范晉波，張瑞，楊繡娟，王頌宇，趙杰，董琦，王愛萍

（山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西太谷030801）

有機無機配施對小麥花期衰老特性及產(chǎn)量的影響

范晉波，張瑞，楊繡娟，王頌宇，趙杰，董琦，王愛萍

（山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西太谷030801）

以多穗型品種山農(nóng)9801為試驗材料，研究了密行稀株模式小麥有機肥料與無機肥料配合施用下N素對小麥花期衰老特性及產(chǎn)量的影響。結果表明，處理F（有機肥75 t/hm2＋無機肥228.3 kg/hm2（總N360 kg））的MDA含量在花后都最少，且在21 d之前上升趨勢緩慢，之后才迅速增加，延緩衰老效果最佳；小麥開花期SOD，處理F的活性相對其他處理在各時期都最高，且開花期活性最高，為1 360 U/g，各處理花后小麥旗葉SOD活性下降趨勢表現(xiàn)為處理A＞B＞C＞D＞E＞F，處理F的小麥在花后14 d前下降平緩，對葉片功能期的延長效果最佳；并且處理F灌漿時間最長，灌漿速率最高；處理F有機無機肥的配施，小麥成穗數(shù)和穗粒數(shù)、千粒質量以及產(chǎn)量均高于其他處理，產(chǎn)量較對照提高約24.5%，可見該處理有利于實現(xiàn)小麥高產(chǎn)。

小麥；灌漿期；開花期；衰老特性；高產(chǎn)；密行稀株模式

在小麥的生長發(fā)育中需要多種營養(yǎng)原料，氮素就是其中很重要的一種因子，缺乏氮素會影響農(nóng)作物的新陳代謝過程[1-2]，從而影響光合作用，直接影響小麥干物質積累。WU等[3-4]研究表明，活性光合色素受氮元素的影響，氮元素的供應水平對葉綠體活性有很大的影響，在葉綠素含量與氮元素供應充足的情況下與之呈正相關。有機肥包括氮、磷、鉀、鈣、鎂等營養(yǎng)元素，它們對活化土壤養(yǎng)分與土壤微生物具有重要的作用[5-6]，而且肥效更長，可改善土壤的理化性質和生物活性、增加作物產(chǎn)量[7-10]。

有機物質和無機物質的配合使用，可以提高作物產(chǎn)量，保持土壤肥力[11-13]。但不平衡的應用營養(yǎng)物質會使土壤中的營養(yǎng)元素含量降低而引起作物產(chǎn)量的減少[14-15]。因此，通過有機肥和無機肥的混合使用，使二者營養(yǎng)物質得到充分合理的運用。值得注意的是，有機肥和無機肥需要按一定的比例合理配施，才可以達到最理想的效果[16]。

LI等[17]研究表明，無機氮適當?shù)嘏浜献魑餁埐缬袡C肥可以有效地提高小麥-夏閑輪作系統(tǒng)中旱地氮肥利用效率、土壤質量和作物產(chǎn)量。ZHANG等[18]研究了化肥以及化肥和有機肥混施對小麥和玉米微量元素含量的影響。以上研究以及國內(nèi)外研究多集中在有機肥的施用對養(yǎng)分利用效率的影響，有機無機混合施用對土壤的效應、小麥營養(yǎng)因子含量、小麥形態(tài)特征、營養(yǎng)品質、產(chǎn)量等方面的影響[19-23]，然而關于化肥與有機肥混施對小麥的光合性能、衰老特性、灌漿速率以及產(chǎn)量方面的綜合研究報道則較少，尤其關于晚熟冬麥區(qū)密行稀株模式下有機肥施用的報道較少。

密行稀株栽培模式是針對晉中晚熟冬麥區(qū)多年來栽培模式單一、產(chǎn)量水平較低的問題提出來的栽培模式，是通過改變?nèi)后w的分布密度，提高每個植株的占地面積，促進個體充分發(fā)育，實現(xiàn)群體與個體的協(xié)調(diào)發(fā)展，進而提高小麥產(chǎn)量的一種種植模式。密行稀株可以有效地改善麥田個體與群體的關系，形成了“大群體、大個體”的高產(chǎn)模式，改良高產(chǎn)群體的肥料調(diào)控手段成為一個急需解決的問題。

