有机无机配施对小麦花期衰老特性及产量的影响

范晋波，张瑞，杨绣娟，王颂宇，赵杰，董琦，王爱萍

（山西农业大学农学院，山西太谷030801）

有机无机配施对小麦花期衰老特性及产量的影响

范晋波，张瑞，杨绣娟，王颂宇，赵杰，董琦，王爱萍

（山西农业大学农学院，山西太谷030801）

以多穗型品种山农9801为试验材料，研究了密行稀株模式小麦有机肥料与无机肥料配合施用下N素对小麦花期衰老特性及产量的影响。结果表明，处理F（有机肥75 t/hm2＋无机肥228.3 kg/hm2（总N360 kg））的MDA含量在花后都最少，且在21 d之前上升趋势缓慢，之后才迅速增加，延缓衰老效果最佳；小麦开花期SOD，处理F的活性相对其他处理在各时期都最高，且开花期活性最高，为1 360 U/g，各处理花后小麦旗叶SOD活性下降趋势表现为处理A＞B＞C＞D＞E＞F，处理F的小麦在花后14 d前下降平缓，对叶片功能期的延长效果最佳；并且处理F灌浆时间最长，灌浆速率最高；处理F有机无机肥的配施，小麦成穗数和穗粒数、千粒质量以及产量均高于其他处理，产量较对照提高约24.5%，可见该处理有利于实现小麦高产。

小麦；灌浆期；开花期；衰老特性；高产；密行稀株模式

在小麦的生长发育中需要多种营养原料，氮素就是其中很重要的一种因子，缺乏氮素会影响农作物的新陈代谢过程[1-2]，从而影响光合作用，直接影响小麦干物质积累。WU等[3-4]研究表明，活性光合色素受氮元素的影响，氮元素的供应水平对叶绿体活性有很大的影响，在叶绿素含量与氮元素供应充足的情况下与之呈正相关。有机肥包括氮、磷、钾、钙、镁等营养元素，它们对活化土壤养分与土壤微生物具有重要的作用[5-6]，而且肥效更长，可改善土壤的理化性质和生物活性、增加作物产量[7-10]。

有机物质和无机物质的配合使用，可以提高作物产量，保持土壤肥力[11-13]。但不平衡的应用营养物质会使土壤中的营养元素含量降低而引起作物产量的减少[14-15]。因此，通过有机肥和无机肥的混合使用，使二者营养物质得到充分合理的运用。值得注意的是，有机肥和无机肥需要按一定的比例合理配施，才可以达到最理想的效果[16]。

LI等[17]研究表明，无机氮适当地配合作物残茬有机肥可以有效地提高小麦-夏闲轮作系统中旱地氮肥利用效率、土壤质量和作物产量。ZHANG等[18]研究了化肥以及化肥和有机肥混施对小麦和玉米微量元素含量的影响。以上研究以及国内外研究多集中在有机肥的施用对养分利用效率的影响，有机无机混合施用对土壤的效应、小麦营养因子含量、小麦形态特征、营养品质、产量等方面的影响[19-23]，然而关于化肥与有机肥混施对小麦的光合性能、衰老特性、灌浆速率以及产量方面的综合研究报道则较少，尤其关于晚熟冬麦区密行稀株模式下有机肥施用的报道较少。

密行稀株栽培模式是针对晋中晚熟冬麦区多年来栽培模式单一、产量水平较低的问题提出来的栽培模式，是通过改变群体的分布密度，提高每个植株的占地面积，促进个体充分发育，实现群体与个体的协调发展，进而提高小麦产量的一种种植模式。密行稀株可以有效地改善麦田个体与群体的关系，形成了“大群体、大个体”的高产模式，改良高产群体的肥料调控手段成为一个急需解决的问题。

