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作者简介:

侯赛赛(1998-),在读硕士研究生,主要研究方向为资源利用与植物保护。E-mail:hss11022021@163.com。

通讯作者:

张瑞芳,E-mail:zhrf@hebau.edu.cn。

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目录contents

    摘要

    小麦是世界上最重要的粮食作物之一,土壤微量元素养分是限制小麦生长和产量的重要因素。叶面喷施适宜比例的微肥对促进小麦生长、提高小麦产量具有重要意义。采用正交试验设计,探究了叶面喷施不同比例的微肥对小麦生长和产量的影响。结果发现,叶面喷施四硼酸钠、硫酸锌、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸铜和钼酸铵均对小麦生长和产量有显著影响。高硼、高锌和适当铁配比的微肥更有利于提高小麦产量;硼促进植物水分和养分吸收,促进植物根系生长发育,为小麦穗部生长提供了营养条件;高浓度锌有利于小麦叶绿素和生长激素的合成,增加小麦株高、穗长、穗数和穗粒数;适宜比例的锌和铁叶面喷施能提高小麦穗粒数和籽粒产量。根据极差分析得出 6 种微肥的最佳施用水平分别为四硼酸钠 4.5 kg/hm2 、硫酸锌 4.5 kg/hm2 、硫酸锰 0.75 kg/hm2 、硫酸亚铁 2.25 kg/hm2 、硫酸铜 0.75 kg/hm2 、钼酸铵 0.75 kg/hm2 。综合 6 种微肥的施用水平,18 个处理中叶面喷施四硼酸钠 4.5 kg/hm2 、硫酸锌 1.5 kg/hm2 、硫酸锰 0.75 kg/hm2 、硫酸亚铁 2.25 kg/hm2 、硫酸铜 1.125 kg/hm2 和钼酸铵 1.125 kg/hm2 配比的微肥下小麦产量最高,为 10259.09 kg/hm2 ,高于其他处理 0.07% ~ 16.54%,此研究可为丰富小麦高产栽培技术提供理论依据。

    Abstract

    Wheat(Triticum aestivum L. )is one of key grain crops in the world,soil microelement nutrient is an important factor limiting wheat growth and yield. Foliar spraying with appropriate proportion of microelement fertilizers is of great significance to promote wheat growth and increase wheat yield. In this study,an orthogonal experimental design was used to investigate the effects of different proportions of six microelement fertilizers spraying on wheat growth and yield. It was found that foliar spraying of sodium tetraborate,zinc sulfate,manganese sulfate,ferrous sulfate,copper sulfate and ammonium molybdate had significant effects on wheat growth and yield. In this study,microelement fertilizers with high boron,high zinc and appropriate iron ratio were more beneficial to increase the wheat yield. Boron promoted the absorption of water and nutrients,promoted the growth and development of plant roots,and provided nutrient conditions for the growth of the wheat ears. High concentration of zinc was beneficial to the synthesis of chlorophyll and growth hormone in wheat,and increased plant height,ear length,ear number and grain number per ear. The number of grains per ear and grain yield of wheat could be increased by the zinc and iron fertilizer foliar application with suitable proportion of iron and zinc. According to the range analysis,the optimal application levels of the six microelement fertilizers were sodium tetraborate 4.5 kg/hm2 ,zinc sulfate 4.5 kg/hm2 ,manganese sulfate 0.75 kg/hm2 ,ferrous sulfate 2.25 kg/hm2 ,copper sulfate 0.75 kg/hm2 ,ammonium molybdate 0.75 kg/hm2 . At the comprehensive application level of 6 kinds of microelement fertilizer,at foliar spraying of sodium tetraborate 4.5 kg/hm2 ,zinc sulfate 1.5 kg/hm2 ,manganese sulfate 0.75 kg/hm2 ,ferrous sulfate 2.25 kg/hm2 ,copper sulfate 1.125 kg/hm2 and ammonium molybdate 1.125 kg/hm2 ,wheat performed the highest yield among all 18 microelement fertilizer treatments and gained the yield of 10259.09 kg/hm2 ,which was higher than other treatments by 0.07%-16.54%. This study can provide theoretical basis for wheat cultivation with high yield.

