施氮处理对不同筋型小麦产量和品质的影响

郭丹丹 刘哲文 常旭虹 王德梅 陶志强 王艳杰 杨玉双 赵广才 石书兵

（1中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点试验室，100081，北京；2新疆农业大学农学院，830052，新疆乌鲁木齐）

随着经济快速发展和生活质量的提高，人们对小麦的营养和品质有了更高的需求。小麦是主要粮食作物，在全国各地均有种植。合理的化肥施用不仅可以促进作物增产，还可以保障我国粮食生产安全。施用氮肥通常有播前底施和生长期间追施两种方式。赵广才等[1]、常旭虹等[2]和王德梅等[3]研究表明，小麦的营养品质不仅受基因控制，还受生态环境的影响 。王月福等[4]研究认为，在肥力较高的土壤中，氮肥追施的利用率大于基施。很多研究[5-7]表明，增施氮肥或其他肥料均对小麦产量和品质有显著影响；杨帆等[8]研究认为，基施“一炮轰”现象比例逐年上升，严重影响小麦的优质高产。贺明荣等[9]研究表明，相同施氮量下，拔节期一次全量追施处理的籽粒蛋白质品质优于分次（50%底肥，50%追肥）施用的处理；石玉等[10]研究认为，小麦植株对氮素的吸收、同化和转运直接影响籽粒的产量和蛋白质含量；赵广才等[11]研究认为，籽粒蛋白质含量随追施氮肥比例的增加而增加；张定一等[12]研究结果表明，施氮可以使成穗数、穗粒数和结实小穗数增加，千粒重降低，产量提高，其中以成穗数对产量的贡献最大。

由于历史原因，我国强筋小麦和弱筋小麦发展较慢，市场缺口较大。关于施氮处理对不同筋型小麦的产量性状和品质的影响已有报道，但结果不尽相同。本试验选用2个强筋小麦品种和2个弱筋小麦品种为材料，研究不同施氮处理对不同品质类型小麦产量及品质的影响，为不同品质类型小麦优质高产栽培的氮肥运筹技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019-2020年度在中国农业科学院作物科学研究所温室内（北京）进行。试验土壤为潮土（由中国农业科学院提供），土壤养分含量：有机质8.719g/kg、全氮0.969g/kg、碱解氮121.56mg/kg、速效磷10.46mg/kg、速效钾151g/kg，pH值为7.8。供试品种为中麦578、中麦5051、扬麦15和扬麦24。

1.2 试验设计

试验采用二因素裂区设计，主区为供试品种（A因素），其中强筋品种为中麦578（A1）和中麦5051（A2），弱筋品种为扬麦15（A3）和扬麦24（A4）。副区为施氮处理（B因素），分别为底施（B1）和追施（B2）。于2019年10月24日在温室大棚中将潮土搅拌均匀后装盆播种，土壤净重3kg/盆。盆内直径22cm，高18cm，每盆种15株，留苗8株，共8个处理，3次重复，共24盆。各处理施氮量相同，底肥在播种时施入，追肥在小麦拔节期施入，每盆均为1g氮素（使用肥料为含氮46%的尿素）。成熟收获后取样待测，生育期间及时观察土壤墒情，补水充足。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 植株性状及产量 在收获期，每盆收取8株完整小麦植株进行室内考种，测定株高、穗长、穗粒数、总小穗数、千粒重和籽粒产量。

1.3.2 蛋白质含量和产量 首先利用电子天平称取0.1g籽粒粉于消化管中（放入时将消化管倾斜45e，避免籽粒粉因黏着在消化管壁上导致消煮不充分，数据不准确），随后加入催化剂2.0g、浓硫酸6mL。利用消煮炉（丹麦FOSS公司）在420℃下消煮1h，待其冷却1h后，利用FOSS公司Kjeltec 2003全自动凯氏定氮仪测定含氮量。籽粒的蛋白质含量=籽粒全氮含量×5.7。蛋白质产量（g/盆）=蛋白质含量（%）×籽粒产量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007进行数据处理和制图；采用DPS 16.50统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种间植株性状和籽粒产量的差异

由表1可知，不同品种小麦的生育期、株高、小穗数、穗粒数和千粒重不尽相同。2个强筋品种间相比，A1与A2的株高、穗长、总小穗数具有极显著差异，但穗粒数、千粒重和籽粒产量差异不显著；2个弱筋品种相比，A4的籽粒产量、株高、穗长和总小穗数显著或极显著高于A3，但穗粒数和千粒重未达到显著差异水平。A1和A2的总小穗数、千粒重和籽粒产量均高于A3和A4，A1的穗粒数、千粒重和籽粒产量最高，A3最低。不同品种的小麦籽粒产量表现为A1＞A2＞A4＞A3，即强筋小麦的籽粒产量高于弱筋小麦，且A1产量最高。

