播种方式和播量对冬小麦‘西农20’产量及品质的影响

祁皓天，董永利，李 川，Angelique Twizerimana，任慧丽，海江波

(西北农林科技大学 农学院 ，陕西杨凌 712100)

小麦作为中国最重要的粮食作物之一，其消费水平约占三大主粮消费总量的44%左右[1]，长期以来，中国小麦生产都是以高产作为主要追求目标，忽视了优质专用小麦的发展。随着人民生活水平的提高，人们对于优质专用小麦的需求日益增长，集中体现在对其品质以及营养性等方面的需求[2-3]。中国优质小麦的研究主要集中在育种方面，配套栽培技术欠佳。因此，针对优质小麦配套栽培技术研究的意义重大。栽培技术可以调控冬小麦分蘖，形成合理的群体，增强光能利用率，对协调源、库、流关系及提高产量、改善品质有很大的影响[4-6]。播种方式是调控小麦生长发育的一项重要栽培技术，不同的播种方式会导致小麦群体结构发生改变，使其植株的生理代谢过程发生相应变化，影响到小麦整体的生长发育状况[7-8]，进而对产量和品质产生影响[9-10]。播量也是影响小麦产量形成的重要因素，其通过对小麦不同生育时期的群体结构造成影响，从而决定小麦群体对光能利用水平、干物质生产与转运能力和籽粒产量的高低。还会造成小麦群体内温光等生态条件的差异，最终影响到籽粒蛋白质含量与产量[11-13]。

机械条播是国内常规播种方式之一。宽幅播种技术是以扩播幅、增行距、促匀播为核心,改密集条播为宽幅精播的高产栽培技术。研究表明，宽幅播种出苗均匀，有利于个体生长发育，显著增加叶面积指数和群体质量，通过提高单株与群体分蘖数和单株成穗数来增加单位面积穗数，实现增产，该技术已在黄淮海麦区推广多年[14-18]。小麦穴播栽培技术是一项以集雨、抗旱及光热资源高效利用为一体的高效农业旱作技术[19]，前人对该项栽培技术的研究应用以全膜覆土穴播技术为主，集中在甘肃、宁夏、陕西渭北地区等西北干旱半干旱区域。大量研究表明，全膜覆土穴播技术对冬小麦生理特性、产量及品质方面均有积极的影响[20-23]。近年来，灌区露地穴播栽培技术的研究与日俱增，但主要集中在露地穴播对冬小麦光合特性、干物质积累与转运、灌浆特性及产量等方面的影响[13,24-26]，不同播种方式对冬小麦品质的影响鲜有报道。

因此，本试验从实际生产出发，通过设置不同播量，研究在常规条播、宽幅播种和露地穴播3种播种方式下对产量构成要素及产量、蛋白及其组分含量及加工品质的影响，以期为冬小麦‘西农20’优质、高产栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用小麦新品种‘西农20’为试验材料，该品种是西北农林科技大学在陕西关中灌区选育而成的一种半冬性中早熟小麦品种，达到国家优质强筋小麦品种标准。

1.2 试验方法

1.2.1 试验区概况 试验于2017年-2019年在西北农林科技大学斗口小麦玉米试验示范站进行，该站位于陕西省咸阳市泾阳县(34°37′N，108°56′E)。年均降水量548.7 mm，年平均气温 13 ℃。试验地为壤土，耕层0～20 cm土壤基础养分为：有机质17.66 g/kg，速效磷23.12 mg/kg，速效钾230.2 mg/kg，pH为7.96，全氮1.199 g/kg。试验地前茬休闲，播种前经过2次旋耕整地。

