生物技术在冬小麦种植过程中的化肥减施增效作用

河北师范大学生命科学学院 安彦菁

前言

化肥减施增效是目前我国农业农村部门所大力倡导的一种农业政策。其主要目的是在保证农作物产量提高的前提下，减少对周围生态环境的影响，积极改变土壤生态环境，降低农业污染出现的概率。而在具体改善的过程中，要求相关科研人员加强对生物技术的应用，研究出新型化肥原料，增强化肥使用的效率，最终逐步减少对化肥的使用。

1 化肥减施增效作用分析

小麦在生长的过程中需要大量营养物质作为补充，而某些地区由于土壤本身肥力较差，无法为冬小麦提供充足的营养物质，使得冬小麦生长受到阻碍。而化肥的使用能够及时补充冬小麦在生长时所需要的营养，是保证冬小麦产量提高的重要途径之一，因此化肥的使用逐渐普及。但是化肥的过度使用使得当地农业生态环境受到很大影响，土壤的养分含量会明显下降，土地循环利用率逐年降低，使得农作物生长质量逐渐下降。由此可见，化肥减施增效政策的提出对我国农业发展以及提高农民生活水平有着诸多意义[1]。

化肥减施主要目的是为了改变当前耕地的土壤环境，为农作物生长提供更加便利的条件，同时也是为了保证农作物能够循环在土地中生长，持续增强农作物的产量与质量。常用的减施化肥重要途径就是将有机肥代替以往普通化肥。有机肥比普通化肥所蕴含的营养物质和有机物质更加丰富，更加有利于农作物。同时也能够有效改善当地土壤中所蕴含的酸碱度。另外通过生物技术所改变的有机肥使土壤中的微生物更加具有活力，保持土壤的透气性，为冬小麦生长以及其他农作物的生长创造有利环境，从而推动我国农业的可持续发展。

2 生物技术在冬小麦种植过程中化肥减施的实验分析

2.1 实验材料应用

以山东省枣庄市山亭区某农作物耕田为例，根据相关分析显示，当地耕田土壤主要以褐土为主，当地平均气温常年在19 度以上，年降水量在820 毫米左右，虽然降水较充足。但是在灌溉方面还存在一定缺陷，所实验的耕地土壤有机质含量大概在1.08%，氮物质为0.89kg，磷物质在 0.69 左右，钾物质在 18.89 左右[2]。

2.2 具体实验方法

当地在应用生物技术时，通常具有四个处理阶段。所使用的生物杀菌剂为木霉菌剂，有机肥采用的是亿丰源牌有机肥。除了日常的处理方式外，冬小麦试验田的管理需要根据当地试验田的日常管理情况进行处理，实施科学施肥的管理手段，加强对杂草的清除，尽量减少人为灌溉方式的出现，具体处理方式如表1 所示。

表1 不同阶段冬小麦施肥处理方式

从表1 中可以看出，各个阶段都对复合肥的使用较多，对木霉菌剂以及有机肥的使用较少，需要加强注意。

2.3 具体测量方法

2.3.1 土壤测量方法

在测量之前，需要对土壤进行采样，当小麦生长到成熟阶段并且可以收获时，这时需要在试验田随机选择几个不同的采样点，然后在距离地面表层20 厘米左右的地方取土壤样品，将存在的杂质等去除掉，保证样品的干净程度，使分析结果更加具有准确性。另外测定土壤有机物质以及氮、磷、钾含量时，可以按照其他的农业化学分析方法进行测定[3]。

2.3.2 冬小麦测量方法

冬小麦测量方法也有相关的要求，当冬小麦处于拔节期以及灌浆期时，需要选择无病虫害以及生长质量较高的冬小麦，取下其中的几个叶片后，需要代入到相关的仪器中再进行分析。在进行测量实验之前，将小麦叶片表面存在的杂质清除掉，用吸水纸将表面存在的水分吸收掉，防止出现测量不准确的现象。然后去除叶脉混均，捣碎成直径6 毫米左右的碎片，最后,再利用相关仪器对各项指标进行确定。

在对指标分析的过程中，可以采用英斯基普法进行测量，分析出冬小麦叶片的叶绿素含量，如果小麦叶片叶绿色含量符合农业生长标准，说明当地土壤的肥力较好。在分析完叶绿素的含量后，需要采用愈创木酚比色法去测量冬小麦叶片的过氧化物酶活性、采用硫化巴比妥酸反应法去测量叶片二氨基甲烷的含量、采用紫外线测量法去分析叶片的过氧化氢酶、采用氯化三苯基法去分析小麦根系的活力，通常受化肥的影响，土壤肥力下降，导致小麦根系的活力受到影响，因此需要进行相关的测试。最后在采用三酮法去测量叶片的游离脯氨酸含量。如果上述分析后的指标都达到了一定标准后，说明当地土壤含量都符合了一定标准，进而再采用相关的生物技术进行改进升级。

