郭丹丹 劉哲文 常旭虹 王德梅 陶志強(qiáng) 王艷杰 楊玉雙 趙廣才 石書(shū)兵

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)重點(diǎn)試驗(yàn)室，100081，北京；2新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，830052，新疆烏魯木齊）

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)小麥的營(yíng)養(yǎng)和品質(zhì)有了更高的需求。小麥?zhǔn)侵饕Z食作物，在全國(guó)各地均有種植。合理的化肥施用不僅可以促進(jìn)作物增產(chǎn)，還可以保障我國(guó)糧食生產(chǎn)安全。施用氮肥通常有播前底施和生長(zhǎng)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(yíng)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(rèn)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(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響；楊帆等[8]研究認(rèn)為，基施“一炮轟”現(xiàn)象比例逐年上升，嚴(yán)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(rèn)為，小麥植株對(duì)氮素的吸收、同化和轉(zhuǎn)運(yùn)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(rèn)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(shí)小穗數(shù)增加，千粒重降低，產(chǎn)量提高，其中以成穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。

由于歷史原因，我國(guó)強(qiáng)筋小麥和弱筋小麥發(fā)展較慢，市場(chǎng)缺口較大。關(guān)于施氮處理對(duì)不同筋型小麥的產(chǎn)量性狀和品質(zhì)的影響已有報(bào)道，但結(jié)果不盡相同。本試驗(yàn)選用2個(gè)強(qiáng)筋小麥品種和2個(gè)弱筋小麥品種為材料，研究不同施氮處理對(duì)不同品質(zhì)類(lèi)型小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，為不同品質(zhì)類(lèi)型小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培的氮肥運(yùn)籌技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019-2020年度在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所溫室內(nèi)（北京）進(jìn)行。試驗(yàn)土壤為潮土（由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供），土壤養(yǎng)分含量：有機(jī)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(yáng)麥15和揚(yáng)麥24。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為供試品種（A因素），其中強(qiáng)筋品種為中麥578（A1）和中麥5051（A2），弱筋品種為揚(yáng)麥15（A3）和揚(yáng)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(gè)處理，3次重復(fù)，共24盆。各處理施氮量相同，底肥在播種時(shí)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(cè)，生育期間及時(shí)觀察土壤墑情，補(bǔ)水充足。

1.3 測(cè)定項(xiàng)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(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定株高、穗長(zhǎng)、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(chēng)取0.1g籽粒粉于消化管中（放入時(shí)將消化管傾斜45e，避免籽粒粉因黏著在消化管壁上導(dǎo)致消煮不充分，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)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(dòng)凱氏定氮儀測(cè)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖；采用DPS 16.50統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(gè)強(qiáng)筋品種間相比，A1與A2的株高、穗長(zhǎng)、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(gè)弱筋品種相比，A4的籽粒產(chǎn)量、株高、穗長(zhǎng)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(dá)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(qiáng)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(duì)植株和產(chǎn)量性狀的影響

不同施氮處理對(duì)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(zhǎng)、穗粒數(shù)、總小穗數(shù)和籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著差異，但株高和千粒重差異顯著。在本試驗(yàn)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(duì)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(duì)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(zhǎng)以A2B2最長(zhǎng)，顯著長(zhǎng)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(duì)提高植株高度和千粒重有促進(jìn)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(dá)到顯著差異水平。

表3 不同處理組合對(duì)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?zèng)Q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(gè)因素決定的。由表4可見(jiàn)，強(qiáng)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(qiáng)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(dá)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(duì)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(dá)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(duì)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(wú)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(dá)到顯著差異水平。有強(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

朱新開(kāi)[13]研究表明，相同施氮量條件下各專(zhuān)用小麥的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)群體籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為強(qiáng)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(xué)效率表現(xiàn)為強(qiáng)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(kāi)花期不同品種干物質(zhì)積累量均呈增加趨勢(shì)，強(qiáng)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(qiáng)筋品種中麥578和中麥5051、弱筋品種揚(yáng)麥15和揚(yáng)麥24作為供試品種，在其他栽培管理?xiàng)l件相同時(shí)，中麥578和中麥5051的千粒重和籽粒產(chǎn)量均高于揚(yáng)麥15和揚(yáng)麥24，并且強(qiáng)筋品種中的中麥578產(chǎn)量最高，這符合前人提出的強(qiáng)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(qiáng)筋小麥的籽粒蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量均高于弱筋小麥，強(qiáng)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(kāi)[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(jìng)爭(zhēng)，正常情況下二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即在植株吸氮量一定條件下，強(qiáng)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(huì)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(huì)受到影響。

3.2 不同施氮處理對(duì)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(rèn)為，與播種前施用基肥相比，冬小麥生長(zhǎng)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?fù)p失率明顯低于作基肥和三葉期追肥的處理。本試驗(yàn)研究4個(gè)小麥品種在施氮量相同條件下底施和追施對(duì)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(kāi)花后氮素的同化量及對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)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(duì)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(shí)期對(duì)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(shí)期中，拔節(jié)期一次追肥時(shí)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(huì)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(yàn)對(duì)不同筋型的小麥品種進(jìn)行施氮處理，在其他栽培管理?xiàng)l件相同時(shí)，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(qiáng)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(qiáng)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(kāi)[13]研究認(rèn)為，不同類(lèi)型專(zhuān)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(shì)，本試驗(yàn)結(jié)果與其一致。

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

4 結(jié)論

強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)小麥生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量。