磷酸二氢钾对春小麦叶绿素含量及干物质积累的影响

刘孝成, 杨会锋, 耿青云, 李晓娟, 杨永祥, 郭 飞, 安 辉

(1.石河子市种子管理站, 新疆 石河子 832000; 2.塔城地区农牧机械技术推广站, 新疆 塔城 834700;3.塔城地区农业技术推广中心, 新疆 塔城 834700; 4.塔城地区农业科学研究所, 新疆 塔城 834700;5.塔城地区农产品质量安全检验检测中心, 新疆 塔城 834700;6.辽宁省农业发展服务中心, 沈阳 110033)

小麦是塔城地区重要的粮食作物,常年种植面积6.7万hm2以上。2022年塔城地区小麦种植面积7.37万hm2,其中春小麦2.7万hm2,占比36.57%。小麦生育后期,根系活力下降,其对土壤中营养元素的吸收能力也随之降低[1],而此时喷施叶面肥可补充根系吸收养分的不足[2-3]。已有研究表明,小麦生育后期喷施磷酸二氢钾能增加千粒重[4],提高产量、籽粒蛋白质含量及湿面筋值[5]。为探索春小麦高产种植技术,特进行灌浆期叶面喷肥试验,研究种肥分离、窄行匀播两种播种方式下核春137叶绿素含量及干物质积累的差异,以期充分发挥其产量潜力,为小麦配套栽培技术的建立提供理论及实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2022年在塔城地区农业科学研究所开展。前茬作物为冬小麦,土壤为棕钙土,0～20 cm内养分含量如下:碱解氮(N)163.40 mg/kg,有效磷(P2O5)20.43 mg/kg,速效钾(K2O)332.17 mg/kg,有机质含量1.84%,pH值8.2。

1.2 试验设计

试验选用的核春137品种购于额敏春禾丰农业有限公司。两种种植模式:种肥分离(总面积:3.53 hm2,平均行距:15.48 cm,以S表示)、窄行匀播(总面积:3.13 hm2,平均行距:7.92 cm,以H表示);设置开花期(6月9日)3个磷酸二氢钾喷量(根据小区面积每667 m2按0,100,200 g喷施,分别以F0、F100、F200表示)。采用裂区设计,随机区组排列,每个小区面积≥0.353 hm2,3次重复。田间管理:秋翻前机械施磷酸二铵20 kg/667 m2作基肥,播种前联合整地机整地。48行小麦播种机进行播种,其中种肥分离播种方式平均行距15 cm,施磷酸二铵10 kg/667 m2做种肥(24行播种、24行施肥),窄行匀播平均行距7.5 cm,不施种肥,头水以磷酸一铵、尿素补10 kg/667 m2磷酸二铵(48行播种)。其他田间管理参照常规大田栽培技术措施实施。2022年4月6日播种,播量27 kg/667 m2。全生育期两种播种方式均施纯N 16.18 kg/667 m2、P2O55.83 kg/667 m2、K2O 1.65 kg/667 m2。每667 m2总灌水量320 m3。

1.3 测定项目与方法

1.3.1叶绿素含量测定

小麦开花期选择生长均一、同一时期开花的3株进行标记,于开花期、花后7,14,21,28,35 d用叶绿素测定仪测定旗叶中部叶绿素相对含量SPAD值,每个叶片测量10次,取平均值。

1.3.2干物质积累

小麦开花期选择生长均一、同一时期开花的穗进行标记,于开花期、花后7,14,21,28,35 d,每个处理每次取10株,按叶、茎+叶鞘、穗轴+颖壳+芒和籽粒分样,105 ℃杀青15 min,80 ℃烘干至恒重,分别称干重。

1.4 数据处理

采用DPS软件和Excel软件对数据进行分析,不同时期各指标的平均值在p=0.05显著水平上用新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同灌浆期旗叶叶绿素含量变化

