薛遠(yuǎn)賽，師長(zhǎng)海，王源溪，吳 震，張守福，劉義國(guó)

（1巨野縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東巨野 274900；2青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東青島 266000；3青島海力源生物科技有限公司，山東青島 266000）

0 引言

土壤鹽漬化作為世界上最主要的非生物脅迫之一，很大程度上影響了作物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界約有9.5×108hm2鹽漬化土地，約占可利用耕地的15%，中國(guó)約有9913 萬(wàn)hm2鹽漬化土地，占全國(guó)土地紅線的5%[1-4]。伴隨著人口增長(zhǎng)、工業(yè)發(fā)展，可耕地面積急劇降低，而不合理的農(nóng)業(yè)措施及工業(yè)的開發(fā)，鹽漬化土地的面積大幅度增加，因此鹽漬化土地的高效利用及合理改良成為中國(guó)乃至世界亟待解決的農(nóng)業(yè)問(wèn)題之一[5-6]。

小麥在世界范圍內(nèi)作為主要糧食作物之一，如何合理改良鹽堿地進(jìn)而提高鹽堿地小麥產(chǎn)量對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。有研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥在一定的程度上可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、小麥產(chǎn)量、品質(zhì)及肥料利用效率[7-8]。溫云杰等[9]、王勝亭[10]認(rèn)為過(guò)磷酸鈣一方面可以為土壤帶來(lái)磷素營(yíng)養(yǎng)，提高磷肥利用率，另一方面，過(guò)磷酸鈣中的鈣離子可以與鹽堿地中的鈉離子發(fā)生交換，有效減少鹽堿地的鹽分含量，可有效的改善鹽堿地。杜白等[11]、馮克云等[12]認(rèn)為有機(jī)肥和過(guò)磷酸鈣均可顯著改善鹽堿地的土壤環(huán)境，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)。前人在改良、利用鹽堿地方面做了充分的驗(yàn)證，但在山東渤海灣鹽堿地的驗(yàn)證較少，也無(wú)較為合適的肥料配方，本試驗(yàn)通過(guò)研究東營(yíng)鹽堿地小麥的SPAD、LAI、Pn、Gs、Tr等，進(jìn)而揭示不同肥料對(duì)鹽堿地小麥光合特性及產(chǎn)量的影響。進(jìn)而確定山東渤海灣合理的肥料類型，為鹽堿地的開發(fā)和持續(xù)利用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)小麥品種為‘青麥6 號(hào)’，小麥品種由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院育種試驗(yàn)室提供。試驗(yàn)在東營(yíng)市黃河農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，年降水量約480～580 mm，年均氣溫約11～15℃。土壤養(yǎng)分含量：全氮1.58 g/kg，速效磷20.63 mg/g，速效氮61.62 mg/g，速效鉀111.56 mg/g，有機(jī)質(zhì)9.67 mg/g，含鹽量0.35%，pH 8.5。

本試驗(yàn)設(shè)復(fù)合肥(N:P:K 為18:18:18)1500 kg/hm2(CK)、海藻酸有機(jī)肥料（海藻酸≥500 mg/kg，有機(jī)質(zhì)≥45%,氮磷鉀≥5%)1500 kg/hm2(T1)、過(guò)磷酸鈣（有效成分≥12%）1500 kg/hm2(T2)、過(guò)磷酸鈣與海藻酸有機(jī)肥各50kg/畝混施(T3)4 種處理，肥料由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院海藻酸肥料轉(zhuǎn)化基地提供。每個(gè)處理設(shè)置3 次重復(fù)，隨機(jī)分布，每個(gè)小區(qū)面積為124 m2(20 m×6.2 m)。播種日為2018年10月15日。

