基于棉粕的氨基酸肥對小麥生長及產(chǎn)量的影響

龐慶陽，宣毓龍，蔡 旭，王雅各，王開勇

(石河子大學農(nóng)學院， 新疆 石河子 832000)

基于棉粕的氨基酸肥對小麥生長及產(chǎn)量的影響

龐慶陽，宣毓龍，蔡 旭，王雅各，王開勇

(石河子大學農(nóng)學院， 新疆 石河子 832000)

為了明確基于棉粕的氨基酸肥對小麥生長發(fā)育的影響,采用田間試驗，研究噴施清水、優(yōu)多牌氨基酸水溶肥和棉粕腐氨基酸水溶肥對小麥不同生育時期生長指標及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，與噴施清水處理和噴施優(yōu)多牌氨基酸水溶肥處理相比，噴施棉粕氨基酸肥的小麥的株高、葉面積、葉綠素、干物質(zhì)均有不同程度的提高，同時進一步促進了小麥的分蘗和成穗，使小麥產(chǎn)量顯著增加，與噴施清水處理和噴施優(yōu)多牌氨基酸水溶肥處理相比，增幅分別為15.2%和4.97%。

棉粕；氨基酸肥料；小麥；生長；產(chǎn)量

我國具有豐富的廢棄蛋白資源，每年產(chǎn)棉籽1 000萬t以上，提取棉油后的棉籽餅粕達600萬t，資源量全球第一[1]。棉粕是棉籽經(jīng)過壓榨、浸出等工藝提取油脂后得到的一種微紅或黃色顆粒狀物質(zhì)[2]，含粗蛋白質(zhì)35%，粗纖維15%，且富含礦物質(zhì)和維生素[3]。目前主要被用作動物飼料，棉粕中含有的棉酚有一定毒性，因而限制了其產(chǎn)品的應(yīng)用[4-5]，很多農(nóng)業(yè)資源經(jīng)過一定工藝可以提取氨基酸，并可制備成肥料，具有提高作物品質(zhì)，抗逆性，增產(chǎn)等作用，經(jīng)濟效益和社會效益顯著[6]。李潮海等[7]用氨基酸螯合多元微肥可使玉米葉面積增大,比葉重提高,株高增加,葉綠素含量增加,光合強度提高。儲成江[8]對南京禾豐含氨基酸微量元素水溶肥料在水稻大田示范結(jié)果表明，可使水稻增產(chǎn)561.0 kg·hm-2，增產(chǎn)率7.56%。新疆是我國最大的棉粕主產(chǎn)區(qū)之一，如能將棉粕開發(fā)為高效新型肥料資源，對于區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展、廢棄物資源循環(huán)利用和環(huán)境保護都具有重要意義。

小麥是主要糧食作物之一，其產(chǎn)量的高低在一定程度上對確保我國糧食安全具有重要的意義。糧食的豐產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)，與肥料密切相關(guān)[9]。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大量使用化肥農(nóng)藥，雖然此方法能使農(nóng)作物產(chǎn)量大增，但是伴隨著的一連串的問題——環(huán)境污染、土地酸敗廢耕、病蟲害日益嚴重、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降、化肥農(nóng)藥殘留等等，而這些問題在日益嚴重，直接影響到人們的生活及整個地球的生態(tài)環(huán)境[10]。氨基酸葉面肥是一種內(nèi)含豐富的氨基酸、微量元素和有機質(zhì)的葉面肥，對農(nóng)業(yè)發(fā)展有巨大作用，在農(nóng)業(yè)上的作用逐步受到人們重視。本試驗擬研究用棉粕開發(fā)的氨基酸肥料對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，為其進一步的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概況

試驗于2015年在新疆石河子大學試驗站(N44°18′42.37″，E86°03′20.72″)進行，無霜期為168～171 d，年平均氣溫為6.9℃，降水量為125.0～207.7 mm。前茬作物為玉米，土壤質(zhì)地為壤土，pH 7.73，全氮0.5 g·kg-1，有效磷22.40 mg·kg-1，有效鉀180 mg·kg-1，有機質(zhì)16.19 g·kg-1，鹽度(EC1∶5)0.28 dS·m-1。

