水氮处理对稻茬小麦籽粒产量及品质的影响

翟羽雪，刘宇娟，张伟纳，谢旭东，周国勤，谢迎新，冯 伟，王晨阳，郭天财

(1.河南农业大学农学院/国家小麦工程技术研究中心，河南郑州 450046；2.信阳市农业科学院，河南信阳464000)

长期以来，豫南稻茬麦区作为黄淮流域重要的粮食产区，普遍存在“重稻轻麦”及氮肥施用不合理现象。同时，前茬水稻种植导致农田土壤粘度大，耕性差，容易积水，从而影响氮肥的吸收利用，也为后茬小麦病、虫、草害的滋生提供了有利条件，最终引起减产、籽粒品质降低。然而，该区光、温、水资源丰富，土壤保水、保肥性能好，小麦增产潜力大。加强该区氮肥和水分对小麦产量与品质影响的研究，对豫南小麦氮素优化管理具有重要现实意义。

研究表明，施氮量与土壤水分含量对小麦产量与品质具有重要影响。适宜增施氮肥有利小麦籽粒产量的提高和小麦品质的改善，且水分与氮肥之间存在着明显的协同交互效应[1-2]；适宜水分和水分亏缺条件下增施氮肥可明显提高小麦籽粒产量，但花后渍水可显著降低小麦千粒重、穗粒数和籽粒产量[3-4]；在不同水分条件下，增施氮肥均有利于提高小麦千粒重、穗粒数、籽粒产量[5-6]；增施氮肥可显著提高小麦湿面筋含量和沉降值，明显提高小麦籽粒容重和蛋白质含量[3，7-9]。

已有研究表明，灌溉是影响谷物品质最重要的因素[10]；小麦蛋白质含量随着土壤水分减少而增加[11]；减少灌水次数可显著提高小麦沉降值[12]；渍水处理可显著降低小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量与沉降值[3，13]；干旱胁迫使小麦沉降值与湿面筋含量增加[14]。上述报道表明，水、氮是影响小麦产量与品质的重要因素。近年来，豫南稻茬麦区小麦播种期间屡遇连阴雨等恶劣天气，导致土壤的适耕性越来越差，且土壤氮素仍是限制该区小麦产量提高的主要因子[15]，而针对豫南稻茬麦区渍水与氮肥对小麦产量与品质的研究相对薄弱。为此，本研究通过连续两年在豫南典型稻茬麦区进行田间定位试验，分析不同水氮处理下小麦的产量及品质，以期为豫南稻茬小麦水氮优化管理提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验以国审小麦品种兰考198为供试材料，于2015-2017年在河南省信阳市罗山县周党镇桂店村试验基地(114°53′E，31°89′N)进行，前茬种植水稻。试验采取裂区设计，以水分处理为主区，设置正常和渍水2个处理；氮肥用量为副区，设不施氮(CK)、正常施氮(225 kg·hm-2，N225)和过量施氮(300 kg·hm-2，N300)3个水平。田间随机排列，3次重复，小区面积40 m2。小麦种植方式为条播，播量150 kg·hm-2，20 cm行距。P(P2O5)、K(K2O)肥按照150 kg·hm-2、90 kg·hm-2作为基肥施用，氮肥按基追比6∶4施用，在小麦拔节期(9叶期)进行追施。水分处理为渍水区在小麦抽穗期、开花期、灌浆期浇 水3 d，大水漫灌，水面超出根部3 cm。其他管理同当地一般农田。两个种植季的降雨情况见图1。

图1 连续两季度小麦生育期内降雨量分布Fig.1 Distribution of rainfall in two continuouswheat growth seasons

1.2 测定项目及方法

于小麦成熟期取1 m双行样品进行考种。各小区单打单收，所有小区籽粒风干后称重，并通过测定含水量(80 ℃烘干48 h)计算籽粒产量。采用容重器(HGT-1000A,上海)测定籽粒容重。采用近红外谷物籽粒分析仪(InfratecTM 1241,FOSS,Switzerland)测定籽粒蛋白质含量和湿面筋含量。籽粒用实验室磨粉机(Chopin CD1)磨粉，采用Zeleny法测定沉降值。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2013和SPSS 22.0进行数据处理与差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 水氮处理对豫南稻茬小麦籽粒产量及其构成因素的影响

正常水分条件下，第一季N300和N225处理小麦的籽粒产量分别较N0处理提高135.4%和119.5%，第二季分别较N0处理提高160.8%和149.0%，差异均显著；第一季N300与N225处理间产量差异显著(表1)。这表明水、氮处理对豫南稻茬小麦籽粒产量的影响存在年际间差异，原因可能与年际间小麦生育期降雨量及其分配均匀度有关。渍水条件下，第一季N300和N225处理分别较N0处理增产119.8%和120.8%，第二季分别较N0处理增产172.3%和174.5%，差异均显著；N300与N225处理间差异均不显著。这表明渍水麦田过量施氮(N300)对小麦无明显增产作用。

