張靜 馬嵩科 張冬霞 柴雪茹 張俊豪 王賀正 文曉陽(yáng)

摘要：為明確豫西旱地秸稈還田配施氮肥后小麥的生理特性及其產(chǎn)量變化，進(jìn)行玉米秸稈還田配施不同氮肥水平對(duì)小麥開花后旗葉生理生化特性及小麥產(chǎn)量的影響研究。選用洛旱22為材料，采用裂區(qū)試驗(yàn)，主區(qū)為玉米秸稈還田處理，分別為秸稈不還田（S0）、秸稈全量還田（S1）；副區(qū)為不同施氮量處理，分別為0（N0）、120（N1）、180（N2）、240（N3）、300（N4） kg/hm2，測(cè)定小麥開花后旗葉葉綠素、丙二醛（MDA）、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）活性等生理生化指標(biāo)。結(jié)果表明，隨著小麥開花后生育期的推進(jìn)，葉綠素含量有不斷降低的趨勢(shì)；可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量和SOD活性均呈先上升后下降的趨勢(shì)，在開花后 14 d 達(dá)到峰值；MDA含量在秸稈還田條件下呈先下降后上升的趨勢(shì)，在開花后21 d降到最低值，MDA含量在秸稈不還田條件下開花后14 d降到最低值。不同氮素水平處理之間，葉綠素、可溶性糖含量整體上隨著施氮量的升高而升高；可溶性蛋白、脯氨酸含量和SOD活性，均在一定施氮范圍內(nèi)隨著施氮量的增加而增加（提高）；POD活性隨著施氮量的增加變化規(guī)律不明顯，但在秸稈還田配施240 kg/hm2氮肥水平下活性最高；MDA含量隨著施氮量的增加而減少。葉綠素、可溶性糖含量和SOD、POD活性均在秸稈還田條件下高于秸稈不還田；MDA、可溶性蛋白和脯氨酸含量在秸稈還田條件下低于秸稈不還田。結(jié)果表明，無(wú)論秸稈還田與否，施氮量在240 kg/hm2水平下的小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、產(chǎn)量均高于其他氮肥水平，秸稈還田配施240 kg/hm2氮肥水平下小麥產(chǎn)量最高，施氮量超過(guò) 240 kg/hm2 水平后增施氮肥有減產(chǎn)趨勢(shì)。綜上所述，秸稈還田配施240 kg/hm2氮肥為豫西旱地玉米秸稈還田后小麥高產(chǎn)適宜的施氮水平。

關(guān)鍵詞：玉米；秸稈還田；氮肥；旱地小麥；生理生化特性；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S512.106? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）23-0061-08

收稿日期：2023-02-03

小麥?zhǔn)窃ノ鞯貐^(qū)的主要糧食作物，但因該地區(qū)屬于丘陵旱區(qū)，年降水量偏少，旱災(zāi)頻發(fā)，土地貧瘠、耕性較差、有機(jī)質(zhì)含量偏低，嚴(yán)重限制了小麥增產(chǎn)［1］。氮素作為小麥生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中所必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素之一，在小麥個(gè)體發(fā)育、群體調(diào)控和產(chǎn)量形成中都有明顯的成效。適量增施氮肥能顯著延緩旗葉葉片衰老，增強(qiáng)光合效率，有利于產(chǎn)量的提高。然而，過(guò)量投入氮肥會(huì)加速葉片衰老，造成小麥的抗倒伏能力、病蟲害抗性下降，不利于光合產(chǎn)物的積累，對(duì)提高產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益存在負(fù)面影響，會(huì)造成土壤養(yǎng)分失衡，土壤生產(chǎn)力降低，從而造成不容忽視的地下水、地表水和大氣環(huán)境污染問題［2-4］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)作物的氮肥利用率低于40%，氮肥施入農(nóng)田卻不能被充分利用［5］。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上推行氮肥減量技術(shù)迫在眉睫。玉米秸稈是高產(chǎn)的秸稈資源，其中富含氮、磷以及微量元素，還田后可以提高土壤肥力與作物產(chǎn)量，還可以避免因秸稈焚燒造成的大氣污染，從而改善農(nóng)田的生態(tài)系統(tǒng)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境［6-7］。研究表明，玉米秸稈直接還田時(shí)，土壤的碳素物質(zhì)徒增，但微生物對(duì)碳素的分解，須吸收土壤中的氮，如不能適時(shí)增加氮肥用量，易造成土壤氮素的缺乏，影響下茬作物的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致減產(chǎn)。因此，在秸稈還田的同時(shí)要適時(shí)增施氮肥，不僅可以達(dá)到加快秸稈腐解的要求，同時(shí)也確保了作物的正常生長(zhǎng)需要［8］。

