控释尿素对春小麦根系活力和籽粒蛋白质含量的影响

2012-03-13刘春梅罗胜国刘元英

黑龙江八一农垦大学学报 2012年4期

刘春梅,罗胜国,刘元英

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，大庆163319;2.东北农业大学）

我国化肥当季利用率很低，氮肥一般只有25%～30%，每年由于氮肥流失，造成的损失折合人民币高达1 000多亿元，不仅造成资源的的巨大浪费，而且使作物的品质下降，生态环境恶化。而控释肥料是一种养分释放速率与作物吸收养分同步的肥料，能满足作物整个生长期对养分的需求，并且有效养分淋失少、土壤固定低、氨挥发小或不损失，肥料利用率高；施用方便；重施不会盐害作物；减少污染环境等[1]，是未来肥料的发展方向。目前，有关控释肥的研究多集中在提高肥料利用率[2-3]、减少肥料损失和降低环境污染[4-6]、提高作物产量和改善作物品质[7-10]、改善土壤理化性质等方面。采用盆栽试验，通过研究控释尿素对春小麦成熟前不同生育时期根系活力、植株全氮量和成熟期籽粒蛋白质含量的影响，为其大面积推广，提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与方法

小麦品种：克98R—813。

供试肥料：氮肥：控释尿素，分别为控1（CRU1）、控2（CRU2）、控3（CRU3）；普通尿素（CU）。

磷肥：磷酸二铵；钾肥：氯化钾。

试验用土为泰康风沙土，其基础肥力见表1。

表1 土壤基础肥力Table 1 Basic fertility of soils

1.2 试验设计

试验设4个处理，其中普通尿素为对照，3种控释尿素，重复8次。在拔节期、孕穗期取样的装土2.25 kg，每盆施入氮肥0.76 g，磷酸二铵0.66 g，氯化钾0.6 g，每盆种6株；开花期、乳熟期取样、成熟期测产装土5 kg，每盆施入氮肥1.53 g，磷酸二铵1.28 g，氯化钾1.25 g，每盆种6株。

1.3 样品采集及测定方法

1.3.1 样品采集

分别在春小麦拔节期、孕穗期、开花期和乳熟期，晴天8：00—10：00将盆中小麦全部取回实验室。首先取下小麦根系，测定小麦根系活跃吸收面积和总吸收面积；并将小麦叶片洗净、烘干，测定植株叶片中全氮量。小麦成熟期，将籽粒收获粉碎后，测定其蛋白质含量。

1.3.2 测定方法

根系总吸收面积和活跃吸收面积的测定[1]：取3个烧杯，分别加入0.000 2 moL·L-1甲烯蓝溶液中（溶液量为根体积的10倍），将小麦根系洗净控干后，放入第一个烧杯中，浸1.5min后立即取出，使根系上多余的甲烯蓝溶液流回到原来烧杯中去，再放入第二个烧杯中浸1.5min，取出控净后放入第三个烧杯中浸1.5min，取出控净。从上述浸过根系的3个烧杯中分别取出甲烯蓝溶液1 mL，稀释10倍，摇匀后，用分光光度计在660 nm处比色。

试验用土有机质采用丘林法，全氮含量测定采用凯氏法，全磷采用钼锑抗比色法，碱解氮采用碱解扩散法，速效磷采用Olsen法，速效钾采用火焰光度法，pH采用酸度计法，植株叶片全氮量、籽粒蛋白采用凯氏法。

1.4 数据统计分析方法

数据处理采用Microsoft Excel 2003和DPSv7.5统计软件。

2 结果与分析

2.1 施用控释尿素对小麦根系总吸收面积和活跃吸收面积的影响

根系与地上植株构成完整的物质生产体系。根系活力能表明作物新陈代谢活动的强弱。调节根系活力是麦田管理的中心环节，因此高产小麦根群除应有一定的根量外，还应必须具有较好的根系活力；但由于衡量根系活力的量化指标很多，各种方法差异较大，采用测定根系总吸收面积和活跃吸收面积，来研究控释尿素对根系活力的影响。

表2 控释肥料对根系总吸收面积和活跃吸收面积的影响（单位:m2）Table 2 The effectof codtrolled release urea on the total absorbtion sueface and the active absorbtion surface of spring wheat root system（m2）

