锰、铁和钼肥处理种子与叶面喷施对小麦生长与吸收的影响及其机制

发布时间：2020-08-08 01:00

【摘要】：必需微量元素对植物生长发育具有重要影响。近年来,粮食生产中由于氮磷钾等大量元素化肥施用量居高不下及有机肥料投入数极低,单位面积耕地生物总产出水平不断增加,而土壤中微量元素被不断消耗,致使微量元素逐渐成为制约作物产量与营养品质提高的重要因素,在我国西北地区石灰性土壤中表现尤为突出。一方面,目前粮食作物生产上微肥的施用并不广泛,微量元素不同施用方法及其对作物吸收利用及生长发育影响的生理机制研究尚很薄弱;另一方面,因微量元素缺乏而引起的人体疾病种类及数量不断增加,提高主要谷类作物籽粒中微量元素含量并满足人体营养需要成为生产中亟待解决的关键问题之一。籍此,本研究采用盆栽与大田试验相结合的方法,针对西北地区小麦主产区土壤缺乏锰、铁和钼等三种微量元素的现状,较为系统地研究了不同施用方法、施用时期、用量对小麦地上与根系生长、光合与抗逆生理、产量及籽粒中微量元素含量的影响。研究获得的主要结果如下:1.锰肥、铁肥和钼肥处理种子有效影响小麦的个体生长生理,促进小麦苗期根系生长,增强根系活力,提高光合性能与花后干物质累积量,增加千粒重和单株粒重。(1)锰肥处理种子促进了小麦冬前根系生长及整个生长期的光合性能,以30mg·kg~(-1)浓度浸种效果最为明显,分蘖期根表面积和根长分别增加115.7%和67.6%,分蘖期和越冬期根系活力分别增加62.8%和250.8%;并通过增强SOD酶活性和延缓生长后期绿叶面积的衰减进程,增加了小麦灌浆期干物质累积量和源器官向籽粒的转化效率,单株粒重比对照增加15.9%,千粒重增加6.4%。(2)铁肥处理种子增强了小麦分蘖期的根系活力,显著增加了越冬期的根长、根直径和根表面积,同时增加了小麦开花前的叶面积和地上地下部的干物质累积,增加了灌浆期的叶绿素a和类胡萝卜素含量与净净光合速率,其中1 g·L~(-1) FeSO_4种子处理的千粒重提高12.9%,5 g·L~(-1) FeSO_4种子处理的单株粒重提高了4.8%。(3)钼肥处理种子显著增强了小麦越冬前的根系生长和花前的叶面积,增加了越冬期和返青期的干物质累积、返青期和灌浆期的叶绿素b和总叶绿素含量,但降低了小麦抗氧化酶活性。根系活力随钼肥浓度增加而增加,浓度为2 g·L~(-1) Na_2MoO_4处理的根系活力最高,分蘖期和越冬期分别比对照(清水处理)高61.2%和48.0%,穗粒数、千粒重和单株粒重分别提高8.3%、5.7%和13.0%。(4)铁肥和钼肥种子处理能提高小麦大田种植的出苗率,增加冬前分蘖,改善小麦群体生长状况,增加单位面积穗数,提高产量。随着铁肥浓度的升高,小麦出苗率呈升高趋势,浓度5 g·L~(-1) FeSO_4种子处理出苗率比对照提高16.8%,单位面积成穗数提高6.9%,1~3 g·L~(-1) FeSO_4种子处理均能提高小麦的穗粒数和千粒重,3 g·L~(-1) FeSO_4浓度效果较好,有效分蘖提高2.4%,增产8.5%。1 g·L~(-1) Na_2MoO_4浓度钼肥处理种子效果明显,出苗率较对照提高5.4%,单位面积成穗数、穗粒数和产量分别增加8.4%、11.4%和21.1%。2.叶面喷施锰肥、铁肥、钼肥提高了小麦的叶面积指数,有效改善了小麦花后的光合性能,协调了小麦产量构成因素,提高了花后的源库转运效率,提高籽粒产量。(1)拔节期喷施锰肥、铁肥和钼肥均显著提高了灌浆期的净光合速率(Pn),以浓度0.5%MnCl_2·4H_2O、0.1%FeSO_4和0.025%~0.1%的Na_2MoO_4效果最显著,Pn分别较对照增加15.2%、29.6%和31.2%以上。开花期喷施铁肥和锰肥显著增加小麦灌浆期的叶绿素含量,以0.4%FeSO_4和1.0%~1.5%的MnCl_2·4H_2O处理最高,喷施钼肥对叶绿素含量的影响不明显。(2)拔节期喷施铁肥增加了灌浆前期的叶面积指数和灌浆后期的叶与茎鞘干重、穗重;喷施锰肥提高了开花期、灌浆期的叶面积指数(LAI),其中喷施浓度为1.0%MnCl_2·4H_2O处理的LAI和穗重较对照分别提高29.0%和16.2%以上,浓度0.1%Na_2MoO_4处理开花期LAI增加30.8%以上,穗重增加7.5~14.4%。开花期喷施0.025~0.05%浓度Na_2MoO_4处理延缓了叶片衰老,灌浆前期叶面积指数较对照增加4.5~47.9%,叶重和穗重分别较对照增加11.1~13.0%和12.6~18.0%。(3)拔节期喷施锰肥、铁肥和钼肥显著增加小麦的穗粒数、千粒重、成穗数和籽粒产量(钼肥对穗粒数影响不显著),提高了花后的源库转运效率,以浓度0.5%MnCl_2·4H_2O、0.4%FeSO_4、0.025 Na_2MoO_4处理效果最好,籽粒产量分别较对照提高12.0%、8.6%、4.3%,其中铁肥、锰肥处理的收获指数分别提高2.0%和7.6%;开花期喷施微肥对产量及构成因素的影响不明显。3.锰肥、铁肥和钼肥不同处理能有效增加小麦籽粒中喷施元素含量及其他微量元素含量。微量元素处理种子对小麦吸收具有激发效应,种子处理与喷施对小麦吸收均具有协同效用。(1)锰肥处理增加了小麦籽粒中的锰和钼含量,拌种和180 mg·kg~(-1) MnCl_2·4H_2O浸种处理小麦籽粒中的锰含量分别增加10.0%和27.5%;拌种和30~60 mg·kg~(-1)MnCl_2·4H_2O浸种处理籽粒中钼含量增89.0%和78.5%~86.0%;开花期喷施1.5%和1.0%MnCl_2·4H_2O处理籽粒中锰和铁含量分别增加77.8%和36.2%。(2)铁肥处理增加了小麦籽粒中的铁和锰含量,其中浓度0.8%FeSO_4种子处理籽粒中铁含量较对照增加190.3%,锰含量增加26.3%;0.1%和0.4%FeSO_4开花期喷施处理籽粒铁含量分别增加13.9%和22.3%,锰含量增加17.2%和7.9%。(3)钼肥处理增加了小麦籽粒中的锰及铁、钼、锌四种元素含量,1g·L~(-1) Na_2MoO_4种子处理籽粒中锰含量提高15.8%,开花期喷施0.05%和0.1%Na_2MoO_4处理籽粒锰、铁、钼、锌含量分别增加1.7%和12.7%、140.2%和39.2%、278%和22.4%、21.4%和12.7%。综上,微肥处理种子的小麦大田增产幅度可达8.5%~21.1%,高于拔节期喷施增产幅度4.3%~12.0%,可能是通过在生长早期增强抗逆能力与根系活力进而提高吸收能力有关。锰肥、铁肥和钼肥处理种子和开花期喷施均能显著提高小麦籽粒中的微量元素含量。因此,微肥种子处理技术是提高大田作物籽粒微量元素营养和产量的重要途径。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.1
【图文】：

