摘要： 為探討葉面噴施硅肥對(duì)干旱脅迫下冬小麥影響，以平麥20為材料，設(shè)置小麥開(kāi)花期不同濃度［180（S1）、270（S2）、540（S3）、2 700（S4） mg/L）］葉面硅肥噴施試驗(yàn)，并研究干旱脅迫不同階段內(nèi)不同硅肥處理對(duì)小麥葉片光合作用、酶活性及產(chǎn)量的影響，明確最佳噴施量。結(jié)果表明，干旱處理5 d時(shí)，冬小麥葉片凈光合速率顯著降低，葉面噴施高濃度硅肥處理對(duì)葉片光合速率和葉片相對(duì)含水量的提高有一定的促進(jìn)作用；干旱8 d時(shí)，葉片光合速率繼續(xù)降低，而葉面噴施高濃度硅肥均顯著提高葉片光合作用和葉片相對(duì)含水量。葉面高濃度硅肥噴施在干旱脅迫下均顯著降低葉片H 2O 2含量；干旱處理5 d時(shí)，葉面噴施2 700 mg/L，和S1處理相比丙二醛（MDA）含量顯著降低26.45%；干旱處理8 d時(shí)，葉面噴施高濃度硅肥均顯著降低葉片MDA含量；干旱脅迫下葉面噴施硅肥處理均顯著升高葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性；干旱脅迫5 d葉面噴施不同濃度硅肥處理均升高葉片過(guò)氧化物酶（POD）活性，干旱處理8 d時(shí)，葉面噴施2 700 mg/L濃度硅肥則比S1處理下降了0.02%；干旱處理8 d，S2、S3和S4處理葉片CAT活性均較S1處理顯著降低。干旱脅迫降低了小麥株高和生物量，不同處理下的小麥株高和生物量整體隨硅肥濃度的增高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，S3效果最好；在噴施適宜濃度（540 mg/L）葉面硅肥的處理下，較S1處理穗長(zhǎng)增加了12.57%，穗粒數(shù)增加了6.43%；葉面噴施適宜濃度的硅肥對(duì)小麥產(chǎn)量有一定的促進(jìn)作用，在S3處理效果最佳?？梢?jiàn)，葉面適當(dāng)?shù)膰娛┕璺誓軌虼龠M(jìn)干旱脅迫下冬小麥葉片光合作用、葉片含水量以及植株生長(zhǎng)，降低冬小麥體內(nèi)活性氧積累，提高土壤持水保水能力，保障冬小麥在干旱脅迫下的產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞： 硅肥；干旱脅迫；冬小麥；生理特性；產(chǎn)量；噴施

中圖分類號(hào)：S512.1+10.6 "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）01-0112-05

人口發(fā)展的糧食安全、糧食產(chǎn)量問(wèn)題近年來(lái)受到的關(guān)注度有所提升。在三大谷物中，小麥占據(jù)重要位置，其生育周期所面臨的逆境、脅迫問(wèn)題較多，并且這些潛在風(fēng)險(xiǎn)對(duì)其造成的威脅覆蓋了其整個(gè)生育期［1］。比如冬小麥在生長(zhǎng)季出現(xiàn)階段性干旱的可能性較大［2］。近年來(lái)，生育后期的小麥遇到的非生物脅迫類型較多，如高溫、干旱等，令其生產(chǎn)受到的消極影響較為嚴(yán)重。糧食安全問(wèn)題、糧食生產(chǎn)問(wèn)題影響不容忽視［3］。

全球的糧食作物因干旱所帶來(lái)的脅迫而在產(chǎn)量方面有明顯縮減［4-5］。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，禾谷類作物在人類攝入食物中的占比最大，這些作物屬于旱敏感作物，處于干旱條件下，難以維持良好的生長(zhǎng)狀態(tài)［6］。我國(guó)約有50%的耕地為干旱地區(qū)或半干旱地區(qū)，其中不具備灌溉條件的耕地占比為50%左右。由此不難看出，我國(guó)的糧食生產(chǎn)所面臨的干旱脅迫較明顯，解決干旱問(wèn)題已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。在糧食危機(jī)的解決途徑中，抗旱栽培模式應(yīng)運(yùn)而生。