1.2 試驗材料

供試材料為春小麥新春38，供試肥料為用棉粕開發(fā)的氨基酸葉面肥，氨基酸含量≥100 g·L-1，微量元素(鐵、錳、鋅、銅、鉬)含量≥20 g·L-1。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2015年4月6日播種，7月8日收獲。采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置3個處理分別如下：

處理一：對照(CK)。噴施與處理3等量清水；

處理二：噴施優(yōu)多牌氨基酸水溶肥(TT1)。由龍燈作物營養(yǎng)科技有限公司提供，氨基酸≥100 g·L-1，Cu+Fe+Mn+Zn+B≥20 g·L-1，噴施量與處理3等量。

處理三：噴施棉粕型氨基酸水溶肥(TT2)。通過提取棉粕中的氨基酸制成的肥料，氨基酸≥100 g·L-1,Cu+Fe+Mn+Zn+B≥20 g·L-1。每公頃每次600 mL，兌水450 kg，稀釋750倍進行噴施，于小麥拔節(jié)期、孕穗期、開花期和灌漿期各噴施一次，全生育期噴施4次。

全生育期總施肥量為氮肥270 kg·hm-2，磷肥165 kg·hm-2，鉀肥165 kg·hm-2。在小麥拔節(jié)、孕穗、開花、灌漿期分別配合滴灌追肥總肥的35%、25%、25%、15%，追肥在每次取樣后第二天進行；總灌水量為4 500 m3·hm-2，全生育期共滴灌7次。每個小區(qū)面積9 m2，每個處理重復(fù)3次，小區(qū)之間各設(shè)50 cm保護行。滴灌帶為一管四行，行距為15 cm，其他各項管理與當?shù)卮筇锷a(chǎn)相同。

1.4 測定項目與方法

小麥拔節(jié)中期、孕穗中期、開花中期、灌漿中期和成熟中期分別測定株高、葉面積和葉綠素含量，每個小區(qū)分別選具有代表性樣點取樣，每個樣點連續(xù)取樣地上部分10株主莖。

株高：用直尺測量小麥植株的高度。拔節(jié)期株高從植株基部至主莖頂部的距離，孕穗期、開花期、灌漿期和成熟期株高從植株基部到穗頂?shù)木嚯x。

葉面積：用LI-3100C臺式葉面積儀測定單株葉面積。

葉面積指數(shù)=單株小麥總?cè)~面積×植株數(shù)

葉綠素含量：采用日產(chǎn)SPAD-502Y葉綠素儀測定小麥的SPAD值，抽穗前測定倒二葉，抽穗后測定旗葉。

干物質(zhì)重：每小區(qū)取樣10株，將取回樣分為葉片、莖稈和穗并在105℃下殺青30 min，85℃烘干至恒重。

小麥成熟后分小區(qū)收割并測產(chǎn)、統(tǒng)計有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行處理和作圖，用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸葉面肥對小麥株高的影響

由表1可知，小麥株高最高的是棉粕型氨基酸肥處理，其次是優(yōu)多氨基酸肥處理，最矮的是對照。噴施棉粕型氨基酸肥處理小麥的株高從拔節(jié)期到成熟期都顯著優(yōu)于對照處理，在開花期顯著優(yōu)于優(yōu)多氨基酸肥處理。與噴施清水處理相比，棉粕型氨基酸肥處理在開花期達到最大差異為12.60%。與噴施優(yōu)多氨基酸肥處理相比，棉粕型氨基酸肥處理株高開花期顯著增加9.14%。說明噴施葉面氨基酸肥會促進小麥主莖的生長。

表1 不同處理對不同時期小麥株高的影響/cm

注：CK:對照；TT1:噴施優(yōu)多氨基酸水溶肥；TT2:噴施棉粕型氨基酸水溶肥。同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note：CK: Control check; TT1: Spraying Youduo amino acids fertilizer; TT2: Spraying cottonseed meal amino acids fertilizer. Values followed by different letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level between different treatments. The same below.