前人分別從玉米秸稈還田和氮肥減施單因素進(jìn)行研究，對(duì)小麥的抗氧化酶活性以及可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛（MDA）含量等生理生化指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果顯示，一定量的玉米秸稈還田能提高小麥葉片可溶性蛋白和可溶性糖含量，增強(qiáng)超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，降低MDA含量，延緩葉片衰老，增加小麥產(chǎn)量［1，9-13］。隨著施氮水平的提高，可溶性糖、蛋白和脯氨酸含量及SOD、POD、CAT活性均能明顯提高，而MDA含量顯著降低；但是，當(dāng)施氮水平高于某一程度時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)的增幅（降幅）均不顯著，或呈現(xiàn)出下降（上升）的趨勢(shì)［3，14］。秸稈還田配施氮肥與單獨(dú)施用等量的氮肥相比較，前者能顯著增強(qiáng)土壤肥力、提高作物植株地上部分對(duì)氮素的吸收利用和積累量，從而有利于提高小麥籽粒產(chǎn)量；秸稈還田配施氮肥在一定程度上提高了小麥旗葉的葉綠素含量，能促進(jìn)小麥旗葉光合作用及蒸騰作用，然后提高干物質(zhì)的積累量，對(duì)小麥的產(chǎn)量有提高作用，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)高產(chǎn)的目的［15-20］。

相對(duì)于單一秸稈還田或者單施氮肥而言，秸稈還田與氮肥配合施用，對(duì)作物產(chǎn)量及環(huán)境具有顯著的影響。目前，關(guān)于秸稈還田或施氮量單一因素下的報(bào)道較全面，但對(duì)秸稈還田配施氮肥的研究主要集中在土壤肥力和養(yǎng)分吸收利用上，研究結(jié)果也因地域不同而存在差異，特別是在豫西旱地生態(tài)條件下對(duì)秸稈還田配施氮肥的栽培技術(shù)研究更為鮮見。本研究在秸稈還田和秸稈不還田的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)置不同氮肥施量處理，探討秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地冬小麥生育后期旗葉生理生化特性和產(chǎn)量的影響，篩選出適宜豫西旱地小麥生產(chǎn)的栽培方式，從而為本地區(qū)小麥栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試冬小麥品種為洛旱22。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)于2020年10月至2021年6月，在河南科技大學(xué)（開元校區(qū)）試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)（33°35′～35°05′N，111°08′～112°59′E）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)地處溫帶，屬于半濕潤(rùn)、半干旱大陸性季風(fēng)氣候，地勢(shì)平坦，排水條件良好。試驗(yàn)地土壤為黃潮土，質(zhì)地為壤土，播種制度為冬小麥與夏玉米輪作。土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為：堿解氮33.86 mg/kg、速效磷6.84 mg/kg、速效鉀223.82 mg/kg、有機(jī)質(zhì)10.72 g/kg，土壤pH值為7.56。

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為玉米秸稈還田處理，分別為秸稈不還田（S0）、秸稈全量還田（S1）；副區(qū)為施氮量處理，設(shè)置5個(gè)施氮水平：0（N0）、120（N1）、180（N2）、240（N3）、300（N4） kg/hm2。其中秸稈還田處理前茬作物是夏玉米，2020年9月收獲后秸稈留在田間，將整株玉米秸稈機(jī)械粉碎后全量還田，播種前深翻（30 cm）入土，然后撒施肥料，用旋耕機(jī)旋耕后播種小麥；秸稈不還田處理是將玉米秸稈移出田塊，其他耕作措施同秸稈還田處理。各處理磷肥用量均為75 kg/hm2、鉀肥用量均為150 kg/hm2，其中氮肥為尿素，磷肥為過(guò)磷酸鈣（以P2O5計(jì)），鉀肥為氯化鉀。所有肥料均在小麥播前作底肥施入。統(tǒng)一用播種機(jī)播種，播種量均為150 kg/hm2，生長(zhǎng)期間管理措施與大田相同。小區(qū)面積為12 m2，重復(fù)3次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 小麥旗葉生理生化指標(biāo) 分別于小麥開花后7、14、21、28 d取樣，每次每個(gè)小區(qū)選取有代表性的旗葉若干，裝入冰壺迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，保存于 -40 ℃ 低溫冰箱中，用于測(cè)定旗葉各項(xiàng)生理生化指標(biāo)。

