改性高分子肥料对小麦生长及产量的影响

宣毓龙，庞庆阳，刘 洋，王开勇

(石河子大学农学院农业资源与环境系,新疆 石河子 832000)



改性高分子肥料对小麦生长及产量的影响

宣毓龙，庞庆阳，刘 洋，王开勇*

(石河子大学农学院农业资源与环境系,新疆 石河子 832000)

为探索高分子化合物与复合肥互作对小麦生长以及产量的影响。本研究将高分子材料与肥料复合，并采用大田小区模拟对比的方法，通过观测植株株高、叶面积、叶绿素含量、干物质量以及产量变化，分析和评价研发的高分子肥料的应用效果。结果显示：施用材料的处理PNPK比其他处理提高株高达4.43 %～25.09 %，叶面积指数最大值能提高33.61 %～95.6 %，提高叶绿素含量6.69 %～25.07 %，施用改性高分子肥料有利于小麦的生长；相同营养条件下施用高分子材料能提高小麦各部位干物质积累，同时能提高产量10.08 %～24.71 %。因此，在小麦种植过程中施用改性高分子肥料PNPK能显著提高小麦株高、叶面积、叶绿素以及干物质积累，有利于小麦增产。

高分子材料；小麦；叶面积；叶绿素；干物质；产量

在提高作物产量中，化肥有着很重要的作用。我国的肥料利用率一般较发达国家低5 %～20 %[1]。并且化肥的损失不光是肥料资源的浪费，更严重的是浪费的肥料已经给人们生存环境和生态环境造成了不良后果[2-4]。高分子材料作为一种吸水性很强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产量，并且由于其结构稳定，无毒无味，所以在农业中的应用越来越多[5]。有研究表明肥料中加入高分子材料可以使得肥料具有缓控释效果并且能显著提高肥料利用率[6]，但是由于大部分高分子材料水溶解性差很难与肥料发生相互作用，使得其在农业生产上很难得以大面积推广使用[7-8]。小麦是世界上最重要的粮食作物之一,全世界1/3以上的人口以小麦为主食,在中国,小麦仅次于水稻,是第二大粮食作物[9]。因此，小麦产量的高低也关系着我国粮食安全的问题，新疆作为国家的粮食战略储备基地，其产量占全区粮食总产量的50 %以上，因此选择新疆地区作为试验地很有实际意义[10]。

目前，关于干旱条件下小麦生长发育及根冠生长的研究已有不少[11]，且关于高分子材料保肥作用的研究也比较多，但是，关于高分子材料与肥料混合施用效果的研究比较少，况且高分子材料单独使用增加农田作业次数和成本，且由于用量少，与肥料难以充分接触，其所吸收的水分很难与肥料发生作用，从而影响使用效果[12]。因此，本研究选择了一种合成高分子材料P同复合肥混溶，并且其特点为液体并且能在新疆滴灌条件下施用不会造成堵管，实际检测了改性高分子肥料对小麦生长以及产量的影响，为农业生产合理应用改性高分子肥料提供参考。

表1 试验处理

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验于2015年在石河子大学农学院试验站(N44°18′42.37″, E86°03′20.72″)进行，前茬作物为玉米。土壤类型为灌耕灰漠土，土壤理化性质为：电导率0.28 dS·m-1，pH 7.73，有机质16.19 g·kg-1，全氮0.6 g·kg-1，速效磷22.40了mg·kg-1，速效钾180.00 mg·kg-1。

1.2 试验材料

试验选种的植物为春小麦(Triticumaestivuml)——新春38号。

试验所选用的材料为合成材料P(其组成为0.2 %聚丙烯酰胺、0.2 %的聚乙烯醇以及5 %的Mn2+，其余为水)实验所选用的肥料为常规小麦专用肥(N∶P∶K=18∶11∶11)；改性高分子复合肥(N∶P∶K=18∶11∶11)并且含有材料P。

1.3 试验设计

试验于2015年4月6日播种，7月8日收获。试验采用随机区组设计，共设置4个处理，每个处理3个小区重复，各小区规格均为3.0 m×3.0 m，每个小区设置0.5 m×3.0 m的保护行，每个小区设6条滴灌带，各试验处理见表1。