3 对生物技术应用的具体分析

3.1 不同施肥步骤对冬小麦产量以及土壤的影响

当冬小麦开始成熟后，需要开始对小麦进行四种不同阶段的施肥处理，使小麦产量以及土壤中存在的营养物质含量发生明显变化，具体变化的效果如表2以及表3 所示。

表2 不同阶段小麦产量指标变化

表3 不同阶段土壤营养物质含量变化

从表1 和2 可以看出，第二阶段和第三阶段相比于其他阶段产量能够有效提高，并且在第二阶段处理中，土壤中的氮、磷、钾含量都处于最低值，这是因为第二处理过程中土壤三种元素的输入量最低，再加上木霉菌剂的使用使得土壤中的结合态氮磷元素发生明显变化，开始朝着破解氮以及速效磷形态发生改变，进一步降低了氮磷的总量。另外在经过相关的研究数据后可以得知，第二阶段处理效果也是最佳，在降低土壤氮气含量以及磷含量有着更加明显的效果，不断减少土壤中的氮磷总量，继续增强了木霉菌剂的使用效果，继续朝着氮磷形态进行转化。在第三处理阶段中，虽然降低了对复合肥的使用,但是所使用的有机肥含有大量的氮磷钾元素，对氮磷的释放效果不够明显。而在对冬小麦进行收割后，第三处理阶段中破解氨、速效磷以及速效钾的含量最低，因此需要特别注意，尽量让氮、磷、钾元素都能够符合一定标准，达到良好的处理效果[4]。

3.2 不同施肥处理中小麦生理指标变化

3.2.1 过氧化物酶和过氧化氢酶的活性变化

过氧化物酶和过氧化氢酶一般通过二氧化碳清除的方式，使小麦农作物中的膜脂发生氧化效果，进一步延长冬小麦的生长寿命，延缓农作物的衰老现象。从生物学的角度来看，过氧化物酶以及过氧化氢酶活性度的高低在很大程度上影响着冬小麦细胞的抗衰老能力。根据相关研究可以看出，由于各个处理阶段的处理方式有所不同，使得过氧化物酶和过氧化氢酶活力的活性存在很大差异。但是在冬小麦拔节期和灌浆期的变化却能够保持一致，具有相同属性。除了第三阶段的施肥处理，其他阶段中的施肥处理都集中体现在拔节期以及灌浆期，过氧化物酶以及过氧化氢酶的活性更加突出体现。另外通过实验研究可以得出，在冬小麦拔节期间，不同阶段的过氧化物酶和过氧化氢酶活性处理效果顺序为第二阶段＞第一阶段＞第四阶段＞第三阶段。通过该活性处理效果顺序可以看出木霉菌剂使用具有较好的效果，可以刺激拔节期内小麦植株的活性。在灌浆期内不同施肥处理阶段对小麦活性处理有着较大差异，第二阶段和第四阶段的活性效果要明显高于第一和第三阶段。通过生物技术改造下的有机肥加入可以提高过氧化物酶以及过氧化氢酶的活性，并且活性效果要始终高于拔节期。虽然木霉菌剂的使用不能刺激两种酶的活性程度，但是却可以使两种酶的活性程度始终保持在较高的水平，从而继续延长冬小麦的生长周期，延缓衰老过程。

通过对过氧化物酶和过氧化氢酶活性变化可以看出，在减少对复合肥使用的同时需要添加有机肥以及木霉菌剂。其目的是维持两种酶的活性，防止冬小麦受到活性氧的侵害，降低冬小麦的生长效率，同时为了进一步增强活性氧自由基的清除能力，控制小麦叶片的膜脂过氧化水平，提升小麦后期增长的活性程度[5]。

3.2.2 脯氨酸与丙二醛含量变化

脯氨酸可以调节有机物质的渗透程度，进一步提高小麦叶片细胞的保水能力，使膜脂结构能够更加稳定。通过以上表格数据可以看出在灌浆期内，小麦植株的游离脯氨酸含量要明显高于拔节期的含量，而在灌浆期第二阶段的施肥处理中，要明显低于第一阶段和第四阶段的脯氨酸含量。造成这一现象的主要原因是木霉菌剂的过量使用，虽然极大降低了小麦植株的衰老过程，提升了生长寿命，但是却减少了脯氨酸的合成效率，使得小麦生长质量可能受到一定影响。