小麦旗叶作为小麦生长发育的最后一片叶,一直伴随到整个植株衰亡,又因为其处在特殊的空间位置,在长期的进化过程中形成了独特的结构和生理功能,在小麦生长发育后期决定籽粒产量方面起着至关重要的作用,对籽粒重量的贡献占到1/3以上。如图1、图2所示,小麦旗叶的SPAD值随灌浆进程大致呈降低的趋势,其中花后7 d的SPAD值与开花期相比呈略有增加趋势,增幅为1.84%～3.39%;花后7 d至花后35 d呈下降趋势,其中尤以HF200处理下降幅度最大,降幅达84.89%。另外,经方差分析,从开花至花后14 d,各处理SPAD值差异不显著,花后21 d HF200处理的SPAD值为49.37,显著低于其他处理。花后28 d的SPAD值以SF100、SF200处理较高,显著高于其他处理,而HF100、HF200处理最低,显著低于其他处理。花后35 d的SPAD值仍以SF100处理最高,达13.80,HF100、HF200处理较低,分别为9.57,8.67,表明在种肥分施种植模式下,适量喷施磷酸二氢钾,SPAD值的下降趋势有延后表现,而窄行匀播种植模式下,喷施磷酸二氢钾反而降低了旗叶SPAD值。

图1 种肥分施种植模式灌浆期SPAD值变化趋势

图2 窄行匀播种植模式灌浆期SPAD值变化趋势

2.2 灌浆期干物质积累量变化

2.2.1灌浆期单株茎干重变化

两种种植模式下,随着灌浆进程的推进,单株茎干重呈降低趋势(表1),但不同处理间单株茎干重降低幅度有较大差异,其中SF200茎干重降低程度最大,达0.364 g,降幅为27.39%,而HF100降低程度最小,为0.303 g,降幅为21.09%。另外,同一时期下,单株茎干重以窄行匀播种植模式较高,对此,经田间调查可知,较多的无效分蘖是导致窄行匀播单株茎干重高于种肥分离的主要原因。

表1 灌浆期茎干重变化

2.2.2灌浆期单株叶干重变化

由表2可知,种肥分离种植模式下,单株叶干重呈先降后升再降的变化趋势,花后14 d单株叶干重达最大值,而窄行匀播种植模式下,单株叶干重呈先升后降的变化趋势,单株叶干重也在花后14 d时达最大值。另外,从种植模式角度分析,花后0 d,单株叶干重以种肥分离模式下较高,而花后35 d,则呈相反的趋势,即单株叶干重以种肥分离模式较高,其中SF100处理单株叶干重为0.314 g,极显著低于其他处理。

表2 灌浆期叶干重变化

2.2.3灌浆期单穗干重变化

由表3可知,开花后0～28 d,单穗干重持续增加,而开花后28～35 d,单穗干重有降低趋势。其中开花后0～7 d,单穗干重增幅较缓,单穗干重每天增重0.01～0.02 g,开花后7～28 d,增幅较大,单穗干重每日可增重0.05～0.06 g。

表3 灌浆期穗干重变化

种肥分离模式下,开花后0～7 d,各处理间单株穗干重差异不大,但花后14～35 d以SF100处理最高;窄行匀播模式下,花后0～7 d,虽喷施磷酸二氢钾的处理单株穗干重高于未喷施的HF0处理,但差异不显著,而花后14～28 d,各处理间单穗干重变化差异大,但总体以未喷施磷酸二氢钾的处理较高,花后35 d却以喷施磷酸二氢钾的处理较高。

2.3 灌浆期籽粒千粒重变化

籽粒千粒重随灌浆期的推进,呈增加的趋势(图3),但各处理籽粒千粒重变化趋势略有不同。其中,花后0～14 d,HF100、HF200处理籽粒千粒重增加幅度均较低(籽粒千粒重每日增重0.42～0.46 g),花后14～28 d增加较快(每日增重1.08～2.39 g);而其余处理花后0～7 d籽粒千粒重增加幅度较低(每日增重0.41～0.46 g),花后7～28 d增加幅度提高(每日增重0.64～2.32 g)。花后28 d后,各处理籽粒千粒重增加幅度较低。

