生物技术在冬小麦种植过程中化肥减施增效作用的探讨

当前农业面源污染下，应降低化肥的使用率，倾向使用生物制剂来保护农业生态环境。化肥减施条件下生物菌剂、有机肥对小麦叶绿素、游离脯氨酸、丙二醛含量以及过氧化物酶、过氧化氢酶和根系活力系数等生理及土壤氮、磷等指标变化的影响，为农田氮、磷减施增效的机理研究奠定一定基础。将这些技术应用到冬小麦种植与生产中，可以减少农业有害生物或非生物因素的影响，促进土壤和作物的营养平衡，提高小麦作物的产量、品质和生产效率，减少粮食损失，确保国家粮食安全和绿色发展，实现化肥减施增效的目的。本文对此进行了简要分析。

一、冬小麦需肥特点

冬小麦返青后期至抽穗前期，营养生长与生殖生长并进，养分吸收迅速，是决定冬小麦有效穗数、穗粒数的关键期。在冬小麦起身期至拔节期是追氮肥的关键期。要将有机肥、磷、钾肥和一部分氮肥作基肥（氮钾磷的需求比例3∶3∶1）。

1、氮肥

冬小麦的生长期中，氮肥需求量较大。氮肥能增强麦苗的抗寒能力，加快其生长速度。在新苗分蘖期前后，氮肥的需求占比大概在1/5。但基于冬小麦是单株分蘖的越冬作物，分蘖期对氮肥的敏感性，不可过量施用，避免无效分蘖，出现倒伏。

2、磷肥

磷元素是促进冬小麦花穗的分化、促进光合作用和提升小麦碳水化合物积累的基础。在冬小麦长至扬花期时，以及返青期时，磷肥需求较大，占整个生育期磷肥的7/10。

3、钾肥

冬小麦在孕穗期时，需要钾肥，需求量占总肥量的3/5。补充钾肥，能促其健壮成长，提升营养物质吸取与输送，加速籽粒灌浆速度。

二、生物技术的概念与作用

1、生物技术的概念

随着科技的不断进步，生物技术应用在农业领域和冬小麦种植过程中，促进了传统农业发展，实现了粮食增产增收。它能根据冬小麦生长情况合理减施增效，推动农业持续性发展。该技术属于绿色环保技术手段之一，具有非常显著的环保特性，倾向于自然，取之自然、用之自然，对生态环境良好。它结合生物系统、工程技术，以及基因改良、植物组织或细胞培养、合成生物学等新技术，使作物对病虫害和气候变化的适应能力提高，增加农作物的产量和耐受性。许多新型肥料、有机肥以及微生物肥料，都是生物技术的产物，可增强土壤肥力，为农作物种植提供所需要的养分，在保护和利用自然资源方面作用巨大，为农业生产与种植领域提供了新的发展路径。

2、生物技术的作用

传统冬小麦种植要实现增产增收，不依赖化肥作用，是办不到的。也可以说，不断增加化肥应用，在提供植物生长所需的养分、改善和增强土壤肥力、减少粮食中的农药残留、提高食品的安全性和冬小麦产量上，必不可少。但长期施用化肥会造成土质恶化（土壤板结、盐渍化、酸化等）、作物生产不良（死苗、弱苗、病害、低产、低质等）、生态环境（大气污染、水体污染），以及对人类身体健康产生的负面影响不可忽视。基于此，要降低化肥、农药的整体用量。需要应用生物技术与现代科技手段结合，开发新型现代生物技术产品，以减少冬小麦对化肥的过度依赖，弥补化肥使用的速效性，降低化肥的使用量，维护好生态环境，降低冬小麦的种植成本，推动农业持续发展，实现化肥减施增效。

三、生物技术在冬小麦种植过程中化肥减施增效的作用

1、生物农药

面对气候变化、倒春寒，干热风等极端天气的影响，冬小麦稳产增收成为农业生产预防措施的关键，除了选择高产抗逆的小麦品种外，通过生物技术合理的施用植物生长调节剂，科学管理小麦全生育期，可以提高小麦对极端天气的抗逆性，保障小麦安全越冬，增产增收，进而发挥化肥减施、增产、增效、保丰收的作用。这里提到的化学合成芸苔素，对增强小麦抗旱、抗冻、抗盐碱等方面发挥着重要作用，它是从油菜花粉中提取出来，适于冬小麦激素水平调节。