近年來(lái)，肥料研究領(lǐng)域中有關(guān)硅肥的熱度有所提升，實(shí)踐表明，硅肥可令較多植物增強(qiáng)抗逆能力。以水稻為例，施硅肥的水稻作物能夠在葉片表面形成保護(hù)層，令蒸騰作用減少，抗旱性增強(qiáng)，其中的保護(hù)層指的是硅質(zhì)層、角質(zhì)層［7］。以大豆為例，通過(guò)硅肥的使用，其農(nóng)藝性狀有所改善，產(chǎn)量增加［8］。

基于此，本研究干旱脅迫下的小麥為對(duì)象，分析施硅肥這類外源措施對(duì)其產(chǎn)量、生理特性的影響，進(jìn)而探索小麥抗旱期間硅肥的抗旱原理與實(shí)際效果。以期豐富小麥抗旱栽培相關(guān)理論，為增強(qiáng)小麥抗旱性，改善干旱脅迫下小麥農(nóng)藝性狀提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2021年10月至2022年6月在河南省平頂山市北渡辦事處汴城村（33°41′20″N，113°16′52″E）進(jìn)行，該土壤為兩合土，其基本理化性質(zhì)：pH值為6.88，水解氮含量為64.38 mg/kg，速效鉀含量為151.34 mg/kg，速效磷含量為 27.93 mg/kg，有效硅含量為182.56 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為16.22 g/kg。供試小麥品種為平麥20，供試硅肥為英國(guó)植康肥業(yè)有限公司生產(chǎn)的水溶性顆粒肥（SiO 2含量≥27%），底肥為復(fù)合肥75 kg/hm2（N、P 2O 5、K 2O含量均為15%），返青期追施尿素150 kg/hm2（含氮量為≥46.3%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，共設(shè)5個(gè)處理（表1）， 每個(gè)處理重復(fù)3次。每個(gè)小區(qū)面積為3.0 m2（2.0 m× 1.5 m），基本苗為225萬(wàn)株/hm2。在開(kāi)花后1 d每個(gè)小區(qū)葉面噴施硅肥1 000 mL，其中對(duì)照組噴施相同劑量的純凈水，進(jìn)入開(kāi)花期當(dāng)天噴施葉面硅肥的處理停止人工供水，進(jìn)行逐漸干旱處理（雨天利用旱棚遮擋處理），逐漸干旱過(guò)程中，同時(shí)設(shè)置對(duì)照（CK），整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程維持土壤水分為80%田間持水量（FC），為充分供水處理。設(shè)有2個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)，分別為H1（干旱脅迫5 d，土壤含水量下降至50% FC）、H2（干旱脅迫8 d，此時(shí)土壤含水量下降至35% FC）。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 土壤含水量測(cè)定

通過(guò)稱質(zhì)量法測(cè)定土壤含水量（SWC），總質(zhì)量（kg）= 干土質(zhì)量×（1+FC×80%）+空桶質(zhì)量，F(xiàn)C為32%。

1.3.2 冬小麥葉片凈光合速率測(cè)定、葉片相對(duì)含水量測(cè)定

于08：30—11：30，使用便攜式光合儀LI-6400（美國(guó)LI-COR公司）測(cè)定成熟葉片凈光合速率（P n），同時(shí)測(cè)每天葉片相對(duì)含水量（LRWC）。P n和LRWC測(cè)定同一葉位充分伸展未被遮光的倒二葉。測(cè)定結(jié)束后，葉片相對(duì)含水量用烘干法測(cè)定。

1.3.3 冬小麥葉片生理指標(biāo)的測(cè)定

采集完全展開(kāi)的同一葉位的葉片，設(shè)置重復(fù)單獨(dú)存放，并0.2 g等量分裝，采用液氮速凍并保存在-80 ℃超低溫冰箱。使用總超氧化物歧化酶（T-SOD）試劑盒、過(guò)氧化物酶（POD）測(cè)定試劑盒（測(cè)植物）、過(guò)氧化氫酶（CAT）測(cè)定試劑盒、過(guò)氧化氫（H 2O 2）測(cè)定試劑盒、總蛋白（TP）測(cè)定試劑盒、丙二醛（MDA）測(cè)定試劑盒（南京建成生物工程研究所）對(duì)冷凍保存的冬小麥葉片進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 冬小麥生物學(xué)指標(biāo)的測(cè)定

