施氮量和种植密度对弱筋小麦宁麦18籽粒产量和蛋白质含量的影响

姚金保，马鸿翔，张平平，张 鹏，杨学明，周淼平

(江苏省农业科学院/江苏省农业生物学重点实验室, 江苏 南京 210014)



施氮量和种植密度对弱筋小麦宁麦18籽粒产量和蛋白质含量的影响

姚金保，马鸿翔，张平平，张 鹏，杨学明，周淼平

(江苏省农业科学院/江苏省农业生物学重点实验室, 江苏 南京 210014)

【目的】明确最佳施氮量和种植密度以提高弱筋小麦产量和品质。【方法】以优质高产弱筋小麦宁麦18为试验材料，在大田条件下设置4个施氮水平(120、180、240、300 kg/hm2)和4个种植密度(120、180、240、300万株/hm2)，研究施氮量和种植密度对宁麦18籽粒产量与蛋白质含量的影响。【结果】施氮量和种植密度均显著影响宁麦18的产量及其产量构成因素。宁麦18的籽粒产量随施氮量和种植密度的增加而增加，但施氮量和种植密度超过适宜值(即施氮量N 180 kg/hm2、种植密度240万株/hm2)后，籽粒产量呈明显下降趋势。增施氮肥显著提高宁麦18籽粒蛋白质含量，但施氮水平为N 240和300 kg/hm2的处理间籽粒蛋白质含量差异不显著。种植密度对籽粒蛋白质含量的影响不明显。【结论】在本试验条件下，实现宁麦18高产与优质相结合的适宜施氮量为N 180 kg/hm2，种植密度为240万株/hm2。

弱筋小麦；氮肥水平；种植密度；籽粒产量；蛋白质含量

【研究意义】弱筋小麦(国外称为软质小麦)是指籽粒质软(硬度低)、蛋白质含量低、面筋强度弱、延伸性较好、适宜制作饼干、糕点和南方软质馒头(小馒头)等食品的小麦。受其品质形成特殊性、以及地理区位和生态因素等的影响，优质的弱筋小麦一般更适于在中低纬度地带生产，国外仅在美国和澳大利亚等国家局部地区适合种植软红冬或软白冬小麦。江苏省的沿江、沿海地区为我国长江中下游弱筋小麦优势产业带建设的核心区域，近年来，该区域弱筋小麦种植面积稳定在35万hm2。然后由于标准化生产管理技术不倒位，生产品质的一致性差，难以达到面粉加工企业的要求。小麦的籽粒产量和品质，不仅取决于品种的遗传特性，而且受生态环境和栽培措施的影响。在各种栽培措施中，施氮量和种植密度是影响小麦籽粒产量和品质的重要因素。因此，明确合理施氮量和种植密度，协同提高产量和品质是弱筋小麦优质高产栽培技术的重要内容。【前人研究进展】长期以来，前人多数侧重施氮量或种植密度单个因子对弱筋小麦籽粒产量和品质影响的研究。多数研究结果表明，在一定范围内增施氮肥，籽粒产量、蛋白质含量提高[1-3]，但施氮量超过一定范围，籽粒产量增加不显著甚至降低，籽粒蛋白质含量继续上升，且籽粒蛋白质含量超过弱筋小麦标准[4-7]。有关种植密度影响弱筋小麦籽粒产量和品质的研究报道较少，且观点不一致[8-10]。【本研究切入点】宁麦18是目前长江中下游麦区正在示范推广的弱筋小麦品种，该品种具有分蘖力强，成穗率高，小穗小花结实性好，每穗粒数多，综合抗病性强，弱筋品质稳定等优点。宁麦18在江苏省淮南片和国家冬小麦长江中下游组区域试验中，平均产量分别比对照扬麦11和扬麦158增加9.76 %和7.80 %，试验产量均居所有参试品种(系)第1位。但如何合理科学地运用栽培措施在保证或提高产量的前提下，进一步优化其品质仍缺乏研究。【拟解决的关键问题】本研究以宁麦18为试验材料，研究不同施氮量、种植密度以及二者间互作对其籽粒产量和蛋白质含量的影响规律，旨在明确宁麦18产量和品质协同提高的施氮量和种植密度的最佳组合，以期为长江中下游麦区弱筋小麦的栽培及标准化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2012-2013年在江苏省农业科学院六合试验基地进行。试验田前茬为水稻，土壤为板浆白土，壤质，0～20 cm土层有机质1.69 %，全氮0.114 %，碱解氮84.6 mg/kg，速效磷34.7 mg/kg，速效钾70.4 mg/kg。小麦全生育期有效积温2151.6 ℃，降水355.9 mm，日照时数1099.4 h。