本研究通過設定有機無機配合試驗、N肥基追比例試驗，旨在探討密行稀株栽培模式下肥料調(diào)控對小麥生長發(fā)育與產(chǎn)量形成的影響，以期找到與密行稀株相配套的高產(chǎn)施肥模式，為冬小麥新型高產(chǎn)栽培和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在山西省晉中市太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學（東經(jīng)112°32′，北緯37°12′）生態(tài)樓試驗基地進行。該區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，海拔782.6 m，年平均氣溫8.02℃，無霜期180 d，2012—2013年小麥全生育期降水量為173.3 mm。試驗土壤為壤土，肥力中等，播前0～30 cm土壤中有機質含量12.8 g/kg，全氮含量1.76 g/kg，堿解氮0.09 g/kg，有效磷0.04 g/kg，速效鉀0.08 g/kg。土壤pH值為8.2。

1.2 試驗材料

供試小麥品種為山西農(nóng)業(yè)大學選育的多穗型品種山農(nóng)9801。有機肥料為腐熟優(yōu)質牛圈肥（純N含量0.34%），無機肥為尿素。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組排列，3次重復，小區(qū)面積為6 m2（2 m×3 m），播期為2012年10月1日，基本苗為450萬株/hm2。有機肥料均為播前結合耕翻一次性全部施入麥田?；史譃榛┖驮诎喂?jié)期追肥，基追比為5∶5。其他管理措施與高產(chǎn)麥田相同。

試驗共設置6個肥料水平：處理A.無機肥587 kg/hm2（純N 270 kg）；處理B.無機肥783 kg/hm2（純N360 kg）；處理C.有機肥37.5 t/hm2＋無機肥311 kg/hm2（總N270 kg）；處理D.有機肥37.5 t/hm2＋無機肥506 kg/hm2（總N 360 kg）；處理E.有機肥75.0 t/hm2＋無機肥32.6 kg/hm2（總N 270 kg）；處理F.有機肥75.0 t/hm2＋無機肥228.3 kg/hm2（總N 360 kg）。

1.4 測定項目及方法

丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸比色法[24]。超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用NBT光還原法[25]。

在試驗區(qū)各重復小區(qū)，選取同日開花、長勢一致的200株小麥，并做標記。從開花期7 d后開始，每隔7 d取樣一次，每次取10穗，并將各重復的籽粒于85℃下烘干至恒質量，測定平均粒質量。

式中，K為灌漿速率，單位為mg/（?！）；M2為本次測定的平均每粒質量；M1為前一次測定的平均每粒質量；i為2次測定的間隔日數(shù)。

收獲時每個小區(qū)取4 m2進行小麥產(chǎn)量性狀（成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質量）的測定。

2 結果與分析

2.1 有機無機配合施用對花期小麥衰老特性的影響

2.1.1 有機無機配施對花后旗葉丙二醛含量的影響丙二醛為細胞膜脂過氧化指標，其含量越低，抗氧化與逆境脅迫能力越強。

從圖1可以看出，開花后各個處理小麥旗葉MDA含量表現(xiàn)基本一致。在開花后，小麥葉片丙二醛（MDA）含量都呈上升趨勢，特別到生育后期，隨高溫逼熟，丙二醛含量迅速上升，膜脂過氧化作用加強，葉片衰老，功能減退。從變化趨勢來看，單一使用無機肥的處理小麥旗葉的丙二醛含量從開花后就快速上升，而有機無機混合施用處理的小麥則在花后14 d以前上升趨勢緩慢，直到花后21 d才快速上升，這說明有機無機配施處理對延緩小麥早衰有重要作用。

2.1.2 有機無機配施對花期旗葉SOD活性的影響SOD是植株體內(nèi)防御氧自由基傷害的關鍵性酶之一。SOD活性越高，越有利于延緩葉片衰老，延長葉片功能期，促進灌漿進行。從圖2可以看出，小麥從苗期開始SOD活性不斷上升，至開花期達到最大值，然后開始下降，最后失去活性，導致小麥葉片老化。從SOD活性趨勢來看，隨無機肥施用量的加大，小麥旗葉SOD活性在各階段均比較高，說明N肥對于保持小麥葉片內(nèi)部活性具有重要作用；從開花前旗葉SOD活性看，各處理的小麥整體變化趨勢表現(xiàn)為處理F＞E＞D＞C＞B＞A，從花后各時段來看，各處理小麥旗葉SOD活性亦表現(xiàn)為此種規(guī)律，說明有機無機配施有增加小麥旗葉內(nèi)部SOD活性的效果。從花后小麥旗葉SOD活性下降趨勢比較，表現(xiàn)為處理A＞B＞C＞D＞E＞F，有機無機配施處理的小麥在花后14 d前下降平緩，而處理A和B則下降速率較快，說明結合有機肥的施用能夠延長葉片功能期，有利于小麥籽粒光合產(chǎn)物積累。

