中度盐碱地小麦功能肥的产量效应研究

曹晓艳 王子浩 李洪顺

摘要[目的]改良环渤海低平原区盐碱地和提高小麦产量。 [方法]通过大田小区试验，研究在中度盐碱地上施用不同用量含腐殖酸小麦专用功能肥对小麦生长的影响。[结果]小麦产量和生物量均随功能肥施用量增加呈下降趋势，在小麦功能肥G2（300 kg/hm2）时最高，达3 480和7 651 kg/hm2，较其他处理高63.2%～143.9%和28.4%～96.9%，且差异显著，小麦的收获指数也在G2处理时最高，达45.5%，较其他处理高3.0%～61.1%。不同施肥处理可以显著影响小麦的株高和分蘖，不施肥G0、常规施肥G1和功能肥G4处理均不利于小麦生长，功能肥G2处理株高、分蘖显著高于G0、G1和G4，分别高7.7%～26.7%和13.0%～44.4%，其次是G3处理。旗叶叶面积、叶绿素SPAD值和净光合速率均随功能肥用量的增加呈先增后减，G2处理最高，分别较其他处理高3.9%～22.2%、4.4%～21.6%、9.4%～40.7%，G2与G0、G1和G4处理间差异显著，其次是G3处理。[结论]适量功能肥G2处理不仅可以促进小麦营养生长，而且显著影响旗叶光合速率，增加干物质积累进而提高产量。

关键词 冬小麦；腐殖酸功能肥；中度盐碱地；产量；相关性分析

中图分类号 S143.5；S147.5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）03-0119-04

Abstract[Objective]To improve the salinealkali soil and increase the yield of wheat in the Bohai low plain area.[Method] Effects of humic acidcontaining wheat special fertilizer on the growth of wheat were studied by field experiment.[Result]The results showed that the yield and biomass of wheat all decreased with the increase of functional fertilizer application，and reached the highest [3 480，7 651 kg/hm2 at G2（300 kg/hm2）]，which was 63.2%-143.9% and 28.4%-96.9% higher than that of other treatments，and the difference was significant.The harvest index of wheat was the highest in G2 treatment，reaching 45.5%，which was 3.0%-61.1% higher than other treatments.Different fertilization treatments could significantly affect plant height and tillering number of wheat，nonfertilization G0，conventional fertilization G1 and functional fertilizer G4 treatments were all detrimental to the wheat growth.The plant height and tiller number of functional fertilizer G2 were significantly higher than those of G0，G1 and G4，respectively by 7.7%-26.7% and 13.0%-44.4%， followed by G3 treatment.The flag leaf area，chlorophyll SPAD value and net photosynthetic rate of the wheat increased first and then decreased with the increase of functional fertilizer.The flag leaf area，chlorophyll SPAD value and net photosynthetic rate of G2 treatment were the highest，which were 3.9%-22.2%，4.4%-21.6%，9.4%-40.7 %，the difference between G2 and G0，G1 and G4 treatments were significant followed by G3 treatment.[Conclusion]Appropriate function of humic acid fertilizer G2 treatment not only could promote the growth of wheat nutrition，but also significantly affected the flag leaf photosynthetic rate，and increased dry matter accumulation and thus increased the wheat yield.

Key words Winter wheat；Humic acid functional fertilizer；Moderate salinealkali soil；Yield；Correlation analysis

土壤鹽漬化是制约农业发展的重要因素之一，严重影响作物的生长发育，造成了作物的减产甚至绝产[1-4]。据联合国教科文组织（UN ESCO）和粮农组织（FAO）不完全统计，全世界盐碱地面积为9.54亿hm2[5]。盐碱土是一系列受土体中盐碱成分作用，包括各种盐土和碱土以及其他不同程度盐化和碱化的各种类型土壤的统称，也称盐渍土。河北省尚未改造盐碱耕地21.1 万hm2 ，其特点是土壤中盐和碱同时存在，主要分布在沧州、衡水和邢台低平原旱作农区，产量低而不稳一直是困扰盐碱地区农业和农村经济发展的主要难题[6]。

