施氮處理對不同筋型小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

郭丹丹 劉哲文 常旭虹 王德梅 陶志強 王艷杰 楊玉雙 趙廣才 石書兵

（1中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)重點試驗室，100081，北京；2新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，830052，新疆烏魯木齊）

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，人們對小麥的營養(yǎng)和品質(zhì)有了更高的需求。小麥是主要糧食作物，在全國各地均有種植。合理的化肥施用不僅可以促進作物增產(chǎn)，還可以保障我國糧食生產(chǎn)安全。施用氮肥通常有播前底施和生長期間追施兩種方式。趙廣才等[1]、常旭虹等[2]和王德梅等[3]研究表明，小麥的營養(yǎng)品質(zhì)不僅受基因控制，還受生態(tài)環(huán)境的影響 。王月福等[4]研究認為，在肥力較高的土壤中，氮肥追施的利用率大于基施。很多研究[5-7]表明，增施氮肥或其他肥料均對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響；楊帆等[8]研究認為，基施“一炮轟”現(xiàn)象比例逐年上升，嚴重影響小麥的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。賀明榮等[9]研究表明，相同施氮量下，拔節(jié)期一次全量追施處理的籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)優(yōu)于分次（50%底肥，50%追肥）施用的處理；石玉等[10]研究認為，小麥植株對氮素的吸收、同化和轉(zhuǎn)運直接影響籽粒的產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量；趙廣才等[11]研究認為，籽粒蛋白質(zhì)含量隨追施氮肥比例的增加而增加；張定一等[12]研究結(jié)果表明，施氮可以使成穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實小穗數(shù)增加，千粒重降低，產(chǎn)量提高，其中以成穗數(shù)對產(chǎn)量的貢獻最大。

由于歷史原因，我國強筋小麥和弱筋小麥發(fā)展較慢，市場缺口較大。關(guān)于施氮處理對不同筋型小麥的產(chǎn)量性狀和品質(zhì)的影響已有報道，但結(jié)果不盡相同。本試驗選用2個強筋小麥品種和2個弱筋小麥品種為材料，研究不同施氮處理對不同品質(zhì)類型小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，為不同品質(zhì)類型小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培的氮肥運籌技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019-2020年度在中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所溫室內(nèi)（北京）進行。試驗土壤為潮土（由中國農(nóng)業(yè)科學院提供），土壤養(yǎng)分含量：有機質(zhì)8.719g/kg、全氮0.969g/kg、堿解氮121.56mg/kg、速效磷10.46mg/kg、速效鉀151g/kg，pH值為7.8。供試品種為中麥578、中麥5051、揚麥15和揚麥24。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用二因素裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為供試品種（A因素），其中強筋品種為中麥578（A1）和中麥5051（A2），弱筋品種為揚麥15（A3）和揚麥24（A4）。副區(qū)為施氮處理（B因素），分別為底施（B1）和追施（B2）。于2019年10月24日在溫室大棚中將潮土攪拌均勻后裝盆播種，土壤凈重3kg/盆。盆內(nèi)直徑22cm，高18cm，每盆種15株，留苗8株，共8個處理，3次重復，共24盆。各處理施氮量相同，底肥在播種時施入，追肥在小麥拔節(jié)期施入，每盆均為1g氮素（使用肥料為含氮46%的尿素）。成熟收獲后取樣待測，生育期間及時觀察土壤墑情，補水充足。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植株性狀及產(chǎn)量 在收獲期，每盆收取8株完整小麥植株進行室內(nèi)考種，測定株高、穗長、穗粒數(shù)、總小穗數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量。

1.3.2 蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量 首先利用電子天平稱取0.1g籽粒粉于消化管中（放入時將消化管傾斜45e，避免籽粒粉因黏著在消化管壁上導致消煮不充分，數(shù)據(jù)不準確），隨后加入催化劑2.0g、濃硫酸6mL。利用消煮爐（丹麥FOSS公司）在420℃下消煮1h，待其冷卻1h后，利用FOSS公司Kjeltec 2003全自動凱氏定氮儀測定含氮量。籽粒的蛋白質(zhì)含量=籽粒全氮含量×5.7。蛋白質(zhì)產(chǎn)量（g/盆）=蛋白質(zhì)含量（%）×籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理和制圖；采用DPS 16.50統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種間植株性狀和籽粒產(chǎn)量的差異

由表1可知，不同品種小麥的生育期、株高、小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重不盡相同。2個強筋品種間相比，A1與A2的株高、穗長、總小穗數(shù)具有極顯著差異，但穗粒數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量差異不顯著；2個弱筋品種相比，A4的籽粒產(chǎn)量、株高、穗長和總小穗數(shù)顯著或極顯著高于A3，但穗粒數(shù)和千粒重未達到顯著差異水平。A1和A2的總小穗數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量均高于A3和A4，A1的穗粒數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量最高，A3最低。不同品種的小麥籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為A1＞A2＞A4＞A3，即強筋小麥的籽粒產(chǎn)量高于弱筋小麥，且A1產(chǎn)量最高。

