有机无机肥配施对冬小麦生长及叶片叶绿素含量的影响

候丽丽 陈江鲁 王伟 崔新菊 周大伟 刘伟

摘    要：为研究不同施肥处理对冬小麦籽粒干物质积累 、籽粒灌浆进程、旗叶光合色素、产量，以及产量构成因素的影响，以冬小麦新品种‘新冬42号为研究对象，设置不施肥（CK）、常规化肥（CF）、有机肥替代25%化肥（CF+M25）、有机肥替代50%化肥（CF+M50）、有机肥替代75%化肥（CF+M75）5种施肥方式。结果表明：与常规施肥相比，在一定范围内配施有机肥可提高小麦籽粒干物质积累，但过高的有机肥配比不利于籽粒质量的增加。在0%～50%有机肥配施处理可增加快增期最大灌浆速率，在有机肥替代75%化肥时快增期最大灌浆速率减缓。随着有机肥配施比例的增加，叶绿素含量呈先增加后逐渐降低的趋势。与CF处理相比，CF+M25和CF+M50处理使单位面积穗数、穗粒数增加，CF+M75处理产量降低10.1%。综上，合理范围内有机无机配施可增加小麦产量。

关键词：有机无机配施；小麦；灌浆特性；产量

中图分类号： S512.1       文献标识码： A       DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.05.003

Abstract： In order to study the effects of different fertilization treatments on grain dry matter accumulation， grain filling process，flag leaf light and pigment， yield and yield components of winter wheat. Taking the new winter wheat variety 'Xindong 42' as the research object， no fertilization（CK）conventional chemical fertilizer （CF）， 25% chemical fertilizer （CF+M25），organic fertilizer 50% chemical fertilizer（CF+M50），organic Fertilizer replaces 75% chemical fertilizer（CF+M75）. The results showed that compared with conventional fertilization， the application of organic fertilizer in a certain range could increase the dry matter accumulation of wheat grains， but an excessively high organic fertilizer ratio was not conducive to the increase of grain quality. Combined application of 0%-50% organic fertilizer can increase the maximum grain filling rate in the rapid growth period， the maximum grain filling rate slowed down in the fast growth period when organic fertilizer replaced 75% chemical fertilizer. The chlorophyll content first increased and then decreased gradually with the increase of the organic fertilizer ratio. compared to CF treatment，CF+M25 and CF+M50 treatments increased the number of panicles and grains per ear per unit area，CF+M75 treatment yield decreased by 10.1%.In conclusion， the combination of organic and inorganic applications within a reasonable range can increase wheat yield.

Key words：combined application of organic and inorganic fertilize; wheat; grain filling; yield

“十三五”以來，我国化肥消费总量呈下降趋势，提前实现了农业部2015年提出的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》。2018年，化肥表观消费量共计5 640万t，相比于2015年累计下降8.9%。但是单位耕地面积的化肥施用折纯量仍然高达443.53 kg·hm-2，极大超过了发达国家为防止化肥对环境造成危害所设置的225 kg·hm-2的安全上限[1-2]。如何保持粮食作物稳产，保护耕地质量，减少化肥使用量是当前粮食作物生产中亟待解决的问题。彭志芸等[3]研究表明，化肥减量、生态有机肥与有机无机混合肥能提高酿酒玉米幼苗质量，还能不同程度地降低株高和穗位高，同时提高其抗病性能，最终在产量上表现为各因子的协同提高，从而增产。秦雪超等[4]研究表明，化肥减量配施沼液在保证作物产量的情况下，是降低氮素流失的有效措施。有研究表明，有机无机肥配施可显著影响土壤中酶的活性、促进水稳性团聚体的稳定、提高氮肥利用率、延缓植株后期衰老[5-8]，小麦粒质量是小麦产量构成的重要因素。徐云姬等[9]为探明施氮量对小麦籽粒灌浆的影响及其生理机制，认为施氮量主要是影响小麦弱势粒的灌浆。徐莹等[10]研究表明，随着施氮量的增加，强、弱势粒的灌浆速率都呈现先升后降的趋势。前人对有机无机肥料配施对冬小麦生长和产量的影响研究多集中在产量和籽粒灌浆方面，而对有机无机肥料配施对叶绿素色素变化研究较少。本研究通过有机替代化肥，研究有机肥替代25%化肥、有机肥替代50%化肥、有机肥替代75%化肥对冬小麦灌浆特性、生理指标的影响，探讨最佳有机肥替代化肥比例，为伊犁地区冬小麦化肥减施提供理论与数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2017—2022年开展有机肥、无机肥配施定位试验，试验设在伊犁州农业科学研究所试验田进行，位于伊宁市东郊（N43°56′，E81°23′），属中温带半干燥大陆性气候。试验数据采用2021年10月播种至2022年7月收获采集的数据进行分析。平均氣温为10.1 ℃，年降水量为273.6 mm，年蒸发量为957.1 mm，年日照时数2 886.7 h，无霜期213 d。试验地前茬为小麦，耕作层土壤pH值为7.56，有机质含量为17.47 g·kg-1，全氮含量为0.86 g·kg-1，有效磷含量为39.79 mg·kg-1，速效钾含量为296 mg·kg-1。