研究表明，施用有机肥料、绿肥压青等能够产生腐殖酸物质，可改善土壤结构、增加作物产量[7]。腐殖酸是动植物遗骸，主要是植物遗骸经过微生物的分解和转化，以及地球化学的一系列过程形成和积累起来的一类有机物[8]。腐殖酸是一种带有负电的胶体，与土壤结合后，能够增加阳离子的吸附量，起到隔盐、吸盐作用，抑制盐分上升，降低表土盐分含量。腐殖酸是一种弱酸，能够与土壤中的各种阳离子结合，生成腐殖酸盐，形成腐殖酸- 腐殖酸盐相互转化的缓冲系统，对土壤酸碱度起到很好的调节作用。腐殖酸还可与土壤中的碱性物质发生中和反应，降低土壤碱度。腐殖酸的盐基交换量为200～300 cmol/kg，是土壤中黏土矿物的10～20 倍，使得土壤溶液中的有害离子能够与腐殖酸发生交换反应，降低土壤盐基含量[9]。因此，腐殖酸对盐碱地改良具有很好的作用。小麦属于中度耐盐作物，当土壤盐分超过一定限度时，小麦生长受到抑制，轻则生长发育受到影响，重则造成小麦死亡。笔者针对环渤海地区土壤特征及作物生长规律，研发出含有腐殖酸及功能因子的小麦专用功能肥，研究了不同功能肥施肥水平对小麦生长及产量的影响，旨在探究含腐殖酸及功能因子的专用肥对环渤海盐碱土上小麦生长的影响及最佳施用量。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验在河北省沧州市海兴县国有农场进行，位于117°20′03″～117°58′09″ E，37°56′10″～38°17′31″ N，該地年平均气温12.5 ℃，年平均最高气温18.0 ℃，年平均最低气温7.0 ℃，年平均降雨量610 mm。

供试土壤基本理化性质：pH 7.73，Ec 850.00 μS/cm，可溶性盐2.50 g/kg，有机质13.11 g/kg，总氮0.74 g/kg，碱解氮43.25 mg/kg，有效磷10.05 mg/kg，速效钾278.30 mg/kg。

土壤中的盐分成分除钠、氯离子和硫酸根外，还有钾、钙、镁、碳酸根和碳酸氢根，单纯用氯化钠和硫酸钠调节土壤的含盐量，这与土壤实际存在差异，因此，采用重度土壤及轻度土壤掺混达到中度盐碱程度（重度盐碱土∶轻度盐碱土=6∶19；电导率：850 μS/cm）。

1.2 试验材料

供试小麦品种为科农1006，小麦于2015年10月5日播种，2016年6月7日收获。供试肥料为中化盐碱地小麦专用功能肥（N∶P∶K 为17∶20∶5），添加腐殖酸物质及功能因子；二铵；普通尿素等。

1.3 试验设计

试验共设5个处理：G0不施肥；G1常规施肥对照[450 kg/hm2磷酸二铵（含氮量18%，含五氧化二磷量46%），150 kg/hm2尿素（含氮量46%）]；G2功能肥300 kg/hm2；G3功能肥600 kg/hm2；G4功能肥900 kg/hm2。功能肥处理（G2、G3、G4）添加4%腐殖酸类物质（表1）。施用方法均为人工撒施后机械翻耕。

采用随机区组设计，每个处理重复3次，小区面积为30 m2（5 m×6 m），共15个小区。采用机械深翻；人工调配中度盐碱程度土壤；人工撒肥，人工播种。播种行距为20 cm，播种深度为5 cm，播种品种为科农1006，播种量依照当地习惯为37.5 kg/hm2，其他处理同大田。

