宣毓龍，龐慶陽，劉 洋，王開勇

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系,新疆 石河子 832000)

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改性高分子肥料對(duì)小麥生長及產(chǎn)量的影響

宣毓龍，龐慶陽，劉 洋，王開勇*

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系,新疆 石河子 832000)

為探索高分子化合物與復(fù)合肥互作對(duì)小麥生長以及產(chǎn)量的影響。本研究將高分子材料與肥料復(fù)合，并采用大田小區(qū)模擬對(duì)比的方法，通過觀測植株株高、葉面積、葉綠素含量、干物質(zhì)量以及產(chǎn)量變化，分析和評(píng)價(jià)研發(fā)的高分子肥料的應(yīng)用效果。結(jié)果顯示：施用材料的處理PNPK比其他處理提高株高達(dá)4.43 %～25.09 %，葉面積指數(shù)最大值能提高33.61 %～95.6 %，提高葉綠素含量6.69 %～25.07 %，施用改性高分子肥料有利于小麥的生長；相同營養(yǎng)條件下施用高分子材料能提高小麥各部位干物質(zhì)積累，同時(shí)能提高產(chǎn)量10.08 %～24.71 %。因此，在小麥種植過程中施用改性高分子肥料PNPK能顯著提高小麥株高、葉面積、葉綠素以及干物質(zhì)積累，有利于小麥增產(chǎn)。

高分子材料；小麥；葉面積；葉綠素；干物質(zhì)；產(chǎn)量

在提高作物產(chǎn)量中，化肥有著很重要的作用。我國的肥料利用率一般較發(fā)達(dá)國家低5 %～20 %[1]。并且化肥的損失不光是肥料資源的浪費(fèi)，更嚴(yán)重的是浪費(fèi)的肥料已經(jīng)給人們生存環(huán)境和生態(tài)環(huán)境造成了不良后果[2-4]。高分子材料作為一種吸水性很強(qiáng)的新型高分子聚合物，具有改良土壤、保水抗旱的功能，合理施用能提高作物產(chǎn)量，并且由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無毒無味，所以在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越多[5]。有研究表明肥料中加入高分子材料可以使得肥料具有緩控釋效果并且能顯著提高肥料利用率[6]，但是由于大部分高分子材料水溶解性差很難與肥料發(fā)生相互作用，使得其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上很難得以大面積推廣使用[7-8]。小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一,全世界1/3以上的人口以小麥為主食,在中國,小麥僅次于水稻,是第二大糧食作物[9]。因此，小麥產(chǎn)量的高低也關(guān)系著我國糧食安全的問題，新疆作為國家的糧食戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地，其產(chǎn)量占全區(qū)糧食總產(chǎn)量的50 %以上，因此選擇新疆地區(qū)作為試驗(yàn)地很有實(shí)際意義[10]。

目前，關(guān)于干旱條件下小麥生長發(fā)育及根冠生長的研究已有不少[11]，且關(guān)于高分子材料保肥作用的研究也比較多，但是，關(guān)于高分子材料與肥料混合施用效果的研究比較少，況且高分子材料單獨(dú)使用增加農(nóng)田作業(yè)次數(shù)和成本，且由于用量少，與肥料難以充分接觸，其所吸收的水分很難與肥料發(fā)生作用，從而影響使用效果[12]。因此，本研究選擇了一種合成高分子材料P同復(fù)合肥混溶，并且其特點(diǎn)為液體并且能在新疆滴灌條件下施用不會(huì)造成堵管，實(shí)際檢測了改性高分子肥料對(duì)小麥生長以及產(chǎn)量的影響，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合理應(yīng)用改性高分子肥料提供參考。

表1 試驗(yàn)處理

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2015年在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站(N44°18′42.37″, E86°03′20.72″)進(jìn)行，前茬作物為玉米。土壤類型為灌耕灰漠土，土壤理化性質(zhì)為：電導(dǎo)率0.28 dS·m-1，pH 7.73，有機(jī)質(zhì)16.19 g·kg-1，全氮0.6 g·kg-1，速效磷22.40了mg·kg-1，速效鉀180.00 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選種的植物為春小麥(Triticumaestivuml)——新春38號(hào)。