丙二奎是指小麦在一定生长环境下叶片表面细胞膜脂的过氧化产物，如果不稍加注意的话，很有可能导致小麦叶片的膜结构和酶活性受到影响，降低小麦叶片的过氧化水平，影响小麦的生长质量。从上述数据可以看出小麦植株在拔节期内丙二奎的含量不会发生明显变化，但是一旦进入到灌浆期，小麦植株内的丙二奎含量会大大提升，这时需要注意加强对木霉菌剂量的使用，除了能够抑制住小麦的衰老期，同时也会有效控制住植株内的自由基含量，使细胞膜的表面结构能够更加完整，刺激各种酶的活性。

3.2.3 小麦叶片叶绿素含量与小麦根系活力强度变化

小麦叶绿素是影响小麦衰老的重要生理指标之一，通常在拔节期内，小麦叶绿素含量要明显高于灌浆期内，这是因为拔节期内和灌浆期内施肥处理方法不同，导致叶绿素含量有所不同，如果在此期间发生较大的差异，并且小麦叶绿素含量出现了明显的下滑，叶片表面出现泛黄现象，这时需要加强对木霉菌剂的使用，不仅能使小麦叶片叶绿素含量有所增加，同时对小麦的增长起到促进作用，延缓小麦叶片的衰老过程。另外从相关实验可以看出，木霉悬孢子浮液具有较强的效果，能够有效大幅度提高各种农作物的叶绿素含量，其中包括小麦种植物。

在拔节期内和灌浆期内，第二阶段和第四处理阶段后的小麦根系活力要明显高于第一阶段和第三阶段。其中效果最明显的就是哈茨木霉发酵产物的应用，这种发酵产物可以明显提高小麦叶片叶绿素的含量，进一步增强根系活力。这是因为当小麦根系定植后，木霉可以有效改善小麦根系环境，同时为植物根系提供黄酮等营养物质，这些营养物质能够有效促进根系的增长。另一方面有机肥的添加使用也积极促进了小麦的生长，使得小麦叶片的叶绿素含量和根系活力都处于一种较高的水平。

4 生物技术在冬小麦种植过程中达到减施增效效果的具体措施

4.1 利用生物技术去补充小麦所需要的营养物质

冬小麦产量的高低不仅与自身质量有着很大关系，同时和当地种植区域的土壤肥力有着直接关系。尤其是在灌浆期的生长过程中对小麦产量有着很大影响。如果在灌浆期内缺乏营养物质的输送，会直接导致小麦生长质量受到极大影响，产量会逐渐降低。因此需要相关的生物技术去补充小麦生长过程中所欠缺的营养物质。首先可以利用植物天然的光合作用去刺激土壤中存在的活性元素。其次是减少对复合肥的使用，以往种植户对复合肥的大量使用导致土壤肥力下降，不仅影响了小麦本身的生长质量，同时对当地的生态环境造成了进一步的破坏。为此相关研究人员需要加强科研力度，充分发挥生物技术本身所带来的优势，并且对天然有机肥和无机肥按照一定的比例进行混合使用，逐渐降低对复合肥的使用程度，加强对有机肥的使用概率。最后利用生物技术可以在种植土壤上适当增加一些氮元素以及磷元素，这些元素对小麦的生长都有积极作用，有利于加强对病虫害的抵抗能力。

4.2 加强对木酶和化肥的有机结合

木酶的使用可以提升土壤中氮元素以及磷元素的含量，并且保证植株更容易被吸收，在一定程度上提升了化肥的效果，使小麦能够快速汲取化肥中的营养物质，加快生长效率，提升生长质量。有机肥料的使用能够使小麦快速补充所需用的氮元素以及磷元素，提升对这种两种元素的吸收能力。通过对两者有机结合，能够使小麦处于一种缓慢的生长过程中，同时缓慢补充所需要的营养物质。这种有机结合的方式不仅能够提升小麦的生长质量，同时也能够降低化肥的使用频率，防止对小麦根部造成损害。对改善当地生态环境，提升小麦生长质量，促进当地农业发展具有非凡的意义。

5 结语

综上所述，本文主要对生物技术在冬小麦种植过程中的化肥减施增效作用进行分析研究。通过相关数据和实验可以看出，生物技术在化肥减施增效方面有着非常好的效果。要想提升冬小麦的产量与生长质量，需要通过生物技术进行改善，增强对生物酶和有机肥的使用，代替以往化肥添加的现象，在满足小麦生长需要的同时，进一步改善当地的生态环境，最终确保实现农业的可持续发展。