根系总吸收面积和活跃吸收面积在整个生育期中呈低—高—低的趋势，两者都是在孕穗期出现最高值。拔节期普通尿素处理总吸收面积最大为1.32 m2，控3的总吸收面积最小为1.19 m2，各处理对活跃吸收面积/总吸收面积比值影响为CRU1＞CRU3＞CRU2＞CU。孕穗期控3的影响最大，总吸收面积与普通尿素相比，提高43.54%；活跃吸收面积控3是1.09 m2，普通尿素只有0.61 m2，两者相差0.48 m2，各处理对活跃吸收面积/总吸收面积比值影响为CRU3＞CRU2＞CRU1＞CU。开花期后的根系总吸收面积和活跃吸收面积各处理均有所下降；而活跃吸收面积/总吸收面积比值却有所增加，开花期CRU3处理最高，为49.68%，CU只有36.6%，说明控释尿素能延缓小麦根系衰老。

2.2 控释尿素对春小麦不同生育期植株全氮量的影响

从表3可以看出，使用控释尿素各处理，除拔节期小麦植株全氮含量以普通尿素处理最高外，其他生育期小麦植株全氮量均高于普通尿素处理。拔节期小麦植株全氮含量，各处理间差异达5%，显著水平，其中以普通尿素含氮量最高，普通尿素处理比控3植株氮含量增加了13.42%。分析产生此现象的原因，控释尿素在土壤中的氮素释放速度缓慢，而普通尿素在土壤中脲酶的作用较快的释放出小麦所需要吸收的氮素，因此在小麦拔节期，植株从普通尿素处理中能吸收较多的氮素。孕穗期是小麦一生中氮素含量最高的时期，各处理间差异达1%显著水平，控3植株全氮量最高为37.9 g·kg-1，比普通尿素处理提高11.47%。开花期控释尿素处理与普通尿素相比达1%显著水平，各处理对全氮量影响为CRU3＞CRU1＞CRU2＞CU，各控释尿素处理比普通尿素处理全氮量分别提高了16.88%、7.5%、5.6%。小麦生育后期——乳熟期，各处理间达5%显著水平，控释尿素各处理的含氮量仍能保持较高水平，各处理对全氮量影响为CRU3＞CRU1＞CRU2＞CU，各控释尿素处理比普通尿素处理全氮量分别提高了29.34%、24.74%、18.56%。

表3 控释尿素对不同生育期春小麦植株全氮量的影响（单位：g·kg-1）Table 3 The effect of CRUs on the contentof N of different stage of spring wheat（g·kg-1）

2.3 控释尿素对春小麦籽粒蛋白质含量的影响

各处理对籽粒中蛋白质含量影响为CRU3＞CRU1＞CRU2＞CU，控释尿素各处理与普通尿素处理之间差异达1%显著水平，其中控3处理蛋白质含量最高为16.32%，比普通尿素处理蛋白质含量提高23.45%。三种控释尿素处理间差异达5%显著水平，控1、控2分别比普通尿素处理蛋白质含量提高了19.74%、17.10%。这说明控释尿素能够发挥其优势，保证小麦植株后期不脱氮。

3 结论与讨论

邓圣先[11]采用微区和小区试验的方法，研究表明，施用控释氮肥能提高水稻的生育后期根系活力和吸收面积，推迟了杂交稻生育后期根系的衰老，增强了根系吸收氮的能力。马新明[12]研究冬小麦根系活力与子粒灌浆关系指出，根系活跃吸收面积与子粒灌浆速度、千粒重增重呈正相关。姜东[13]研究不同施氮时期对冬小麦根系衰老的影响，结果表明，小麦从拔节期至挑旗期追施氮肥，可延缓籽粒灌浆中后期中下层根系的衰老，加快籽粒灌浆，提高粒重和产量。唐拴虎[14]等研究了不同缓/控释肥料在辣椒上的施用效果，结果表明：与常规分次施肥处理相比，一次性施用控释肥处理能改善根系活力。唐拴虎[15]试验结果表明，一次性全层施用控释肥能增加根系深层分布比例。