1.2 试验设计

供试材料为优质高产弱筋小麦品种宁麦18。试验采用施氮量和种植密度二因素随机区组设计。施氮量(纯N)设120、180、240和300 kg/hm2，分别用A1、A2、A3和A4表示。氮肥分基肥、苗肥和拔节孕穗肥3次施用，氮肥运筹比例为基肥︰苗肥︰拔节孕穗肥 = 5︰2︰3。氮肥︰磷肥(P2O5)︰钾肥(K2O)施用比例为1︰0.5︰0.5，磷、钾肥基施。种植密度即基本苗设120、180、240和300万株/hm2，分别用B1、B2、B3和B4表示。2012年10月31日采用人工开行条播，小区长5 m，行距25 cm，每小区种10行，小区面积13.3 m2，3次重复。

1.3 测定项目

成熟前每小区取中间2行调查成穗数，每小区随机取100穗测定穗粒数；小区收获后脱粒晒干扬净实测产量和千粒重。籽粒样品经3个月生理后熟后采用瑞典Perten公司生产的DA7200固定光栅连续光谱近红外品质分析仪测定籽粒蛋白质含量。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2003进行数据整理和DPS统计分析软件进行显著性检验(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 施氮量、种植密度对籽粒产量及其产量构成因素的影响

由表1可知，施氮量、种植密度以及两者间的互作对宁麦18籽粒产量的影响均达极显著水平(P<0.0001)。增施氮肥能显著提高宁麦18的籽粒产量，低氮A1(120 kg/hm2)处理的籽粒产量为6975.6 kg/hm2，中氮A2(180 kg/hm2)处理的籽粒产量为7677.3 kg/hm2，A2较A1增产10.06 %，增产达显著水平。但当氮肥用量由A2(180 kg/hm2)提高到A4(300 kg/hm2)时，产量反而明显下降，表明施氮水平达到180 kg/hm2时, 再增加施氮量对提高籽粒产量不利。特别是在中高密度B3(240万株/hm2)条件下，当施氮量增加到180 kg/hm2时，再增加施氮水平籽粒产量下降尤其明显。由表1还可以看出，在本试验种植密度(120～240万株/hm2)范围内，宁麦18的籽粒产量随种植密度的增加而显著提高，B2(180万株/hm2)和B3(240万株/hm2)处理的籽粒产量分别比B1(120万株/hm2)增加11.80 %和16.62 %。但当种植密度增加到240万株/hm2时，再增加种植密度，籽粒产量反而明显下降。

在本试验条件下，宁麦18籽粒产量以A2B3的处理最高，多重比较结果表明，该处理除与A3B3处理的产量差异不显著外，与其他处理的产量差异均达显著水平。可见，在适期播种期内，以适当降低施氮量和中等种植密度的组合(即施氮量N 180 kg/hm2和种植密度240万株/hm2)的产量最高。

从产量结构(表1)看，施氮量对宁麦18穗数的影响达到了极显著水平(P<0.0001)，穗数随着施氮量的增加而增加，但A2、A3和A4处理间差异不显著，说明在实际生产中，中等水平的施氮量即可保证宁麦18足够的穗数。施氮量对宁麦18穗粒数的影响也达极显著水平(P<0.0001)，增施氮肥能显著提高宁麦18穗粒数，A2和A3处理的穗粒数分别比A1增加2.3和2.1粒，但A2和A3处理间的穗粒数差异不显著，当施氮量增加到N 240 kg /hm2时，再增加施氮水平穗粒数反而明显下降。施氮量对宁麦18千粒重也有一定的影响(P<0.01)，宁麦18千粒重随施氮水平增加呈下降趋势。种植密度对宁麦18的产量构成因素具有极显著影响(P<0.0001)，穗数随着种植密度的增加而增加；穗粒数随种植密度的增加先增加，当种植密度增加到180万株时，再增加种植密度穗粒数呈明显的下降趋势；千粒重则随种植密度的增加呈明显降低的趋势，4种处理间差异均达显著水平。