葉綠素含量用丙酮乙醇比色法測(cè)定［21］；可溶性糖含量用蒽酮比色法測(cè)定［21］；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法測(cè)定［21］；MDA含量采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定［21］；SOD活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）比色法測(cè)定［21］；POD活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定［21］；脯氨酸含量采用磺基水楊酸比色法測(cè)定［21］。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 在小麥成熟期，各小區(qū)選取1 m雙行小麥植株手工收獲后，調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)，風(fēng)干后測(cè)定籽粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量，并折算產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用DPS做方差分析及多重比較，用Origin繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉葉綠素含量的影響

葉綠素是植物光合作用過(guò)程中，將光能向化學(xué)能轉(zhuǎn)換和物質(zhì)合成所用的關(guān)鍵生物體［22］。由圖1可知，隨著小麥開花后生育期的延長(zhǎng)，葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素總量均呈不斷降低的趨勢(shì)。不同施氮水平間的比較結(jié)果顯示，葉綠素a含量在S0條件下，除S0N3外均隨施氮量的增加而上升，在S1條件下，除S1N1外均隨施氮量的增加呈上升的趨勢(shì)；與S0N0相比，S0N1～S0N4、S1N0～S1N4的葉綠素a含量分別提高27.9%、38.1%、33.5%、42.7%、25.6%、22.6%、29.8%、40.3%、45.3%，S1N4處理下最高。葉綠素b含量在S0、S1條件下均隨施氮量的增加而呈上升趨勢(shì)，S1N4處理下最高。類胡蘿卜素含量和葉綠素總量在S0條件下整體呈隨施氮量的增加而上升的趨勢(shì)，S0N3略低于S0N2；在S1條件下，除S1N1處理外整體呈隨施氮量的增加而上升，S1N4處理下最高。與S0N0相比，S0N1～S0N4、S1N0～S1N4的葉綠素b含量分別提高56.1%、82.2%、92.0%、113.8%、52.3%、63.8%、65.6%、119.2%、119.9%；類胡蘿卜素含量分別提高20.7%、26.9%、21.6%、33.2%、19.8%、15.0%、25.5%、26.9%、36.5%；葉綠素總量分別提高33.2%、46.3%、44.4%、56.0%、30.6%、30.3%、36.5%、55.1%、59.2%。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，秸稈還田條件下的葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素總量整體高于秸稈不還田條件，S1N4處理下的各指標(biāo)整體上高于其他處理。

2.2 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉可溶性糖含量的影響

由圖2可知，開花后隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，所有處理可溶性糖含量都呈現(xiàn)先上升后下降的單峰趨勢(shì)，在開花后14 d達(dá)最高值。在同一時(shí)期，不同處理可溶性糖含量不同，不論秸稈是否還田，各個(gè)時(shí)期整體呈現(xiàn)N4>N3>N2>N1>N0的趨勢(shì)。與S0N0相比，S0N1～S0N4、S1N0～S1N4的可溶性糖含量分別提高14.2%、33.6%、26.9%、36.1%、-6.7%、13.0%、19.0%、35.2%、68.2%，S1條件下的可溶性糖含量整體比S0條件下提高2.9%，S1N4處理下的小麥旗葉中可溶性糖含量明顯高于其他處理。結(jié)果表明，秸稈還田與氮肥配合施用對(duì)可溶性糖積累有利，對(duì)籽粒碳水化合物的形成與積累具有明顯的促進(jìn)作用。

2.3 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉可溶性蛋白含量的影響

由圖3可知，隨著小麥開花后生育期的推進(jìn)，小麥旗葉可溶性蛋白含量在不同處理中呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì)，都在開花后14 d達(dá)到高峰。秸稈不還田處理下，可溶性蛋白含量整體呈現(xiàn)出N3>N4>N1>N2>N0的趨勢(shì)；秸稈還田處理下，可溶性蛋白含量整體呈現(xiàn)出N3>N4>N2>N1>N0的趨勢(shì)。與S0N0相比，S0N1～S0N4、S1N0～S1N4的可溶性蛋白含量分別提高27.7%、12.7%、52.5%、45.4%、-19.0%、-1.0%、16.0%、39.5%、26.3%，S1較S0條件下小麥旗葉的可溶性蛋白含量各時(shí)期平均降低12.0%，S0N3處理下的小麥旗葉可溶性蛋白含量高于其他處理。