2.2 氨基酸葉面肥對小麥葉面積的影響

由表2可以看出，不同生育時期小麥的葉面積指數(shù)均呈先增加后下降的變化趨勢，均在孕穗期達到最大。噴施棉粕型氨基酸肥處理小麥的葉面積指數(shù)從孕穗期到成熟期均顯著高于噴施清水處理，依次增加了43.57%、42.86%、20.51%和24.55%；在孕穗期、開花期棉粕型氨基酸肥處理也顯著優(yōu)于優(yōu)多氨基酸肥處理，分別增加了9.57%和16.35%。在拔節(jié)期和成熟期噴施棉粕型氨基酸肥處理與優(yōu)多氨基酸肥處理相比差異不顯著，二者與噴施清水處理差異顯著。總體來說，噴施氨基酸肥可顯著增加小麥的葉面積，并且棉粕型氨基酸肥處理優(yōu)于優(yōu)多氨基酸肥處理。

表2 不同處理對不同時期小麥葉面積的影響/%

2.3 氨基酸葉面肥對小麥SPAD值的影響

由表3可見，自拔節(jié)期至成熟期，不同處理下小麥葉片SPAD值隨小麥生育期進程呈先增后降的趨勢，均在灌漿期達到最大。在小麥不同生育時期，棉粕型氨基酸肥處理和優(yōu)多氨基酸肥處理小麥的SPAD值均顯著高于對照；在灌漿期，棉粕型氨基酸肥處理小麥的SPAD值比優(yōu)多氨基酸肥處理增加了5.68%，比噴施清水處理增加了13.93%。

表3 不同處理對不同時期小麥SPAD值的影響

2.4 氨基酸葉面肥對小麥干物質(zhì)量的影響

由圖1可知，各處理小麥的單株和穗部干物質(zhì)量隨生育期的推進而增加，到成熟期達到最大，莖桿和葉片干物質(zhì)量呈先增加后降低的趨勢。棉粕型氨基酸肥處理小麥的單株干物質(zhì)質(zhì)量全生育期均顯著高于噴施清水處理，在成熟期差異最大，增加了18.23%；在開花期和成熟期也顯著高于優(yōu)多氨基酸肥處理，增加了5.79%和8.89%(圖1a)。棉粕型氨基酸肥處理穗部干物質(zhì)量灌漿期和成熟期顯著高于清水處理，分別增加了10.93%和16.79%，與噴施優(yōu)多氨基酸肥處理相比，在灌漿期顯著增加了6.25%(圖1d)。各處理小麥葉片干物質(zhì)量呈先增加后下降趨勢，從孕穗期到開花期，棉粕型氨基酸肥處理小麥葉片干物質(zhì)量顯著高于噴施清水處理和噴施優(yōu)多氨基酸肥處理；在開花期，前者比后兩者分別增加了29.73%和5.49%(圖1b)。小麥莖稈干物質(zhì)量從拔節(jié)到開花期持續(xù)增加，孕穗期和成熟期，棉粕型氨基酸肥處理小麥莖稈干物質(zhì)量顯著高于噴施清水處理，開花期和成熟期顯著高于優(yōu)多氨基酸肥處理；在成熟期，棉粕型氨基酸肥處理小麥莖稈干物質(zhì)量比噴施清水處理和優(yōu)多氨基酸肥處理分別增加了13.3%和9.65%(圖1c)。穗部、莖桿、葉片和單株干物質(zhì)量整體均表現(xiàn)為棉粕型氨基酸肥處理>優(yōu)多氨基酸肥處理>噴施清水處理，表明棉粕型氨基酸肥對小麥干物質(zhì)積累有明顯促進作用。

2.5 氨基酸葉面肥對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4可知，棉粕型氨基酸肥對小麥的有效穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均有顯著促進作用。經(jīng)棉粕型氨基酸肥處理的小麥有效穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量比噴施清水處理分別增加了4.26%、6.90%和15.20%，比優(yōu)多氨基酸肥處理增加了2.27%、2.36%和4.97%。說明棉粕型氨基酸肥可顯著增加小麥有效穗數(shù)和千粒重，從而使小麥產(chǎn)量顯著提高。

圖1 不同處理下小麥單株(a)、葉片(b)、莖稈(c)和穗部(d)的干物質(zhì)動態(tài)變化

Fig.1 Dynamic change of dry matter accumulation of plant (a), leaf (b), stalk(c) and spike(d) of wheat under different treatments

