栽培措施对弱筋小麦品种扬麦20产量、品质和氮肥农学利用率的影响

胡文静， 程顺和， 程晓明， 王君婵， 吴荣林， 陆成彬

(江苏里下河地区农业科学研究所/农业部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室，江苏 扬州 225007)

长江中下游地区是中国唯一的弱筋小麦产业带，随着专用小麦的发展，江苏已成为最大的弱筋小麦生产基地。弱筋小麦的高产栽培管理往往与品质调优存在一定的矛盾，例如氮肥管理方面会造成“产量不高”、“弱筋不弱”等问题[1-2]，弱筋小麦的优质高产难以同步实现。因此如何在获得较高产量的基础上，品质达到弱筋小麦的要求，是促进小麦产业化发展的关键所在。前人就不同栽培因子对小麦产量和品质影响的相关研究较多[3-11]，也有一些弱筋小麦品质调优配套栽培措施的研究，但结论不尽相同[12-16]。此外，在小麦生产中，氮肥利用率是衡量施氮量是否合适的一个重要指标。早在80年代初，Austin[17]就指出，随着小麦产量的不断提高，氮素吸收与利用问题将日益突出。氮肥农学利用率是从籽粒产量的角度描述作物对氮肥的利用率[18]，有研究结果表明，适当增加种植密度有利于氮肥农学利用率的提高[19-20]。目前就栽培措施对弱筋小麦产量、品质和氮肥农学利用率协同调控效应的研究报道较少。扬麦20是江苏里下河地区农业科学研究所育成的高产抗病弱筋小麦品种，2010年通过国家审定，是目前长江中下游小麦区试对照品种[21]。本试验旨在通过研究播期、密度和施氮量对弱筋小麦扬麦20产量、品质和氮肥农学利用率的影响，探讨弱筋小麦适宜栽培调控措施，为其优质、高产、高效生产提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为弱筋小麦品种扬麦20。

1.2 试验点概况

试验于2015-2016年在江苏里下河地区农业科学研究所湾头试验基地进行，前茬作物为水稻。土质为粉砂质壤土，0～20 cm土壤含有机质16.57 g/kg、碱解氮71.89 mg/kg、速效磷16.70 mg/kg、速效钾54.20 mg/kg、全氮1.04 g/kg、全磷0.59 g/kg、全钾11.98 g/kg。

1.3 试验设计

试验采用三因素裂区设计，以播期为主区，设 10月20日(A1)、11月4日(A2)、11月19日(A3)；以播种密度为副区，设每1 hm21.50×106(B1)、2.25×106(B2)、3.00×106(B3)；以施氮水平为裂区，设180 kg/hm2(C1)和 270 kg/hm2(C2)，共18个处理，重复2次。另设对应播期和密度的9个不施氮肥小区，以计算氮肥农学利用率。播种前浇水造墒，保证每一期播种时田间湿度基本一致。基肥∶壮蘖肥∶拔节肥=7∶1∶2(质量比)，基肥于播种前1 d施用，壮蘖肥于4叶期施用，拔节肥于叶龄余数2.5叶时施用。播种前1 d将基氮肥和P2O5(105 kg/hm2)、K2O(105 kg/hm2)施入土壤。其他田间管理均按照当地高产栽培要求统一进行。人工点播，行距23.3 cm，小区面积6.67 m2。

1.4 测定项目与方法

产量及构成因素：成熟期调查单位面积有效穗数、穗粒数及千粒质量。每小区机械收割，自然晾晒，测含水率，换算成含水率13%的产量。

籽粒品质：硬度用单粒谷物特性测定仪(SKCS4100)测定，以300粒种子硬度的平均值计算，其值越大，表示硬度越高；蛋白质含量采用DA7200近红外仪检测；全麦粉微量SDS沉淀值测量方法参照张晓等[22]方法。

小麦品种品质指标参照国家小麦品种分类[23]，弱筋品种硬度指数小于50，粗蛋白(干基)小于12.5%。

氮肥农学利用率=(施氮区籽粒产量-无氮区籽粒产量)/施氮量[24]

1.5 数据分析方法

试验数据采用DPS7.05与Excel2007软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培措施对扬麦20籽粒产量的影响

由表1可知，不同播期间产量有显著差异，11月4日播种扬麦20籽粒产量最高，显著高于11月19日。种植密度对籽粒产量有显著影响，密度每1 hm22.25×106处理籽粒产量最高，较密度每1 hm21.50×106、每1 hm23.00×106分别高5.15%和0.84%。不同施氮量处理间籽粒产量有显著差异，施氮量增加，产量降低。从表2分析可知，播期和密度互作对产量有显著影响，10月20日和11月4日播种，密度每1 hm22.25×106处理产量最高，11月19日播种，密度每1 hm23.00×106处理产量最高，说明不同播期下密度对产量的效应不同。11月4日播种、密度每1 hm22.25×106、施氮量180 kg/hm2(A2B2C1)处理下产量达最高值(7 057 kg/hm2)。

