氮肥运筹对不同穗型小麦产量形成及籽粒品质的影响

郭翠花,高志强

(山西农业大学 农学院,山西太谷 030801)

氮肥运筹对不同穗型小麦产量形成及籽粒品质的影响

郭翠花,高志强

(山西农业大学 农学院,山西太谷 030801)

为了探明氮肥用筹对不同穗型小麦产量形成及籽粒品质的影响,本文选用了大穗型品种山农9-1和多穗型品种031085进行了研究。结果表明:⑴不同穗型小麦产量与施氮量的关系表现为:在低氮水平下,随着施氮量的增加而增加,产量增加;当氮素达到一定水平时,随着施氮量的增加产量呈降低的趋势;⑵品质指标中除沉降值在高氮条件下有所降低外,其它指标都呈增加趋势。但在氮素用量相同时,氮肥后移在产量提高时籽粒粗蛋白含量有所降低。⑶氮肥增加产量时大穗型品种促进穗粒重提高而多穗型品种则增加成穗数。

不同穗型品种;小麦产量;品质;氮肥运筹

小麦是世界上栽培面积最大的粮食作物,随着社会经济发展和人民生活水平的提高,对小麦的要求也从量开始向质转变。氮素是小麦产量和蛋白质品质形成的主要营养源[1～3],关于氮素对产量的影响前人已做了大量研究[4～6],近年来有关氮素对品质的影响已有很多报道[7～18],但是有关氮素对麦谷蛋白溶涨指数与品质的相关研究相对较少[19～21]。本研究选用代表山西不同产量结构的两个主栽小麦品种,全面系统分析了氮素用量对蛋白质含量、Zeleny沉降值、湿面筋含量及谷蛋白溶涨指数的影响。

研究氮素施用量对小麦产量形成以及品质相关指标的影响,旨在为小麦的高产优质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

1.1.1 试验材料

试验选用山西农业大学培育的多穗型小麦品种031085(以A表示)、大穗型小麦品种山农9-1(以B表示)为试验材料。

供试土壤为壤土,其耕作层土壤养分含量见表1。

1.1.2 试验设计

5个不同氮素水平处理,分别为:N0、N1、 N2、N3、N4,氮肥使用尿素,换算为纯氮后各处理用量见表2。每个处理重复4次,小区面积为4 m2。基肥磷肥使用过磷酸钙525 kg◦hm-2,播量每公顷225 kg。待小麦成熟取样进行产量及其品质指标的测定。

表1 试验土壤养分含量状况Table 1 Nutrients content of experimental soil

表2 不同处理氮肥换算为纯氮用量/kg◦hm-2Table 2 Pure nitrogen fertilizer content in different treatments/kg◦hm-2

1.2 试验方法

1.2.1 成熟后考种测产

1.2.2 品质分析

小麦籽粒粗蛋白质含量:采用半微量凯氏定氮法[22]。

小麦籽粒湿面筋含量:采用GB/T14608-93法[23]。

小麦籽粒沉降值:采用AACC56-61A法[23]。

小麦谷蛋白溶涨指数的测定:采用Wang和Kovacs的方法[3]。

1.3 统计分析

采用Microexcel、DPS数据处理系统进行数据分析。

2 结果分析

2.1 不同氮素处理对小麦综合性状的影响

2.1.1 不同氮素处理对小麦产量性状的影响

不同氮素处理对小麦产量改善的影响见表3。

表3 不同氮素处理的小麦产量性状Table 3 Yield traits of wheat at different N treatments

试验结果 (表3)表明,产量与总施氮量的关系:在低氮条件下产量较低,随着施氮量的增加,产量增加,本试验以施氮245 kg◦hm-2的产量最高,施氮量超过245 kg◦hm-2产量随施氮量增加呈降低趋势。两个品种产量结构对氮肥的反应表现为:穗数变化类似产量变化趋势亦以N2为界穗数最多,N3、N4呈现减少趋势。穗粒数对施氮量的反应两个品种基本上都呈随施氮量增加而增长,即在试验使用量范围内,施氮越多,穗粒数越多;而千粒重与穗粒数正好相反,随施氮量的增加呈降低趋势,即施氮越多千粒重越低。