1.2 试验材料与设计

供试品种为冬小麦品种‘新冬42号。以尿素（N含量46.4%）和当地市场上出售的商品有机肥（N 13%、P2O5 0%、K2O 2%、有机质>45%）作为肥料来源。完全随机区组设计，设置5个施肥处理：不施肥（CK）、常规化肥（CF）、有机肥替代25%化肥（CF+M25）、有机肥替代50%化肥（CF+M50）、有机肥替代75%化肥（CF+M75）。小区面积225 m2（15 m×15 m），3次重复。有机肥、磷肥、钾肥做基肥一次性施入，尿素按6∶4的质量比分别于基肥、拔节期追肥施入。试验播种量300 kg·hm-2，行距20 cm，播深3～4 cm，设置保护行，大田滴灌常规管理。

1.3 测定项目与方法

于小麦盛花期，选取长势一致的主茎穗100株挂牌标记，每6 d每小区选取标记植株10株，剥取所有籽粒105 ℃下杀青30 min，80 ℃烘24 h，称干质量，计算籽粒灌浆速率，Logistic方程拟合及相关参数计算参考姚钊等[11-12]。叶绿素测定方法，于盛花期始每7 d取旗叶，丙酮/乙醇=1∶1混合液浸提法提取，用UV-1800紫外可见分光光度计测定。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2010进行数据整理，DPS 7.0进行统计分析，Orgin 2018进行作图分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对冬小麦单株籽粒干物质积累的影响

冬小麦单株籽粒干物质积累随着灌浆进程的推进呈“S”增长趋势（图1），施肥对小麦籽粒干物质积累有影响，施肥处理干物质均明显高于对照，在一定范围内配施有机肥可提高小麦籽粒干物质积累，但过高的有机肥配比不利于籽粒质量的增加，CF+M25和CF+M50处理籽粒干物质积累均高于CF处理，其中CF+M50比CF高出4.3%，当有机肥配施比例在75%时，籽粒干物质积累量比常规化肥处理降低了6.9%。

2.2 不同施肥水平下冬小麦籽粒干物质积累拟合方程的建立

以花后时间t为自变量，以籽粒质量Y为因变量，对不同施肥处理小麦籽粒灌浆进程进行Logistic方程拟合（表1），决定系数在0.985 3～0.994 8之间，说明此方程可以客观反应不同施肥处理小麦籽粒灌浆进程。通过拟合方程获得的灌浆参数可以看出，施肥可以使籽粒灌浆快增期开始时间提前并有效延长快增期持续时间。在0%～50%有机肥配施处理可增加快增期最大灌浆速率，与CF处理相比灌浆速率最大可增加0.8%。

2.3 不同施肥处理对冬小麦旗叶光合色素含量的影响

施肥对冬小麦叶绿素含量有明显影响（图2），施化肥和有机肥均可提高小麦旗叶叶绿素含量，提高植株光和效能。叶绿素a和叶绿素b变化趋势与总叶绿素含量一致，随着开花后天数的增加呈先升高后降低的趋势，在花后14 d达到叶绿素含量最大值4.58 mg·g-1Fw。不同有机肥配施下小麦叶绿素含量有差异，随着有机肥配施比例的增加，叶绿素含量呈先增加后逐渐降低的趋势。在CF+M25处理下，叶绿素含量高出CK和CF处理23%、45%，表明适量配施有机肥能促进叶绿素合成。整个灌浆期施肥，各处理叶绿素a/b值呈先降低后升高的趋势，在开花初期对照叶绿素a/b值达到最大，且随着灌浆进程推进逐渐降低。