（1）合理拌种，安全越冬

9月下旬-10月上旬，是山东省日照地区冬小麦播种高峰期，但冬小麦种子萌发时比较脆弱，要如何预防强寒潮天气和较强冷空气对冬小麦的影响呢？为避免温度降到6-8℃或超过10℃时的低温天气对冬小麦萌芽和出苗的影响，可在冬小麦拌种时使用芸苔素，它能打破种子休眠，加快种子发芽、出苗。出苗比较对照田块大概要早２-３天。此外，还能提升一些活性比较弱种子的成活率，以确保冬小麦正常出苗，苗齐苗壮，让冬小麦出苗健壮，安全越冬。

（2）应对倒春寒，促进小麦分蘖

分蘖期是小麦生育期中历时最长的一个时期（11月下旬-次年2月下旬），大概长达3个多月，这个时期是决定亩穗数和奠定大穗的重要时期，此时冬小麦对温度反应敏感，极易出现冻害和倒春寒的风险，导致减产。预防时，在分蘖初期可以喷施芸苔素和花粉多糖高能红钾，以此来激活小麦植株体内抗氧化还原酶的活性，提高分蘖期幼苗对低温的抵抗能力，以及群体数量和有效穗数，促进分蘖，提高产量。

（3）应对干热风，促进小麦灌浆

小麦灌浆中后期（5-6月），此时，小麦容易受干热风影响，出现叶片失绿、干枯、减产。因此，可以在小麦抽穗-扬花前和灌浆期，使用0.0075%芸苔素内酯水剂+高能红钾，来提高小麦植株抗干旱、抗干热风能力，延长小麦灌浆时间，促进小麦孕穗健壮多结籽，增加干物质积累，提高产量，稳产增收。

（4）应用生物农药，防治病虫害，减少环境污染和生物毒性

生物农药是利用微生物植物等天然资源，减少环境污染和生物毒性，有效控制病虫害。在冬小麦的种植过程中可以预防各种病虫害的发生。

①枯草芽孢杆菌作为防治手段。枯草芽孢杆菌属细菌，通常存在于土壤中，尤其大量存在于发芽植物的根系周围，与病原菌竞争植物的营养，分泌抗菌物质，达到抑制病原菌生长、抵御病原菌入侵的目的。该品种属于微生物源生物农药，对众多真菌和细菌病害具有拮抗作用，可抑制丝状真菌引起的多种植物病害，如冬小麦生产过程中遇到的白粉病、赤霉病、纹枯病等，预防效果显著。

②岛本酵素菌微生物技术。岛本酵素“减肥增效”原理，利用岛本酵素菌进行自然生物发酵，含丰富的有机质、有益微生物菌群及代谢产物，通过这些生物活性载体与常规化肥科学配伍，活化土壤固化养分、改良土壤，提高尿素、复合肥、水溶肥等常规化肥在土壤中的利用效率，促进作物生长，实现对土壤、肥料、作物多方面的综合调控，最终达到减肥增效、绿色替代的目的。在冬小麦种植过程进行叶面喷施时，可提高小麦细胞活性，起到增强抗性，减药提质的作用；追肥时，通过搭配酵素微生物菌剂，可以促进养分的吸收和转化，减少烧根伤苗和养分积聚，实现土肥综合调控，达到减肥增效、绿色替代的目的。

2、生物肥料

冬小麦是日照地区重要的主粮作物，冬小麦的化肥减施增效直接影响农业生产与种植。将具有丰富营养成分和微生物的生物肥料应用到农业生产中来，通过利用微生物和植物根系的共生关系，经过发酵、腐熟可制成有机肥料，能促进土壤微生物活性，改善土壤结构、提高土壤肥力和保水保肥能力，为冬小麦生长发育提供养分和绿色农业发展起到了重要作用。长期施用生物有机肥料，建立合理的施肥模式，可以显著提高冬小麦的产量和品质，提高抗逆性，减少病虫害的发生。使冬小麦和生物有机肥之间形成良好的相互作用，最大限度地发挥肥料效应。

（1）利用农作物剩余废弃物，秸秆还田

成熟农作物的茎叶都被称为秸秆，秸秆还田主要原料，也是生物有机肥的重要来源，内含氮、磷、钾、镁、钙及硫等多种元素和其他有机质，属于可再生生物资源。但传统农业中处理过程会耗费大量时间与精力，多被当作农业废物和剩余物。在冬小麦种植中，为了不浪费资源，通过生物发酵，科学秸秆还田处理的方式，发挥化肥减施增效作用，可实现以地养地、高产稳产。降低土壤容量，减小犁耕比阻，还能改造中低产田，疏松土质，增加透气性和土壤有机质，改善土壤结构和肥力，并形成有机质覆盖，抗旱保墒，提高地温。