2.1.2 不同氮素处理对小麦品质性状的影响

从不同氮素处理间品质参数的比较结果 (表4)可以看出,两品种的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值均表现为随施氮量增加而增加的趋势。

表4 不同氮素处理小麦的品质性状Table 4 Quality traits of wheat at different N treatments

两品种的品质指标和施氮量的关系是随着施氮量的增加各项指标都呈上升的趋势。稍有差别的是在泽伦尼沉降值上两品种在处理N4下都有所降低。

多穗型小麦品种031085蛋白质含量在N3、N4处理下最高,N0最低;湿面筋含量则随施氮量的增加而增加;沉降值也随施氮量的增加而提高;大穗型小麦品种山农9-1蛋白质含量也是在处理N3、N4下最高,N0最低;湿面筋含量明显随施氮量的增加而增加,N2、N3、N4较大幅度的超过N0、N 1;沉降值在处理N2下最高,其次是N1、N3。

通过对两种不同产量结构类型小麦产量和品质指标的研究表明,小麦的生理指标随施氮量的增加增长明显;而不同氮素处理下小麦产量则与小麦基因型不同而有差异,多穗品种对氮素的利用主要在成穗数上,大穗品种对氮素的利用主要在穗粒重上,两者各不相同,但是产量都有明显提高。

2.2 不同氮素处理对小麦谷蛋白溶涨指数的影响

从施氮后麦谷蛋白溶涨指数可以看出,表5在不同的施氮水平下两基因型小麦的谷蛋白溶涨指数差异达到极显著水平。

两个品种中的SIG值总体上随施氮量的增加呈非线性的抛物线关系,其中多穗型品种的SIG峰值在处理AN3处,而山农9-1的SIG峰值在处理BN2处。

表5 不同氮素处理小麦谷蛋白溶涨指数差异Table 5 Difference of SIG of wheat with different nitrogen treatments

品种031085在起始溶涨时间内处理AN3的SIG值最高,AN1的SIG值最低,而处理AN0较AN1的SIG值略大,随后的最大溶涨阶段和溶涨降解阶段SIG值还是以处理AN3最高,但这时处理AN0的SIG值是最低的。起始溶涨阶段AN0大于AN4和AN1,可能是处理N0粗蛋白含量较低,致使清蛋白,醇溶蛋白和可溶性谷蛋白相对含量降低,减少了溶涨起始阶段对处理N0不溶性谷蛋白溶涨的影响。

品种山农9-1在三个不同溶涨时间的SIG值增长趋势相同。山农9-1没有出现031085在处理N0下的SIG0值偏大的情况,这可能是大穗品种随施氮量增加,粒重和粗蛋白含量增长明显覆盖了处理N0前期的相对优势。对不同处理SIG值与其品质指标进行相关性分析,见表6。

表6 不同溶涨时间SIG值与品质指标的相关系数Table 6 The relationship between SIG and quality characters

山农9-1在起始溶涨阶段与籽粒粗蛋白含量呈显著正相关,证明了氮素处理对谷蛋白溶涨指数差异的推测是合理的。在三个阶段,两种基因型小麦与籽粒粗蛋白含量的相关性各不相同,大穗型品种在最大和降解阶段分别达到极显著和显著水平,而多穗型品种在溶涨起始阶段与粗蛋白含量的相关性达到了显著水平。可见,不同基因型小麦在不同氮素处理下对籽粒粗蛋白组成的影响是不同的,大穗型品种随施氮量增加蛋白质中醇溶蛋白,清蛋白等相对百分比含量增加较大,而多穗型小麦品种随施氮量增加蛋白质中不溶性谷蛋白相对百分比含量增加较大。就湿面筋来说,两基因型小麦品种和湿面筋含量的相关性不显著。溶涨值与Zeleny沉降值的相关性较强,除起始阶段031085和SIG值没达到显著外,在最大和降解阶段均达到显著水平。