    关键词

    小麦微量元素微肥产量养分平衡

  • 小麦(Triticum aestivum L.)是我国主要的粮食作物,其产量和品质与人类生活质量息息相关,受到广泛的关注。氮、磷和钾 3 种大量元素含量对小麦产量和品质有重要的影响,同时,硼、锌、铁、锰、铜和钼等微量元素含量也影响着小麦的生长发育和产量。小麦缺铁时叶片发黄,产生斑点;缺硼时小麦结实率降低,影响产量;缺锰使小麦生长缓慢,影响根系发育;缺铜影响小麦籽粒发育;缺锌使小麦植株矮化;缺钼易使小麦枯萎甚至坏死。Muthayya 等[1]认为小麦籽粒中缺乏微量元素可能将导致人类面临“隐形饥饿”。褚宏欣等[2] 研究表明,我国主要麦区的小麦籽粒铁、锰、铜、锌、硼、钼平均含量分别为 43.8、43.0、4.6、31.4、 1.2、0.5 mg/kg,小麦铁、锌含量普遍不足,少量小麦的硼、钼含量不足,而锰含量偏高,铜含量基本满足需要,且存在较大的地域性差异。

  • 与氮、磷和钾三大营养元素相比,微量元素需求量小,但在维持和促进植物生长发育方面发挥不可替代的作用。适量补充微量元素能够减少小麦因缺素而导致的生理性病害;增加光合作物转化效率、促进植株发育;提高小麦对氮、磷、钾的吸收,提高小麦产量和品质。硼能提高植物的光合速率,促进水分和养分吸收,在植物细胞分化、吸收养分、根系发育和维持细胞稳性方面发挥着重要作用[3-4]。Shehzad 等[5]研究表明适量施用硼能促进根系发育,增强根长。锌参与植物叶绿素、淀粉合成等生理过程,并能促进生物量的积累。铜是植物所必需的微量营养元素之一,参与植物光合作用、呼吸和蛋白质代谢等生理活动[6]。钼是植物、动物、微生物必需的微量元素之一,钼对于调节植物养分吸收、提高产量具有重要意义[7-8]。例如,增施锌、硼、钼微量元素叶面肥提高了番石榴(Psidium guajava Linn.)产量[9];施用适当浓度的硼、锌、铁和锰肥增加了灯盏花(Erigeron breviscapus)的根生物量[10];袁婷婷等[11]研究表明,高水平硼肥配施低水平铜肥,适当增施钼肥能有效提高太子参(Pseudostellaria heterophylla)的光合特性。施用适量浓度的硼能增加小麦叶面积,适量的铜能促进小麦分蘖[12]。Tadayon[13] 指出钙、钾和硼配施提高了石榴(Punica granatum L.)的抗氧化活性。

  • 植物养分均衡是提高作物产量的关键因素,对于维持细胞结构,提高生长发育速率具有重要意义。尽管许多研究已经证明了微量元素对植物生长的重要作用,但多种微量元素间的不同施用比例也影响着植物的生长发育。李泓池等[14]研究表明,不同水平的铜和锰配施均有利于密花豆 (Spatholobus suberectus Dunm.)的生长,增加光合参数和干重的积累,但不同配施比例对密花豆的作用效果存在差异。研究表明,叶面喷施微肥能够提高植物的株高、叶绿素、根系发育和生物量积累,是提高产量的有效措施[15]。李春霞[16]研究表明,叶面喷施铁、锰、钼肥能够对不同生长期的小麦生长有积极作用,包括小麦叶绿素、光合速率、穗粒数、千粒重和籽粒产量等指标。目前,关于某种微量元素对小麦生长和产量的影响已取得了较大进展,也有学者已经对两种或三种微量元素的不同配比对小麦生长的影响进行了研究。但小麦良好的生长发育离不开铁、锰、铜、锌、硼和钼中任一元素提供的营养,小麦生长对元素之间的不同配比也存在不同的响应。只有相对适量的微肥施用水平,才最有益于小麦的生长和产量的提高。因此,我们选取了硼、锌、锰、铜、铁和钼 6 种微量元素,每个元素设置 3 个施用水平,进行不同施肥量的配比组合,探究叶面喷施不同配比微肥对小麦生长和产量的影响,以期为通过施用微量元素提高小麦产量提供参考。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 供试材料