（2）堆（基）肥、微生物肥料

①日照地区一般在10月上中旬进行冬小麦播种时，土壤温度一般都维持在16-17℃左右，此时，是小麦种子发芽的适宜温度。通过堆（基）肥，能抑制土壤中的病原微生物的生长繁殖，减少病虫害的发生。冬小麦多借助微生物的生命活动增强营养元素，利用微生物肥料对冬小麦间接的影响作用，将农作物秸秆、动物粪便等有机废弃物堆沤发酵处理，得到微生物菌肥，该肥料含有丰富的养分和微生物，能分解和平衡土壤中的营养物质，以此来代替化肥使用，改善土壤结构和土壤环境、提高土壤肥力、刺激冬小麦生长发育。

②还可以直接利用聚谷氨酸钙微生物肥料，这种肥料采用聚谷氨酸复合技术，以中量元素钙、镁及硼、铜、铁、锰、锌、钛等微量元素调配而成。具有亲水性与保水能力、含钙量高、能有效平衡土壤的酸碱值，还能结合沉淀有毒的重金属，对重金属有很好的螯合效果，还可以整合作物营养和土壤中的水活成分，增强冬小麦抗性。冲施土壤时，会在冬小麦根毛表层形成一层薄膜保护，阻止硫酸根、磷酸根、草酸根与金属元素产生沉淀作用，使得作物更有效的吸收土壤中的磷、钙、镁等，促进根系的发育，加强抗病性，叶面喷施的时候，可以很好的保湿保水，在作物表面形成一层保护膜，使得药、肥不易被蒸发，同时有效的链接营养成分，可被作物吸收。可以有效预防和治疗作物因缺钙导致的生理学病害（脐腐病，新梢卷曲，叶尖发黄，干枯等），提高小麦产量和品质。

（3）过氧化物酶、过氧化氢酶

在冬小麦种植过程中过氧化物酶与过氧化氢酶，也可以起到增产增收的作用，并且有利于减少各类化肥的使用。过氧化物酶与过氧化氢酶的主要应用原理，是通过暂缓冬小麦种植过程中的衰老，促使冬小麦始终保持较高的活力，最终达到增产增收的目标。首先需要了解冬小麦衰老的原因是过氧化造成，所以才需要借助过氧化物酶与过氧化氢酶，促使冬小麦过氧化速度减慢，增强冬小麦细胞活性，提高抗衰老的能力。由于冬小麦在灌浆期始终具有较高的活性，即可促使衰老的时间延长，另外在冬小麦生长环境不利的条件下，过氧化物酶与过氧化氢酶能够起到一定保护作用。

（4）木霉

木霉在冬小麦种植过程中同样可以发挥重要作用，首先，可以将木霉和化肥进行混合使用，通过添加剂可加快冬小麦对氮元素、磷元素的吸收，从而代替化肥的速效性，即使不需要大量使用化肥，冬小麦仍然可以获取所需要的养分。其次，冬小麦在拔节期往往会存在较高的叶绿素含量，并且叶绿素要大于灌浆期阶段，如果叶绿素下降小麦叶片就会加快衰老，因此可以采取木霉菌剂增加叶绿素含量，主要在拔节期和灌浆期使用，有利于促进冬小麦的生长。另外木酶还能改善冬小麦根系环境，为其生长过程提供所需要的黄酮等有机物。木酶的使用方法有很多种，除了直接与化肥进行混合使用外，还可以添加在土壤中，这也是减少化肥用量的有效途径，利用木酶的性质加快与土壤中氮、磷的结合、转化以及分解。当然通过生物技术产生的磷、氮肥，并不会造成生态污染，相比肥料能够更好地被植物吸收，同时应用在土壤中可以激发出残留的化肥元素，促使以往使用过量的肥料仍然可以得到发挥，有效减少了化肥的使用量。

四、冬小麦施肥指导意见

冬小麦苗情主要表现在土壤肥力、施肥水平和生产管理上，因此，施肥数量比例与作物需求应协调统一，应避免基肥用量偏高、后期氮肥供应不足，硫、锌、硼等中微量元素缺乏，或土壤耕层浅、保水保肥能力差等问题出现。应因地制宜，有机肥和磷、钾肥全部作基肥，氮肥重心适当后移，作基肥施用一部分，其余在起身至拔节期追肥施用。

1、施肥措施

（1）参照测土配方施肥要求，合理调控氮、磷、钾肥的用量。

（2）氮肥分次施用，需结合日照地区的土壤肥力、品种特性和品质要求确定基肥比例。

（3）实施秸秆还田，增施有机肥，有机肥和无机肥相互配合。

（4）侧重中微量元素施用（例如：硫、锌、硼、锰等）。