1.2 取樣與測(cè)定方法

1.2.1 小麥旗葉光合特性的測(cè)定 冬小麥開花期進(jìn)行，在小麥開花期各處理選取生長(zhǎng)基本一致植株的旗葉掛牌標(biāo)記，從開花期始間隔7 天測(cè)定，于無(wú)風(fēng)晴天上午9:00—11:00 采用SPAD-502 型葉綠素計(jì)，在距離葉尖1/3 處測(cè)定葉綠素含量，隨機(jī)取10 片旗葉測(cè)定葉綠素含量，取平均數(shù)；用美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400型光合儀，測(cè)定標(biāo)記葉片旗葉的Pn、Ci、Gs、Tr等光合指標(biāo)，每個(gè)重復(fù)測(cè)定5片葉。從開花期開始，從各處理小區(qū)取10株，剪下各處理的所有葉片，采用LI-3100葉面積儀測(cè)定植株葉面積，計(jì)算出LAI，每次測(cè)定間隔7天。1.2.2 小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素 在小麥?zhǔn)肇浧谠谔镩g測(cè)各小區(qū)的畝穗數(shù)，穗粒數(shù)及千粒重，每小區(qū)選取4 m2，經(jīng)自然風(fēng)干后脫粒，稱取千粒重后折算成理論產(chǎn)量。

1.2.3 灌漿數(shù)學(xué)模型的擬合

多項(xiàng)式回歸方程擬合見式(1)。

對(duì)方程求導(dǎo)得式(2)。

其中y代表小麥千粒重，t為小麥花后天數(shù)，b1、b2、b3為模擬方程的系數(shù)，對(duì)式(1)二次求導(dǎo)可得灌漿速率極大值出現(xiàn)的時(shí)間。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)、圖表利用Excel 2007處理，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和差異性顯著性選用SAS 9.3處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)小麥旗葉SPAD的影響

葉綠素含量對(duì)旗葉的光合作用具有顯著的影響，由表1 可以看出，各處理的旗葉葉綠素含量呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，但下降幅度存在差異性，其中CK處理的葉綠素下降的幅度最大，表明旗葉衰老速度較快。T3于T2、T1相比較，其旗葉葉綠素含量差異顯著，與CK相比，僅在花后14天及28天差異顯著，但T3旗葉的葉綠素含量始終高于其余處理，T3處理在花后28天時(shí)，旗葉的葉綠素含量為29.33，相較于其余處理分別提高了28.64%、13.37%、13.99%，說(shuō)明了T3 處理可以有效減緩旗葉衰老速度，顯著提高旗葉的持綠期。

表1 不同處理對(duì)小麥旗葉SPAD的影響

2.2 不同處理對(duì)小麥LAI的影響

LAI是促進(jìn)小麥高產(chǎn)的重要因素，由表2可知，4個(gè)處理的LAI呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，但下降幅度存在一定的差異性，綜合比較而言，各處理間的LAI存在顯著的差異。T3 與其余處理相比較，其LAI顯著高于其他處理；T2 處理的各時(shí)期LAI均小于其余處理，但與CK及T1相比較差異不顯著。T3與CK相比較，花后各時(shí)期其LAI分別提高了8.88%、18.71%、26.89%、23.92%、15.36%。在開花后期良好的LAI可以有效促進(jìn)旗葉的光合作用，在開花21天時(shí)，相較于其他處理，T3的LAI提高了19.17%～34.66%；花后28 天時(shí)，相較于其他處理，T3 的LAI提高了12.54%～18.32%。表明了T3 處理在開花后期也存在良好的葉面積指數(shù)，有效促進(jìn)了旗葉的光合作用。

表2 不同處理對(duì)小麥LAI的影響

2.3 不同處理對(duì)旗葉Pn的影響

由表3 可以看出，各處理的Pn出現(xiàn)不同的變化，其中，CK、T2、T3的旗葉的Pn呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì)；T1 處理的Pn為逐步降低的變化趨勢(shì)。T3 與其余處理相比，其旗葉的Pn顯著高于其余處理，且差異顯著；其余處理的Pn相比也有差異，總體而言差異不顯著，在開花7 天后，T2 處理的旗葉Pn最低，T3 處理的最高，相較于CK，T3旗葉的Pn顯著提高，不同時(shí)期分別提高了16.34%、29.56%、20.32%、20.91%、14.59%，平均提高了20.34%，表明了T3處理相較于CK顯著提高了而小麥旗葉的Pn，有效促進(jìn)了小麥的光合作用。T2 處理相較于CK，旗葉的Pn略有下降，但差異不顯著。