电网调度系统容易受到一些不可抗因素的影响，例如自然灾害等。一旦遇到大的自然灾害，电网将会有可能中断。这时，必须建立起应急响应机制，使得电网调度能够在自然灾害发生后电网出现故障的情况下，应急机制能够及时发挥作用。当前的许多地方，由于对自然灾害等不可抗因素的认识不够充分，重视程度不够，或者没有建立应急响应机制或者是应付差事的应急响应机制，这就严重影响了电网的安全运行。

在小麦全生育期按照拔节期，孕穗期，开花期，灌浆期施肥4次，施肥量分别占施肥总量的35 %、25 %,25 %,15 %，高分子材料同肥料同时施用，按照施用总量的25 %分4次施入，施肥后5 d取样，全生育期总灌水量为4500 m3·hm-2，共进行7次灌水。其它各项田间管理与当地大田管理相同。

1.4 测定项目与方法

按拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期取样4次测定株高、叶面积和叶绿素，每个小区随机取10株植株样。株高的测定：室内用直尺测量。叶面积：采用LI-3100C台式叶面积仪进行扫描测定单株叶面积，并根据公式：叶面指数(LAI)=单株小麦总叶面积(m2)×每公顷株数(万株)/10000(m2)。叶绿素含量的测定：采用日产SPAD-502Y叶绿素仪测定小麦的SPAD值,抽穗前测定倒二叶,抽穗后测定旗叶。干物质重：每小区取10株,将取回的植株样分解为茎、叶、穗,放入牛皮纸袋中，并将样品置于105 ℃下杀青30 min,85 ℃烘干至恒重,称取干物质。产量测定：小麦成熟后分小区收割,籽粒晒干后折算成每公顷产量,并人工考种统计出穗数、穗粒数和千粒重。

1.5 数据处理

数据分析应用SPSS17.0软件及EXCEL2010软件处理，统计方法为单因素方差分析差异显著后进行LSD多重比较。

2 结果与分析

2.1 改性高分子肥料对小麦株高的影响

从图1可以看出，各处理株高均随着小麦生育期的推进而增加，在灌浆期达到最大值，各生育期株高大小顺序为：PNPK>NPK>P>CK。与CK相比，灌浆期各处理小麦株高增加了7.96 %～38.61 %，在相同水平条件下，改性高分子材料和复合肥配施的处理PNPK株高显著高于其它处理(P<0.05)。在拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期中PNPK处理比NPK处理株高分别提高13.57 %、20.42 %、15.46 %、25.09 %；PNPK处理比P处理株高分别能提高0.8 %、27.15 %、15.87 %、28.39 %。因此，改性高分子材料和复合肥配施有利于促进小麦主茎的生长。

图1 改性高分子肥料对不同时期小麦株高的影响Fig.1 Effect of modified polymer fertilizer on wheat height at different age

2.2 高分子材料对小麦SPAD值的影响

由图2可以看出,各处理对小麦SPAD值的影响都是先增加后减小的趋势，其中在开花期各处理SPAD值达到最大值，各生育时期SPAD值大小顺序为：PNPK>NPK>P>CK。在开花期各处理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处理PNPK的SPAD值显著高于其它处理(P<0.05)。在拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期中PNPK处理比NPK处理SPAD分别提高8.78 %、11.59 %、15.73 %、29.10 %；PNPK处理比P处理SPAD值分别能提高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麦各时期的叶绿素含量。

2.3 高分子材料对小麦叶面积指数的影响

由图3可以看出,随着小麦的生育期的推进，4个处理的小麦叶面积指数均呈现出先增加后降低的趋势，其中CK和NPK处理在孕穗期达到最大值，PNPK和P处理在开花期叶面积指数达到最大值。开花期各处理叶面积指数最大值比CK叶面积指数最大值能提高14.29 %～143.28 %。含有改性高分子材料的处理PNPK的叶面积指数显著高于其它处理(P<0.05)，并且含有改性高分子材料的处理PNPK和P处理叶面积最大值出现的时期也均比未施用材料的处理有所延后。在拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期中PNPK处理比NPK处理叶面积指数分别增加9.8 %、1.49 %、103.16 %、58.27 %；PNPK对比P处理叶面积指数分别增加32.26 %、66.05 %、112.87 %、400 %。因此，施用改性高分子肥料有利于小麦叶的增长。

