麦SPAD值的影响

2.3腐植酸复合肥对小麦SPAD值的影响

由表3可见，自拔节期至成熟期，不同处理小麦叶片的SPAD值随小麦生育期推进呈先增后降的趋势，均在灌浆期达到最大。在小麦不同生育时期，追施腐殖酸复合肥处理小麦的SPAD值均显著高于追施常规复合肥处理和对照；且追施常规复合肥处理均显著高于对照。在灌浆期，追施腐殖酸复合肥小麦的SPAD值比追施常规复合肥处理、对照追施分别增加了10.13%、31.23%。说明腐植酸肥料对小麦的叶绿素含量有显著促进作用。

2.4腐植酸复合肥对小麦干物质积累量的影响

由图1a、d可知，小麦的单株和穗部干物质积累量随生育期的推进而增加，到成熟期达到最大。追施腐植酸复合肥处理小麦的单株和穗部干物质积累量自开花期到成熟期均显著高于对照和追施常规复合肥处理；成熟期单株干物质积累量分别增加了94.13%和28.25%，穗部干物质积累量分别增加了68.69%和26.59%。小麦叶片干物质积累量呈先增后降趋势，从孕穗期到成熟期，追施腐植酸复合肥小麦叶片干物质积累量显著高于对照和追施常规复合肥处理；在孕穗期，前者比后两者分别增加了53.23%和27.97%(图1b)。小麦茎秆干物质积累量从拔节到开花期持续增加，从孕穗期到成熟期，追施腐植酸复合肥小麦茎秆干物质积累量显著高于对照和追施常规复合肥处理；在灌浆期，追施腐植酸复合肥小麦茎秆干物质积累量比不施肥和追施常规复合肥处理分别增加了101.8%和27.58%(图1c)。穗部、茎秆、叶片和单株干物质积累量均表现为追施腐植酸复合肥处理>追施常规复合肥处理>对照，表明追施腐植酸肥料对小麦干物质积累有明显促进作用。

2.5腐植酸复合肥对小麦产量及其构成因素的影响

由表4可知，追施腐植酸复合肥处理对小麦的有效穗数、千粒重和产量均有显著促进作用。追施腐植酸复合肥处理小麦的有效穗数、千粒重和产量比对照增加了21.37%、10.04%和51.36%，比追施常规复合肥处理增加了4.08%、2.15%和13.56%。穗粒数在3个处理间差异不明显。说明追施腐植酸复合肥通过显著增加小麦有效穗数和千粒重，使小麦产量显著提高。

图1　不同处理下小麦单株(a)、叶片(b)、茎秆(c)和穗部(d)干物质积累量的动态变化

处理Treatment有效穗数Earnumber/(104·hm-2)穗粒数Grainsnumberperear千粒重1000grainweight/g产量Yield/(kg·hm-2)CK403.84c31.45a52.77b4599.75cTGF470.13b34.10a54.32b6130.95bTFA490.13a36.25a58.07a6962.10a

3讨 论

本研究发现追施腐植酸复合肥小麦的株高、叶面积、叶绿素含量、干物质量等指标均显著提高，说明追施腐植酸复合肥对小麦生长发育有显著促进作用。李 冉等[18]研究表明浇施腐植酸肥可以促进小白菜的生长及对养分的吸收，与本研究结果类似。这是因为施用腐植酸可刺激植物根系和植株生长，从而促进作物对养分的吸收；腐植酸肥中含有大量活性基团，具有较强的吸附能力和离子交换能力，延长了养分的有效供应时间，促进了植物根部对常量元素和微量元素的吸收[19]，因而促进了小麦生长发育。一定范围内，作物的干物质积累越多，子粒产量也就越高[20]。孙志梅[21]等研究表明，腐植酸肥料的施用对小麦分蘖和后期成穗具有很好的促进作用，有利于植株干物质的积累。小麦产量与拔节后干物质累积关系密切，尤其是与花后干物质累积显著相关[22]。本研究表明，追施棉粕腐植酸复合肥对小麦植株的干物质积累具有显著的促进作用，这为后期小麦籽粒干物质积累提供了有力保障，再次证明腐殖酸肥料对植物干物质积累的促进作用。本试验中，腐植酸复合肥处理小麦整个生育期的干物质量、有效穗数、千粒重均显著高于对照和常规肥处理，使小麦产量显著提高。说明腐植酸肥料主要通过提高有效穗数和千粒重来提高产量。由于小麦的生长存在品种和地域的差异，因此本研究所用棉粕腐植酸肥料对小麦的生长及产量的影响，还需更多小麦品种和地域的进一步验证。

参考文献：

[1]王安平,吕云峰,张军民,等.我国棉粕和棉籽蛋白营养成分和棉酚含量调研[J].华北农学报,2010,25(S1):301-304.