2.2 不同栽培措施对扬麦20产量构成要素的影响

表1显示，播期对穗数有显著影响，对穗粒数和千粒质量无显著影响，播期推迟，穗数减少，10月20日播种穗数最多，11月19日播种穗数最少。密度对穗数、穗粒数和千粒质量有显著影响，密度从每1 hm21.50×106增加到每1 hm22.25×106，穗数增加9.37%，穗粒数显著降低，千粒质量变化不显著；密度再增加到每1 hm23.00×106，穗数增加17.26%，穗粒数、千粒质量显著降低。施氮量对穗数、穗粒数和千粒质量有显著影响，施氮量增加，穗数增加10.67%，穗粒数和千粒质量显著减少。从表2分析可知，播期和密度互作对穗粒数有显著影响，10月20日播种，密度每1 hm21.50×106(A1B1)处理穗粒数最多；播期和施氮量互作对穗粒数和千粒质量均有显著影响，10月20日播种，施氮量180 kg/hm2(A1C1)处理穗粒数和千粒质量最高。

2.3 不同栽培措施对扬麦20氮肥农学利用率的影响

表1显示，播期对氮肥农学利用率有显著影响，播期推迟，氮肥农学利用率先降低后升高；不同密度间氮肥农学利用率无显著差异；施氮量对氮肥农学利用率有显著影响，施氮量增加，氮肥农学利用率降低。从表2分析可知，10月20日播种，密度每1 hm23.00×106，施氮量180 kg/hm2(A1B3C1)处理氮肥农学利用率达到最高值(17.35 kg/kg)。

表1 单项栽培措施对扬麦20产量及其构成因素和氮肥农学利用率的影响

A1、A2、A3分别表示播期为10月20日、11月4日、11月19日；B1、B2 、B3分别表示播种密度为每1 hm2150×104、225×104、300×104；C1、 C2分别表示施氮水平为180 kg/hm2和 270 kg/hm2。同列数据后不同小写字母表示处理间差异达0.05显著水平。

表2 不同组合栽培措施下扬麦20产量、产量构成因素和氮肥农学利用率

A1B1C1、A1B1C2、A1B2C1、A1B2C2、A1B3C1、A1B3C2、A2B1C2、A2B2C1、A2B2C2、A2B2C2、A2B3C1、A2B3C2、A3B1C1、A3B1C2、A3B2C1、A3B2C2、A3B3C1、A3B3C2见表1。同列数据后不同小写字母表示处理间差异达0.05显著水平。

2.4 扬麦20产量及其构成因素之间的偏相关分析

从扬麦20产量及其构成因素之间偏相关分析结果(表3)可知，穗数与穗粒数和千粒质量之间存在显著的负相关，穗粒数与千粒质量之间存在一定的正相关，产量三要素与产量均具有正相关关系，相关性大小表现为穗数>千粒质量>穗粒数。

表3 扬麦20产量及其构成因素之间的偏相关分析结果

*表示显著相关(P<0.05)；**表示极显著相关(P<0.01)。

2.5 不同栽培措施对扬麦20品质的影响

表4显示，播期对籽粒蛋白质含量、微量SDS沉降值和硬度均有显著影响，播期推迟，三者同步升高。密度对3个品质性状均无显著影响。施氮量对籽粒蛋白质含量和微量SDS沉降值有显著影响，对硬度无显著影响，施氮量增加，籽粒蛋白质含量和微量SDS沉降值升高。由表5可知，10月20日和11月4日播种的扬麦20籽粒蛋白质含量均符合弱筋小麦品质指标[21]，推迟播期到11月19日，高氮肥处理下籽粒蛋白质含量超出弱筋小麦品质指标。

表4 单项栽培措施对扬麦20品质性状的影响

A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2见表1。同列数据后不同小写字母表示处理间差异达0.05显著水平。

表5 不同组合栽培措施下扬麦20籽粒品质性状

A1B1C1、A1B1C2、A1B2C1、A1B2C2、A1B3C1、A1B3C2、A2B1C2、A2B2C1、A2B2C2、A2B2C2、A2B3C1、A2B3C2、A3B1C1、A3B1C2、A3B2C1、A3B2C2、A3B3C1、A3B3C2见表1。同列数据后不同小写字母表示处理间差异达0.05显著水平。