1.4 测定指标与方法

于越冬期、拔节期、抽穗期调查各小区株高、有效分蘖数，每小区取15株小麦，用直尺测定小麦株高；于孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期调查旗叶叶面积、旗叶SPAD值、净光合速率；于成熟期调查穗数、穗粒数、千粒重。

旗叶叶面积：用直尺测量旗叶的长度和最宽，然后用长和宽的乘积再乘以折算系数0.83计算旗叶叶面积[10]。

叶绿素SPAD值：用日本 SPAD-502仪在试验小区随机选取小麦旗叶（15 片）进行叶绿素含量的田间测定，以 SPAD 值表示叶绿素含量。

净光合速率：用英国产CIRAS-1型便携式光合测定系统分别于抽穗后0、7、14和21 d 9：00～11：00测定，每小区15张旗叶，叶片重复测定3次，取平均值。

1.5 数据分析 数据、图表利用 Excel 2007 处理，统计分析和差异显著性采用 SAS 9.3 处理。

2 结果与分析

2.1 不同施肥水平对小麦株高和分蘖的影响

由表2可知，株高方面，在越冬期表现为G2>G1>G0>G3>G4，G2处理的株高最高，与其他处理间差异显著，G0、G1和G3基本一致，G4处理的株高最低；拔节期株高表现为G2>G0>G3>G1>G4，G2处理的株高最高，较其他处理高5.7%～39.4%，与其他处理间差异显著，G4处理的株高顯著低于其他处理；在抽穗期株高表现为G2>G3>G1>G0>G4，G2处理的株高显著高于其他处理，高7.7%～26.7%，其次是G3处理，G4处理的株高最低。综合分析各时期株高发现，G2处理有利于小麦生长，而不施肥G0、常规施肥G1和功能肥G4处理均不利于或抑制了小麦株高的生长。

就小麦有效分蘖数而言，在越冬期表现为G2>G1>G3>G0>G4，G2处理与G0、G3和G4处理间差异显著，不施肥G0和功能肥G4处理的分蘖数显著降低；在拔节期分蘖数表现为G2>G3>G1>G0>G4，G2处理的分蘖数最多，较其他处理高3.0%～30.8%，G2与G0和G4间差异显著，其次是G3处理，G4处理的分蘖数最少；在抽穗期，G2处理有效分蘖数最多，较其他处理高13.0%～44.4%，且G2与G0，G1和G4间差异显著，其次是G3处理，而G0处理有效分蘖数最少。综合分析小麦分蘖数，G2处理分蘖成穗数最多，其次是G3处理，不施肥G0和常规施肥G1以及功能肥G4处理均不利于小麦分蘖、成穗的增加。

2.2 不同施肥水平对小麦旗叶叶面积的影响

由图1可知，从孕穗期到灌浆期小麦旗叶呈逐渐增加的趋势，在灌浆期达到最高。在孕穗期小麦旗叶面积表现为G3>G2>G1>G0>G4，G3处理的旗叶叶面积最大，较其他处理高2.2%～23.4%，且G2和G3与G0、G1和G4处理间差异显著；在抽穗期表现为G2>G3>G1>G4>G0，G2处理的旗叶叶面积最大，较其他处理高4.3%～40.2%，其次是G3处理，G0处理的叶面积最小，且G2与G0、G1和G4间差异显著；在开花期和灌浆期旗叶叶面积受到抑制，均表现为G2>G3>G1>G4>G0，G2处理的旗叶叶面积最大，较其他处理高4.9%～30.3%和3.9%～22.2%，且G2与G0、G1和G4处理间差异显著，G0处理的叶面积最小。综合分析可知，不施肥G0处理生长后期由于脱肥导致营养供应不足，旗叶叶面积增减量较小，而常规施肥G1和过量功能肥G4处理均不利于旗叶叶面积的增加，功能肥G2处理显著促进了旗叶叶面积的增加。