在春小麦整个生育期中，植株全氮量呈现“S”形曲线，从拔节期开始逐渐升高，到孕穗期达到最高值，然后逐渐降低。小麦拔节期开始幼穗分化，一直到抽穗期是营养生长与生殖生长并进的关键时期，也是决定穗粒数、增加干物重的重要时期。杜金哲[16]等研究指出，不同生育期追施氮肥对小麦产量和品质影响不同，生育前期有利于产量的形成，而开花期则提高籽粒蛋白质含量。位东斌等[17]研究表明在同一供氮水平下，扬花期追施氮肥，能提高叶片含氮量，促进“源”中氮向“库”内运转，提高蛋白质含量。薛盈文[18]研究表明在相同的施氮量条件下，随施肥期延后，蛋白质含量逐渐升高。谢培才[10]等研究表明，施用包膜缓释肥能显著增加冬小麦粗蛋白、湿面筋含量、提高沉降值和稳定时间等。

研究结果表明，各处理根系活跃吸收面积和总吸收面积均在孕穗期达到最大值，并且控释尿素处理的春小麦根系吸收面积和两者比值均高于普通尿素处理的，其中控3效果最好。植株含氮量也是孕穗期达到最高值，控3处理植株含氮量最高为37.9 g·kg-1，植株含氮量占整个生育期的38.56%，说明控释尿素能满足小麦需氮高峰期对于氮素的需求，积累较多营养物质，叶片保持较长的光合功能期[19]，延长灌浆时间，有效增加小麦的千粒重和小穗结实率，提高产量，提高籽粒蛋白质含量。综上所述，控3是此小麦品种的首选氮肥。实验中各控释尿素处理间差异不明显，有待进一步改进技术，以期获得更好的效果。

［1］刘春梅.控释尿素对春小麦生理性状和籽粒品质的影响［D］.哈尔滨：东北农业大学，2002.

［2］陈建生，徐培智，唐拴虎，等.一次基施水稻控释肥技术的养分利用率及增产效果［J］.应用生态学报，2005，16（10）：1868-1871.

［3］钟雪梅，朱义年，刘杰，等.竹炭包膜对肥料氮淋溶和有效性的影响［J］.农业环境科学学报：增刊，2006，25：154-157.

［4］Emilsson T，Berndtsson J C，Mattson J E，et al.Effect of using conventional and controlled release fertiliser on nutrient runoff from various vegetated roof systems［J］.Ecological Engeering，2007，29：260-271.

［5］徐培智，陈建生，张发宝，等.蔬菜控释肥的产量和品质效应研究［J］.广东农业学报，2003（1）：28-30.

［6］郑圣先，肖剑，易国英.控释肥料养分释放动力学及其机理研究第1报.温度对包膜型控释肥料养分释放的影响

［J］.磷肥与复肥，2002，17（4）：14-17.

［7］焦晓光，罗盛国，刘元英.施用控释尿素对大豆吸氮量及产量的影响研究［J］.中国生态农业学报，2004，12（3）：95-98.

［8］孙锡发，涂仕华，秦鱼生，等.控释尿素对水稻产量和肥料利用率的影响研究［J］.西南农业学报，2009，22（4）：984-989.

［9］王鑫.控释复合肥对保护地黄瓜产量和质量效应的影响［J］.陇东学院学报：自然科学版，2007，17（1）：61-64.

［10］谢培才，马冬梅，张兴德，等.包膜缓释肥的养分释放及其增产效应［J］.土壤肥料，2005（1）：23-28.

［11］郑圣先，聂军，戴平安，等.控释氮肥对杂交水稻生育后期根系形态生理特征和衰老的影响［J］.植物营养与肥料学报，2006，12（2）：188-194.

［12］马新明.冬小麦根系活力与子粒灌浆关系的研究［J］.河南农业大学学报，1990，24（2）：270-274.

［13］姜东，于振文，苏波，等.不同施氮时期对冬小麦根系衰老的影响［J］.作物学报，1997，23（2）：181-190.

［14］唐拴虎，张发宝，黄旭，等.缓/控释肥料对辣椒生长及养分利用率的影响［J］.应用生态学报，2008，19（5）：986-991.

［15］唐拴虎，徐培智，张发宝，等.一次性全层施用控释肥对水稻根系形态发育及抗倒伏能力的影响［J］.植物营养与肥料学报，2006，12（1）：63-69.