3 讨 论

3.1 播期、施氮量和密度对扬麦20产量、品质和氮肥农学利用率的调控效应

吴九林等[14]认为当播期推迟到临界值11月10日以后，籽粒产量随播期推迟而下降，在一定范围内适当推迟播期有利于弱筋的形成。陆成彬等[25]认为播期对弱筋小麦籽粒产量和品质有负向作用。张敏等[26]的研究结果表明播期推迟会引起小麦产量结构的变化，进而引起产量下降。本研究结果表明，随播期推迟，扬麦20穗数减少，穗粒数和千粒质量变化不显著，产量降低，籽粒蛋白质含量、微量SDS沉降值和硬度升高，10月20日和11月4日播期下籽粒蛋白质含量均能控制在弱筋小麦品质指标范围内，11月19日播种且高氮肥处理的籽粒蛋白质含量超出弱筋小麦品质指标，证实了播期推迟对弱筋小麦籽粒产量和品质有负向作用。王树丽[27]研究认为播期推迟，氮素积累量降低，本试验中扬麦20在11月4日和11月19日播期的氮肥农学利用率均低于10月20日，因此扬麦20播期应适当提前，保证足够的穗数和高氮肥农学利用率，可协同实现高产和弱筋品质。

刘萍等[28]的研究结果表明，弱筋品种扬麦9号播种密度从每1 hm21.05×106增至每1 hm22.40×106时，产量上升，播种密度再增加则产量下降，同时，当密度增加至每1 hm22.40×106时，蛋白质含量下降，密度再增加则蛋白质含量略有上升。陆成彬等[22]的研究结果表明，群体密度大有利于提高弱筋小麦的产量，且群体密度为每1 hm22.25×106时籽粒蛋白质含量最低，有利于弱筋品质的形成。本试验结果表明密度由每1 hm21.50×106增加到每1 hm22.25×106，穗数增加，群体变大，产量增加，密度继续增加到每1 hm23.00×106，穗数增加，群体密度过大，不利于单个麦穗的成花结实，穗粒数减少，千粒质量降低，产量增加受到抑制，表现为略有降低。因此，弱筋小麦扬麦20适宜播种密度应控制在每1 hm22.25×106～3.00×106。

本试验结果表明密度对产量的调控效应受播期影响，推迟播期到11月19日，增加密度，产量增加，与前人报道的正常播期下密度对产量的调控效应有所不同[29-32]，也有研究结果表明[33-34]，晚播条件下提高小麦的种植密度以增加穗数，可提高产量。这主要是因为虽然播期推迟能显著降低冬前分蘖的数目，但是晚播小麦返青后分蘖数目会出现补偿性增长，以弥补冬前分蘖的不足，因此本试验中推迟播种后可通过增加密度来增加穗数，弥补产量损失。

束林华等[15]认为在一定范围内，增施氮肥，籽粒产量、蛋白质含量提高，施氮量超过适宜值后，籽粒产量下降，施氮量以172 kg/hm2左右最为适宜。本试验结果表明施氮量为180 kg/hm2时，产量三要素协调发展，继续增加施氮量至270 kg/hm2，产量呈降低趋势，因为过高氮肥条件下穗数较多，群体密度过大，群体和个体之间难以协调发展，不利于小麦籽粒灌浆与干物质积累，穗粒数减少，千粒质量降低，产量三要素不能协调发展，从而造成产量下降。本试验结果还表明随着施氮量的增加，籽粒蛋白质含量和微量SDS沉降值显著增加，播期11月19日，施氮量270 kg/hm2处理的籽粒蛋白质含量超出弱筋小麦品质指标，不利于弱筋形成。朱新开等[7]认为氮肥利用率与施氮量呈极显著二次曲线关系，当施氮量为161.25 kg/hm2时，氮肥利用率最高。曹倩等[19]认为无论何种密度下，降低施氮量的处理均显著提高氮素利用率，施氮量为180kg/hm2时氮肥农学利用率最高，与本试验结果一致。因此扬麦20作为弱筋小麦生产时施氮量应控制在180kg/hm2左右。

3.2 弱筋小麦扬麦20适宜栽培措施的确定

姚金保等[35]研究了弱筋小麦宁麦18产量表现及产量结构关系，结果表明，产量三因素之间存在相互制约的关系，并认为三者对产量的作用大小为穗数>穗粒数>千粒质量。本试验结果表明，扬麦20产量构成因素中穗数与穗粒数和千粒质量的制约关系显著，穗粒数与千粒质量存在一定的相互促进关系，穗数、千粒质量是产量形成中重要的因子，其中穗数与产量相关性最大，说明扬麦20可在保证较高穗数的前提下，提高千粒质量，稳定穗粒数，发挥其最大产量潜力。

弱筋小麦生产应以降低蛋白质含量为目标，在优质的前提下获取高产、高效。综合分析不同处理组合下的扬麦20产量水平、氮肥农学利用率和籽粒蛋白质含量水平，可以得出该品种在播期11月4日，密度每1 hm22.25×106，施氮量180 kg/hm2处理下，可保证产量和弱筋品质协同发展，氮肥农学利用率可达12.92 kg/kg。

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