Wang A P,Lv Y F,Zhang J M,etal.Study of nutritional composition and gossypol content of cottonseed meal and cottonseed protein in China[J].ChineseJournalofNorthChina,2010,25(S1):301-304.

[2]李 宾.葵仁粕和三种不同棉粕在草鱼饲料中的应用[D].苏州：苏州大学,2011.

Li B.Utilization of sunflower meal and three kinds of cottonseed meal with different protein contents in diets for grass carp [D].Suzhou:Soochow University,2011.

[3]聂蓬勃.发酵法降低棉粕中游离棉酚含量及提高其营养价值的研究[D].武汉：华中农业大学,2008.

Nie P B.Study on reducing the free gossypol and enhancing the nutritional value of cottonseed meal [D].Wuhan:Hua zhong Agricultural University,2008.

[4]刘昌峨.棉籽蛋白粉营养价值的研究[D].重庆：西南大学,2006.

Liu C E.A Study on the nutritional value of cottonseed consentrate meal for growing pigs [D].Chongqing:Southwestern University,2006.

[5]秦金胜,禚 梅,许 衡,等.发酵棉粕和普通棉粕替代豆粕对猪生长性能的影响[J].新疆农业大学学报,2010,33 (6):496-501.

Qin J S,Gao M,Xu H,etal.Effect of common cottonseed meal and fermented cottonseed meal substituted for soybean meal on the growth performance of pigs [J].JournalofXinjiangAgriculturalUniversity,2010,33(6):496-501.

[6]侯 勇.秸秆发酵制取生化腐殖酸过程中的理化特性及微生物学特性研究[D].雅安：四川农业大学,2013.

Hou Y.Physicochemical and microbial properties in the process of biochemical humic acids producing by straw fermentation [D].Ya'an:Sichuan Agricultural Uniersity,2013.

[7]贾爱萍,赵 冰,廖宗文.生化腐植酸的肥效及作用机理研究[J].腐植酸,2005(2):15-19.

Jia A P,Zhao B,Liao Z W.Study on effect and mechanism of BFA [J].HumicAcid,2005(2):15-19.

[8]陈学涛,孔庆波,张 青,等.腐植酸肥在铁观音茶树上的应用效果研究[J].福建农业科技,2014(1):24-26.

Chen X T,Kong Q B,Zhang Q,etal.Application effect of humic acid fertilizer on “tieguanyin” tea plants [J].FujianAgriculturalscienceandTechnology,2014(1):24-26.

[9]王娟娟,赵永斌,张 茜.含生化腐植酸水溶肥料在茄子上的应用效果[J].安徽农业科学,2013( 22):9261- 9262.

Zhang J J,Zhao Y B,Zhang Q.Study on application effect of water-soluble fertilizer containing biochemical humic acid in eggplant [J].AnhuiAgriculturalSciences,2013(22):9261-9262.

[10]张向前,陈 欢,赵 竹,等.密度和行距对早播小麦生长、光合及产量的影响[J].麦类作物学报,2015,35(1):86-92.

Zhang X Q,Chen H,Zhao Z,etal.Effect of planting density and row spacing on growth,photosynthesis and yield of wheat under early sowing [J] .JournalofTriticeaeCrops,2015,35(1):86-92.

[11]夏循峰,胡 宏.我国肥料的使用现状及新型肥料的发展[J].化工技术与开发,2011,40( 11):4,45-48.

Xia X F,Hu H.Utilization present situation of fertilizers in China and new type of fertilizers [J].ChemicalTechnologyandDevelopment,2011,40(11):4,45-48.

[12]彭 琳.中国化肥施用与粮食生产的进程、前景与布局[J].农业现代化研究,2000,21 (1):14-18.

Peng L.Progressive process,prospects and distribution of fertilizer use and grain production in China [J].AgriculturalModernizationResearch,2000,21(1):14-18.

[13]石朋飞,玄先路,侯翠红等.腐植酸类肥料的研究现状及展望[J].河南化工,2015(7):7-11.

Shi P F,Xuan X L,Hou C H,etal.Present situation and prospect of humic acid fertilizers [J].HenanChemicalIndustry,2015(7):7-11.

[14]程 亮,张保林,王 杰,等.腐植酸肥料的研究进展[J].中国土壤与肥料,2011(5):1-6.

