不同类型土壤对小麦籽粒产量和蛋白质含量的影响

魏 鑫，常旭虹，王德梅，陶志强，王艳杰，杨玉双，赵广才

(1.中国农业科学院作物科学研究所/农业部作物生理生态重点试验室，北京 100081；2.东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150000)

小麦作为我国最重要的口粮，其产量及品质的发展直接影响国家粮食安全和社会稳定。近几十年来，随着社会经济的发展生活水平的提高，人们对小麦品质的要求也日益提高。目前，小麦在我国分布广泛，除海南省外其他地区均有不同规模的小麦生产[1-2]。在高产水平上提高品质将是我国未来小麦生产发展的重要任务。小麦的产量和品质不仅受遗传因素的控制，而且还受生态环境的影响[3-5]。土壤养分含量直接影响小麦的产量和品质，杨 阳等[6]提出，小麦品质受土壤质地影响较大。良好的土壤环境能够满足小麦生长对营养物质的需求，使小麦获得高产的同时改善其籽粒品质。王 浩等[7-8]研究表明，土壤对小麦品质的影响不仅体现在土壤养分和水分上，土壤类型对小麦品质也有重要影响。

为获得更多土壤与小麦产量和品质关系的资料，本试验采用来自中国和埃及的不同小麦品种为供试材料，分析比较三种类型土壤对小麦植株性状、产量性状和籽粒蛋白质及其组分含量的影响，为小麦优质高产栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤为来自黑龙江的黑土、北京的潮土和云南的红土。土壤基础养分如表1。供试小麦品种为来自天津的津强8号和来自埃及的Egypt New。试验采用盆栽方法，于2018-2019年在中国农业科学研究院作物科学研究所温室内进行。

表1 供试土壤基础养分Table 1 Basic nutrient of soil tested

1.2 试验设计

试验为随机区组设计，主因素为土壤类型(A)，A1：黑土；A2：潮土；A3：红土；次因素为品种(B)，B1：津强8号；B2：Egypt New。于2018年10月18日将供试土壤混匀后装盆并播种，每盆装土3 kg，盆内径22 cm，高18 cm，每盆播种10粒，3次重复，三叶期时留苗8株，合计18盆。2018年11月20日移入温室，2019年2月11日收获。拔节期每盆追尿素1 g；生育期间保证水分供应充足。

1.3 测定项目与方法

收获后室内考种，测定指标有株高、穗长、穗粒数、籽粒产量、千粒重、籽粒蛋白质及其组分含量和蛋白质产量。蛋白组分采用连续振荡法顺序提取清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白[9]。籽粒蛋白质及其组分含量采用凯氏定氮法用FOSS Kjeltec2003全自动凯氏定氮仪(丹麦FOSS公司)进行测定。蛋白质含量与籽粒含氮量换算系数5.7。

1.4 数据分析

用Excel 2010进行数据整理，用DPS软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种植株及产量性状比较

由表2可知，在三种供试土壤类型综合分析下，2个小麦品种被测植株及产量性状无显著差异。其中，津强8号的株高、穗长、千粒重都略高于Egypt New，Egypt New的穗粒数和产量略高于津强8号，均未达到显著差异水平。表明供试品种的籽粒产量及植株性状差异较小。

2.2 类型土壤对小麦产量及植株性状的影响

由表3可知，黑土条件下的小麦株高、产量极显著高于潮土和红土；穗长、穗粒数显著高于潮土和红土；千粒重略高于潮土，差异不显著，而极显著高于红土；潮土条件下的千粒重略高于红土，差异不显著。说明土壤类型对小麦产量及其构成因素有较大影响。

表2 不同小麦品种的植株及产量性状比较Table 2 Comparison of plant and yield characters of different wheat varieties

同列数据后不同小写字母表示差异在0.05水平显著。下同。

Different lowercase letters following data in same column mean significant difference at 0.05 level.The same below.

表3 不同土壤下类型小麦植株及产量性状比较 Table 3 Comparison of wheat plant and yield characters under different soil types

同列数据后不同大写字母表示差异在0.01水平显著。

Different uppercase letters following data in same column indicate significant difference at 0.01 level.