本研究通过设定有机无机配合试验、N肥基追比例试验，旨在探讨密行稀株栽培模式下肥料调控对小麦生长发育与产量形成的影响，以期找到与密行稀株相配套的高产施肥模式，为冬小麦新型高产栽培和可持续发展提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验在山西省晋中市太谷县山西农业大学（东经112°32′，北纬37°12′）生态楼试验基地进行。该区属暖温带大陆性气候，海拔782.6 m，年平均气温8.02℃，无霜期180 d，2012—2013年小麦全生育期降水量为173.3 mm。试验土壤为壤土，肥力中等，播前0～30 cm土壤中有机质含量12.8 g/kg，全氮含量1.76 g/kg，碱解氮0.09 g/kg，有效磷0.04 g/kg，速效钾0.08 g/kg。土壤pH值为8.2。

1.2 试验材料

供试小麦品种为山西农业大学选育的多穗型品种山农9801。有机肥料为腐熟优质牛圈肥（纯N含量0.34%），无机肥为尿素。

1.3 试验设计

试验采用随机区组排列，3次重复，小区面积为6 m2（2 m×3 m），播期为2012年10月1日，基本苗为450万株/hm2。有机肥料均为播前结合耕翻一次性全部施入麦田。化肥分为基施和在拔节期追肥，基追比为5∶5。其他管理措施与高产麦田相同。

试验共设置6个肥料水平：处理A.无机肥587 kg/hm2（纯N 270 kg）；处理B.无机肥783 kg/hm2（纯N360 kg）；处理C.有机肥37.5 t/hm2＋无机肥311 kg/hm2（总N270 kg）；处理D.有机肥37.5 t/hm2＋无机肥506 kg/hm2（总N 360 kg）；处理E.有机肥75.0 t/hm2＋无机肥32.6 kg/hm2（总N 270 kg）；处理F.有机肥75.0 t/hm2＋无机肥228.3 kg/hm2（总N 360 kg）。

1.4 测定项目及方法

丙二醛（MDA）含量测定采用硫代巴比妥酸比色法[24]。超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用NBT光还原法[25]。

在试验区各重复小区，选取同日开花、长势一致的200株小麦，并做标记。从开花期7 d后开始，每隔7 d取样一次，每次取10穗，并将各重复的籽粒于85℃下烘干至恒质量，测定平均粒质量。

式中，K为灌浆速率，单位为mg/（粒·d）；M2为本次测定的平均每粒质量；M1为前一次测定的平均每粒质量；i为2次测定的间隔日数。

收获时每个小区取4 m2进行小麦产量性状（成穗数、穗粒数、千粒质量）的测定。

2 结果与分析

2.1 有机无机配合施用对花期小麦衰老特性的影响

2.1.1 有机无机配施对花后旗叶丙二醛含量的影响丙二醛为细胞膜脂过氧化指标，其含量越低，抗氧化与逆境胁迫能力越强。

从图1可以看出，开花后各个处理小麦旗叶MDA含量表现基本一致。在开花后，小麦叶片丙二醛（MDA）含量都呈上升趋势，特别到生育后期，随高温逼熟，丙二醛含量迅速上升，膜脂过氧化作用加强，叶片衰老，功能减退。从变化趋势来看，单一使用无机肥的处理小麦旗叶的丙二醛含量从开花后就快速上升，而有机无机混合施用处理的小麦则在花后14 d以前上升趋势缓慢，直到花后21 d才快速上升，这说明有机无机配施处理对延缓小麦早衰有重要作用。

2.1.2 有机无机配施对花期旗叶SOD活性的影响SOD是植株体内防御氧自由基伤害的关键性酶之一。SOD活性越高，越有利于延缓叶片衰老，延长叶片功能期，促进灌浆进行。从图2可以看出，小麦从苗期开始SOD活性不断上升，至开花期达到最大值，然后开始下降，最后失去活性，导致小麦叶片老化。从SOD活性趋势来看，随无机肥施用量的加大，小麦旗叶SOD活性在各阶段均比较高，说明N肥对于保持小麦叶片内部活性具有重要作用；从开花前旗叶SOD活性看，各处理的小麦整体变化趋势表现为处理F＞E＞D＞C＞B＞A，从花后各时段来看，各处理小麦旗叶SOD活性亦表现为此种规律，说明有机无机配施有增加小麦旗叶内部SOD活性的效果。从花后小麦旗叶SOD活性下降趋势比较，表现为处理A＞B＞C＞D＞E＞F，有机无机配施处理的小麦在花后14 d前下降平缓，而处理A和B则下降速率较快，说明结合有机肥的施用能够延长叶片功能期，有利于小麦籽粒光合产物积累。