2.2 有機無機配施對籽粒灌漿速率的影響

小麥的灌漿期是小麥將光合作用生產(chǎn)的淀粉和蛋白質貯藏在小麥種子的過程，直接關系到小麥的最終產(chǎn)量，且在灌漿中期積累速率最大。從圖3可以看出，不同的有機肥處理在花后各時間段內(nèi)對小麥灌漿速率的影響分為3個層次，表現(xiàn)為E和F處理整體偏高，C和D處理次之，A和B處理活性最小。說明在小麥開花后，有機肥為小麥提供了充足的營養(yǎng)，奠定了高產(chǎn)的基礎。在各層次中，隨無機肥施用的增加，灌漿速率均有所增加，但增加幅度非常小。

小麥花后籽粒干質量增長曲線呈現(xiàn)“S”形，與灌漿速率相對應，隨有機肥施用量的增加，各處理亦分為3個層次；A，B，C，D這4個處理無機肥施用量不同，但灌漿速率變化趨勢基本無異；相比之下，處理E和F的相差就比較大，說明在施用無機肥后，施用有機肥可以極大地提高小麥干物質的積累，提高小麥產(chǎn)量。

2.3 有機無機配施對產(chǎn)量形成、產(chǎn)量結構的影響

2.3.1 有機無機配施對冬小麥單株分蘗及成穗率的影響從圖4可以看出，小麥從出苗開始直到成熟，分蘗數(shù)呈現(xiàn)S型變化，于拔節(jié)期分蘗數(shù)最多。不同處理間冬前分蘗數(shù)差異明顯，并隨無機肥施用量的增加，分蘗數(shù)呈上升趨勢，表現(xiàn)為處理B＞A＞D＞C＞F＞E，處理B比處理E高出了43.8%，說明在冬前，小麥分蘗與速效N的施用量有直接關系。

從冬后分蘗來看，原來沒有效應的有機肥從返青期開始發(fā)揮效應，隨著有機肥施用量的增加，小麥分蘗數(shù)呈上升趨勢，在拔節(jié)期，有機肥處理的小麥分蘗數(shù)達到3.7個以上，與單施無機肥處理的小麥差異明顯；在后期小穗兩極分化過程中，有機肥可以有效提高分蘗率，有機肥施用越多，單株成穗的越多，說明有機肥作為一種緩效肥，在小麥生長發(fā)育后期為小麥提供了充足的營養(yǎng)，促進了單株成穗數(shù)，對提高大田總穗數(shù)意義重大。另外，在有機肥施用的同時，隨著無機肥施用量的升高，小麥單株成穗數(shù)亦呈現(xiàn)增加的趨勢，因此，采用有機無機配施運籌方式值得推廣應用。

2.3.2 有機無機配施對產(chǎn)量及產(chǎn)量結構的影響由表1可知，施肥能顯著提高小麥產(chǎn)量水平。6個處理實際平均產(chǎn)量為6 652.5 kg/hm2，在大面積上屬于高產(chǎn)水平，表明N肥運籌及有機無機的配施及其施用數(shù)量的投入是大面積生產(chǎn)的基本措施。6個處理不論理論產(chǎn)量還是實際產(chǎn)量，處理間都達到顯著差異水平，其中，最高產(chǎn)量（F處理）與最低產(chǎn)量（A處理）的實際產(chǎn)量分別為9 001.8，6 795.4 kg/hm2，高產(chǎn)量比低產(chǎn)量增產(chǎn)約24.5%。由此得知，有機肥與無機肥的混合施用會提高小麥產(chǎn)量，而配合施肥處理中，又以化肥配比高的優(yōu)于配比低的處理。

表1 有機無機配施對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響

不同處理表現(xiàn)為穗數(shù)＞千粒質量＞穗粒數(shù)，說明有機無機配合施用并適當增加N肥比，對促進冬前、返青、拔節(jié)的群體、個體分蘗的增長，提高分蘗成穗率具有突出的作用，而有機肥與高比例的N肥又保證了灌漿籽粒形成期的N素供應，維持并延緩了葉片各功能期，明顯促進了粒質量的提高。