1.2.2 试验设计 采用双因素裂区设计试验，主区为播量，设4个水平：112.5 kg/hm2(D1)、150 kg/hm2(D2)、187.5 kg/hm2(D3)、225 kg/hm2(D4)；副区为播种方式，设置3种不同播种方式：常规条播(T)、宽幅播种(K)和露地穴播(X)，条播行距22 cm，幅宽2 cm；宽幅播行距25 cm，幅宽8 cm；穴播为人工穴播模拟机械穴播，行距25 cm，穴距13.5 cm；穴播播种方式的4个播量每穴分别播种8、11、13、16粒。共12个处理，每个处理进行3次重复，共计36个小区，每个小区面积为7 m2(3.5 m×2 m)。各处理均于10月中旬播种，播种前将小麦专用肥(N∶P2O5∶K2O质量比为24∶15∶5)按750 kg/hm2以基肥的形式于翻地前一次性施入。试验地于冬前(夜间温度低于0 ℃时)和返青拔节期灌水两次。

1.2.3 测定项目与方法 产量：成熟期各小区全区收获、脱粒、晾晒后，计产并折算公顷产量。其中，在收获前于各小区取1 m2测定小麦穗数，重复3次；各小区随机取20个穗，重复3次，人工脱粒后测定穗粒数和千粒质量。

蛋白质及其组分质量分数：参照田纪春[27]的方法，用凯氏定氮法测定含氮量，含氮量乘以5.7为总蛋白质质量分数；按照清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白的顺序提取，用凯氏定氮法测定各蛋白组分含氮量，含氮量乘以5.7即为各蛋白组分质量分数，重复3次。

加工品质：使用丹麦FOSS InfratecTM1241型近红外谷物分析仪测定小麦籽粒湿面筋、形成时间、稳定时间、延展性及沉降值。

1.2.4 数据处理方法 采用 SPSS 25软件处理试验数据，用LSD法进行处理间多重比较，采用Excel 2010绘制图表。

2 结果与分析

2.1 播种方式和播量对小麦产量及产量构成因子的影响

2.1.1 播种方式和播量对产量的影响 由表1可知，播种方式(F=9.492**)和播量(F= 16.668**)对产量影响均达极显著，播种方式与播量的互作效应对产量(F=2.362*)影响显著。 2 a平均产量宽幅播种(K)显著高于穴播(X)和条播(T)，具体表现为：K>T>X。宽幅播种较条播和穴播产量分别增加6.33%、6.85%；D4播量较D3、D2、D1分别增加4.94%、9.81%、 14.43%。说明宽幅播种和适当提高播量有利于提高籽粒 产量。

2.1.2 播种方式和播量对产量构成因子的影响 2 a产量构成因子的平均值见表1，播种方式对有效穗数(F=20.454**)和千粒质量(F= 6.261**)影响极显著，对穗粒数影响不显著，播量对有效穗数(F=30.809**)影响极显著，对穗粒数和千粒质量影响不显著，播种方式与播量的互作效应对有效穗数(F=2.978*)影响显著，对穗粒数和千粒质量的影响不显著。

表1 不同处理 ‘西农20’产量及产量构成因素的表现Table 1 Grain yield and yield components of ‘Xinong 20 ’under different treatments

相同播量水平下，不同播种方式冬小麦籽粒的穗粒数、有效穗数均表现为K>T>X，宽幅播种(K)的有效穗数显著高于穴播(X)和条播(T)。相同播种方式下，不同播量水平的小麦籽粒有效穗数依次是D4>D3>D2>D1；千粒质量随播量的增加而减小，但处理间无显著差异。上述结果表明，有效穗数的增加是小麦产量提高的主要原因。

2.2 不同播种方式和播量对小麦籽粒蛋白质及其各组分质量分数的影响

2.2.1 小麦籽粒蛋白质质量分数 由表2可知，播种方式对蛋白质质量分数有极显著影响(F=12.382**)，播量对蛋白质质量分数的影响不显著(F=0.900)，播种方式和播量对小麦籽粒蛋白质质量分数的互作效应不显著(F=0.068)。同一播量水平下，条播(T)、宽幅播种(K)和穴播(X)两两之间差异显著，2 a平均蛋白质总质量分数表现为X>K>T。其中穴播(X)较条播(T)、宽幅播种(K)分别提高6.34%、2.83%。表明穴播(X)处理较宽幅播种(K)处理和条播(T)处理更有利于小麦籽粒中蛋白质质量分数的积累。