試驗(yàn)所選用的材料為合成材料P(其組成為0.2 %聚丙烯酰胺、0.2 %的聚乙烯醇以及5 %的Mn2+，其余為水)實(shí)驗(yàn)所選用的肥料為常規(guī)小麥專用肥(N∶P∶K=18∶11∶11)；改性高分子復(fù)合肥(N∶P∶K=18∶11∶11)并且含有材料P。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年4月6日播種，7月8日收獲。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)小區(qū)重復(fù)，各小區(qū)規(guī)格均為3.0 m×3.0 m，每個(gè)小區(qū)設(shè)置0.5 m×3.0 m的保護(hù)行，每個(gè)小區(qū)設(shè)6條滴灌帶，各試驗(yàn)處理見表1。

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)容易受到一些不可抗因素的影響，例如自然災(zāi)害等。一旦遇到大的自然災(zāi)害，電網(wǎng)將會(huì)有可能中斷。這時(shí)，必須建立起應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，使得電網(wǎng)調(diào)度能夠在自然災(zāi)害發(fā)生后電網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下，應(yīng)急機(jī)制能夠及時(shí)發(fā)揮作用。當(dāng)前的許多地方，由于對(duì)自然災(zāi)害等不可抗因素的認(rèn)識(shí)不夠充分，重視程度不夠，或者沒有建立應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制或者是應(yīng)付差事的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，這就嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

在小麥全生育期按照拔節(jié)期，孕穗期，開花期，灌漿期施肥4次，施肥量分別占施肥總量的35 %、25 %,25 %,15 %，高分子材料同肥料同時(shí)施用，按照施用總量的25 %分4次施入，施肥后5 d取樣，全生育期總灌水量為4500 m3·hm-2，共進(jìn)行7次灌水。其它各項(xiàng)田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锕芾硐嗤?/p>

1.4 測定項(xiàng)目與方法

按拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期取樣4次測定株高、葉面積和葉綠素，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10株植株樣。株高的測定：室內(nèi)用直尺測量。葉面積：采用LI-3100C臺(tái)式葉面積儀進(jìn)行掃描測定單株葉面積，并根據(jù)公式：葉面指數(shù)(LAI)=單株小麥總?cè)~面積(m2)×每公頃株數(shù)(萬株)/10000(m2)。葉綠素含量的測定：采用日產(chǎn)SPAD-502Y葉綠素儀測定小麥的SPAD值,抽穗前測定倒二葉,抽穗后測定旗葉。干物質(zhì)重：每小區(qū)取10株,將取回的植株樣分解為莖、葉、穗,放入牛皮紙袋中，并將樣品置于105 ℃下殺青30 min,85 ℃烘干至恒重,稱取干物質(zhì)。產(chǎn)量測定：小麥成熟后分小區(qū)收割,籽粒曬干后折算成每公頃產(chǎn)量,并人工考種統(tǒng)計(jì)出穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析應(yīng)用SPSS17.0軟件及EXCEL2010軟件處理，統(tǒng)計(jì)方法為單因素方差分析差異顯著后進(jìn)行LSD多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 改性高分子肥料對(duì)小麥株高的影響

從圖1可以看出，各處理株高均隨著小麥生育期的推進(jìn)而增加，在灌漿期達(dá)到最大值，各生育期株高大小順序?yàn)椋篜NPK>NPK>P>CK。與CK相比，灌漿期各處理小麥株高增加了7.96 %～38.61 %，在相同水平條件下，改性高分子材料和復(fù)合肥配施的處理PNPK株高顯著高于其它處理(P<0.05)。在拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期中PNPK處理比NPK處理株高分別提高13.57 %、20.42 %、15.46 %、25.09 %；PNPK處理比P處理株高分別能提高0.8 %、27.15 %、15.87 %、28.39 %。因此，改性高分子材料和復(fù)合肥配施有利于促進(jìn)小麥主莖的生長。

圖1 改性高分子肥料對(duì)不同時(shí)期小麥株高的影響Fig.1 Effect of modified polymer fertilizer on wheat height at different age