3 結論與討論

3.1 有機無機配施對小麥生長發(fā)育后期衰老性狀的影響

小麥的灌漿期是小麥產(chǎn)量決定的重要時期，灌漿速度和灌漿時間的長短則會直接影響干物質的積累，本研究通過對有機無機肥的配施達到降低葉片過氧化作用，延緩葉片衰老，從而提高作物產(chǎn)量。張永清等[26]的研究表明，施用有機肥可以有效解決因干旱缺水所帶來的影響，延緩葉片衰老，從而提高小麥產(chǎn)量。

本研究對單施無機肥和有機無機肥的混施進行了比較，結果表明，混施可以有效地降低小麥發(fā)育期間旗葉由于MDA帶來的過氧化作用，增加葉片的抗氧化能力，提高產(chǎn)量；在有機無機肥配合施用及單施無機肥各處理間，SOD活性和小麥產(chǎn)量都與無機肥的施用量呈正相關，MDA卻與之相反；表明生育中后期旗葉衰老程度的差異是導致處理間小麥籽粒產(chǎn)量差異的重要原因。

3.2 有機無機配合施用的重要性

氮素含量影響小麥群體結構和產(chǎn)量，合理施氮是改善小麥群體質量的主要途徑[27]。有機無機配施可以顯著提高有效分蘗占最大分蘗的比例。試驗表明，由于花后有機肥效的發(fā)揮，延緩了植株后期衰老，因而，延緩了后期小麥葉片灌漿速率和最大灌漿持續(xù)期，顯著提高了籽粒千粒質量，進一步提高了產(chǎn)量；同時，有機無機配合施用處理的生物產(chǎn)量加大，經(jīng)濟系數(shù)亦較高。本試驗采用有機無機配合施肥處理產(chǎn)量達6 000 kg/hm2以上，特別是處理F達到了9 000 kg/hm2。本研究初步認為，其原因一為本試驗采用的土壤地力基礎好，又是休閑老茬麥田，2011年又施入純牛糞75 t/hm2；二為采用密行稀株播種方式，使單株營養(yǎng)面積擴大。雖然這種土地肥力條件在生產(chǎn)上不存在，但這種統(tǒng)籌施肥方式達高產(chǎn)的現(xiàn)象值得進一步研究。

有機肥有效期長，肥力持久緩和，無污染，但是施肥前期見效差，無法滿足小麥當季的營養(yǎng)需求?；蕝s與之相反，肥效快卻不穩(wěn)定，但是特別容易流失，影響生態(tài)環(huán)境，長期施用或施用不當，會造成一系列不良后果。而二者的配合使用實現(xiàn)了有機肥與無機肥之間的優(yōu)勢互補，肥效高且穩(wěn)定，見效快且持久，相輔相成提高小麥產(chǎn)量。另外，隨著人們對糧食產(chǎn)品質量的要求提高，“綠色農(nóng)業(yè)”和“有機農(nóng)業(yè)”等是當前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的新動向，少用或者不用無機化肥是該體系的核心，從試驗可知，有機無機配施可以滿足這2個方面的需求。

［1］CIOMPI SE，GENTILLLG，SOLDATINI GF.The effect ofnitrogen on leaf gas exchange and chlorophyll fluorescence parameters in sunflower[J].Plant Science，1996，118：177-184.

［2］MCDONALD A J S，DAVIES W J.Keeping in touch：Response of the whole plant todeficits in water and nitrogen supply[J].Advancesin Botanical Research，1996，22：229-300.

［3］WU F B，WU L H，XU F.ChlorophyⅡmeter topredict nitrogen side dress requirement for short-season cotton（Gossypium hirutun L.）[J].Field Crops Res，1998，56（3）：309-314.

［4］LEIDIE O，SILBER BUSH M，SOARES MIN，et al.Salinity and nitrogen nutrition studies on peanut and cotton plants[J].J Plant Nutri，1992，15（5）：591-604.

［5］ZAI A K EUSUF，HORIUCHI T，MATSUI T.Effects of green manure and compost of pea plant on wheat[J].Compost Science&Utilization，2008，16（4）：275-284.

［6］劉駿，陳榮麗，陳桂月，等.秸稈還田與氮肥、有機肥配施對小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2015，44（3）：48-51.

［7］THEODORAMATSI，ANANTASIOSSLITHOURGIDIS，ATHANA SIOS A GAGIANAN.Effects of injected liquid cattle manure on growth and yield of winter wheat and soil characteristics[J].AgronomyJournal，2003，95：592-596.