2.2.2 小麦籽粒各蛋白组分 由表2可知，播种方式对球蛋白有显著影响(F=8.88*)，对清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白及谷醇比无显著影响；播量对醇溶蛋白(F=7.003**)及谷蛋白(F= 6.826**)有极显著影响，对清蛋白、球蛋白和谷醇比的影响不显著；播种方式和播量对小麦籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白及谷醇比的互作效应影响均不显著。相同播量条件下，清蛋白、球蛋白、谷蛋白和谷醇比在穴播(X)处理下均高于宽幅播种(K)和条播(T)处理，宽幅播种(K)的醇溶蛋白高于穴播(X)、条播(T)。相同播种方式下，清蛋白、球蛋白、谷蛋白及谷醇比均在D3播量条件时出现最大值，醇溶蛋白在D4播量下质量分数最高。

2.3 不同播种方式和播量对小麦面粉加工品质的影响

由表3可知，播种方式对冬小麦籽粒湿面筋(F=4.01*)影响显著，对延展性(F=8.438**)影响极显著；播量对籽粒湿面筋(F= 48.416**)、延展性(F=27.723*)、形成时间(F=19.559**)和稳定时间(F=22.685**)有极显著影响；播种方式、播量对籽粒沉降值无影响；播种方式及播量的交互效应对籽粒湿面筋、延展性、沉降值、形成时间、稳定时间影响均不显著。相同播量水平下，穴播(X)较宽幅播种(K)和条播(T)显著提高延展性；穴播(X)较条播(T)显著提高湿面筋含量、沉降值，宽幅播种(K)无显著影响；各处理间湿面筋、沉降值、延展性表现为X>K>T。形成时间、稳定时间表现为K>X>T，但处理间无显著差异。相同播种方式水平下，湿面筋、形成时间、稳定时间、延展性和沉降值均在D1处理时达到最大，且D1处理显著高于其他处理。上述结果表明，穴播(X)处理更有利于提高湿面筋、 延展性和沉降值，增大播量不利于加工品质的 提升。

表3 不同处理下冬小麦籽粒的加工品质Table 3 Grain processing quality parameters of winter wheat under different treatment

3 讨 论

3.1 播种方式和播量对籽粒产量的影响

不同播种方式会改变小麦生长的微环境条件，导致其农艺性状、生理特性和群体结构发生改变，同时改变对水肥的利用效率，进而影响到小麦的产量[6,28]。本研究发现，宽幅播种小麦籽粒产量较条播和穴播分别提高6.33%、6.85%，这与前人的研究结果相似[29-30]。播种方式主要通过影响有效穗数从而影响小麦籽粒的最终产量，而对穗粒数和千粒质量及两者对产量的影响较小，与前人研究结果一致[13,31]。在关中地区多数麦田整地不精细，出苗率低的情况下，传统条播易籽粒扎堆，个体间争夺水肥，不利于个体发育[32]。宽幅播种加宽苗带，出苗均匀，单株生长空间较大，相比于常规条播和穴播 ，宽幅播种有利于个体生长发育，群体质量较好，能显著增加有效穗数，从而提高产量。

有关播量对小麦籽粒产量的影响已有大量的研究报道，但结果不尽一致。本研究表明，播量对有效穗数的影响极显著，产量随播量的增加而提高，在最大播量225 kg/hm2时产量最大，而播量对穗粒数和千粒质量无显著影响，与前人结果一致[11,33]。也有研究表明，随着播量的增加，穗数逐渐增大，而穗粒数和千粒质量随着播量的增大而减小，产量也随播量的增加呈现先增大后减小的趋势[34-35]。而在本试验条件下，在最大播量水平仍获得最大产量，而对穗粒数和千粒质量无显著影响，说明冬小麦‘西农20’仍有较大生产潜力。