  • 试验于 2019 年 10 月 19 日至 2020 年 6 月 15 日在河北省石家庄市藁城区增村镇东慈邑村(115°14′E, 38°16′N)进行。试验期间,试验地日最高气温 44.1℃,日最低气温-8.4℃,日最大降水量 47.8 mm。供试土壤为轻壤质石灰性褐土。前茬作物为玉米,产量约为 8250 kg/hm2。在喷施微量元素前采用五点取样法和四分法取得试验田 0~20 cm 深度的土样,土壤基本性质见表1。

  • 表1 供试土壤基本性质

  • 供试小麦品种为“济麦 22 号”。供试微量元素 (分析纯)分别为四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)、硫酸锰(MnSO4·H2O)、硫酸铜(CuSO4·5H2O)、硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、钼酸铵[(NH46Mo7O24·4H2O]。

  • 1.2 试验设计

  • 小麦于 2019 年 10 月 19 日进行播种,机械播种 255 kg/hm2。玉米秸秆还田,施用底肥沃夫特复合肥(15-19-6)600 kg/hm2,且于 3 月 20 日左右即小麦返青期追施尿素 187.5 kg/hm2。灌溉采用大水漫灌的方式,分别于当年 11 月 15 日、次年 3 月 25 日、4 月 20 日灌水 3 次。在 3 月 10 日喷施除草剂,5 月 1 日喷施杀虫剂和杀菌剂,5 月 20 日在上次基础上增施磷酸二氢钾 750 g/hm2

  • 试验选取硼、锌、锰、铁、铜、钼 6 种微量元素,每种元素设置 3 个水平,进行 L18(36)正交试验,组合成 18 种不同配比的处理(表2)。每个处理设置 3 次重复。小区面积为 20 m2 (4 m×5 m),与道路之间设有 6 m 保护行,各小区间隔 1 m。微量元素配合“一喷三防”分别于当年 5 月 5 日 (扬花期)和 5 月 20 日(灌浆期)傍晚兑水喷施 750 L/hm2,各处理的单次微量元素施用量如表2 所示。

  • 1.3 样品采集及测定

  • 1.3.1 小麦株高和穗长的测定

  • 在小麦成熟收获前,在每个小区随机选取生长良好且长势一致的 18 株小麦(排除边际效应),使用米尺和直尺测量株高和穗长。土壤表面到麦穗顶端(不含麦芒)的高度为株高(cm);自穗颈节至穗顶(不包括麦芒)的长度为穗长(cm)。

  • 表2 试验处理及其施肥量

  • 注:施肥量是单次施用量,共施肥 2 次。

  • 1.3.2 小麦叶片叶绿素(SPAD)的测定

  • 在首次喷施微肥后的第 10、20 和 30 d,使用日本美能达公司生产的 SPAD-502Plus 型叶绿素仪在每个小区随机测定 18 株分蘖小麦的旗叶叶绿素 SPAD 值。测定时选择完整的绿色叶片,避开叶脉。

  • 1.3.3 小麦干物质积累量的测定

  • 在首次喷施微肥后的第 10、20 和 30 d,每个小区随机选取 3 株处于分蘖状态的小麦,剪掉根部,分离叶片、茎鞘、穗部,分别装于信封中,置于 105℃烘箱中杀青 30 min,降温到 75℃烘干到恒重,分别称取小麦叶片、茎鞘、穗部和根部干物质重量(干重)。

  • 1.3.4 小麦产量及其构成因素的测定

  • 成熟收获前计数各小区一米双行(0.3 m2)小麦的有效穗数(穗粒数≥ 5),求算出公顷有效穗数。在各个小区随机选取 20 穗,计数总粒数,除以 20 即为各处理的平均穗粒数。成熟后各小区收获一米双行(0.3 m2)的小麦,晒干脱粒。使用 PM-8188-B 谷物水分容重仪测定籽粒含水量,两位天平测量籽粒总重,并按标准含水量 13% 计算实际产量。从各小区晒干的籽粒中随机数 3 个 1000 粒并称重,每 2 份重量的差值除以 3 份重量平均数的商≤ 5%,3 份重量平均值即为千粒重,超过 5% 的再数 4 份,取 3 份重量相近的平均值为千粒重。