表1 不同品種的植株及產(chǎn)量性狀比較Table 1 Comparison of plant and yield traits of different varieties

2.2 不同施肥處理對植株和產(chǎn)量性狀的影響

不同施氮處理對小麥籽粒產(chǎn)量和植株性狀有重要影響。由表2可知，小麥的植株性狀與籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)為B2（追施）＞B1（底施），穗長、穗粒數(shù)、總小穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量無顯著差異，但株高和千粒重差異顯著。在本試驗中，與底施處理相比，追施氮肥處理可改善小麥植株性狀，提高籽粒產(chǎn)量。

表2 不同施肥處理對植株和產(chǎn)量性狀的比較Table 2 Comparison of different fertilization treatments on plant and yield traits

2.3 不同處理組合對植株性狀和籽粒產(chǎn)量的影響

由表3可知，不同處理組合中植株性狀及籽粒產(chǎn)量均有顯著差異。其中A1B2的株高最高，顯著高于除A4B2以外的其他處理；穗長以A2B2最長，顯著長于其他處理；穗粒數(shù)以A1B2最多，但僅與A3B2差異顯著；總小穗數(shù)以A2B2最多，顯著多于A3B1和A3B2；千粒重以A2B2最多，顯著高于除A1B1和A1B2之外的其他處理；籽粒產(chǎn)量以A1B2最高，顯著高于A3B1和A3B2。綜上所述，在不同品種中均以有B2（拔節(jié)期追氮）處理組合的植株和千粒重較高，表明在供試品種中有追氮的處理組合對提高植株高度和千粒重有促進作用；有B2的處理組合的籽粒產(chǎn)量除A3B2外均相應(yīng)高于有B1的組合，但均未達到顯著差異水平。

表3 不同處理組合對植株和產(chǎn)量性狀的比較Table 3 Comparison of different treatment combinations on plant and yield traits

2.4 不同品種間籽粒蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的差異

小麥蛋白質(zhì)含量的多少決定了小麥面粉的質(zhì)量和用途，蛋白質(zhì)產(chǎn)量是由籽粒蛋白質(zhì)含量和籽粒產(chǎn)量2個因素決定的。由表4可見，強筋品種與弱筋品種的蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量具有極顯著差異，且強筋品種的蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量均極顯著高于弱筋品種；不同品種蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為A2＞A1＞A3＞A4，蛋白質(zhì)產(chǎn)量為A1＞A2＞A4＞A3。不同筋型小麥品種中，A1蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高、A2蛋白質(zhì)含量最高，但二者之間均未達到顯著差異水平；A3的蛋白質(zhì)含量極顯著高于A4，而A4的蛋白質(zhì)產(chǎn)量高于A3，但差異不顯著。

表4 不同品種的籽粒蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的比較Table 4 Comparison of grain protein content and yield of different varieties

2.5 不同施氮處理對蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的影響

由表5可知，在不同的施肥處理中，B2（追施）的籽粒蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量均高于B1（底施），分別增加了2.49%和11.76%，但均未達到顯著差異水平。

表5 不同施肥處理的蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的比較Table 5 Comparison of protein content and protein yield of different fertilization treatments

2.6 不同處理組合對蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的影響

由表6可知，不同處理組合的籽粒蛋白質(zhì)含量及其產(chǎn)量存在差異。同種筋型的小麥品種間無顯著差異，但不同筋型的小麥品種間蛋白質(zhì)含量具有顯著差異，蛋白質(zhì)產(chǎn)量具有極顯著差異；不同小麥品種中A2B2的蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高，A4B1的蛋白質(zhì)含量最低，A3B1和A3B2的蛋白質(zhì)產(chǎn)量最低。相同品種中，有B2的處理組合的蛋白質(zhì)含量（A1B2除外）和蛋白質(zhì)產(chǎn)量（A3B2）均較高，但同一品種不同施氮處理間未達到顯著差異水平。有強筋品種參加的處理組合，其蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量均極顯著或顯著高于弱筋小麥品種參加的處理組合，其中以A2B2的蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高，A4B1的蛋白質(zhì)含量最低，A3B1和A3B2的蛋白質(zhì)產(chǎn)量最低。結(jié)果表明，不同處理組合中強筋品種中麥5051在追施條件下是兼顧產(chǎn)量和品質(zhì)的最佳選擇。

表6 不同處理組合對蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量的影響Table 6 Comparison of protein content and protein yield of different treatment combinations