3 结论与讨论

(1)本研究施氮量245 kg◦hm-2产量就达到峰值,表明土壤基础肥力高,土壤耕层有机质含量达到2%以上,因而对追加过量的氮素反应不敏感,但施氮对穗粒数却呈正相关的关系。值得指出的是氮施量与千粒重的关系却呈负相关关系,即随施氮量的增加千粒重呈降低趋势。这是否与氮素的增加造成C/N失调,蛋白质积累与淀粉的积累失调有关有待进一步研究。

(2)本研究表明不论大穗型还是多穗型品种,增施氮肥都可以使籽粒蛋白质、湿面筋和沉降值三大品质指标同步提高并达到1%的显著水平,而且峰值出现或接近峰值出现在试验的最大施氮量315 kg◦hm-2。这一方面说明氮素与小麦品质的密切关系,同时也说明产量与品质的调控技术既有同步增长的一面,又有非同步增长的一面,有利产量增长的技术或投入量不一定有利于品质的提高,因此产量与品质并非绝对的正向关系。本文产量峰值出现在施肥245 kg◦hm-2,而品质的峰值却在施肥315 kg◦hm-2。这就说明产量与品质的非同步关系。也许可以这样认为:在低产或中产的条件下,产量与品质可以同步提高;但在超高产的情况下可能要牺牲品质的某些性状。相反有特殊品质的要求时,如要求很高的专用面粉或特殊加工品质时,可能要牺牲对产量的过高要求。

(3)研究表明小麦谷蛋白溶涨指数可以较好地判别不同施氮处理下及不同品种类型的高分子量麦谷蛋白的差异,特别是最大溶涨阶段的SIG值很好地反映了不同施氮量的HMW-GS的差异。同时,研究表明SIG值与蛋白质含量、湿面筋含量以及Zeleny沉降值的关系以及两类品种在不同溶涨阶段存在的差异。其中溶涨指数和蛋白质含量特别是沉降值高低相关系数达到0.58～0.95相关,显著性也达到0.05～0.01的水平,说明采用溶涨指数研究小麦高分子量麦谷蛋白的方法是可行的。

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Effects of Nitrogen Application on Grain Yield and Quality of Different Spike Types of Winter Wheat

GUO Cui-hua,GAOZhi-qiang
(College of Agriculture,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi 030801,China)

To investigate the effects of different levels of nitrogen fertilizer on grain yield and quality of different spike types of winter wheat,large-spike wheat cultivar(shannong 9-1)and multi-spike cultivar(031085)were selected in this study.The results showed that(1)the relationship between grain yield and nitrogen fertilizer amount of winter wheat with different spike types was as follows:the wheat yield increased with the increase of N application under the lower level of nitrogen,while the wheat yield decreased with the increase of N application when the nitrogen amount reached to certain value;⑵Quality characters of two different wheat cultivars had increased but Zeleny lowed under the higher level of nitrogen,and grain protein contention reduced under the retroposition nitrogen condition.⑶To increase grain yield under different nitrogen applications,the main reason for large-spike wheat cultivar mainly was to raise grain heavy every spike,while for multi-spike wheat cultivar mainly was to raise the number of spikes.

Different spike-type wheat cultivars;Wheat yield;Quality;Nitrogen application

S512. 1;S318

A

1671-8151(2010)01-0033-05

2009-10-21

2009-12-10

郭翠花 (1974-),女 (汉),山西朔州人,博士研究生,主要从事小麦生理生态与小麦生物技术方面的研究。

高志强,教授,博士生导师,Tel:0354- 6289789;E-mail:gaozhiqiang1964@126.com

教育部科学研究重点项目(206019);高等学校博士学科点专项科研基金 (20070113001)

(编辑:武英耀)