  • 1.4 数据分析及相关指标计算方法

  • 本试验测定的数据统一采用 Excel 2010、SPSS 26.0 和 Origin 2021b 进行数据处理、统计分析和图表绘制,差异显著性分析采用单因素方差分析、最小显著差数法(LSD)进行检验,采用 Pearson 相关性分析变量间的相关系数。对小麦产量进行极差分析,计算某元素各水平的小麦产值之和(K 值)、均值(K avg)和元素的极差值 R(某元素时,K avg 最大值减去 K avg 最小值)。

  • 2 结果与分析

  • 对不同微肥配比下小麦生长指标的变化进行研究,发现微肥配比对小麦不同生长指标的影响存在差异。单因素方差分析结果(表3)表明,微肥配比显著影响小麦株高、穗长和叶面喷肥后的叶绿素含量;且显著影响叶面喷肥后小麦叶部生物量积累,对小麦茎鞘和穗部生物量积累不显著;对中期小麦地上部和中后期小麦根部的生物量积累有显著影响。

  • 表3 微肥配比对小麦生长指标的单因素方差分析

  • 2.1 微肥配比对小麦株高、穗长的影响

  • 小麦株高(图1a)受到微肥配比的显著影响 (表3)。在 18 个处理中,7 个处理的小麦株高相对值主要集中在 55.30~67.75 cm 内,T7 处理的离散程度最高,相对值范围为 58.25~67.75 cm,T8 处理的相对值最小观察值最低,为 55.30 cm,均值为 57.85 cm,中位数为 57.79 cm;5 个处理的小麦株高相对值主要集中在 60.50~67.50 cm 内;6 个处理的小麦株高相对值主要集中在 65.20~72.95 cm 内,其中 T3 处理的相对值最大观察值最高,为 72.95 cm,T18 处理的株高离散程度最低、均值最高,为 68.28 cm。

  • 微肥配比显著影响了小麦穗长(表3,图1b)。 18 个处理中,11 个处理的小麦穗长相对值集中于 6.6~8.2 cm,其中 T17 处理的相对值最小观察值最低,为 6.6 cm;T1、T2、T5 和 T10 处理的相对值均集中在 7.2~8.5 cm;T16 处理的穗长离散程度最高,相对值范围为 6.8~8.5 cm;T8 和 T9 处理的相对值最大观察值最高,均为 8.8 cm;所有处理中, T2、T10、T8 和 T5 处理的穗长均值超过了 8 cm,分别为 8.16、8.13、8.06 和 8.06 cm。

  • 2.2 微肥配比对小麦叶绿素含量的影响

  • 叶面喷肥后 10 和 30 d的小麦叶片叶绿素含量(图2)受到微肥配比的显著影响(表3),而叶面喷肥后 20 d 的小麦叶片叶绿素含量变化不显著。叶面喷肥 10 d 后,5 个处理的小麦叶绿素含量在 55.14~57.74 内,以 T15 处理最小(55.14),其次为 T8 处理(55.58);13 个处理的小麦叶绿素含量在 58.03~60.42 内,前三分别为 T5 处理(60.42)、 T4 处理(59.93)和 T3 处理(59.52)。叶面喷肥 20 d 后,5 个处理的小麦叶绿素含量降低,按降幅大小排序为:T18(-103.25%)>T9(-92.62%)>T11 (-72.77%)>T17(-68.48%)>T4(-1.67%); 其余处理叶绿素含量增加,增幅范围为 0.02%~6.66%; 7 个处理的小麦叶绿素含量在 58.02~58.83 之间, T17 处理的小麦叶绿素含量最低,为 58.02;8 个处理的小麦叶绿素含量在 59.16~59.92 内;T16、T5 和 T7 处理的小麦叶绿素含量达到了 60 以上,分别为 60.83、60.63 和 60.45。叶面喷肥 30 d 后,与 20 d 相比,各处理小麦叶绿素含量均显著降低,降幅范围为 21.53%~51.54%;其中叶绿素含量排序前三为 T2(47.01)、T15(45.19)、T1(44.48),T13 处理叶绿素含量最低,为 28.67;其次为 T6 处理 (30.45)和 T12 处理(32.05)。