［8］姜東，于振文，許玉敏，等.有機無機肥料配合施用對冬小麥根系和旗葉衰老的影響[J].土壤學報，1999，36（4）：440-447.

［9］章永松，林咸永，羅安程，等.有機肥（物）對土壤中磷的活化作用及機理研究：Ⅱ.有機肥（物）分解產(chǎn)生的有機酸及其對不同形態(tài)磷的活化作用[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，1998，4（2）：151-155.

［10］羅安程，SUBEDI TB，章永松，等.有機肥對水稻根際土壤中微生物和酶活性的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，1999，5（4）：321-327.

［11］BHANDARI A L，LADHA J K，PATHAK H，et al.Yield and soil nutrient changes in a long-termrice-wheat rotation in India[J].Soil Sci Soc AmJ，2002，66：162-170.

［12］YADVINDER-SINGH，BIJAY-SINGH，LADHAJ K，et al.Longterm effects of organic inputs on yield and soil fertility in rice-wheat rotation[J].Soil Sci Soc AmJ，2004，68：845-853.

［13］KUNDU S，RANJAN BHATTACHARYYA，VED PRAKASH，et al.Long-term yield trend and sustainability of rainfed soybean-wheat system through farmyard manure application in a sandy loam soil of the Indian Himalayas[J].Biol Fertil Soils，2007，43：271-280.

［14］王夢飛，郭慶瑞，郭鳳琴.密度與氮肥施用量對高寒區(qū)玉米產(chǎn)量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2011，39（5）：425-427.

［15］高璐陽，房增國，史衍璽.施氮量對鮮食型甘薯產(chǎn)量、品質及氮素利用的影響[J].華北農(nóng)學報，2014，29（6）：189-194.

［16］姜自紅，劉中良，江生泉，等.秸稈還田與氮肥配施對小麥產(chǎn)量和收獲指數(shù)的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學，2016，22（1）：9-12.

［17］LI FUCUI，WANG ZHAOHUI，DAI JIAN，et al.Fate of nitrogen from green manure，straw，and fertilizer applied to wheat under different summer fallowmanagement strategies in dryland[J].Biologyand FertilityofSoils，2015，51（7）：769-780.

［18］ZHANGSHULAN，LI ZHIJUN，LIUJUNMEI，et al.Long-termeffects of straw and manure on crop micronutrient nutrition under a wheat-maize cropping system[J].Journal of Plant Nutrition 2015，38（5）：742-753.

［19］KHAN EUSUF ZAI AMANULLAH，HORIUCHI TAKATSUGU，MATSUI TSUTOMU，et al.Residual effects of compost and green manure of pea with other organic wastes on nutrient-use efficiency of successive rice after wheat[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis，2010，41（18）：2154-2169.

［20］SIMK M，HOPKINS D W，KALCIK J，et al.Biological and chemical properties of arable soils affected by long-term organic and inorganic fertilizer application[J].Biology and Fertility of Soils，1999，29（3）：300-308.

［21］JAN AMANULLAH，NOOR MAIMOONA.Wheat response to farm yard manure and nitrogen fertilization under moisture stress conditions[J].Journal ofPlant Nutrition，2011，34（5）：732-742.

［22］FREDRIKSSON H SALOMONSSON，SALOMONOSSON A C. Wheat cultivated with organic fertilizers and urea：baking performance and dough properties[J].Acta Agriculturae Scandinavica，Section B-Soil&Plant Science，1997，47（1）：35-42.

［23］IQBAL M，IDOWU O J，HASSAN A.Dairy manure and nitrogen fertilizer effects on residual nitrate and phosphate，and wheat yield in a sandy clay loam soil[J].Journal of Plant Nutrition，2014，37（4）：562-574.

［24］林植芳.水稻葉片的衰老與超氧化物歧化酶活性及膜質過氧化作用的關系[J].植物學報，1984，26（6）：605-615.

［25］王愛國，羅廣華，邵從本，等.大豆種子超氧物歧化酶的研究[J].植物生理學報，1983，9（1）：77-84.

［26］張永清，苗果園.水分脅迫條件下有機肥對小麥根苗生長的影響[J].作物學報，2006，32（6）：811-816.

［27］陸增根，戴廷波，姜東氮，等.氮肥運籌對弱筋小麥群體指標與產(chǎn)量和品質形成的影響[J].作物學報，2007，33（4）：590-597.

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

山西省科技攻關項目（20140311011-7）

范晉波（1991-），男，山西晉城人，在讀碩士，研究方向：作物栽培與耕作。王愛萍為通信作者。