2.2 高分子材料對(duì)小麥SPAD值的影響

由圖2可以看出,各處理對(duì)小麥SPAD值的影響都是先增加后減小的趨勢，其中在開花期各處理SPAD值達(dá)到最大值，各生育時(shí)期SPAD值大小順序?yàn)椋篜NPK>NPK>P>CK。在開花期各處理SPAD最大值比CK最大值能提高2.23 %～32.54 %。含有改性高分子材料的處理PNPK的SPAD值顯著高于其它處理(P<0.05)。在拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期中PNPK處理比NPK處理SPAD分別提高8.78 %、11.59 %、15.73 %、29.10 %；PNPK處理比P處理SPAD值分別能提高14.03 %、23.77 %、29.65 %、63.66 %。所以，施用改性高分子肥料有利于提高小麥各時(shí)期的葉綠素含量。

2.3 高分子材料對(duì)小麥葉面積指數(shù)的影響

由圖3可以看出,隨著小麥的生育期的推進(jìn)，4個(gè)處理的小麥葉面積指數(shù)均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，其中CK和NPK處理在孕穗期達(dá)到最大值，PNPK和P處理在開花期葉面積指數(shù)達(dá)到最大值。開花期各處理葉面積指數(shù)最大值比CK葉面積指數(shù)最大值能提高14.29 %～143.28 %。含有改性高分子材料的處理PNPK的葉面積指數(shù)顯著高于其它處理(P<0.05)，并且含有改性高分子材料的處理PNPK和P處理葉面積最大值出現(xiàn)的時(shí)期也均比未施用材料的處理有所延后。在拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿期中PNPK處理比NPK處理葉面積指數(shù)分別增加9.8 %、1.49 %、103.16 %、58.27 %；PNPK對(duì)比P處理葉面積指數(shù)分別增加32.26 %、66.05 %、112.87 %、400 %。因此，施用改性高分子肥料有利于小麥葉的增長。

圖2 改性高分子肥料對(duì)不同時(shí)期小麥SPAD值的影響Fig.2 Effect of modified polymer fertilize on wheat SPAD at different age

2.4 高分子材料對(duì)小麥干物質(zhì)的影響

由表2可以看出，高分子材料對(duì)小麥干物質(zhì)的影響是顯著的(P<0.05)。從葉的干物質(zhì)積累來看4個(gè)處理干物質(zhì)變化均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，開花期各處理干物質(zhì)最大值比CK最大值能提高49.64 %～203.62 %；相比之下PNPK比NPK提高85.40 %，PNPK比P提高102.91 %。莖的干物質(zhì)積累則呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢并且在開花期到灌漿期增長的速度變慢，在4個(gè)生育期中莖的干物質(zhì)量均呈現(xiàn)出PNPK>NPK>P>CK,灌漿期各處理對(duì)比CK能提高19.12 %～129.90 %，并且PNPK比NPK最大值能提高25.51 %，PNPK比P的最大值能提高93.00 %。穗的干物質(zhì)呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，灌漿期各處理同CK相比能提高23.04 %～177.47 %，可以看出PNPK比NPK能提高48.43 %，PNPK比P能提高125.51 %，并且施用高分子材料的處理PNPK和P均好于其同水平對(duì)照。因此，表明施用改性高分子肥料對(duì)小麥各部位干物質(zhì)的積累有促進(jìn)作用。

2.5 高分子材料對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可以看出,施用材料的處理在穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量方面顯著均優(yōu)于其同水平對(duì)照(P<0.05)，并且各處理對(duì)比CK在穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量分別能提高達(dá)4.81 %～33.96 %、26.9 %～80.12 %、4.84 %～14.90 %、10.08 %～54.25 %。PNPK對(duì)比NPK在穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量上能提高12.86 %、9.22 %、5.83 %、24.71 %。PNPK對(duì)比P在穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量上能提高27.81 %、41.94 %、9.59 %、40.12 %。因此，施用高分子材料能增加小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，從提高小麥產(chǎn)量。

圖3 改性高分子肥料對(duì)不同時(shí)期小麥葉面積指數(shù)的影響Fig.3 Effect of modified polymer fertilize on wheat LAI at different age