2.3 不同施肥水平对小麦旗叶叶绿素SPAD值的影响

由表3可知，从孕穗期到灌浆期小麦旗叶叶绿素SPAD值呈先增后减的趋势，在开花期达到最大值。在孕穗期表现为G2>G3>G4=G1>G0，G2处理最高，较其他处理高3.6%～13.9%，且G2与G0、G1和G4处理间差异显著。在抽穗期表现为G2>G3>G1>G0>G4，G2处理较其他处理高7.2%～15.4%，且G2与G0、G1和G4处理间差异显著。在开花期表现为G2>G3>G1>G0>G4，G2处理叶绿素SPAD值最高，较其他处理高1.5%～4.4%，其次是G3處理，且G2与G0、G1和G4处理间差异显著。灌浆期叶绿素SPAD值有降低趋势，G0和G1下降幅度較大，分别下降了8.4和6.0，而施用功能肥处理的叶片叶绿素SPAD值下降幅度较小，G2、G3和G4分别下降了2.1、3.4和5.2；此时叶片叶绿素SPAD值表现为G2>G3>G4>G1>G0，G2处理旗叶叶绿素SPAD值最高，较其他处理高4.4%～21.6%，且G2与G0、G1和G4处理间差异显著。

综合分析可知，不施肥处理G0和常规施肥G1处理在生育后期旗叶叶绿素含量迅速下降，叶片易早衰老化；而施用功能肥G2和G3处理后期叶绿素含量下降较为缓慢，叶片相对浓绿。

2.4 不同施肥水平对小麦光合速率的影响

由图2可知，不同处理小麦抽穗后旗叶净光合速率呈先缓慢增加后逐渐降低的趋势，抽穗后7 d内光合速率逐渐增加，7 d后光合速率迅速下降。抽穗期光合速率表现为G2>G3>G1>G4>G0，G2处理光合速率最高，较其他处理高0.4%～21.5%，G2与G0和G4处理间差异显著。抽穗后7 d光合速率达到峰值，G2处理最高，达25.3 μmol/（m2·s），较其他处理高2.4%～28.4%，其次是G3处理，且G2与G0、G1和G4间差异达显著水平。抽穗后7～21 d旗叶光合速率逐渐下降，各处理净光合速率表现为G2>G3>G4>G1>G0，G2处理的净光合速率最高，较其他处理高9.4%～40.7%，其次是G3处理，G0处理的光合速率最低，且G2处理与G0、G1和G4处理间差异达显著水平，G2与G3处理间差异不显著。综合分析可知，功能肥的合理施用可以显著提高旗叶的净光合速率，延长光合时间，提高小麦籽粒灌浆期光合同化物的积累。

2.5 不同施肥水平对小麦产量及产量构成因素的影响 由表4可知，在G2 300 kg/hm2水平时，小麦穗数最多，较其他处理高4.4%～7.1%，且差异显著；其次是G3、C1、G0、G4处理，其中G3与G0、G4处理间差异显著，可见在中度盐碱地上施肥可显著影响小麦穗数。在穗粒数方面表现为G2>G3>G4>G1>G0，且G2与其他各处理间差异显著，较其他处理穗粒数增加9.1%～35.3%。在千粒重方面，G2处理千粒重最重，较其他处理高4.6%～21.1%，且差异显著。

在小麦籽粒产量和生物量方面表现趋势相同，均表现为随施肥量增加产量和生物量呈下降趋势，在小麦功能肥施用量G2 300 kg/hm2时最高，达3 480和7 651 kg/hm2，较其他处理高63.2%～143.9%和28.4%～96.9%，且差异显著，小麦的收获指数也在G2处理时最高，达45.5%，较其他处理高3.0%～61.1%，且G2处理与G0、G1和G4处理间差异显著。综合分析发现，在中度盐碱地G0不施肥、G1常规施肥和G3、G4过量功能肥施肥均不利于小麦产量的提高，只有在G2处理时，小麦的产量构成因素指标及产量显著提高。