  • 2.3 微肥配比对小麦地上部和根部干重的影响

  • 施用不同配比的微肥对叶面喷肥 10、30 d 后的小麦地上部干重(图3a)没有显著影响,但显著影响喷肥 20 d 后的小麦地上部干重(表3)。在叶面喷肥 10 d 后,所有处理的小麦地上部干重范围为 37.33~47.98 g,其中 T9 处理(47.92 g)的小麦地上部干重最高,其次为 T8 处理(46.15 g);T6 处理 (37.33 g)小麦地上部干重最低。叶面喷肥 20 d 后,小麦地上部干重增加,处于 51.96~67.17 g 的范围内,较叶面喷肥 10 d 时增加了 11.18%~70.66%, T15 处理的增幅最高,且 T15 处理(67.17 g)小麦地上部干重最高;T2 处理的小麦地上部干重最低,为 51.96 g。叶面喷肥 30 d 后,小麦地上部干重范围为 63.11~80.40 g; 与叶面喷肥 20 d 时相比, T15 处理的小麦地上部干重降低了 3.96%,其余处理增加了 1.01%~46.05%。

  • 图1 微肥配比对小麦株高和穗长的影响

  • 图2 微肥配比对小麦叶绿素含量的影响

  • 注:不同小写字母代表处理间差异显著(P<0.05)。下同。

  • 微肥配比对叶面喷肥 10 d 后的小麦根部干重 (图3b)没有显著影响,但显著影响了叶面喷肥 20 和 30 d 后的小麦根部干重(表3)。叶面喷肥 10 d 后,小麦根部干重范围为 8.41~12.61 g,其中 4 个处理小麦根部干重达到了 12.00 g,按干重大小排序为 T16(12.61 g)>T7(12.38 g)>T17(12.37 g) >T11(12.17 g);而 T12 处理的小麦根部干重最低,为 8.41 g。叶面喷肥 20 d 后,T6 处理(11.58 g)、 T18 处理(11.99 g)和 T12 处理(8.63 g)的小麦根部干重分别增加了 27.30%、3.13% 和 2.62%,其余处理降低了-48.50%~-2.91%,T18 处理的小麦根部干重最高,而 T8 处理最低,为 5.59 g。叶面喷肥 30 d 后,与叶面喷肥 20 d 相比,9 个处理的小麦根部干重增加(范围为 7.90%~50.98%),其他处理降低(范围为-50.49%~-7.41%)。

  • 微肥配比显著影响 3 个时期的根冠比(表3,图3c)。叶面喷肥 10 d 时,小麦根冠比范围为 0.19~0.32,T17 和 T16 处理根冠比较高,为 0.32 和 0.31,T12 处理最低。叶面喷肥 20 d 后,与叶面喷肥 10 d 后相比,小麦根冠比降低了-0.61~-0.14; 小麦根冠比范围为 0.10~0.21,T6 和 T18 处理小麦根冠比最高,均为 0.21,T8 处理最低。叶面喷肥 30 d 后,小麦根冠比范围为 0.08~0.17,T14 处理最高,T17 处理最低;其中 T8、T4、T15、T11 和 T7 处理较叶面喷肥 20 d 后分别增加了 30.39%、18.84%、16.13%、11.40% 和 0.85%,其余处理下降了-52.80~-2.29%;与叶面喷肥 10 d 时相比,小麦根冠比变化了-75.47%~30.51%。

  • 图3 微肥配比对小麦地上部和根部干重的影响

  • 2.4 微肥配比对小麦地上部干重分配的影响

  • 随叶面喷肥后时间的增加,小麦叶片干重占地上部干重的比例增加,而茎鞘和穗部干重占地上部干重的比例下降(图4),且微肥配比对叶面喷肥后 3 个时期的小麦叶片、茎鞘和穗部干重的影响存在差异(表3)。小麦叶面喷肥 10 d 后,18 个处理的小麦叶片、茎鞘和穗部干重范围分别为 5.87~9.57、19.89~26.97 和 8.74~12.4 g,叶片、茎鞘和穗部干重占地上部干重的比例分别为 23%~27%、53%~60% 和 15%~22% (图4a)。叶面喷肥 20 d 后,18 个处理的小麦叶片、茎鞘和穗部干重范围分别为 7.72~11.47、 20.44~27.88 和 21.90~30.20 g,叶片、茎鞘和穗部干重占地上部干重的比例分别为 41%~46%、 38%~43% 和 14%~18%( 图4b)。叶面喷肥 30 d 后,18 个处理的小麦叶片、茎鞘和穗部干重范围分别为 6.79~11.55、17.33~22.76 和 34.51~46.95 g,叶片、茎鞘和穗部干重占地上部干重的比例分别为 53%~62%、27%~34% 和 11%~14%(图4c)。