表1 不同品种的植株及产量性状比较Table 1 Comparison of plant and yield traits of different varieties

2.2 不同施肥处理对植株和产量性状的影响

不同施氮处理对小麦籽粒产量和植株性状有重要影响。由表2可知，小麦的植株性状与籽粒产量均表现为B2（追施）＞B1（底施），穗长、穗粒数、总小穗数和籽粒产量无显著差异，但株高和千粒重差异显著。在本试验中，与底施处理相比，追施氮肥处理可改善小麦植株性状，提高籽粒产量。

表2 不同施肥处理对植株和产量性状的比较Table 2 Comparison of different fertilization treatments on plant and yield traits

2.3 不同处理组合对植株性状和籽粒产量的影响

由表3可知，不同处理组合中植株性状及籽粒产量均有显著差异。其中A1B2的株高最高，显著高于除A4B2以外的其他处理；穗长以A2B2最长，显著长于其他处理；穗粒数以A1B2最多，但仅与A3B2差异显著；总小穗数以A2B2最多，显著多于A3B1和A3B2；千粒重以A2B2最多，显著高于除A1B1和A1B2之外的其他处理；籽粒产量以A1B2最高，显著高于A3B1和A3B2。综上所述，在不同品种中均以有B2（拔节期追氮）处理组合的植株和千粒重较高，表明在供试品种中有追氮的处理组合对提高植株高度和千粒重有促进作用；有B2的处理组合的籽粒产量除A3B2外均相应高于有B1的组合，但均未达到显著差异水平。

表3 不同处理组合对植株和产量性状的比较Table 3 Comparison of different treatment combinations on plant and yield traits

2.4 不同品种间籽粒蛋白质含量和产量的差异

小麦蛋白质含量的多少决定了小麦面粉的质量和用途，蛋白质产量是由籽粒蛋白质含量和籽粒产量2个因素决定的。由表4可见，强筋品种与弱筋品种的蛋白质含量和产量具有极显著差异，且强筋品种的蛋白质含量和蛋白质产量均极显著高于弱筋品种；不同品种蛋白质含量表现为A2＞A1＞A3＞A4，蛋白质产量为A1＞A2＞A4＞A3。不同筋型小麦品种中，A1蛋白质产量最高、A2蛋白质含量最高，但二者之间均未达到显著差异水平；A3的蛋白质含量极显著高于A4，而A4的蛋白质产量高于A3，但差异不显著。

表4 不同品种的籽粒蛋白质含量和产量的比较Table 4 Comparison of grain protein content and yield of different varieties

2.5 不同施氮处理对蛋白质含量和产量的影响

由表5可知，在不同的施肥处理中，B2（追施）的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量均高于B1（底施），分别增加了2.49%和11.76%，但均未达到显著差异水平。

表5 不同施肥处理的蛋白质含量和产量的比较Table 5 Comparison of protein content and protein yield of different fertilization treatments

2.6 不同处理组合对蛋白质含量和产量的影响

由表6可知，不同处理组合的籽粒蛋白质含量及其产量存在差异。同种筋型的小麦品种间无显著差异，但不同筋型的小麦品种间蛋白质含量具有显著差异，蛋白质产量具有极显著差异；不同小麦品种中A2B2的蛋白质含量和蛋白质产量最高，A4B1的蛋白质含量最低，A3B1和A3B2的蛋白质产量最低。相同品种中，有B2的处理组合的蛋白质含量（A1B2除外）和蛋白质产量（A3B2）均较高，但同一品种不同施氮处理间未达到显著差异水平。有强筋品种参加的处理组合，其蛋白质含量和蛋白质产量均极显著或显著高于弱筋小麦品种参加的处理组合，其中以A2B2的蛋白质含量和蛋白质产量最高，A4B1的蛋白质含量最低，A3B1和A3B2的蛋白质产量最低。结果表明，不同处理组合中强筋品种中麦5051在追施条件下是兼顾产量和品质的最佳选择。

表6 不同处理组合对蛋白质含量和产量的影响Table 6 Comparison of protein content and protein yield of different treatment combinations