2.3 不同品种小麦籽粒蛋白质及其组分含量 比较

由图1可知，Egypt New的籽粒总蛋白、清蛋白略高于津强8小麦，球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白略低于津强8小麦，但差异均未达到显著水平，表明两个小麦品种间籽粒总蛋白及组分含量差异较小。两个小麦品种不同蛋白组分含量的高低趋势一致，均表现为醇溶蛋白>谷蛋白>清蛋白>球蛋白，表明栽培条件对两个小麦品种蛋白质及其组分含量的影响一致。

图柱上不同字母表示差异在0.05水平显著。下同。

Different letters above columnes indicated significant differences at 0.05 level.The same below.

图1 不同品种蛋白质组分比较

Fig.1 Protein component comparison of different varieties

2.4 土壤类型对小麦籽粒蛋白质及其组分含量的影响

由图2可知，红土条件下的籽粒总蛋白含量高于黑土和潮土，且差异达到极显著水平。三种土壤类型下的清蛋白和球蛋白含量均表现为：红土>潮土>黑土，且相互间差异显著，表明土壤类型对清蛋白和球蛋白含量的影响较大。醇溶蛋白含量表现为：红土>潮土>黑土，且红土条件下的醇溶蛋白含量显著高于黑土，但与潮土未达到显著水平，潮土与黑土之间也差异不显著。谷蛋白含量表现为：红土>黑土>潮土，但差异均未达到显著水平。综上所述，不同土壤类型对小麦籽粒蛋白组分的影响不尽相同。由于红土条件小麦籽粒产量明显较低，推测其籽粒总蛋白及其组分含量较高可能与籽粒氮素积累能力较高或淀粉含量较低有关，具体原因有待进一步验证。

2.5 不同小麦品种籽粒蛋白及其组分产量的 比较

由表4可知，Egypt New的籽粒总蛋白、清蛋白、球蛋白及醇溶蛋白产量均略高于津强8，但差异均未达到显著水平，表明供试品种间的籽粒总蛋白及组分产量差异较小。

2.6 不同土壤类型对小麦籽粒蛋白及其组分产量的影响

不同的土壤类型对小麦籽粒蛋白及其组分的产量有显著影响(表5)。总蛋白、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白产量均表现为黑土>潮土>红土，且相互间差异均达到极显著水平。

图柱上不同大小写字母分别表示差异在0.01和0.05水平上显著。

Different capital and small letters on the column indicate significant difference at 0.01 and 0.05 levels,respectively.

图2 不同土壤类型对蛋白质组分的影响

Fig.2 Effects of different soil types on protein composition

表4 不同品种籽粒蛋白及其组分产量的比较
Table 4 Comparison of grain protein and its components yield of different wheat varietiesg·pot-1

品种Variety总蛋白Total protein清蛋白Albumin球蛋白Globin醇溶蛋白Gliadin谷蛋白Glutelin津强8号 Jinqiang 80.75a0.14a0.07a 0.27a 0.26aEgypt New0.79a0.16a 0.08a 0.28a0.26a

表5 不同土壤类型条件下籽粒蛋白及其组分产量的比较Table 5 Comparison of grain protein and its components yield of wheat under different soil types g·pot-1

3 讨 论

雷振生[10]和柳伟伟[11]等研究认为，小麦蛋白质含量与土壤速效磷、速效钾呈显著正相关。本研究中，黑土的有机质、全氮、碱解氮、速效氮及速效钾含量均远远高于红土和潮土，但红土条件下小麦蛋白质及其组分含量高于黑土和潮土，推测由于红土条件下小麦籽粒产量显著降低，而施入的氮素与黑土和潮土处理的相同，故其供应单位籽粒的氮素相对较多，黑土和潮土处理的产量较高，稀释了籽粒中的氮素含量，最终表现为红土的籽粒蛋白质及其组分的含量较高，具体原因有待进一步验证。本试验中，津强8号和Egypt New两个小麦品种籽粒产量无显著差异，两个小麦品种不同蛋白组分含量和籽粒蛋白产量趋势一致，均表现为醇溶蛋白>谷蛋白>清蛋白>球蛋白，表明土壤类型对两个小麦品种的影响一致。本研究中，被测植株和产量指标均较大田明显低，推测原因可能有以下两点：一是所采集土壤熟化程度较低；二是温室培养使小麦生育期较短。具体原因还需要更多品种和多年试验验证。