  • 图4 微肥配比对小麦地上部干重分配的影响

  • 2.5 微肥配比对小麦产量及产量构成因素的影响

  • 不同微肥配比显著影响了试验区域的小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量(表3)。每公顷的小麦穗数( 图5a) 在 741.67~903.33 万个范围内;T17 处理最高,其次为 T1 处理(887.22 万个 /hm2);T10 处理最低,其次为 T11 处理 (744.44 万个 /hm2)。小麦穗粒数(图5b)范围为 29.63~34.85 个;按穗粒数排名前三的处理为 T9 (34.85 个)、T11(34.68 个)、T14(34.35 个);T13 处理最低,其次为 T15 处理(29.70 个)。小麦千粒重 (图5c)范围为 38.94~44.18 g,其中 T4 处理最高,其次为 T5 处理(43.96 g);T13、T12 和 T14 处理的小麦千粒重较低,分别为 39.97、39.50 和 38.94 g。每公顷的小麦产量(图5d)范围为 8802.82~10259.09 kg;其中 T10 处理小麦产量最低;6 个处理的小麦产量较高,其中排名前三的为 T3(10259.09 kg)、T4 (10251.69 kg)、T14(10226.37 kg)。

  • 2.6 微肥配比对小麦籽粒微量元素含量的影响

  • 不同处理的小麦籽粒中微量元素含量存在差异(图6)。小麦籽粒硼含量范围为 6.21~15.30 mg/kg,锌含量范围为 7.08~29.00 mg/kg,锰含量范围为 46.9~87.8 mg/kg,铁含量范围为 83.50~243.00 mg/kg,铜含量范围为 2.43~7.56 mg/kg,钼含量范围为 0.86~1.98 mg/kg。其中,不同处理的小麦籽粒中,T6、T10、T11、T17 的小麦籽粒中锌含量处于较高水平;T5 处理小麦籽粒中的铁含量最高,其次为 T17 和 T16 处理。各处理间小麦籽粒中铜、钼和硼含量没有显著性差异。

  • 图5 微肥配比对小麦产量及构成因素的影响

  • 图6 微肥配比对小麦籽粒微量元素含量的影响

  • 2.7 提高小麦产量的微肥最佳施用水平分析

  • 以 6 种微量元素施用水平和各水平小麦产量进行极差分析,获取 6 种微量元素施用量对提升小麦产量的最佳水平。6 个微量元素的各水平小麦产量之和(K 值) 处于 56501.53~60234.80 kg/hm2 之间。6 个微量元素各水平的小麦产量平均值为 9416.92~10039.13 kg/hm2。根据分析结果 (表4),四硼酸钠的最佳施用水平为 4.5 kg/hm2,硫酸锌的最佳施用水平为 4.5 kg/hm2,硫酸锰的最佳施用水平为 0.75 kg/hm2,硫酸亚铁的最佳施用水平为 2.25 kg/hm2,硫酸铜的最佳施用水平为 0.75 kg/hm2,钼酸铵的最佳施用水平为 0.75 kg/hm2。图7 所示,施用不同水平的微肥的小麦产量存在显著性差异。小麦产量随四硼酸钠和硫酸锌施用水平的提高而增加,随硫酸亚铁、硫酸铜和钼酸铵施用水平的提高先增加后减少。

  • 表4 微肥施用水平与小麦产量间的极差分析

  • 注:K 值为某因素某水平时试验数据求和,K avg 值为对应的平均值;最佳水平指某因子时最佳 K avg 值对应的水平;R 指因素的极差值,即为某元素时,K avg 最大值减去 K avg 最小值;—表示没有该水平数据。

  • 图7 微肥施用水平对小麦产量平均值的影响

  • 3 讨论

  • 3.1 微肥配比对小麦生长和产量的影响

  • 本研究发现,叶面喷施不同比例的微量元素肥料对小麦生长和产量有显著影响(表3)。前人研究表明,叶面喷施微量元素能够改善植物生理代谢,对小麦株高、穗数、穗长、穗重、穗粒数、穗粒重、千粒重、籽粒产量等参数有积极作用[17]。本研究中,高浓度锌增加了小麦株高、穗长、穗数和穗粒数。这可能是因为锌参与了小麦生长素、叶绿素等的合成,叶面喷施锌促进了小麦的光合作用[18]和灌浆期的生长[19]。这一结果与前人研究结果[20-21]相似,锌和铁的组合在适合比例下对产量有正效应。叶面配施铁和锌肥能提高小麦穗粒数和籽粒产量[22]