表4 不同處理對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

3 結(jié) 論

本研究表明棉粕型氨基酸肥和優(yōu)多氨基酸肥對小麥生長發(fā)育有顯著促進作用，施用兩種肥料的小麥株高、葉面積、葉綠素含量、干物質(zhì)量等指標較對照均有顯著提高。兩種肥料之間結(jié)果表明，施用棉粕型氨基酸肥的小麥株高、葉面積、SPAD值和干物質(zhì)積累量均較優(yōu)多氨基酸肥有不同程度的增加，且小麥有效穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量比優(yōu)多氨基酸肥顯著(P<0.05)增加了2.27%、2.36%和4.97%。這可能由于棉粕中除了含有蛋白質(zhì)以外，還有粗脂肪、酸性洗滌纖維營養(yǎng)成分[1]，這些營養(yǎng)成分有可能會對小麥的生長發(fā)育有一定的促進。另外氨基酸作為螯合劑，其與微量元素形成螯合物，葉片能迅速吸收，然后運輸?shù)狡渌课唬瑓⑴c各項營養(yǎng)代謝過程，并以氨基酸作為配位體，可在無光合作用下直接進行機體的蛋白合成，與其他螯合物劑相比對農(nóng)作物有更明顯的增產(chǎn)效果[12-13]。

前期干物質(zhì)的積累是小麥后期籽粒干物質(zhì)形成的重要保障[14]并且植物的干物質(zhì)量大小也是衡量氨基酸肥效的指標之一，李振舉等[14]研究結(jié)果顯示，施用氨基酸液肥，干物質(zhì)顯著增加，最終產(chǎn)量較對照增加了21.1%。本研究表明，噴施棉粕型氨基酸肥對小麥植株的干物質(zhì)積累具有顯著的促進作用，從而提高了小麥的產(chǎn)量。一定范圍內(nèi)，干物質(zhì)積累越多，籽粒產(chǎn)量也就越高[15]。有研究表明小麥產(chǎn)量與拔節(jié)后干物質(zhì)累積關(guān)系密切，尤其是與花后干物質(zhì)累積顯著相關(guān)[16]，本研究發(fā)現(xiàn)棉粕型氨基酸肥全生育期的干物質(zhì)重量都顯著高于對照，在某些時期高于優(yōu)多氨基酸肥處理，這也是造成產(chǎn)量差異的原因。因此棉粕型氨基酸肥能促進小麥干物質(zhì)積累，有利于產(chǎn)量的形成。由于小麥的生長存在品種和地域的差異，因此本研究所用棉粕型氨基酸肥對小麥的生長及產(chǎn)量的影響還需進一步研究。

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Effect of cottonseed amino acid fertilizer on yield and growth of wheat

PANG Qing-yang, XUAN Yu-long, CAI Xu, WANG Ya-ge, WANG Kai-yong

(CollegeofAgriculture,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832000,China)

In order to identify the effect of amino acid fertilizer from cottonseed meal on growth and development of wheat, The effects of sprayed water,water soluble amino acid fertilizer(Youduo) and cottonseed meal rot amino acid water soluble fertilizer on the growth and yield of wheat at different growth stages were studied in field experiment. It turned out the wheat plant height, leaf size, chlorophyll and dry material increased by different degrees, and the wheat tillering as well as earing increased, too, which promoted wheat yield by 15.2% and 4.97% in the treatment of cottonseed meal amino acid fertilizer, compared with treatment of sprayed water and water soluble amino acid fertilizer(Youduo) respectively.

wheat; cottonseed meal; amino acid fertilizer; growth; yield

1000-7601(2017)02-0021-04

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.02.04

2015-12-10基金項目：國家科技支撐計劃項目(2014BAC14B030-2)；國家自然科學基金項目(31560169)；國際科技合作項目(2015DFA11660)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項經(jīng)費項目(201503120)；石河子大學高層次人才基金項目(RCZX201314)

龐慶陽(1990—)，河南人，碩士，主要從事土壤環(huán)境與生態(tài)安全研究。 E-mail：pqyoo@126.com。

王開勇，E-mail：wky20@163.com。

TQ444.6；S512.1；S311

A