表1 施氮量和种植密度对宁麦18籽粒产量及其构成因素的影响

注：A1、A2、A3、A4表示施氮量分别为120、180、240、300 kg·hm-2；B1、B2、B3、B4表示种植密度分别为120、180、240、300万株·hm-2。同行和同列平均值后不同字母分别表示施氮量和种植密度处理间差异达5 %显著水平。下同。 Note：A1, A2, A3 and A4 indicated that the nitrogen application rates were 120, 180, 240 and 300 kg/hm2, respectively; B1, B2, B3 and B4 indicated that the plant densities were 120×104, 180×104, 240×104and 300×104seedlings/hm2, respectively. Mean values followed by different letters in a column or line are significant among nitrogen application rate and plant density at the 5 % level, respectively. The same as below.

2.2 施氮量、种植密度对籽粒蛋白质含量的影响

由表2可知，施氮量极显著影响宁麦18籽粒蛋白质含量(P<0.0001)。籽粒蛋白质含量随施氮量的增加而增加，高氮(A4) 处理的蛋白质含量分别比中氮(A2) 和低氮(A1) 处理提高6.02个百分点和2.87个百分点，差异均达显著水平，表明增施氮肥对提高籽粒蛋白质含量具有明显调控效应，但高氮(A4) 和中高氮(A3) 处理间差异不显著。不同种植密度处理的蛋白质含量差异不显著(表2)，表明基本苗对宁麦18籽粒蛋白质含量没有影响。两因素方差分析表明，施氮量与种植密度的互作效应对宁麦18籽粒蛋白质含量影响不显著。

3 讨 论

3.1 施氮量对弱筋小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响

多数研究认为，在一定范围内增加施氮量能提高弱筋小麦籽粒产量，当施氮量超过一定值后，随施氮量的增加，籽粒产量下降，表明籽粒产量与施氮量呈二次曲线关系[1-2, 6-7]。本研究结果显示，随施氮量的增加，宁麦18的籽粒产量呈先增加后降低趋势，以施氮水平N 180 kg/hm2处理的籽粒产量最高，这与束林华等[6]、姜朋等[11]的研究结果基本一致，但与王曙光等[1]、陆增根等[7]的研究结果不完全吻合。有关施氮量对弱筋小麦籽粒产量的影响结果不尽相同，主要是由于不同研究者所选用的品种、肥料运筹方式、试验地土壤条件以及气候条件等因素不同所致。Sowers等[12]研究发现，在土壤高残留氮素条件下，减少施氮量既能保持弱筋小麦高产又能降低籽粒蛋白质含量。进一步分析表明，施氮量对宁麦18籽粒产量的提高主要是通过增加单位面积有效穗数和穗粒数来实现的，这可能与该品种在一定产量水平范围内其千粒重均比较稳定有关[13]。关于弱筋小麦籽粒蛋白质含量与施氮量关系的研究已有报道。王曙光等[1]研究结果表明，弱筋小麦宁麦9号籽粒蛋白质含量与施氮量呈极显著正相关(r= 0.9862**)，姚金保等[3]、陆增根等[7]、和Koenig等[14]分别利用弱筋小麦品种宁麦13、扬麦9号和Eltan作试材，得出了同样的结果，本试验利用宁麦18作试验材料也同样证实了上述结论。