2.4 不同施肥处理对冬小麦产量构成的影响

有机无机肥料配施对冬小麦新品种‘新冬42号产量及其构成因素有影响且对各因素的影响程度不同（表2）。与CK处理相比，施肥处理显著提高了小麦穗数、穗粒数、千粒质量和产量，表明施肥是增产效应的主要因素。与CF处理相比，CF+M25和 CF+M50处理使单位面积穗数、穗粒数增加，CF+M50处理产量较常规施肥增加45.4 kg·hm-2，但差异不显著。CF+M75处理产量低于其他施肥处理，达到显著水平，分别较CF、CF+M25、CF+M50降低 588.3、566.9、 633.7 kg·hm-2，降幅分别为 9.4%、9.1%、10.1%，表明有机肥内的速效养分不能满足小麦生长对养分的需求，降低了成穗数、穗粒数和千粒质量，从而影响小麦产量。

3 讨论与结论

小麦开花前和开花后营养器官干物质积累转运是小麦籽粒形成产量的主要来源。毛平平等[13]研究发现，配施生物有机肥条件下，氮肥不同底追比之间相比，氮肥底追比为 1∶1 时，可显著提高小麦叶面积，促进灌浆期小麦茎叶、穗部和总干物质积累，以及运转。张黛静等[14]研究表明，化肥配施有机肥有利于灌浆期光合碳向穗部转运与积累，提高小麦穗部的有机碳分配率。

小麦灌浆过程是籽粒形成和充实的关键过程，最终决定粒质量及其产量高低，在籽粒灌浆期内，籽粒灌浆速率变化幅度大，如何提高前、后期籽粒灌浆速率是实现高产、稳产和优质的关键所在[15]。李彦旬等[16]研究表明，随着施氮量的降低，小麦籽粒达到最大灌浆速率的时间（tm）相对提前，同时Vm和粒质量积累持续时间（△t）均增加。赵隽等[17]研究表明，有机肥和有机无机肥配施处理在灌浆中后期保持较高的抗氧化酶活性及较长的绿叶面积持续期，进而维持较高的光合物质生产能力。

多数研究表明，有机肥和氮肥配施可明显延缓小麦生育后期旗叶叶绿素含量和光合速率的下降，并使其维持在较高水平[18-19]。张向前等[20]研究表明，长期施肥模式明显影响小麦叶绿素含量，长期有机肥与化肥配施的叶绿素含量显著高于长期单施化肥和有机肥。本研究表明，随着有机肥配施比例的增加，叶绿素含量呈先增加后逐渐降低的趋势。

研究普遍認为，适量范围内有机无机肥料配施可提高或稳定作物产量，但其最佳配施比例因作物类别、有机肥种类、土壤肥力，以及有机肥投入持续时间而有所差异[21-23]。氮肥对小麦生长非常重要，在适合的施用范围内可促进有效分蘖产生、增加成穗数和千粒质量。

在一定范围内配施有机肥可提高小麦籽粒干物质积累，但过高的有机肥配比不利于籽粒质量的增加；0%～50%有机肥配施处理可增加小麦快增期最大灌浆速率，CF+M75处理可使快增期最大灌浆速率减缓；在CF+M25处理下叶绿素含量高出CK和CF处理，表明适量配施有机肥能促进叶绿素合成；CF+M50处理可使单位面积穗数、穗粒数、产量增加。

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基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学青年基金项目（2020D01B53）；第六师五家渠市科技项目（2201）

作者简介：候丽丽（1988—），女，甘肃高台人，高级农艺师，硕士，主要从事作物育种与栽培研究。

通讯作者简介：刘伟（1982—），男，山东潍坊人，副研究员，本科，主要从事作物育种与栽培研究。