  • 在本研究中,高锌和适当的铁处理提高了小麦穗长(图1b);然而,铁和锌之间存在拮抗作用[23],当铁和锌都处于较高水平时,拮抗作用反而会抑制小麦生长(图1b)。这使其在相同的锌浓度条件下,铁浓度更高的 T10 处理小麦的穗长要低于 T2 处理的小麦。小麦千粒重(图5c)与穗数、穗粒数间的负相关关系可能受到微量元素有限迁移能力的影响。小麦产量(图5d)与铁、锰、铜和钼呈显著负相关,原因可能是试验地土壤适宜的微量元素背景,使这 4 种元素并不能成为限制小麦生长的关键因素,且高浓度的元素含量反向抑制了小麦产量。本研究中,叶面喷施高锌、高硼和中量铁配比微肥的 T2 处理小麦叶绿素更高(图2),造成的原因可能是锌、硼和铁通过影响叶绿素合成酶、捕光器合成效率、电子传递速率、光能转化效率等光合作用参数来影响叶绿素的合成和功能特性[1424-25]

  • 3.2 微肥配比对小麦各部位干重和微量元素含量的影响

  • 不同的微肥配比对小麦地上部和根部干物质积累的影响存在差异(表3)。本研究中,各处理间的小麦地上部干重(图3a)差异并不明显,而根部干重(图3b)间的差异较大,这说明叶面喷肥 30 d 内,微量元素更倾向于影响小麦根部的生长。且在喷肥后 10 d 时,锰和铁对小麦根部生长的贡献更大;随时间延长,其他元素促进根部干物质积累的作用逐渐发挥出来。在后期,硼在促进小麦根部干物质量积累中发挥了重要作用。这与前人研究结果相似,硼能促进植物水分、养分等吸收,促进植物根系生长发育[3-4]。叶面喷肥后随时间增加,小麦根部干重逐渐向地上部转移,各处理小麦根冠比(图3c)也与根部干重保持着相似的趋势。叶面喷肥后,小麦地上部叶片、茎鞘和穗干重随时间增加小麦叶片干重占地上部总干重的比例增加( 图4),这与 EL-Metwally 等[26] 的研究结果相似,叶面喷施适量的微量元素增加了小麦旗叶面积,促进了叶片的生长。同样微量元素对小麦叶绿素和光合作用的影响也依赖小麦叶片。根据河北省耕地地力主要指标分级诊断标准[27],本研究供试土壤的 6 种微量元素含量处于不同水平,其中有效硼、锌、铜和锰处于中等水平,而有效铁含量略微偏高,有效钼含量偏低。本研究中,小麦中的有效锰和有效锌含量较高(表4),这证实了叶面喷施微肥对小麦中微量元素积累的积极作用。这与 Shaaban[28]的研究结果一致,叶面喷施微肥增加了小麦中的铁、锰、锌和铜等元素的含量,并改善了小麦的养分平衡,提高了产量。

  • 4 结论

  • 微量元素对促进小麦生长,提高产量具有重要意义。适当的微肥配比更有利于小麦的养分平衡,能更有效地促进小麦生长并提高产量。本研究中,微肥配比对小麦生长和产量有显著影响,根据极差分析得出 6 种微肥的最佳施用水平分别为四硼酸钠 4.5 kg/hm2、硫酸锌 4.5 kg/hm2、硫酸锰 0.75 kg/hm2、硫酸亚铁 2.25 kg/hm2、硫酸铜 0.75 kg/hm2、钼酸铵 0.75 kg/hm2。综合分析表明:本试验 18 个处理中,四硼酸钠 4.5 kg/hm2、硫酸锌 1.5 kg/hm2、硫酸锰 0.75 kg/hm2、硫酸亚铁 2.25 kg/hm2、硫酸铜 1.125 kg/hm2 和钼酸铵 1.125 kg/hm2 的微肥配比更有利于小麦生长,产量为 10259.09 kg/hm2,高于其他处理 0.07%~16.54%,综合表现为微肥管理的最优模式。

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