Cheng L,Zhang B L,Wang J,etal.Research progress of humic acid fertilizer [J].SoilandfertilizerinChina,2011(5):1-6.

[15]刘兰兰,史春余,梁太波,等.腐植酸肥料对生姜土壤微生物量和酶活性的影响[J].生态学报,2009,29 (11):6136-6141.

Liu LL,Shi C Y,Liang T B,etal.Microbial and enzyme activity in response to humic acid in soil with a ginger crop [J].JournalofEcology,2009,29(11):6136-6141.

[16]赵励军.不同来源腐植酸促进植物生长活性及作用机理研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学,2005.

Zhao L J.A research on that the humic acid of different sources accelerates the growth activity of plants and it's mechanism of action [D].Harbin:Harbin University of Science and Technology,2005.

[17]丁方军,王洪凤,吴钦泉,等.腐植酸缓释肥料对花生农艺性状、 品质性状及产量的影响[J].腐植酸,2013(2):13-16.

Ding F J,Wang H F,Wu Q Q,etal.Effect of humic acid slow-released fertilizer on growth and yeild of peanut [J].HumicAcid,2013(2):13-16.

[18]李 冉,封朝晖.不同产地的腐植酸对小白菜养分利用的影响[J].中国土壤与肥料,2011(1):59-63.

Li R,Feng C H.Effect of humic acid from different habitats on the nutrient utilization of Chinese cabbage [J].SoilandfertilizerinChina,2011(1):59-63.

[19]王玲玲.腐植酸复合肥料的研制与应用[D].北京：北京交通大学,2007.

Wang L L.Preparation and application of HA compound fertilizer [D].Beijing:Beijing Jiaotong University,2007.

[20]许俊香,邹国元,孙钦平,等.腐植酸尿素对土壤氨挥发和玉米生长的影响[J].土壤通报,2013(4):934-939.

Xun J X,Zou G Y,Sun Q P,etal.Effects of humic acid urea on soil ammonia volatilization and maize growth [J].ChineseJournalofSoilScience,2013 (4)：934-939.

[21]孙志梅,刘 欢,苗泽兰,等.腐植酸肥料对玉米和小麦生长发育的影响[J].腐植酸,2015 (2):20-24.

Sun Z M,Liu H,Miao Z L,etal.Effects of humic acid fertilizer on the growth of maize and wheat [J].HumicAcid,2015(2):20-24.

[22]赵满兴,周建斌,杨 绒,等.不同施氮量对旱地不同品种冬小麦氮素累积、运输和分配的影响[J].植物营养与肥料学报,2006,12(2):143-149.

Zhao M X,Zhou J B,Yang R,etal.Characteristics of nitrogen accumulation,distribution and translocation in winter wheat on dryland [J].PlanyNutritionAndFertilizerScience,2006,12(2):143-149.

Effect of Cottonseed Humic Acid Fertilizer on Growth and Yield of Wheat

PANG Qingyang,XUAN Yulong,CAI Xu,ZHANG Kaixiang,WANG Yage,MA Hongxiu,WANG Kaiyong

(College of Agriculture,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832000,China)

Abstract:As the cottonseed meal is a superior material resource protected in Xinjiang,to explore the effects of water soluble humic acid fertilizer produced with cottonseed meal on wheat growth and yield,field trial was conducted with Xinchun 38 as material,and three treatments were set up: CK,the same level nutrients of inorganic nutrients and the same level nutrients of humic acid compound fertilizer. According to the plot test experiments,the humic acid fertilizer in different growth period on yield and growth of wheat were explored. The results show that compared with CK and normal treatment,humic acid fertilize not only increases plant height,leaf area,chlorophyll,the dry matter,but also promote wheat tillering and spike number,which made the yield of wheat increased by 51.36% and 13.56%,respectively. Therefore,cottonseed meal humic acid fertilizer has played a significant role in promoting growth and increasing yield of wheat.

Key words:Wheat; Cottonseed meal; Humic acid fertilizer; Growth; Yield

中图分类号：S512.1；S318

文献标识码：A

文章编号：1009-1041(2016)02-0231-05

通讯作者：王开勇(E-mail：wky20@163.com)

基金项目：国家科技支撑计划项目(2014BAC14B030-2)；国家自然科学基金项目(31560169)；国际科技合作项目(2011DFA93140，2015DFA11660)；石河子大学高层次人才基金项目(RCZX201314)；国家公益性行业(农业)科研专项(201503120)

收稿日期：2015-09-16修回日期：2015-10-14

网络出版时间：2016-01-26

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160126.1946.028.html

第一作者E-mail：pqyoo@126.com