部位Part處理Treatment拔節(jié)期Jointing孕穗期Heading開花期Flowering灌漿期Filling葉LeavesCK0.72±0.23a2.76±0.37b2.44±0.37c1.16±0.26bP0.86±0.29a3.04±0.32b4.13±1.18bc1.28±0.01bPNPK0.96±0.01a6.43±1.07a8.38±0.85a4.90±1.77aNPK0.94±0.18a3.66±0.28b4.52±0.70b3.30±1.17ab莖StalkCK0.37±0.04a4.04±0.56b6.37±0.22c6.12±0.97cP0.41±0.02a4.76±1.26b7.48±0.40c7.29±2.03cPNPK0.51±0.04a7.95±0.90a13.80±0.73a14.07±1.67aNPK0.42±0.14a5.18±1.49ab10.95±1.80b11.21±4.41bc穗SpikeCK/1.26±0.19b4.05±0.50b11.85±3.22bP/1.91±0.88ab7.38±2.42ab14.58±4.17bPNPK/3.08±0.22a10.74±2.37a32.88±11.61aNPK/2.19±0.90ab7.87±1.75a22.15±9.94ab

注：同一列標(biāo)以不同字母的數(shù)值在0.05水平上差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Value followed by different letters in a column indicate significant difference at 0.05 level. The same as below.

表3 改性高分子肥料對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

3 結(jié)論與討論

通過對(duì)大田春小麥的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改性高分子肥料施用后效果更為顯著。產(chǎn)量一般能反映出作物的經(jīng)濟(jì)意義，改性高分子肥料施入土壤中能夠顯著增加小麥的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，最終提高小麥的產(chǎn)量。并且在相同營養(yǎng)水平條件下P對(duì)比CK，PNPK對(duì)比NPK產(chǎn)量分別能提高10.08 %和24.71 %。這點(diǎn)同莊文化、岳征文等人做出的研究結(jié)論保持一致[13-16]，但是產(chǎn)量的提高率比他們的結(jié)果高出1倍，并且由于本研究施用的材料是隨水滴施不但用量少而且方便施用。從整體來說經(jīng)濟(jì)效益要高于前者。

同時(shí)，施用改性高分子肥料能提高小麥的株高、葉面積、葉綠素以及各時(shí)期的干物質(zhì)積累。株高是植物形態(tài)學(xué)調(diào)查中最基本的指標(biāo)之一，能反映出植物的長勢情況；葉面積、葉綠素能反映出植物光合作用的強(qiáng)弱；而干物質(zhì)的積累更是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。因此，這4個(gè)指標(biāo)的增長能反映出施用改性高分子肥料對(duì)小麥的生長、發(fā)育以及最后的增產(chǎn)都是具有促進(jìn)作用的。這點(diǎn)和吳德瑜、李世坤、李楊等人所得到的結(jié)論一致[17-19]。因此施用改性高分子肥料對(duì)小麥的生長是有促進(jìn)作用的，有利于高產(chǎn)的形成。由于本研究所處的地域氣候條件、土壤條件已經(jīng)小麥的品種與其他地區(qū)有所差異，因此改性高分子肥料對(duì)小麥生長以及產(chǎn)量的影響還需要進(jìn)一步的研究確認(rèn)。

[1]楊 帆，李 榮，崔 勇，等. 我國有機(jī)肥料資源利用現(xiàn)狀與發(fā)展建議[J]. 中國土壤與肥料，2010(4):77-82.

[2]張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等. 中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2008，45(5):915-924.

[3]沈德龍，曹鳳明，李 力. 我國生物有機(jī)肥的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 中國土壤與肥料，2007(6):1-5.

[4]曹衛(wèi)東，黃鴻翔. 關(guān)于我國恢復(fù)和發(fā)展綠肥若干問題的思考[J]. 中國土壤與肥料，2009(4):1-3.

[5]孫薊鋒，王 旭. 土壤調(diào)理劑的研究和應(yīng)用進(jìn)展[J]. 中國土壤與肥料，2013(1):1-7.