表2 施氮量和种植密度对宁麦18籽粒蛋白质含量的影响

3.2 种植密度对弱筋小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响

种植密度会造成小麦群体结构不同而带来温光等生态条件的差异, 最终影响籽粒产量，但即使同一弱筋小麦品种在不同地点获得最高产量的种植密度存在较大差异[15-16]。刘萍等[9]研究认为，当弱筋小麦品种扬麦9号密度从105万株/hm2增至240万株/hm2时，籽粒产量随密度增加而上升，密度再增加，产量则下降。陆成彬等[17]认为增加种植密度有利于提高扬麦9号籽粒产量，当种植密度为300万株/hm2时籽粒产量最高，但与225万株/hm2间籽粒产量差异不显著。Johnson等[8]认为种植密度在288和576万株/hm22种处理条件下，密度处理对5个弱筋小麦的籽粒产量均未有明显影响。本试验结果表明，种植密度在 120 ～ 240万株/hm2范围内，随着种植密度的增加，籽粒产量明显增加，再增加种植密度，产量反而明显下降，这与刘萍等[9]研究结论完全一致。本研究还表明，随种植密度的增加，宁麦18的有效穗数显著增加，穗粒数呈先增加后下降趋势，千粒重则明显下降。有关种植密度对弱筋小麦籽粒蛋白质含量的影响报道较少，结论也不完全一致。刘萍等[9]、陈俊才等[10]研究认为，在一定的密度范围内，随着密度增加弱筋小麦籽粒蛋白质含量降低，但超过一定的范围，随着密度增加其籽粒蛋白质含量也增加。在本试验条件下，未发现弱筋小麦籽粒蛋白质含量与种植密度存在明显相关性，这与Makano等[18]和Carr等[19]利用中强筋小麦品种作试验材料获得的结果相一致。

4 结 论

适当增施氮肥和增加种植密度能提高宁麦18籽粒产量，增施氮肥显著提高宁麦18籽粒蛋白质含量，但种植密度与籽粒蛋白质含量关系不密切。综合来看，要保证宁麦18既要品质达到弱筋小麦标准，又要高产的最佳施氮量为纯氮180 kg/hm2，种植密度为240万株/ hm2。

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(责任编辑 陈 虹)

Effect of Nitrogen Application Rate and Plant Density on Grain Yieldand Protein Contents of Weak Gluten Wheat Cultivar Ningmai 18

YAO Jin-bao, MA Hong-xiang, ZHANG Ping-ping, ZHANG Peng, YANG Xue-ming, ZHOU Miao-ping

(Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Jiangsu Province for Agrobiology, Jiangsu Nanjing 210014, China)

【Objective】The present study was conducted to verify the optimum nitrogen application rate and plant density for high yield and better quality in weak gluten wheat production.【Method】The weak gluten wheat cultivar(Ningmai 18) was used as tested material. The experiments were conducted to study the effect of nitrogen application rate (120, 180, 240 and 300 kg/hm2) and plant density (120×104, 180×104, 240×104and 300×104seedlings/hm2) on the grain yield and protein content of Ningmai 18 for 2012-2013.【Result】The nitrogen level and plant density significantly affected on the grain yield and components of Ningmai 18. The grain yield increased with the increase of N level and plant density, however, the grain yield was significantly decreased when the nitrogen level was more than N 180 kg /hm2and the plant density was more than 240×104seedlings/hm2. The increase of N significantly increased grain protein content, however, there was no significant difference between 240 and 300 kg N/hm2on grain protein content. Plant density did not result in the significant change of grain protein content.【Conclusion】As far as the grain yield and protein content were concerned, the most optimal nitrogen application rate and plant density for Ningmai 18 were 180 kg N/hm2and 240×104seedlings/hm2, respectively.

Weak gluten wheat; Nitrogen rate; Plant density; Grain yield; Protein content

1001-4829(2017)7-1507-04

10.16213/j.cnki.scjas.2017.7.007

2016-07-20

农业部现代农业产业技术体系项目(CARS-03)；江苏省自然科学基金(BK20161375)；江苏省农业科技自主创新资金(CX14-2002)

姚金保(1962-)，男，江苏常熟人，硕士，研究员，主要从事小麦遗传育种研究，E-mail: yaojb@jaas.ac.cn， Tel：02584390298。

S512.1

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