于成熟期在各小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株進(jìn)行考種，用直尺測(cè)量株高和穗長(zhǎng)取平均值，人工清點(diǎn)穗數(shù)、穗粒數(shù)并稱取千粒質(zhì)量，采集該小區(qū)內(nèi)所有植株的地上部，進(jìn)行地上部生物量和籽粒產(chǎn)量的測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel和DPS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴施硅肥對(duì)干旱脅迫下冬小麥葉片光合速率和葉片相對(duì)含水量的影響

由圖1可知，干旱脅迫顯著降低葉片光合速率，干旱處理5、8 d時(shí)，S1處理和CK相比分別下降了11.74%、64.96%。干旱脅迫下提高噴施葉面硅肥濃度顯著促進(jìn)葉片光合作用。干旱處理5 d時(shí)，S2、S3、S4處理噴施葉面硅肥處理與S1相比分別增加6.10%、15.58%、6.17%；干旱處理8 d時(shí)，不同量噴施葉面硅肥處理葉片光合作用與S1處理相比顯著增加，S2、S3和S4處理與S1相比分別增加了58.70%、157.31%、118.18%，表現(xiàn)為S3gt;S4gt;S2處理。干旱脅迫降低了葉片相對(duì)含水量，干旱處理5 d時(shí)，S1處理和CK相比無(wú)顯著性差異。干旱處理8 d時(shí)，S1處理和CK相比顯著性下降6.99%。干旱處理5 d時(shí)，S2、S3和S4處理噴施葉面硅肥處理與S1相比分別增加了5.04%、5.09%、5.56%；干旱處理8 d時(shí)，S2、S3和S4處理與S1處理相比，分別增加了3.37%、8.90%、7.68%。

2.2 葉面噴施硅肥對(duì)干旱脅迫下冬小麥葉片抗氧化酶活性的影響

由圖2可知，干旱脅迫顯著增加冬小麥葉片SOD活性。干旱處理5、8 d時(shí)，S1處理與CK相比，SOD活性分別顯著增加了38.53%、29.08%。干旱脅迫下增加噴施葉面硅肥濃度顯著升高了葉片SOD活性，干旱處理5 d時(shí)，S2、S3、S4處理噴施葉面硅肥處理與S1處理相比分別升高了9.17%、13.86%、6.93%，表現(xiàn)為S3gt;S2gt;S4處理；干旱處理8 d時(shí)，S2、S3、S4處理與S1處理相比分別升高了21.01%、26.62%、7.56%，其中S3處理效果最佳。

干旱脅迫同樣增加了冬小麥葉片POD活性，干旱處理5、8 d時(shí)，S1處理與CK相比，分別顯著增加了19.70%、15.47%。干旱脅迫下增加噴施葉面硅肥濃度顯著增加POD活性，干旱處理5 d時(shí)，S2、S3、S4處理與S1處理相比分別升高了2.51%、3.67%、2.12%，其中S3處理效果最佳；干旱處理 8 d 時(shí)，S2處理與S1處理相比升高了2.93%，其中S2處理下POD活性最高。

干旱脅迫促進(jìn)冬小麥葉片CAT活性，干旱處理5、8 d時(shí)，S1處理和CK相比，分別顯著增加51.38%、3.59%。干旱處理5 d時(shí)，增加噴施葉面硅肥濃度對(duì)葉片CAT活性無(wú)顯著影響；干旱處理 8 d 時(shí)，S2、S3、S4處理噴施葉面硅肥處理與S1處理相比，葉片 CAT活性分別顯著下降19.00%、8.12%、23.54%，S2和S4處理之間無(wú)顯著性差異。