3.2 播种方式和播量对籽粒蛋白质组分及其含量的影响

前人关于播种方式和播量对小麦籽粒蛋白质组分及其含量的研究较多[36-37]，但有关露地穴播对品质的研究较少。本研究结果表明，播种方式对蛋白质总含量有极显著影响，对球蛋白影响显著，露地穴播较宽幅播种和条播分别高2.83%、6.34%。穴播在清蛋白、球蛋白、谷蛋白和谷醇比均高于宽幅和条播。总蛋白含量及其组分含量均有随着播量的增加而先增大后减小的趋势，与雷钧杰等[38]研究结果一致。本试验研究表明，播量对总蛋白质量分数、球蛋白质量分数无显著影响，对球蛋白影响显著，对醇溶蛋白、谷蛋白和谷醇比影响极显著，这与陈世斌[33]的研究结果类似。播种方式和播量一般通过改变小麦群体结构从而改变温光等微环境来影响小麦籽粒蛋白质含量。在小麦开花到成熟期，适当高温胁迫有利于蛋白质的合成，在30 ℃内，随温度的升高，籽粒N素积累加快、蛋白质含量提高[39-40]。本试验穴播处理蛋白质及其组分含量显著高于常规条播和宽幅播种，究其原因可能与穴播群体通风透光性较宽幅和条播差，群体温度提高，灌浆期更易受到高温胁迫有关，但仍有待论证。

3.3 播种方式和播量对籽粒加工品质的影响

播种方式的不同，使得小麦的个体和群体生长、资源的利用能力等产生差异，籽粒产量和品质表现出各自的特点，前人的研究结果也不尽相同。孙中伟[41]研究表明，3种播种因素显著影响小麦籽粒的湿面筋含量、稳定时间和弱化度。牛泽良[42]研究发现，宽幅精播籽粒硬度、湿面筋含量、吸水率、稳定时间、最大拉伸面积、最大拉伸阻力和延展性最高，而条播(CK)最低；各播种方式籽粒体积质量和沉降值均无显著影响。本试验研究发现籽粒湿面筋含量、吸水率、稳定时间和延展性等方面宽幅播种均高于条播，这与牛泽良研究结果一致。播种方式对籽粒延展性有显著影响，这与前人研究结果不同，可能与小麦品种及试验水肥条件不同有关。

有关播量对小麦籽粒加工品质的影响，前人研究结果不尽一致。姚广平等[43]研究表明，随播量的增加，湿面筋含量、稳定时间和沉淀值均表现为增加趋势。雷钧杰等[38]研究表明，随播量的增大小麦籽粒湿面筋含量先上升后下降。何甜[44]研究发现，小麦湿面筋含量随播种密度的增大而降低，当施肥量一定时，籽粒硬度随播量增大总体呈减小的趋势。但赵广才等[45]研究认为不同播种密度处理对加工品质等指标影响较小。本试验研究表明，播量对小麦籽粒湿面筋、形成时间、稳定时间、延展性和沉降值有显著或极显著的影响。小麦籽粒湿面筋含量、形成时间和稳定时间随播量的增大而减小，这与何甜研究结果相似。

4 结 论

在本试验条件下，与常规条播相比，宽幅播种和增加播量能促进单位面积穗数的增加，进而获得更高的籽粒产量。穴播显著提高籽粒的千粒质量，较常规条播和宽幅播种相比显著提高总蛋白、清蛋白、球蛋白、谷蛋白、谷醇比、湿面筋、沉降值和延展性，更有利于加工品质的形成和提高。增加适宜播量能提高蛋白质及其各组分质量分数，但减小了湿面筋质量分数、沉降值和延展性，缩短了形成时间和稳定时间，不利于加工品质的提高。本研究发现，播种方式和播量对小麦产量和品质有一定影响，但是否具有普遍性及作用机理仍有待研究验证。