[6]鮑先揚(yáng)，Amjad Ali，喬冬玲，等. 高分子材料在控緩釋化肥中的應(yīng)用與發(fā)展前景[J]. 高分子學(xué)報(bào)，2015(9):1010-1019.

[7]文朝霞，席 琛，毛肖娟. 高分子材料在農(nóng)藥緩釋劑中的應(yīng)用[J]. 材料導(dǎo)報(bào)，2014，28(19):75-78,99.

[8]史翠平. PVA緩釋/控釋包裝薄膜的研究[D]. 湖南工業(yè)大學(xué)，2012.

[9]何中虎，夏先春，陳新民，等. 中國小麥育種進(jìn)展與展望[J]. 作物學(xué)報(bào)，2011，37(2):202-215.

[10]何 瑩. 新疆小麥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展存在的問題及對(duì)策[D]. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[11]馬富舉，李丹丹，蔡 劍，等. 干旱脅迫對(duì)小麥幼苗根系生長和葉片光合作用的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23(3):724-730.

[12]王 亮，秦裕波，于閣杰，等.水溶性高分子材料肥料包膜與緩控釋性能研究[J]. 土壤通報(bào)，2008，39(4):861-864.

[13]莊文化，馮 浩，吳普特. 高分子保水劑農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23(6):265-270.

[14]莊文化，吳普特，馮 浩，等. 聚丙烯酸鈉對(duì)3種土壤持水能力及作物產(chǎn)量的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2008，22(4):153-157.

[15]岳征文，王百田，王紅柳，等. 復(fù)合營養(yǎng)長效保肥保水劑應(yīng)用及其緩釋節(jié)肥效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(8):56-62.

[16]岳征文. 農(nóng)林用保水劑遴選及復(fù)合應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 北京林業(yè)大學(xué)，2012.

[17]吳德瑜. 保水劑在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 作物雜志，1990(1):22-23.

[18]李世坤，毛小云，廖宗文. 復(fù)合保水劑的水肥調(diào)控模擬及其肥效研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2007，21(4):112-116.

[19]李 楊. 保水劑與肥料及土壤的互作機(jī)理研究[D]. 北京林業(yè)大學(xué)，2012.

(責(zé)任編輯 陳 虹)

Effect of Modified Polymer Materials Fertilizer on Growth and Yield of Wheat

XUAN Yu-long, PANG Qing-yang, LIU Yang, WANG Kai-yong*

(College of Resources and Environmental Science Shihezi, University ，Xinjiang Shihezi 832003,China)

In order to explore the effects of polymer materials compound and compound fertilizer on wheat growth and yield，the polymer materials and fertilizers were combined in this paper, and the method of field plot simulation was used to analyze and evaluate the application effect of high molecular fertilizer on the development of the high, leaf area, chlorophyll content, dry matter and yield. The results showed that the plant height under the treatment of PNPK increased 4.43 %-25.09 % , the leaf area index could increase 33.61 %-95.6 %, and chlorophyll content increased 6.69 %-25.07 %, indicating that the application of modified high molecular fertilizer could be beneficial to wheat growth; Using the molecular materials, the accumulation of dry matter in wheat could be increased, and its yield was increased 10.08 %-24.71 %. Therefore, in the process of wheat planting, the use of modified high polymer PNPK could significantly improve the height, leaf area, chlorophyll and dry matter accumulation of wheat plant, which was conducive to wheat production.

Polymer materials; Wheat; Leaf area; Chlorophyll; Dry matter; Yield

1001-4829(2016)11-2615-05

10.16213/j.cnki.scjas.2016.11.019

2015-11-10

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAC14B030-2)；國家自然科學(xué)基金(31560169)；國際科技合作項(xiàng)目(2011DFA93140，2015DFA11660)；石河子大學(xué)高層次人才基金(RCZX201314)

宣毓龍(1990-),男,山西人，碩士研究生,主要從事土壤環(huán)境與生態(tài)安全研究,E-mail:270535904@qq.com，*為通訊作者:王開勇 (1978-)，男，山東人，副教授、博士，主要從事土壤環(huán)境與生態(tài)安全研究，E-mail：wky20@163.com。

S512.1

A