图2 改性高分子肥料对不同时期小麦SPAD值的影响Fig.2 Effect of modified polymer fertilize on wheat SPAD at different age

2.4 高分子材料对小麦干物质的影响

由表2可以看出，高分子材料对小麦干物质的影响是显著的(P<0.05)。从叶的干物质积累来看4个处理干物质变化均呈现出先增大后减小的趋势，开花期各处理干物质最大值比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 %。茎的干物质积累则呈现出逐渐增加的趋势并且在开花期到灌浆期增长的速度变慢，在4个生育期中茎的干物质量均呈现出PNPK>NPK>P>CK,灌浆期各处理对比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 %。穗的干物质呈现出逐渐增加的趋势，灌浆期各处理同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处理PNPK和P均好于其同水平对照。因此，表明施用改性高分子肥料对小麦各部位干物质的积累有促进作用。

2.5 高分子材料对小麦产量及产量构成因素的影响

由表3可以看出,施用材料的处理在穗数、穗粒数、千粒重、产量方面显著均优于其同水平对照(P<0.05)，并且各处理对比CK在穗数、穗粒数、千粒重、产量分别能提高达4.81 %～33.96 %、26.9 %～80.12 %、4.84 %～14.90 %、10.08 %～54.25 %。PNPK对比NPK在穗数、穗粒数、千粒重、产量上能提高12.86 %、9.22 %、5.83 %、24.71 %。PNPK对比P在穗数、穗粒数、千粒重、产量上能提高27.81 %、41.94 %、9.59 %、40.12 %。因此，施用高分子材料能增加小麦穗数、穗粒数、千粒重，从提高小麦产量。

图3 改性高分子肥料对不同时期小麦叶面积指数的影响Fig.3 Effect of modified polymer fertilize on wheat LAI at different age

部位Part处理Treatment拔节期Jointing孕穗期Heading开花期Flowering灌浆期Filling叶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茎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：同一列标以不同字母的数值在0.05水平上差异显著(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 改性高分子肥料对小麦产量及产量构成因素的影响

3 结论与讨论

通过对大田春小麦的试验发现，改性高分子肥料施用后效果更为显著。产量一般能反映出作物的经济意义，改性高分子肥料施入土壤中能够显著增加小麦的穗数、穗粒数、千粒重，最终提高小麦的产量。并且在相同营养水平条件下P对比CK，PNPK对比NPK产量分别能提高10.08 %和24.71 %。这点同庄文化、岳征文等人做出的研究结论保持一致[13-16]，但是产量的提高率比他们的结果高出1倍，并且由于本研究施用的材料是随水滴施不但用量少而且方便施用。从整体来说经济效益要高于前者。

同时，施用改性高分子肥料能提高小麦的株高、叶面积、叶绿素以及各时期的干物质积累。株高是植物形态学调查中最基本的指标之一，能反映出植物的长势情况；叶面积、叶绿素能反映出植物光合作用的强弱；而干物质的积累更是作物产量形成的基础。因此，这4个指标的增长能反映出施用改性高分子肥料对小麦的生长、发育以及最后的增产都是具有促进作用的。这点和吴德瑜、李世坤、李杨等人所得到的结论一致[17-19]。因此施用改性高分子肥料对小麦的生长是有促进作用的，有利于高产的形成。由于本研究所处的地域气候条件、土壤条件已经小麦的品种与其他地区有所差异，因此改性高分子肥料对小麦生长以及产量的影响还需要进一步的研究确认。

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(责任编辑 陈 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

国家科技支撑计划项目(2014BAC14B030-2)；国家自然科学基金(31560169)；国际科技合作项目(2011DFA93140，2015DFA11660)；石河子大学高层次人才基金(RCZX201314)

宣毓龙(1990-),男,山西人，硕士研究生,主要从事土壤环境与生态安全研究,E-mail:270535904@qq.com，*为通讯作者:王开勇 (1978-)，男，山东人，副教授、博士，主要从事土壤环境与生态安全研究，E-mail：wky20@163.com。

S512.1

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