2.2 有机无机配施对籽粒灌浆速率的影响

小麦的灌浆期是小麦将光合作用生产的淀粉和蛋白质贮藏在小麦种子的过程，直接关系到小麦的最终产量，且在灌浆中期积累速率最大。从图3可以看出，不同的有机肥处理在花后各时间段内对小麦灌浆速率的影响分为3个层次，表现为E和F处理整体偏高，C和D处理次之，A和B处理活性最小。说明在小麦开花后，有机肥为小麦提供了充足的营养，奠定了高产的基础。在各层次中，随无机肥施用的增加，灌浆速率均有所增加，但增加幅度非常小。

小麦花后籽粒干质量增长曲线呈现“S”形，与灌浆速率相对应，随有机肥施用量的增加，各处理亦分为3个层次；A，B，C，D这4个处理无机肥施用量不同，但灌浆速率变化趋势基本无异；相比之下，处理E和F的相差就比较大，说明在施用无机肥后，施用有机肥可以极大地提高小麦干物质的积累，提高小麦产量。

2.3 有机无机配施对产量形成、产量结构的影响

2.3.1 有机无机配施对冬小麦单株分蘖及成穗率的影响从图4可以看出，小麦从出苗开始直到成熟，分蘖数呈现S型变化，于拔节期分蘖数最多。不同处理间冬前分蘖数差异明显，并随无机肥施用量的增加，分蘖数呈上升趋势，表现为处理B＞A＞D＞C＞F＞E，处理B比处理E高出了43.8%，说明在冬前，小麦分蘖与速效N的施用量有直接关系。

从冬后分蘖来看，原来没有效应的有机肥从返青期开始发挥效应，随着有机肥施用量的增加，小麦分蘖数呈上升趋势，在拔节期，有机肥处理的小麦分蘖数达到3.7个以上，与单施无机肥处理的小麦差异明显；在后期小穗两极分化过程中，有机肥可以有效提高分蘖率，有机肥施用越多，单株成穗的越多，说明有机肥作为一种缓效肥，在小麦生长发育后期为小麦提供了充足的营养，促进了单株成穗数，对提高大田总穗数意义重大。另外，在有机肥施用的同时，随着无机肥施用量的升高，小麦单株成穗数亦呈现增加的趋势，因此，采用有机无机配施运筹方式值得推广应用。

2.3.2 有机无机配施对产量及产量结构的影响由表1可知，施肥能显著提高小麦产量水平。6个处理实际平均产量为6 652.5 kg/hm2，在大面积上属于高产水平，表明N肥运筹及有机无机的配施及其施用数量的投入是大面积生产的基本措施。6个处理不论理论产量还是实际产量，处理间都达到显著差异水平，其中，最高产量（F处理）与最低产量（A处理）的实际产量分别为9 001.8，6 795.4 kg/hm2，高产量比低产量增产约24.5%。由此得知，有机肥与无机肥的混合施用会提高小麦产量，而配合施肥处理中，又以化肥配比高的优于配比低的处理。

表1 有机无机配施对小麦产量及产量构成因素的影响

不同处理表现为穗数＞千粒质量＞穗粒数，说明有机无机配合施用并适当增加N肥比，对促进冬前、返青、拔节的群体、个体分蘖的增长，提高分蘖成穗率具有突出的作用，而有机肥与高比例的N肥又保证了灌浆籽粒形成期的N素供应，维持并延缓了叶片各功能期，明显促进了粒质量的提高。

3 结论与讨论

3.1 有机无机配施对小麦生长发育后期衰老性状的影响

小麦的灌浆期是小麦产量决定的重要时期，灌浆速度和灌浆时间的长短则会直接影响干物质的积累，本研究通过对有机无机肥的配施达到降低叶片过氧化作用，延缓叶片衰老，从而提高作物产量。张永清等[26]的研究表明，施用有机肥可以有效解决因干旱缺水所带来的影响，延缓叶片衰老，从而提高小麦产量。

