不同肥料對鹽堿地小麥花后旗葉生理特性及產量的影響

摘要：設置復合肥（CK）、有機肥（T1）、過磷酸鈣（T2）、過磷酸鈣與有機肥混施（T3）4種施肥處理，進行鹽堿地小麥（Triticum aestivum L.）旗葉生理特性的研究，進而確定鹽堿地小麥的合理施肥配方。結果表明，隨著灌漿進程的推進，各處理旗葉中的丙二醛（MDA）及游離脯氨酸（FP）含量均呈現逐漸增長的趨勢，相較于其他3種處理，T3的MDA含量增長速度較慢且積累量較少，游離脯氨酸含量增長迅速且積累量較多；超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性以及可溶性蛋白質含量呈逐漸降低的趨勢，與其他處理相比，T3有較高的SOD、POD活性及可溶性蛋白質含量。T3的產量及其構成因素顯著高于其他處理。從衰老特性及產量來看，過磷酸鈣與有機肥混施（T3）是鹽堿地較為合理的施肥配方。

關鍵詞：小麥（Triticum aestivum L.）；鹽堿地；肥料；生理特性；產量

中圖分類號：S512.1；S143.6 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）13-3280-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.13.004

土壤鹽漬化是制約農業發展的重要因素之一，嚴重影響作物的生長發育，造成了作物的減產甚至絕產[1-4]。在全世界現有耕地中約有3.6億hm2在遭受鹽漬化侵害，約占可耕地面積的10%，隨工業發展與人口增長，可耕地面積急劇下降，而不合理的灌溉及化肥農藥的不當使用，使次生鹽漬化土地面積仍在持續擴大[5，6]。因此鹽堿地的合理改良和高效利用對于提高糧食產量及糧食安全具有重要的意義。

小麥（Triticum aestivum L.）是世界上主要的糧食作物之一，其在鹽堿地中推廣種植是農業亟待解決的問題。前人對鹽堿地的改良做了一些研究，有學者認為過磷酸鈣可以顯著改良鹽堿土，提高作物的產量和品質[7，8]，且過磷酸鈣還可以有效減少玉米秸稈及有機肥中的氨氣揮發，并減少溫室氣體的排放，有助于提高肥料的利用效率[9，10]。宇萬太等[11]、宋震震等[12]研究發現有機肥能夠增加土壤堿解氮和全氮含量，改善土壤養分和酶活性，具有明顯的增產和穩產作用；張建兵等[13]、李鳳霞等[14]指出有機肥可以降低土壤pH和全鹽含量。上述研究多為不同施肥處理對土壤理化性質的影響，而對鹽堿地小麥花后旗葉衰老特性及產量的影響研究鮮有報道。本試驗設置不同的施肥處理并對鹽堿地小麥衰老特性進行動態研究，以期為鹽堿地的改良和高效利用提供理論依據，進而探索鹽堿地小麥的合理施肥措施。

1 材料與方法

1.1 材料與設計

供試小麥品種為青麥6號，由青島農業大學小麥遺傳與育種實驗室提供。試驗在東營市現代畜牧業示范區（東經118°53′，北緯37°38′）進行。氣候屬于溫帶季風氣候，年降水量480～580 mm，年平均氣溫10～15 ℃。耕作層含全氮1.58 g/kg，速效磷20.63 mg/g，堿解氮61.62 mg/g，速效鉀111.56 mg/g，有機質9.67 g/kg，pH 7.04。

本試驗設復合肥（N∶P∶K為18∶18∶8）1 500 kg/hm2（CK）、海藻酸有機肥料1 500 kg/hm2（T1）、過磷酸鈣1 500 kg/hm2（T2）、海藻酸有機肥料與過磷酸鈣各750 kg/hm2混施（T3）4種處理。每個處理設3個小區，隨機分布，小區面積為31 m2（3.1 m×10.0 m）。播種日期為2014年10月21日。

1.2 取樣和測定方法

于小麥的開花期選取生長基本一致的小麥150株標記，每隔7 d隨機采集小麥旗葉10片，經液氮處理后保存在超低溫冰箱中。

丙二醛（MDA）含量按照林植芳等[15]的方法測定，過氧化物酶（POD）活性按照錢嘉淵[16]的方法測定，超氧化物歧化酶（SOD）活性按照王愛國等[17]的方法測定，脯氨酸（Pro）含量按照鄒琦[18]的方法測定，可溶性蛋白質采用考馬斯亮藍法[19]測定。