图3 灌浆期籽粒千粒重变化趋势

由表4可知,种肥分离种植模式下,SF100处理籽粒千粒重除开花后0 d较低外,其余时期均显著高于其他处理,而窄行匀播模式下,除开花后0 d时喷施叶面肥的HF100、HF200处理籽粒千粒重高于未喷施叶面肥处理外,其余时期喷施叶面肥的处理籽粒千粒重与未喷施处理无较大优势,且开花后35 d时,未喷施叶面肥的处理籽粒千粒重达38.386 g,显著高于HF100、HF200处理。结果表明,种肥分离种植模式下适量喷施叶面肥可提高籽粒千粒重,而窄行匀播模式下,喷施叶面肥反而降低了籽粒千粒重。

表4 灌浆期籽粒千粒重变化

3 讨 论

3.1 喷施磷酸二氢钾对核春137旗叶SPAD值的影响

SPAD值是一个相对叶绿素含量读数,也称绿色度,是指用SPAD这种方法测量的叶绿素浓度[6],有研究表明,灌浆期小麦旗叶SPAD值随时间呈降低趋势,且SPAD值与产量呈显著正相关(p<0.05),与千粒重呈极显著正相关(p<0.001)[7]。本研究表明,在种肥分施种植模式下,适量喷施磷酸二氢钾可延缓旗叶SPAD值的下降,但在窄行匀播种植模式下,喷施磷酸二氢钾反而降低了旗叶SPAD值。因窄行匀播种植模式小麦分布均匀,通风透光性好,营养和水分吸收均匀,有助于小麦分蘖[8],但喷施磷酸二氢钾在促进小麦灌浆的同时,窄行匀播较多的小穗加剧了个体竞争,导致旗叶衰老加快。反观在种肥分离种植模式下,带肥下种的播种模式为小麦的茁壮成长奠定了良好的基础,花后补充磷、钾肥减缓了灌浆后期旗叶抗氧化酶活性的降低速度,提高了灌浆期旗叶叶绿素含量[9]。

3.2 喷施磷酸二氢钾对核春137干物质积累的影响

小麦籽粒中的贮藏物来源于两部分,一是开花前营养器官中贮藏物向籽粒的转运;二是花后植株叶片、非叶光合器官光合同化物向籽粒的转运。本研究表明,与开花后0 d相比,开花后35 d的植株茎、叶干重均有不同程度的降低,且均以SF100处理下降幅度最大,而单穗干重在灌浆期持续增加,其中开花后35 d时SF100处理单穗干重达1.575 g,显著高于其他处理,这与籽粒千粒重变化较为一致,对此,有研究表明[10],开花后群体干物质积累量约相当于籽粒产量。值得一提的是,花后14 d窄行匀播种植模式单株叶干重达到最高值,同期种肥分离模式各处理叶干重也稍低于或略高于开花后0 d的值,但同时期茎干重却没有类似变化趋势,这与邵凯[11]在研究播种行距和密度对春小麦植株个体单株茎鞘物质积累及垂直分配影响的数据有类似之处,具体是由于行距还是喷施叶面肥所造成的,还有待进一步探讨。

3.3 喷施磷酸二氢钾对核春137籽粒千粒重的影响

李剑锋等[12]用Logistic方程对9个新疆主栽品种的籽粒生长动态进行拟合,结果表明,籽粒干物质积累的动态变化呈慢-快-慢的“S”型曲线增长过程。本试验亦表明,籽粒千粒重日增重也呈慢-快-慢的变化趋势,但各处理间变化程度有所不同,综合而言,种肥分离种植模式喷施适量叶面肥有助于提高籽粒千粒重,而窄行匀播模式喷施叶面肥反而降低了籽粒千粒重。因窄行匀播模式下小穗较多,喷施叶面肥加剧了个体间的竞争,使得大小穗之间籽粒千粒重差异增大,最终导致整株籽粒千粒重较低。