本研究对单施无机肥和有机无机肥的混施进行了比较，结果表明，混施可以有效地降低小麦发育期间旗叶由于MDA带来的过氧化作用，增加叶片的抗氧化能力，提高产量；在有机无机肥配合施用及单施无机肥各处理间，SOD活性和小麦产量都与无机肥的施用量呈正相关，MDA却与之相反；表明生育中后期旗叶衰老程度的差异是导致处理间小麦籽粒产量差异的重要原因。

3.2 有机无机配合施用的重要性

氮素含量影响小麦群体结构和产量，合理施氮是改善小麦群体质量的主要途径[27]。有机无机配施可以显著提高有效分蘖占最大分蘖的比例。试验表明，由于花后有机肥效的发挥，延缓了植株后期衰老，因而，延缓了后期小麦叶片灌浆速率和最大灌浆持续期，显著提高了籽粒千粒质量，进一步提高了产量；同时，有机无机配合施用处理的生物产量加大，经济系数亦较高。本试验采用有机无机配合施肥处理产量达6 000 kg/hm2以上，特别是处理F达到了9 000 kg/hm2。本研究初步认为，其原因一为本试验采用的土壤地力基础好，又是休闲老茬麦田，2011年又施入纯牛粪75 t/hm2；二为采用密行稀株播种方式，使单株营养面积扩大。虽然这种土地肥力条件在生产上不存在，但这种统筹施肥方式达高产的现象值得进一步研究。

有机肥有效期长，肥力持久缓和，无污染，但是施肥前期见效差，无法满足小麦当季的营养需求。化肥却与之相反，肥效快却不稳定，但是特别容易流失，影响生态环境，长期施用或施用不当，会造成一系列不良后果。而二者的配合使用实现了有机肥与无机肥之间的优势互补，肥效高且稳定，见效快且持久，相辅相成提高小麦产量。另外，随着人们对粮食产品质量的要求提高，“绿色农业”和“有机农业”等是当前我国农业发展的新动向，少用或者不用无机化肥是该体系的核心，从试验可知，有机无机配施可以满足这2个方面的需求。

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Effect of Combined Application of Organic and Inorganic Fertilizer on Characteristics of Senescence at Flowering Stage and Yield in Wheat

FANJinbo，ZHANGRui，YANGXiujuan，WANGSongyu，ZHAOJie，DONGQi，WANGAiping
（College ofAgronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

In this study,usingmulti-spike cultivar Shannong9801 as experimental material,the effect ofnitrogen on yield ofwheat and the senescence characteristics at flowering stage was studied under the combined use of dense organic and inorganic fertilizers.The results showed that the MDAoftreatment oforganic manure 75 t/hm2+228.3 kg/hm2（total N360 kg）in group F was the least,and rising slowly before 21 days,only after increasing rapidly,the effect of anti-aging was the best.SOD activity of F treatment relative to other treatments in wheat flowering period was the highest,the highest content was 1 360 U/g,SOD activity of each treatment after flowering wheat flag leaf declined in performance for processing A＞B＞C＞D＞E＞F,F treatment under the combined use of dense organic and inorganic fertilizers declined gently before 14 days after flowering,the effect of extending leaf functional period was the best,and treatment F grouting time and grouting rate was the longest.Treatment F with organic and inorganic fertilizer,ear numbers per spike and spike grain number,and yield of wheat were higher than other treatments,the yield was increased by about 24.5%compared with CK.It can be concluded that the treatment is beneficial tothe high yield ofwheat.

wheat;fillingstage;floweringperiod;the agingproperties;high yield;the mode ofspare plantingin dense lines

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.27

S512.106.2

：A

：1002-2481（2017）05-0777-05

2017-01-16

山西省科技攻关项目（20140311011-7）

范晋波（1991-），男，山西晋城人，在读硕士，研究方向：作物栽培与耕作。王爱萍为通信作者。