2.4 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉脯氨酸含量的影響

由圖4可知，花后隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，所有處理小麥旗葉中脯氨酸含量均呈現(xiàn)出先升后降的變化趨勢(shì)，花后14 d達(dá)最高值。在S0條件下，脯氨酸的含量表現(xiàn)為N3>N2>N4>N0>N1，N3較N2各時(shí)期平均提高12.7%；在S1條件下，脯氨酸含量總體表現(xiàn)為N4>N3>N2>N1>N0，N4較N3各時(shí)期平均提高3.0%。S1較S0條件下小麥旗葉的脯氨酸含量平均降低39.1%，S0N3處理下小麥旗葉的脯氨酸含量高于其他處理。

2.5 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉SOD活性的影響

由圖5可知，隨著生育期進(jìn)程的推進(jìn)，SOD活性呈單峰曲線變化，在開花后14 d達(dá)到峰值。在S0處理下， 在各測(cè)定時(shí)期SOD活性均表現(xiàn)為N3>N4>N2>N1>N0；在S1處理下，SOD活性整體上呈現(xiàn)N3>N2>N4>N1>N0的趨勢(shì)。同一施氮水平下，S1較S0條件下小麥旗葉的SOD活性平均提高了96.8%，S1N3處理下小麥旗葉的SOD活性高于其他氮肥處理。

2.6 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉POD活性的影響

由圖6可知，各測(cè)定時(shí)期POD活性存在明顯差異，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，大多數(shù)處理呈先下降后上升的趨勢(shì)，開花后14 d處于最低值。在S0處理下，各測(cè)定時(shí)期POD活性整體呈現(xiàn)N2>N3>N4>N0>N1的趨勢(shì)；在S1處理下，各處理間的規(guī)律不明顯，而N2、N3處理下的POD活性水平明顯較高，且N3處理下的POD活性較N2各時(shí)期平均提高9.3%。同一施氮水平下，S1條件下的POD活性較S0各時(shí)期平均提高0.3%，且S1N3處理下的POD活性高于其他處理。

2.7 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉MDA含量的影響

由圖7可知，隨著小麥開花后生育期進(jìn)程的推進(jìn)，各處理下的MDA含量先緩慢降低后迅速升高，在S0條件下，小麥開花后14 d降到最低值；在S1條件下，開花后21 d降到最低值。在S0條件下，不同施氮水平之間MDA含量呈N1>N0>N2>N4>N3的趨勢(shì)；在S1條件下，MDA含量呈N0>N4>N2>N1>N3的趨勢(shì)?？赡茉赟0條件下開花后14 d和S1條件下開花后21 d小麥生長(zhǎng)旺盛，灌漿速度加快，是抗衰老能力較強(qiáng)的一種表現(xiàn)。S1條件下的MDA含量較S0各時(shí)期平均降低了1.02%；相比于S1N0，S1N1～S1N4處理下的MDA含量分別平均降低11.5%、-0.14%、8.4%、-17.3%。說(shuō)明S1條件下的小麥旗葉MDA含量低于S0條件，但在秸稈還田與氮肥的交互影響下表現(xiàn)不穩(wěn)定。

2.8 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

小麥的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量是產(chǎn)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，由表1可知，秸稈還田可以有效地促進(jìn)穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量的增加，從而達(dá)到增產(chǎn)效果，不同氮肥處理在產(chǎn)量及其構(gòu)成因子上亦有差異。隨著施氮量的增加，小麥產(chǎn)量有提高的趨勢(shì)。S1時(shí)小麥的平均產(chǎn)量比S0時(shí)增加8.4%。在S0條件下，與N0相比，N1～N4處理的小麥平均產(chǎn)量分別提高9.5%、22.4%、28.8%、23.5%，而N4處理卻比N3處理降低4.1%；在S1條件下，與N0相比，N1～N4處理的小麥平均產(chǎn)量分別提高14.2%、23.2%、26.9%、22.8%，而N4處理卻較N3處理減少3.2%。不論在S0條件下還是在S1條件下，施氮量超過(guò)N3時(shí)，增施氮肥帶來(lái)的增產(chǎn)效應(yīng)并不顯著，甚至有減產(chǎn)的趨勢(shì)。在產(chǎn)量構(gòu)成要素方面，氮肥處理對(duì)穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量有顯著影響。施氮量為0～240 kg/hm2時(shí)，隨著施氮量的增加，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量都有所增加，S1N3處理的穗數(shù)顯著高于其他處理，N4處理下的穗數(shù)較N3處理低。