于小麥成熟期在田間調查每個小區的穗數、每穗粒數和千粒重，各小區選取完整的4 m2，風干脫粒稱量千粒重后換算為產量。

1.3 數據處理

數據、圖表利用Excel 2007處理，統計分析和差異顯著性用SAS 9.3處理。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對鹽堿地小麥旗葉MDA含量的影響

由表1可知，隨著花后時間的延長，4種處理下小麥花后旗葉中MDA含量呈現逐漸上升的趨勢。開花0 d時，T3、T2、T1與CK相比差異顯著，三者的MDA含量顯著小于CK。在灌漿中、后期T2、T1、CK三者之間MDA含量相比差異不顯著，三者關系表現為T2

2.2 不同施肥處理對鹽堿地小麥旗葉POD活性的影響

由表2可以看出，在整個灌漿期各處理下小麥旗葉POD活性呈現單峰曲線的變化趨勢，其中T3、T2、T1在花后14 d達到峰值，CK在花后7 d達到峰值。開花0 d時，各處理的POD活性差異不顯著，其關系為T3>T2>T1>CK。在灌漿中期，T3、T2、T1的POD活性與CK相比差異顯著；在灌漿后期，T3與CK相比差異顯著，T2、T1與CK相比差異不顯著；在整個灌漿期T3的POD活性始終高于其他處理，表明在整個灌漿期T3處理較其他處理旗葉的衰老速度較慢，保持較長的持綠期。

2.3 不同施肥處理對鹽堿地小麥旗葉SOD活性的影響

由表3可以看出，各處理的SOD活性隨著灌漿的進行呈現逐漸下降的趨勢，在花后14 d時，4種處理的SOD活性差異不顯著；在灌漿前期，T3的SOD活性與CK相比差異顯著，T2、T1與CK相比差異不顯著；在灌漿后期，T3、T2、T1的SOD活性與CK差異顯著。在整個灌漿期，T3保持相對較高的SOD活性，T2高于T1，CK的SOD活性較低，表明在整個灌漿期，與其他處理相比，T3具有較高的SOD活性，顯著提高了小麥的耐鹽堿能力。

2.4 不同施肥處理對鹽堿地小麥旗葉脯氨酸含量的影響

由表4可知，各處理的小麥旗葉游離脯氨酸含量隨著灌漿的進行呈現上升的趨勢，各處理的脯氨酸含量關系始終表現為T3>T2>T1>CK。在整個灌漿期間，T3、T2的游離脯氨酸含量與CK相比差異均顯著，T3與T2相比，除花后14 d時，其他時間差異均不顯著。T1與CK相比僅花后21 d時差異顯著，但在整個灌漿期T1的游離脯氨酸含量高于CK。在灌漿后期，T3、T2與T1、CK相比差異顯著，表明其在灌漿后期有較高的游離脯氨酸含量，能夠更好地調節組織的代謝功能，提高小麥的耐鹽性。

2.5 不同施肥處理對鹽堿地小麥旗葉可溶性蛋白質含量的影響

由表5可知，CK、T1、T2三者旗葉的可溶性蛋白質含量隨著灌漿的進行呈現先升高后降低的趨勢，并在花后7 d達到最大值，T3呈現逐漸降低的趨勢，但T3的可溶性蛋白質含量始終高于其他處理。在灌漿前期各處理的可溶性蛋白質含量差異不顯著，在灌漿的中、后期T3的可溶性蛋白質含量與T1、CK相比差異顯著，T3與T2間差異不顯著，但T3的可溶性蛋白質含量高于T2。表明T3處理在灌漿的中后期具有較高的可溶性蛋白質含量，降低了鹽堿地對小麥的危害。

2.6 不同施肥處理對鹽堿地小麥產量及其構成因素的影響

由表6可知，穗數、每穗粒數、千粒重、產量均表現為T3>T2>T1>CK。在產量構成因素中，T1、T2的穗數、每穗粒數與CK相比差異均達顯著水平；T3的穗數、每穗粒數、千粒重與CK間差異顯著；T3、T2的穗數、每穗粒數與T1間差異顯著；T3的每穗粒數與T2相比差異達顯著水平。各處理間產量差異均達顯著水平，T3的產量顯著高于其他3種處理，與CK相比，T3、T2、T1的增產幅度分別為60.95%、41.23%、12.19%。

2.7 不同施肥處理間各因素的相關性

取整個灌漿期的脯氨酸、SOD、POD、MDA、可溶性蛋白質的平均值做各因素之間的相關性分析。由表7可知，產量與脯氨酸、SOD、POD、MDA、可溶性蛋白質、穗數、每穗粒數、千粒重的相關系數分別為0.982、0.974、0.958、-0.963、0.982、0.971、0.995、0.473，其中產量與脯氨酸、SOD、POD、可溶性蛋白質、穗數、每穗粒數呈極顯著正相關，與MDA呈極顯著負相關。而MDA與除千粒重外的各因素均呈極顯著負相關，千粒重與各因素間無顯著相關性。