表3 不同處理對(duì)旗葉Pn的影響

2.4 不同處理對(duì)小麥旗葉Gs的影響

由表4可知，各處理的Gs均出現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，均在花后7 天達(dá)到最大值，T3 處理的Gs最高，達(dá)到了0.40 molH2O/(m2·s)。T3 處理與其余處理相比，其Gs均高于其余處理，且差異顯著；CK、T1、T2三者相比較差異不顯著，但在花后七天，T1、T2 處理的Gs均高于CK。T3 與其余處理相比，正在開花期其Gs分別平均提高了49.24%、36.18%、50.26%，尤其是開花后期，T3處理的Gs與其他處理相比Gs提升最為明顯，在花后21天，T3處理與T1處理相比氣孔導(dǎo)讀提高了68.75%；花后28 天，T3 處理與CK、T2 處理相比氣孔導(dǎo)讀分別提高了88.89%、70.00%。表明了T3 處理在開花后期也可以保持良好的Gs，促進(jìn)光合作用的進(jìn)行。

表4 不同處理對(duì)小麥旗葉Gs的影響 molH2O/(m2·s)

2.5 不同處理對(duì)小麥旗葉Ci的影響

由表5可以看出，各處理的Ci為逐漸上升的趨勢(shì)，但上升幅度存在一定差異性。T3 處理與其余處理相比。其旗葉Ci在整個(gè)開花期均低于其余處理，但僅在花后0 天時(shí)差異顯著，T3 處理與CK 相比在花后0 天、21天、28天差異顯著，與TI、T2處理相比在花后0天、7天差異顯著。在開花期過(guò)高的Ci會(huì)抑制氣孔的開放及光合作用的進(jìn)行，在開花21天及28天時(shí)，T3處理的Ci比CK 降低了4.54%、7.39；與T1 相比分別降低了0.58%、0.66%；與T2 相比分別降低了4.42%、3.09%。表明了T3處理可在一定的程度上降低旗葉的Ci，防止過(guò)高二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響。

表5 不同處理對(duì)小麥旗葉Ci的影響 μmol CO2/mol

2.6 不同處理對(duì)小麥旗葉Tr的影響

由表6 可知，和處理的Tr呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì)，CK在花后7天有最大Tr，其余處理均在花后14天有最大Tr，說(shuō)明了CK 在開花后提前進(jìn)入衰老期。整個(gè)開花期而言，T3 處理的Tr相較于其余處理普遍較高，在花后7 天、21 天、28 天與其余處理相比，Tr差異顯著。開花后期較高的Tr從側(cè)面反映了旗葉的衰老程度，在開花21天時(shí)，T3處理的Tr相較于其余處理分別提高了20.94%、-1.11%、28.93%；在開花28 天時(shí)T3處理的Tr相較于其余處理分別提高了42.43%、21.29%、44.57%，說(shuō)明了T3 處理旗葉在開花后期也可以保持較高的Tr。

表6 不同處理對(duì)小麥旗葉Tr的影響

2.7 不同處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表7 可以看出，各處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均表現(xiàn)為T3>T2>CK>T1。T3的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重分別達(dá)到了711.66×104/hm2、33.55粒/穗、42.01g，與CK相比，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均差異顯著，表明了T3 相較于CK通過(guò)影響小麥的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重進(jìn)而顯著提高了產(chǎn)量。T1 與CK 相比，T1 處理的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均低于CK，且穗數(shù)、千粒重及產(chǎn)量差異顯著，穗粒數(shù)差異不顯著；T2與CK相比，T2處理各項(xiàng)指標(biāo)均高于CK，且穗數(shù)及產(chǎn)量差異顯著，穗粒數(shù)及千粒重差異不顯著，表明了T2相較于CK可顯著改善了小麥的穗數(shù)，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)量的提高。CK 的產(chǎn)量為5941.20 kg/hm2，其余處理與CK 相比分別增產(chǎn)了43.46%、-10.86%、25.88%。

表7 不同處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.8 不同處理下小麥灌漿數(shù)學(xué)模型

由表8 可知，不同處理的灌漿方程分別為、Y=- 0.001X3+ 0.07381X2- 0.32946X、Y=- 0.00059X3+0.04438X2+0.26764X、Y=- 0.00094X3+ 0.07508X2-0.44742X、Y=-0.00085X3+0.07465X2-0.52599X。相較于CK，其余處理的最大灌漿速率略有升高，但最大灌漿速率相比差異不顯著，表現(xiàn)為T3>T2>CK>T1。相較于其他處理，T3處理的最大灌漿日期分別出現(xiàn)在24.6天、25.07 天、26.62 天、29.27 天，總灌漿期為44.52 天、55.85天、51.66天、51.02天，表明了T3處理的最大灌漿速率出現(xiàn)日期得到了推遲，且T3處理保持高效灌漿的日期較多，可積累轉(zhuǎn)運(yùn)更多有機(jī)物質(zhì)。