3 討論

3.1 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉光合生理的影響

光合作用在植物中是一個(gè)重要的代謝過(guò)程，對(duì)作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成有明顯影響，但葉綠素卻是植物進(jìn)行光合作用最重要的色素。葉綠素含量在評(píng)價(jià)植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力及生長(zhǎng)狀況時(shí)，也常常被當(dāng)作一個(gè)重要指標(biāo)。氮肥調(diào)節(jié)小麥旗葉葉綠素含量，可以促進(jìn)旗葉光合作用和蒸騰作用，進(jìn)而促進(jìn)小麥產(chǎn)量的提高［23］。本研究結(jié)果顯示，秸稈還田更有利于提高旱地小麥旗葉干物質(zhì)的合成，這與前人的研究結(jié)果［24］一致。在秸稈還田條件下配施 300 kg/hm2 氮肥時(shí)，小麥旗葉的葉綠素含量平均值最高，能高效促進(jìn)物質(zhì)的合成和轉(zhuǎn)化。

3.2 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉保護(hù)性酶的影響

抗性指標(biāo)易受外界環(huán)境的影響。本研究中，秸稈還田后旱地小麥開花后旗葉SOD、POD活性均比秸稈不還田有所提高；通過(guò)各個(gè)施肥處理間比較，秸稈還田配施240 kg/hm2氮肥的施肥方式對(duì)提高小麥旗葉保護(hù)性酶SOD、POD活性的效果最佳。究其原因可能是秸稈還田后改善了土壤的生態(tài)環(huán)境，微生物活性提高，在此基礎(chǔ)上增加適量氮肥，調(diào)節(jié)碳氮比，有助于秸稈分解［9］。隨著小麥開花后生育期的延長(zhǎng)，SOD活性先升后降，從開花后14 d起開始下降，在籽粒干物質(zhì)積累的高峰期，葉片對(duì)活性氧的清除功能有所下降，這與王賀正等的研究結(jié)果［1，3，9，22，25］一致。POD活性先下降后上升，從開花后14 d開始上升，這與前人的研究結(jié)果［1，3，9，25］不一致?？赡苁墙斩掃€田與施氮量的交互作用之后，關(guān)系到POD功能的多樣性，在保護(hù)酶系統(tǒng)中既是成員之一，也可以去除H2O2，同時(shí)還參與葉綠素降解，生成活性氧并啟動(dòng)膜脂過(guò)氧化，表現(xiàn)為傷害效應(yīng)，還可能是取樣時(shí)的氣候、環(huán)境及其他因素不同導(dǎo)致的［26］。除了S1N3比其他處理的SOD、POD活性有明顯的優(yōu)勢(shì)外，其他配施方式之間沒有明顯的規(guī)律性，其原因可能是秸稈還田時(shí)間較短，但這一結(jié)論還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.3 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥旗葉衰老生理的影響

秸稈還田能降低小麥生育后期MDA含量，前人研究表明，MDA含量均隨著冬小麥生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸增加［1，3，9，14］。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著小麥開花后生育期的推進(jìn)，各處理下的MDA含量先緩慢降低后迅速升高，在秸稈不還田條件下，開花后14 d開始上升；在秸稈還田條件下，開花后 21 d 開始上升，這說(shuō)明秸稈還田能夠有效延緩小麥旗葉的衰老?？赡苁怯捎诮斩掃€田配施氮肥使植株的生理活動(dòng)得到良好的土壤生態(tài)環(huán)境，并且對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行重組，提高植株對(duì)外界環(huán)境變化的應(yīng)對(duì)能力，提高植株保護(hù)酶活性，由此緩解外界環(huán)境對(duì)植株造成的滲透脅迫，有利于加強(qiáng)植株對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用［27］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈還田配施氮肥較單施氮肥更能夠有效降低小麥旗葉MDA含量，其中施氮水平為N3時(shí)最低，而高于這個(gè)水平的施氮量則有使小麥旗葉MDA含量大幅度升高的趨勢(shì)。