通过对水、氮两因子主效应(表1)进行分析发现，在豫南稻茬麦区，两年度渍水处理小麦籽粒产量略低于正常水分处理，但二者差异不显著。说明在该麦区，土壤水分含量对小麦籽粒产量的影响不明显。施氮处理均可显著提高小麦籽粒产量，且均随施氮量的增加籽粒产量呈增加趋势，但N300与N225处理间差异不显著。这表明氮肥是豫南稻茬小麦籽粒产量提高的关键因素；过量氮肥施用对提高该麦区小麦籽粒产量无明显效果，尤其是在渍水处理和降雨量较多(如2016-2017年度)的情况下。

通过对两季小麦产量构成因素分析发现(表1)，施用氮肥显著提高豫南稻茬小麦籽粒产量的主要原因在于小麦穗数和穗粒数的增加。

表1 不同水氮处理对小麦产量及其构成因素的影响Table 1 Effect of different nitrogen and water treatments on grain yield and yield components of wheat

相同因素同列数据后不同字母分别表示处理间差异在0.05水平显著。下同。

Data within same column for each factor followed by different letters are significantly different at 0.05 level. The same in other table.

2.2 水氮处理对豫南稻茬小麦籽粒品质的影响

由表2可知，与N0处理比较，施氮处理可显著提高小麦籽粒容重，N300与N225处理间差异不显著，不同水分处理对小麦籽粒容重没有显著影响。

通过对水、氮两因子主效应进行分析发现，与不施氮对照处理比较，施氮处理可显著提高小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量及沉降值，但N300与N225处理间差异不显著。与正常水处理比较，渍水处理下小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量及沉降值均有所降低，但差异均不显著。

说明在当前土壤水分含量相对较高的豫南稻茬麦区，氮肥是影响小麦籽粒品质指标的关键因素。因此，在豫南稻茬麦区，通过合理施用氮肥可以改善小麦籽粒品质性状。

表2 不同水氮处理对小麦籽粒品质指标的影响Table 2 Effect of different nitrogen and water levels on quality characteristics of wheat

3 讨 论

3.1 水氮处理对豫南稻茬小麦籽粒产量的影响

有关水、氮两因素对小麦籽粒产量影响的研究相对较多，多数学者研究认为，施用氮肥有利于增加小麦成穗数、穗粒数和千粒重，进而提高小麦籽粒产量[12-13]。本试验结果表明，施氮处理主要通过提高豫南稻茬小麦成穗数和穗粒数而显著增加籽粒产量。施氮处理对小麦千粒重的影响不显著，这可能是由于豫南地区降雨量充足、土壤保水性好，加之灌浆期降雨量增多，不利于粒粒灌浆充实，从而使得氮肥对千粒重提高效果不明显。

前人研究认为，花后渍水可显著降低小麦的千粒重、穗粒数和籽粒产量[3]。本试验结果表明，千粒重、穗粒数、籽粒产量在正常水分处理和渍水处理间差异均未达显著水平，这可能与试验品种和环境有关。本试验中小麦生育期内降雨量较多，土壤水分充足，水分处理对成穗数、穗粒数、千粒重及产量等方面的影响均不显著。因此，氮肥仍是限制豫南地区小麦产量提升的主要因素。

3.2 水氮处理对豫南小麦品质的影响

水、氮是影响小麦品质的重要因素，不合理的氮肥施用或水分管理也是降低小麦加工品质的重要因素[1，12，16]。研究表明，施用氮肥可显著提高小麦籽粒湿面筋含量、容重、沉降值、蛋白质含量[3，7-9]。本研究结果表明，施氮处理可显著提高豫南稻茬麦区小麦籽粒容重、蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值，但过量施氮与正常施氮处理间无明显差异，因此确定适宜的施氮量不仅有利于小麦籽粒产量的提高，且有利于改善不合理的氮肥施用可能导致的农田环境氮肥面源污染。

有研究报道，渍水处理可显著降低小麦籽粒蛋白质含量和湿面筋含量[3]；干旱胁迫可提高小麦湿面筋含量和沉降值[14]；减少灌水次数可显著提高沉降值[12]。本试验研究表明，渍水处理降低了豫南小麦籽粒容重、蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值，但两个水分处理间差异未达显著水平。这可能因为豫南地区降雨充足、土壤水分含量相对较高，该地区水分因素已不是影响其品质提升的限制因子。

综合豫南小麦产量与品质性状分析可知，该区小麦产量与品质的提升最终需要氮肥的合理施用。在田间管理上做好排水措施，配合合理施用氮肥，对豫南地区的自然灾害能起到很好的抵御作用，对小麦产量与品质也有一定的保障。此外，本试验仅对豫南稻茬麦区水氮处理对产量与部分品质指标的影响进行了比较分析，而造成该研究地区具体不同小麦生理指标、品质指标与前人研究结论差异的原因以及造成本试验中产量与品质在不同处理间存在差异的具体原因有待于更进一步研究。

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