路线图,研究技术,路线,大田试验

第一章综述量元素的相互激发吸收关系。1.6 技术路线本研究设计了 3 种微量元素不同用量的种子处理和大田喷施两种微肥的施用方法的盆栽和大田试验，种子处理采用盆栽试验和大田试验相结合、喷施试验设置了拔节期和开花期两个喷施时期，研究锰、铁、钼三种微量元素不同浓度、不同处理方式和处理时期对小麦生长发育、光合与抗逆生理及微量元素吸收的影响。具体研究的技术路线如图 1-1 所示.

锰肥,喷施,小麦,拔节期

图 3-11 拔节期喷施锰肥对小麦干物质分配的影响Fig. 3-11 Effect of Mn fertilizer on dry matter distribution of wheat jointing date3.2.3.2 开花期喷施锰肥对小麦干物质分配的影响从图 3-12 可以看出，综合两年结果：开花期喷施锰肥对小麦灌浆前期的叶片重、茎鞘重和穗重均有增加效果，但对小麦灌浆后期的干物重都没有明显增加。灌浆前期Earlyfilling灌浆后期Late filling2015茎鞘Stem8000201480002015穗 EarMn1 Mn2 Mn3 CK00200040006000800010000120002014Mn1 Mn2 Mn3 CK0020004000600080002015叶LeafMn1 Mn2 Mn3 CK00500100015002000250030002014Mn1 Mn2 Mn3 CK00500100015002000

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