3 小結與討論

質膜透性反映了植物葉片細胞膜的完整性以及受過氧化物破壞的程度，MDA是膜脂過氧化的產物，其積累量反映了細胞膜受損傷程度，研究發現鹽脅迫下植物體內的MDA呈上升趨勢[20，21]。本研究發現T3處理的MDA積累量顯著小于其余3種處理，說明有機肥與過磷酸鈣混施（T3）可以有效地降低細胞膜受損傷程度，改良鹽堿地土壤，降低鹽堿脅迫對小麥的傷害。這可能與過磷酸鈣降低了土壤中的Na+ 含量有關。

在脅迫下植物體內會產生并積累大量的活性氧，而SOD、POD能夠緩解或消除活性氧對植物的傷害[22，23]。前人認為鹽脅迫條件下，植物體內的SOD、POD活性顯著降低[24]。在本試驗中SOD、POD都隨著灌漿的進行呈現下降的趨勢，T3、T2、T1與CK相比，3種處理的SOD、POD活性都明顯提高，其中T3處理最為顯著，T2次之，說明這3種處理與CK相比可有效改善鹽堿地土壤，進而提高抗氧化酶活性，降低鹽堿脅迫對小麥危害。這與李鳳霞等[14]、張大庚等[25]研究結果一致。游離脯氨酸作為一種重要的滲透調節物質，是否能作為耐鹽性指標存在較大分歧。Koca等[22]、Tripathi等[26]的研究結果表明，鹽脅迫條件下，植物體內積累了大量游游離脯氨酸，增強了滲透調節能力，可作為植物耐鹽性指標；而Liu等[27]認為鹽脅迫下植物體內脯氨酸變化不明顯，不能作為耐鹽性指標。本研究表明，在鹽堿地條件下，各處理的脯氨酸含量都呈現升高的趨勢，但T3的脯氨酸含量顯著高于其他3種處理，表明T3處理能夠使鹽堿地小麥有較高的脯氨酸含量，進而有助于小麥葉片細胞維持穩定的細胞結構及正常的生理代謝功能。因此，脯氨酸在一定程度上可作為耐鹽性鑒定指標。可溶性蛋白質在同化物代謝中發揮著重要的作用，本研究發現T1、T2、T3與CK相比，旗葉中的可溶性蛋白質含量均增加，其中T3最為顯著，表明了T3處理對鹽堿地的改良最為顯著，顯著降低了鹽堿地的全鹽含量，這與曹彩云等[21]、王慎強等[28]研究認為有機肥與過磷酸鈣可顯著降低土壤鹽含量，提高可溶性蛋白質含量一致。

作物產量及其構成因素是生產中的一項重要指標。本研究發現T3、T2、T1的產量與CK間差異顯著，其關系表現為T3>T2>T1>CK。在產量構成因素方面，T3與CK相比，其穗數、每穗粒數、千粒重均顯著高于CK，表明T3通過提高穗數、每穗粒數和千粒重進而提高小麥產量。TI、T2的穗數、穗粒數與CK相比差異顯著，表明T2、T1通過影響小麥穗數和每穗粒數影響小麥產量。T2與T1穗數、穗粒數相比差異顯著，表明過磷酸鈣較有機肥可以顯著提高鹽堿地小麥的穗數和每穗粒數，進而提高產量。

從本試驗結果可知，過磷酸鈣和有機肥混施（T3）相較于其他3種處理，顯著降低了MDA含量，提高了SOD、POD活性、脯氨酸和可溶性蛋白質含量及小麥產量，因此過磷酸鈣和有機肥混施（T3）是鹽堿地小麥較為合理的施肥方案。但過磷酸鈣和有機肥混施（T3）如何顯著改善土壤理化性質、降低土壤鹽分以及提高小麥產量的機制還有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 楊春武，李長有，張美麗，等.鹽、堿脅迫下小冰麥體內的pH及離子平衡[J].應用生態學報，2008，19（5）：1000-1005.

[2] 孟 鵬，李玉靈，張柏習.鹽堿脅迫下沙地彰武松和樟子松苗木生理特性[J].應用生態學報，2013，24（2）：359-365.

[3] 王志春，楊 福，齊春艷，等.鹽堿脅迫下水稻滲透調節的生理響應[J].干旱地區農業研究，2010，28（6）：153-157.