表8 不同處理下小麥灌漿數(shù)學(xué)模型

3 討論與結(jié)論

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，在光合作用的光吸收中起核心作用；葉面積指數(shù)可以較好的反映作物群體大小。在特定的范圍內(nèi)，作物的產(chǎn)量與葉面積指數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)。李燕青[13]、Qiu[14]、張黛靜等[15]研究發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥可顯著提高土壤肥力，促進(jìn)作物葉綠素的形成及植物的生長(zhǎng)；喬鈜元[16]、Ashraful Alam等[17]認(rèn)為過(guò)磷酸鈣可降低土壤全鹽含量，降低鹽脅迫對(duì)葉片的危害，提高葉綠素含量。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在灌漿期間T3 處理的葉綠素含量及葉面積指數(shù)均高于其他處理。T1、T2處理的葉綠素含量及葉面積指數(shù)低于CK，這與前任研究不一致，可能與施肥種類有關(guān)，T1、T2 處理僅單獨(dú)施用了有機(jī)肥或過(guò)磷酸鈣，無(wú)法為植物提高足夠的養(yǎng)分含量，加之高濃度鹽脅迫，在一定的程度上降低了旗葉的持綠期，造成作物旗葉的葉綠素含量及葉面積指數(shù)的降低[18]。

小麥葉片等營(yíng)養(yǎng)器官進(jìn)行光合作用，合成、積累碳水化合物并向籽粒轉(zhuǎn)移與分配是小麥產(chǎn)量提高的主要因素[19-22]。因此旗葉的光合特性決定了作物的產(chǎn)量及品質(zhì)。研究認(rèn)為，有機(jī)肥及過(guò)磷酸鈣可以顯著提高作物的光合特性，促進(jìn)光合作用的進(jìn)行[23-24]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，T3 處理相較于CK，顯著提高了旗葉的Pn、Gs、Tr，降低了開花后期的Ci，顯著提高了小麥旗葉的光合作用，促進(jìn)了干物質(zhì)的積累，提高了作物產(chǎn)量。

穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重構(gòu)成了小麥產(chǎn)量，T3與其余處理相比提高了穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，說(shuō)明了有T3處理可以提高鹽堿地小麥產(chǎn)量。有機(jī)肥與過(guò)磷酸鈣混施提高了葉綠素含量、葉面積指數(shù)及光合特性，提高了小麥產(chǎn)量?？赡茉蛉缦拢阂皇呛Ｔ逅嵊袡C(jī)肥與過(guò)磷酸鈣混施提高了土壤中有機(jī)質(zhì)的含量、土壤微生物菌群數(shù)量，改善了土壤肥力，而過(guò)磷酸鈣又可增加了土壤中鈣素含量，可置換出鹽堿地土壤中的鈉離子，降低了鹽堿地對(duì)小麥的危害，提高了鹽堿地小麥產(chǎn)量[25-26]，二是過(guò)磷酸鈣與海藻酸有機(jī)肥混合施用能顯著提高土壤中的磷含量及土壤酶活性[27-28]，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高作物產(chǎn)量；三是有機(jī)肥中含有海藻酸生物刺激素，可促進(jìn)根系的生長(zhǎng)、提高作物抗逆性、提高肥料的利用率[29]。

通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)磷酸鈣和有機(jī)肥混施提高了小麥的葉綠素含量及葉面積指數(shù)，促進(jìn)了旗葉光合作用的進(jìn)行，促進(jìn)了小麥產(chǎn)量的增加。就本試驗(yàn)而言，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)僅為東營(yíng)環(huán)渤海地區(qū)，因此T3處理可作為東營(yíng)渤海地區(qū)小麥的施肥方案，但過(guò)磷酸鈣與海藻酸有機(jī)肥混施最大的增產(chǎn)比例及增產(chǎn)機(jī)制，仍需進(jìn)一步的理化及分子試驗(yàn)驗(yàn)證。