2.6 小麦主要农艺参数相关性分析

由表5可知，小麦产量和旗叶叶面积、旗叶SPAD值、净光合速率、有效分蘖数、穗数、穗粒数、千粒重之间的相关系数分别为0.97、0.98、0.99、0.24、0.84、0.73、0.95，其中产量和旗叶叶面积、旗叶SPAD值、净光合速率、穗数、千粒重极显著正相关（P<0.01）；产量与穗粒数显著正相关（P<0.05）。旗叶叶面积和旗叶SPAD值、净光合速率、有效分蘖数、穗数、穗粒数、千粒重之间的相关系数分别为0.46、0.96、0.49、0.14、0.63、0.76，其中旗叶叶面积和净光合速率极显著正相关（P<0.01）），与穗粒数、千粒重显著正相关（P<0.05）。旗叶SPAD值与净光合速率极显著正相关（P<0.01），相关系数为0.99，与穗粒数、千粒重显著正相关（P<0.05），相关系数分别为0.77、0.71。净光合速率和穗粒数极显著正相关，相关系数为0.85，与千粒重显著正相关（P<0.05）。有效分蘖数和穗数极显著正相关，相关系数为0.96。千粒重和穗数、穗粒数呈负相关，其中穗数和千粒重呈显著负相关（P<0.05）。

3 结论与讨论

腐殖酸在农业上常被用作土壤改良剂、肥料、植物生长调节剂，具有促进根系发育、增强抗旱能力、提高作物产量、改善品质、改良盐碱地等作用[11-15]，腐殖酸肥料已得到迅速推广和应用，在水稻、大白菜和番茄、黄瓜、辣椒、西瓜等作物上施用，能显著提高作物根系的生理机能，促进其生长发育，增强光合作用，对提高产量和改善品质具有明显的效果[16-19]。研究显示，腐殖酸液肥与微量元素配施对增加生菜产量和改善品质的效果最佳，其原因可能是由于腐殖酸液肥中的活性功能团与微量元素配合生成络合物，溶于水易于被作物吸收利用[1]，从而提高植株体内多种酶的活性，促进作物的代谢过程，促进作物生长[20-22]。该研究结果表明，施用腐殖酸功能肥可以显著影响小麦农艺性状，综合分析各时期株高、分蘖数发现，功能肥G2处理有利于小麦生长，分蘖增加，其次是G3处理，而不施肥G0和常规施肥G1不利于小麦生长，功能肥G4处理因施肥量过多，导致土壤盐分增加，进而抑制小麦的生长，且G2处理与G0、G1和G4处理间差异显著。

旗叶是小麦生育后期最重要的功能叶，其叶片大小直接影响光合能力，最终影响小麦产量和品质的提高[23]。施用腐殖酸功能肥显著影响了小麦生育后期旗叶的生长和光合速率，表现为G2>G3>G1>G4>G0，功能肥G2处理显著促进旗叶叶面积、叶绿素含量和净光合速率的增加，分别较其他处理高3.9%～22.2%、4.4%～21.6%和9.4%～40.7%，其次是G3處理，不施肥G0处理生长后期由于脱肥导致营养供应不足，旗叶叶面积光合速率较低，而常规施肥G1和过量功能肥G4处理均不利于旗叶叶面积和光合速率的增加。

中度盐碱土上不同功能肥用量可以显著影响小麦产量及产量构成因素，表现为随施用量增加小麦产量和生物量呈下降趋势，产量和生物量在功能肥G2处理时最高，达3 480和7 651 kg/hm2，显著高于其他处理。在中度盐碱地G0不施肥、G1常规施肥和G3、G4过量功能肥施肥均不利于小麦产量的提高。相关性分析表明，产量和旗叶叶面积、旗叶SPAD值、净光合速率、穗数、千粒重极显著正相关，说明施用功能肥可以促进光合速率，延缓旗叶衰老，积累更多的光合产物，进而提高穗数、千粒重和产量，这与张雅倩等[24]研究结果不同，可能与胁迫因素有关。

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