2.3 葉面噴施硅肥對(duì)干旱脅迫下冬小麥葉片H 2O 2和MDA含量的影響

由圖3可知，干旱脅迫顯著促進(jìn)冬小麥葉片H 2O 2含量的積累，干旱處理5、8 d時(shí)，S1處理與CK相比分別增加111.90%、237.84%；而噴施濃度較高的葉面硅肥會(huì)顯著降低葉片H 2O 2含量，干旱處理5 d時(shí)，S2、S3、S4處理與S1處理相比分別降低了32.58%、41.57%、33.71%；干旱處理8 d時(shí)，S2、S3、S4處理與S1處理相比分別降低19.20%、28.00%、20.80%。干旱脅迫顯著促進(jìn)冬小麥葉片MDA含量積累，干旱處理5、8 d時(shí)，S1處理與CK相比分別增加32.58%、49.97%；噴施濃度較高的葉面硅肥顯著降低葉片MDA含量，干旱處理5 d時(shí)，S4處理顯著降低葉片MDA含量，與S1處理相比下降26.45%；干旱處理8 d時(shí)，S2、S3、S4處理與S1處理相比均能夠顯著降低葉片MDA含量，分別降低了13.30%、25.44%、19.43%。

2.4 葉面噴施硅肥對(duì)小麥株高和生物量的影響

由表2可知，干旱處理5、8 d時(shí)，S1處理和CK相比，株高和生物量均顯著降低。不同濃度葉面硅肥對(duì)小麥株高的影響有所差別，其中S3處理小麥株高最大，較S1處理顯著提高了6.10%；株高隨葉面硅肥濃度增高整體呈先增加后下降趨勢(shì)，說(shuō)明過(guò)高濃度的硅肥對(duì)小麥生長(zhǎng)的促進(jìn)效果會(huì)降低。不同處理下的小麥生物量整體隨硅肥濃度的增高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。葉面硅肥對(duì)小麥株高和生物量都有一定促進(jìn)作用，S3處理效果最好。

2.5 葉面噴施硅肥對(duì)小麥穗部生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

由表3可知，穗長(zhǎng)在S2處理下達(dá)到最大，為10.39 cm，較S1顯著提高了12.57%；相較之下小麥穗長(zhǎng)在S3、S4處理下較S2處理分別下降了4.33%、4.62%。干旱脅迫下噴施葉面硅肥對(duì)小麥穗粒數(shù)有一定影響。葉面硅肥處理下小麥穗粒數(shù)在S2處理下最大，較S1處理提高了6.43%；但小麥穗粒數(shù)在S1、S3、S4處理間差異不顯著，均維持在31粒/穗左右。不同濃度葉面硅肥對(duì)小麥千粒質(zhì)量的影響有顯著差異。其中，小麥千粒質(zhì)量在S3處理下最大，為51.07 g，在S4處理下千粒質(zhì)量最低，為40.74 g。

由表3可知，噴施適宜濃度的葉面硅肥對(duì)小麥產(chǎn)量有一定的促進(jìn)作用。小麥產(chǎn)量在S1、S2和S3處理中隨葉面硅肥的硅濃度增加而上升，并在S3處理下最高；而當(dāng)葉面硅肥濃度進(jìn)一步增加，在S4處理下，小麥產(chǎn)量反而不如前3組處理下的產(chǎn)量，由此可得適當(dāng)?shù)娜~面硅肥濃度才可最大化促進(jìn)小麥增產(chǎn)，S3處理下的小麥產(chǎn)量較高。

3 討論與結(jié)論

干旱脅迫使葉片光合速率和葉片相對(duì)含水量降低［9］。前人研究表明，外源施加硅肥可降低干旱脅迫對(duì)光合器官的傷害，增加小麥旗葉的光合效率［10-11］。王玉麗等的研究表明，葉片相對(duì)含水量主要反映植物水分調(diào)節(jié)能力以及抗旱性［4］。羅孟容等的研究表明，一般狀態(tài)下，植物水分處于動(dòng)態(tài)平衡中，而當(dāng)植物水分調(diào)節(jié)會(huì)受到干旱脅迫影響從而失調(diào)，因此植物葉片相對(duì)含水量在干旱脅迫時(shí)會(huì)有所下降［12］。在水稻上的研究結(jié)果表明，硅能沉積在水稻葉片形成的“角質(zhì)-雙硅層”結(jié)構(gòu)， 具有降低葉片蒸騰作用、維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等作用，這可能是因?yàn)楣杩梢猿练e在植物葉片的表皮細(xì)胞，降低其角質(zhì)層的蒸騰作用，從而維持正常的植株代謝［13］。本研究表明，干旱脅迫顯著降低葉片光合速率，干旱脅迫下增加噴施葉面硅肥濃度顯著促進(jìn)葉片光合作用；干旱脅迫降低了葉片相對(duì)含水量，干旱脅迫下增加噴施葉面硅肥濃度顯著促進(jìn)葉片相對(duì)含水量增加。