3 讨论

3.1 不同品种对小麦籽粒产量和品质的影响

朱新开[13]研究表明，相同施氮量条件下各专用小麦的优质高产群体籽粒产量表现为强筋小麦＞中筋小麦＞弱筋小麦，故优质高产群体氮肥农学效率表现为强筋小麦高于中筋和弱筋小麦，中筋小麦略高于弱筋小麦。马瑞琦[14]研究得出，开花期不同品种干物质积累量均呈增加趋势，强筋小麦的干物质积累总量高于中筋小麦及弱筋小麦。本研究选用强筋品种中麦578和中麦5051、弱筋品种扬麦15和扬麦24作为供试品种，在其他栽培管理条件相同时，中麦578和中麦5051的千粒重和籽粒产量均高于扬麦15和扬麦24，并且强筋品种中的中麦578产量最高，这符合前人提出的强筋小麦产量高于弱筋小麦的一般规律。籽粒蛋白质含量与产量结果表明，强筋小麦的籽粒蛋白质含量和产量均高于弱筋小麦，强筋品种中麦5051蛋白质含量高于中麦578，蛋白质产量则表现为中麦578高于中麦5051。朱新开[13]提出，籽粒产量(主要是淀粉)和籽粒蛋白质含量之间存在着能量和养分的竞争，正常情况下二者呈负相关关系，即在植株吸氮量一定条件下，强筋小麦要求较高的籽粒蛋白质含量，相应籽粒产量可能会受到影响，而弱筋小麦要求较高的籽粒产量，相应籽粒蛋白质含量可能会受到影响。

3.2 不同施氮处理对小麦籽粒产量和品质的影响

张绍林等[15]和金绍龄等[16]研究认为，与播种前施用基肥相比，冬小麦生长期间施氮肥的利用效率较高；在小麦拔节期追施的尿素，其氮素损失率明显低于作基肥和三叶期追肥的处理。本试验研究4个小麦品种在施氮量相同条件下底施和追施对小麦产量和品质的影响，表明追施处理的小麦籽粒产量、蛋白质含量和蛋白质产量均大于底施，分别增加了9.91%、2.49%和11.76%，这与前人提出的开花后氮素的同化量及对籽粒的贡献率随追施氮比例的增加而提高[15-16]相一致。

3.3 不同处理组合对小麦籽粒产量和品质的影响

张志力等[17]研究表明，氮肥追施时期对小麦籽粒蛋白质产量的影响是由籽粒产量和蛋白质含量共同决定的，但与籽粒产量的相关程度略高于与蛋白质含量的相关程度，在各追施时期中，拔节期一次追肥时蛋白质产量最高。氮肥深追可以使产量和蛋白质含量同步增加，从而提高蛋白质产量，播期也会影响蛋白质产量，适期播种（9月23日左右）蛋白质产量最高。蛋白质含量同灌浆期、乳熟期植株全氮含量呈显著正相关。本试验对不同筋型的小麦品种进行施氮处理，在其他栽培管理条件相同时，A1B2组合小麦籽粒产量高于A2B2，A4B2的小麦产量较高，但A1B2＞A4B2。因此在不同筋型小麦中强筋品种中麦578在追施氮肥条件下更有利于获得较高的籽粒产量；小麦品质方面，强筋品种的蛋白质含量及产量高于弱筋品种，并且A2B2的小麦蛋白质含量及产量最高；不同施氮处理的蛋白质含量表现为在A1条件下，B1＞B2，而在A2、A3和A4条件下，B2＞B1；蛋白质产量表现为在A1、A2和A4条件下，B2＞B1，而在A3条件下，B1=B2。朱新开[13]研究认为，不同类型专用小麦均表现为在同一施氮量条件下，随中后期施氮比例的增加，籽粒产量和蛋白质含量呈上升趋势，本试验结果与其一致。

本研究针对潮土地区施氮处理对不同筋型小麦产量和品质的影响进行了研究，对通过选择合适的品种和施氮方式，提高小麦营养品质和籽粒产量具有一定参考意义。

4 结论

强筋品种的穗粒数、总小穗数、千粒重、籽粒产量、蛋白质含量和蛋白质产量均高于弱筋品种，中麦578的籽粒产量最高；在施氮量相同的前提下，不同的施氮处理中拔节期追施氮肥的小麦植株、产量性状和籽粒品质均优于底施处理；不同组合处理中，强筋小麦品种追施氮肥更有利于增加小麦产量及籽粒蛋白质含量，合理追施氮肥可以促进小麦生长发育，提高产量。