3 討論

3.1 不同品種對小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

朱新開[13]研究表明，相同施氮量條件下各專用小麥的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)群體籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為強筋小麥＞中筋小麥＞弱筋小麥，故優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)群體氮肥農(nóng)學效率表現(xiàn)為強筋小麥高于中筋和弱筋小麥，中筋小麥略高于弱筋小麥。馬瑞琦[14]研究得出，開花期不同品種干物質(zhì)積累量均呈增加趨勢，強筋小麥的干物質(zhì)積累總量高于中筋小麥及弱筋小麥。本研究選用強筋品種中麥578和中麥5051、弱筋品種揚麥15和揚麥24作為供試品種，在其他栽培管理條件相同時，中麥578和中麥5051的千粒重和籽粒產(chǎn)量均高于揚麥15和揚麥24，并且強筋品種中的中麥578產(chǎn)量最高，這符合前人提出的強筋小麥產(chǎn)量高于弱筋小麥的一般規(guī)律。籽粒蛋白質(zhì)含量與產(chǎn)量結(jié)果表明，強筋小麥的籽粒蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量均高于弱筋小麥，強筋品種中麥5051蛋白質(zhì)含量高于中麥578，蛋白質(zhì)產(chǎn)量則表現(xiàn)為中麥578高于中麥5051。朱新開[13]提出，籽粒產(chǎn)量(主要是淀粉)和籽粒蛋白質(zhì)含量之間存在著能量和養(yǎng)分的競爭，正常情況下二者呈負相關(guān)關(guān)系，即在植株吸氮量一定條件下，強筋小麥要求較高的籽粒蛋白質(zhì)含量，相應(yīng)籽粒產(chǎn)量可能會受到影響，而弱筋小麥要求較高的籽粒產(chǎn)量，相應(yīng)籽粒蛋白質(zhì)含量可能會受到影響。

3.2 不同施氮處理對小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

張紹林等[15]和金紹齡等[16]研究認為，與播種前施用基肥相比，冬小麥生長期間施氮肥的利用效率較高；在小麥拔節(jié)期追施的尿素，其氮素損失率明顯低于作基肥和三葉期追肥的處理。本試驗研究4個小麥品種在施氮量相同條件下底施和追施對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，表明追施處理的小麥籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量均大于底施，分別增加了9.91%、2.49%和11.76%，這與前人提出的開花后氮素的同化量及對籽粒的貢獻率隨追施氮比例的增加而提高[15-16]相一致。

3.3 不同處理組合對小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

張志力等[17]研究表明，氮肥追施時期對小麥籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響是由籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量共同決定的，但與籽粒產(chǎn)量的相關(guān)程度略高于與蛋白質(zhì)含量的相關(guān)程度，在各追施時期中，拔節(jié)期一次追肥時蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高。氮肥深追可以使產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量同步增加，從而提高蛋白質(zhì)產(chǎn)量，播期也會影響蛋白質(zhì)產(chǎn)量，適期播種（9月23日左右）蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高。蛋白質(zhì)含量同灌漿期、乳熟期植株全氮含量呈顯著正相關(guān)。本試驗對不同筋型的小麥品種進行施氮處理，在其他栽培管理條件相同時，A1B2組合小麥籽粒產(chǎn)量高于A2B2，A4B2的小麥產(chǎn)量較高，但A1B2＞A4B2。因此在不同筋型小麥中強筋品種中麥578在追施氮肥條件下更有利于獲得較高的籽粒產(chǎn)量；小麥品質(zhì)方面，強筋品種的蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量高于弱筋品種，并且A2B2的小麥蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量最高；不同施氮處理的蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為在A1條件下，B1＞B2，而在A2、A3和A4條件下，B2＞B1；蛋白質(zhì)產(chǎn)量表現(xiàn)為在A1、A2和A4條件下，B2＞B1，而在A3條件下，B1=B2。朱新開[13]研究認為，不同類型專用小麥均表現(xiàn)為在同一施氮量條件下，隨中后期施氮比例的增加，籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢，本試驗結(jié)果與其一致。

本研究針對潮土地區(qū)施氮處理對不同筋型小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響進行了研究，對通過選擇合適的品種和施氮方式，提高小麥營養(yǎng)品質(zhì)和籽粒產(chǎn)量具有一定參考意義。

4 結(jié)論

強筋品種的穗粒數(shù)、總小穗數(shù)、千粒重、籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量均高于弱筋品種，中麥578的籽粒產(chǎn)量最高；在施氮量相同的前提下，不同的施氮處理中拔節(jié)期追施氮肥的小麥植株、產(chǎn)量性狀和籽粒品質(zhì)均優(yōu)于底施處理；不同組合處理中，強筋小麥品種追施氮肥更有利于增加小麥產(chǎn)量及籽粒蛋白質(zhì)含量，合理追施氮肥可以促進小麥生長發(fā)育，提高產(chǎn)量。