H 2O 2具有毒害細(xì)胞的效應(yīng)，具有多種生理功能，干旱脅迫導(dǎo)致植物產(chǎn)生大量H 2O，脅迫初植物抗旱性主要通過(guò)較低含量的過(guò)氧化氫誘導(dǎo)過(guò)氧化氫酶［14］，積累較多的過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛。宮海軍研究表明，硅肥可以降低干旱脅迫下小麥旗葉丙二醛含量，提高抗旱性［11］；馬虹霞對(duì)青花菜幼苗的研究也表明，硅肥可以降低干旱脅迫下植株的丙二醛含量［15］。施加硅肥能減少過(guò)氧化產(chǎn)物，降低逆境脅迫對(duì)作物的傷害。本研究表明，干旱脅迫促進(jìn)葉片H 2O 2和MDA含量的積累，增加施加硅肥濃度可以顯著降低小麥旗葉丙二醛和過(guò)氧化氫含量，降低干旱脅迫對(duì)植株的傷害。關(guān)于干旱脅迫對(duì)抗氧化酶含量的影響，前人有不同的觀點(diǎn)。通常認(rèn)為，輕度脅迫導(dǎo)致抗氧化酶含量升高，重度脅迫則使其含量先增后降［16-17］。王耀晶等認(rèn)為施加硅肥可提高干旱脅迫下草莓SOD、POD、CAT的活性，減輕自由基對(duì)植株傷害［18］。本研究表明，葉片抗氧化酶活性在干旱下顯著提高，同時(shí)增加施加硅肥濃度提高了小麥旗葉中 SOD 和 POD 酶活性，表明在干旱脅迫下施加硅肥可以促進(jìn)酶促和非酶促抗氧化系統(tǒng)的抗氧化作用，進(jìn)而增強(qiáng)了活性氧的清除力度，減緩了干旱脅迫對(duì)小麥植株的傷害，這與張軍等的研究結(jié)論［19-20］一致。本研究結(jié)果進(jìn)一步證明，外源施加硅肥可以通過(guò)改善植株抗氧化酶系統(tǒng)，增強(qiáng)相關(guān)酶活性來(lái)降低活性氧含量，提高植株抗旱性。但是本研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫 8 d，S2、S3、S4處理與S1處理相比葉片 CAT活性顯著降低，說(shuō)明干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)到一定程度，過(guò)高濃度的硅肥會(huì)抑制CAT酶活性。

本研究結(jié)果表明，干旱脅迫導(dǎo)致小麥株高、生物量、穗長(zhǎng)、千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)降低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降；外源施加硅肥均可以不同程度改善干旱脅迫條件對(duì)小麥造成的不利影響，其中S3效果最佳。綜上所述，干旱脅迫下葉面噴施硅肥可以改善干旱脅迫下小麥旗葉光合特性，上調(diào)抗氧化系統(tǒng)相關(guān)酶的表達(dá)量，增加抗氧化酶活性及抗氧化物質(zhì)含量，從而緩解干旱對(duì)植株造成的傷害。因此，合理施加硅肥可以增強(qiáng)小麥抗旱性，提高籽粒產(chǎn)量。

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收 稿日期：2023-04-16

基金項(xiàng)目：河南省“四優(yōu)四化”科技支撐行動(dòng)計(jì)劃（編號(hào)：20200104005）。

作者簡(jiǎn)介： 耿若飛（1985—），男，河南平頂山人，助理研究員，從事小麥新品種選育及高產(chǎn)栽培技術(shù)研究。E-mail：1271483934@qq.com。

通信作者：程志杰，高級(jí)農(nóng)藝師，從事小麥栽培技術(shù)研究。E-mail：244891980@qq.com。