可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸可以減輕干旱及其他逆境對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)造成的損傷，其不但是植物細(xì)胞中一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，同時(shí)也參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，常常被當(dāng)作植物葉片衰老的重要標(biāo)志。可溶性糖不僅是作物對(duì)環(huán)境適應(yīng)的信號(hào)物質(zhì)，而且在逆境中還是作物滲透調(diào)節(jié)的主要物質(zhì)［28］。譚娟等的研究表明，秸稈還田可顯著增加小麥葉片中可溶性糖、脯氨酸及可溶性蛋白含量［29］。王賀正等的研究表明，在一定范圍內(nèi)增施氮肥，能顯著提高小麥葉片可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和脯氨酸含量［3，30］。

本試驗(yàn)表明，不同氮素水平之間，小麥旗葉可溶性糖含量隨施氮量增加而增加，秸稈還田配施氮肥較單施氮肥更能顯著提高小麥旗葉可溶性糖含量，且在秸稈還田條件下施氮量為300 kg/hm2時(shí)最高，這與前人的研究結(jié)果［3，11，29-30］一致。葉片內(nèi)可溶性蛋白作為光合作用的關(guān)鍵酶，對(duì)光合作用有間接影響，其含量和氮素含量之間存在著一定的聯(lián)系，可溶性蛋白含量的增加有利于代謝產(chǎn)物的生成并最終提高產(chǎn)量［12］。有研究證明，蛋白降解是葉片衰老最基本的特征，而蛋白損失則是葉片衰老過(guò)程中最早期的一種體現(xiàn)［31］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，小麥旗葉可溶性蛋白含量在一定范圍內(nèi)隨著氮肥用量的增加而增加，即在施氮量為240 kg/hm2處理下的含量最高，而秸稈不還田條件下施氮量比秸稈還田條件下稍高。這可能是因?yàn)樵诮斩掃€田條件下的氮素直接影響蛋白的合成［28］。不同氮素水平之間，無(wú)論秸稈是否還田，小麥旗葉中的脯氨酸含量隨施氮量的增加而增加，但超過(guò)一定范圍，則表現(xiàn)不穩(wěn)定，即 240 kg/hm2 處理下的脯氨酸含量較高；而秸稈不還田較秸稈還田條件下的含量高，即秸稈不還田、施氮240 kg/hm2處理下的脯氨酸含量最高，這一結(jié)果與前人的研究結(jié)果［3，11，29-30］一致。

3.4 秸稈還田配施氮肥對(duì)旱地小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

Takahashi等認(rèn)為，秸稈還田配施適量氮肥，可以解決土壤微生物和作物爭(zhēng)奪土壤中氮源的問題，這一特點(diǎn)有利于獲得更高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量［32-33］。劉義國(guó)等研究認(rèn)為，秸稈還田配施氮肥提高了小麥葉綠素含量，對(duì)旗葉的光合作用及蒸騰作用有積極作用，繼而促進(jìn)了物質(zhì)的合成、轉(zhuǎn)化和累積［34］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈還田和施氮量對(duì)小麥產(chǎn)量具有明顯的交互效應(yīng)，無(wú)論秸稈是否還田，在一定范圍內(nèi)施用氮肥均能提高小麥產(chǎn)量，且秸稈還田配施合理用量的氮肥的增產(chǎn)效果更加明顯，這與前人的研究結(jié)果［35-37］一致。240 kg/hm2的施氮水平是秸稈還田處理和不還田處理下，穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量及產(chǎn)量最高的氮肥用量，且秸稈還田較不還田小麥增產(chǎn)6.3%。最終篩選出秸稈還田配施240 kg/hm2氮肥能最大程度上實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈還田配施適量氮肥對(duì)小麥產(chǎn)量和生理生化特性有交互效應(yīng)，能提高小麥旗葉開花后的葉綠素、可溶性糖含量及SOD、POD活性，但并沒有提高M(jìn)DA、可溶性蛋白和脯氨酸含量。同時(shí)，秸稈還田配施適量氮肥可提高穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量，繼而實(shí)現(xiàn)小麥增產(chǎn)。秸稈全量還田配施240 kg/hm2氮肥是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件下適宜旱地玉米秸稈還田后小麥生產(chǎn)的最優(yōu)氮肥水平。

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