[4] 劉建新，王金成，賈海燕.燕麥幼苗對鹽脅迫和堿脅迫的生理響應差異[J].水土保持學報，2015，29（5）：331-336.

[5] 李樹華，許 興，惠紅霞，等.不同小麥品種（系）對鹽堿脅迫的生理及農藝性狀反應[J].麥類作物學報，2000，20（4）：63-67.

[6] 康文欽，娜荷雅，張子義，等.NaCl脅迫對燕麥與小麥幼苗生長及其營養吸收的影響[J].華北農學報，2010，25（3）：97-101.

[7] 劉兆普，王學勤，鄧力群，等.濱海鹽土上過磷酸鈣用量對油葵 （G101B）生長的影響[J].南京農業大學學報，2000，23（4）：46-50.

[8] 寧曉光，趙 秋.過磷酸鈣對濱海鹽堿土的改良效果[J].天津農業科學，2014，20（3）：44-46.

[9] 楊 巖，孫欽平，李 妮，等.添加過磷酸鈣對蔬菜廢棄物堆肥中氨氣及溫室氣體排放的影響[J].應用生態學報，2015，26（1）：161-167.

[10] 呂丹丹，種云霄，吳啟堂，等.過磷酸鈣對氨氣的吸附解吸特性研究[J].環境科學學報，2011，31（11）：2506-2510.

[11] 宇萬太，姜子紹，馬 強，等.施用有機肥對土壤肥力的影響[J].植物營養與肥料學報，2009，15（5）：1057-1064.

[12] 宋震震，李絮花，李 娟，等.有機肥和化肥長期施用對土壤活性有機氮組分及酶活性的影響[J].植物營養與肥料學報，2014， 20（3）：525-533.

[13] 張建兵，楊勁松，姚榮江，等.有機肥與覆蓋方式對灘涂圍墾農田水鹽與作物產量的影響[J].農業工程學報，2013，29（15）：116-124.

[14] 李鳳霞，王學琴，郭永忠，等.不同改良措施對銀川平原鹽堿地土壤性質及酶活性的影響[J].水土保持研究，2012，19（6）：13-18.

[15] 林植芳，李雙順，林桂珠，等.水稻葉片的衰老與超氧化物歧化酶活性及脂質過氧化作用的關系[J].植物學報，1984，26（6）：605-615.

[16] 錢嘉淵.酶的測定方法[M].北京：中國輕工業出版社，1992.186-194.

[17] 王愛國，羅廣華.大豆種子超氧物歧化酶的研究[J].植物生理學報，1983，9（1）：77-84.

[18] 鄒 琦.植物生理學試驗指導[M].北京：中國農業出版社，2000.72-75.

[19] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2000.

[20] 徐 晨，凌風樓，徐克章，等.鹽脅迫對不同水稻品種光合特性和生理生化特性的影響[J].中國水稻科學，2013，27（3）：280-260.

[21] 曹彩云，鄭春蓮，李科江，等.不同礦化度咸水灌溉對小麥產量和生理特性的影響[J].中國生態農業學報，2013，21（3）：347-355.

[22] KOCA H， BOR M， ZDEMIR F，et al. The effect of salt stress on lipid peroxidation， antioxidative enzymes and proline content of sesame cultivars[J].Environ Exper Bot，2007，60（3）：344-351.

[23] RAZA S H， ATHAR H R， ASHRAF M， et al. Glycinebetaine-induced modulation of antioxidant enzymes activities and ion accumulation in two wheat cultivars differing in salt tolerance[J]. Environ Exper Bot，2007，60（3）：368-376.

[24] 喬 佩，盧存福，李紅梅，等.鹽脅迫對誘變小麥種子萌發及幼苗生理特性的影響[J].中國生態農業學報，2013，21（6）：720-727.

[25] 張大庚，劉敏霞，依艷麗，等.長期單施及配施過磷酸鈣對設施土壤鈣素分布的影響[J].水土保持學報，2012，26（1）：223-231.

[26] TRIPATHI S B，GURUMURTHI K， PANIGRAHI A K，et al. Salinity induced changes in proline and betaine contents and synthesis in two aquatic macrophytes differing in salt tolerance[J]. Biolplant，2007，51（1）：110-115.

[27] LIU J， ZHU J K. Proline accumulation and salt-stress-induced gene expression in salt hypersensitive mutant of Arabi-dopsis[J]. Plant Physiol，1997，114（2）：591-596.

[28] 王慎強，李 欣，徐福安，等.長期施用化肥與有機肥對潮土土壤物理性質的影響[J].中國生態農業學報，2001，9（2）：77-79.