施氮量对弱筋小麦商麦188干物质形成、籽粒品质及产量的影响

孟自力 朱倩 倪雪峰 王祁 闫向泉 朱伟

施氮量对弱筋小麦商麦188干物质形成、籽粒品质及产量的影响

孟自力 朱倩 倪雪峰 王祁 闫向泉 朱伟

（商丘市农林科学院 河南商丘 476000）

设计5个施氮量0（N0，CK）、100（N100）、150（N150）、200（N200）、250 kg/hm2（N250），研究不同施氮量水平对弱筋小麦商麦188干物质形成、籽粒品质及产量的影响。结果显示：在施氮量0～ 250 kg/hm2，干物质积累量与氮肥施用量呈正相关，施氮为200 kg/hm2时最高。开花前后，N200处理的营养器官贮藏同化物转运量、干物质积累量和对籽粒贡献率均较高；开花前，N200较其他处理更有利于营养器官所贮藏的同化物向籽粒转运，转运量比N250、N150、N100、N0分别高9.58%、22.18%、44.53%、129.91%；开花后，N200干物质在籽粒中的积累量较N250、N150、N100、N0分别高3.66%、3.78%、6.18%、6.82%，说明N200处理在植物成熟期有利于积累干物质，开花后也有利于物质向籽粒转运，维持了灌浆中后期较高的籽粒灌浆速率，增加粒重效果最优。弱筋小麦商麦188籽粒品质与施氮量的增加呈负相关，在N0、N100、N150和N200处理时，粗蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、稳定时间等指标均达到优质弱筋小麦的标准；在N250处理中，其蛋白质含量指标超过了国家规定的优质弱筋小麦的最低标准，所以认为，施氮量在200 kg/hm2以下才能保证弱筋小麦的品质；弱筋小麦在N200处理下获得了最高产量，各处理表现为N200>N250>N150>N100>N0，前4个处理较N0分别提高了42.99%、38.70%、24.85%、12.39%。综合考虑小麦干物质积累量、籽粒品质和产量等结果可知，N200是本试验条件下弱筋小麦品种商麦188获得的优质与高产的最佳处理。

弱筋小麦；施氮量；干物质；籽粒品质；产量

氮素是小麦生长发育所必需的营养元素[1]，我国氮肥利用率较低[2-4]、土壤含氮量过高，不仅增加了成本，还会造成土壤酸化和环境污染等问题[5-7]。提高氮肥利用率，包括氮素吸收、运输、还原、同化、转运和再迁移等过程[8-11]，是当前面临的一大难题。以往有关氮肥利用效率、氮素转运机理和合理施肥方案的研究和报道多集中在中筋和强筋小麦上[12-19]，而在弱筋小麦对氮素的吸收、转运、积累及其籽粒品质的形成方面研究较少。因此，研究出适用于弱筋小麦的合理施氮量，对提高弱筋小麦产量和优质、降低环境污染及节约成本等具有重要意义。本试验选用由商丘市农林科学院自主选育的弱筋小麦新品种商麦188（用作蛋糕和酿酒等的专用小麦）为材料，设置5个施氮水平，探讨不同施氮量对弱筋小麦商麦188干物质形成、籽粒品质及产量的影响，进一步明确弱筋小麦的最佳施氮量。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验田概况 商丘市农林科学院试验田（2021—2022年）年平均气温（14.2℃）和年平均降水量（700 mm）适中；耕层土壤（0～20 cm）养分含量：有机质21.1 g/kg，全氮0.76 g/kg，水解氮102 g/kg，有效磷48.8 g/kg，速效钾93.22 g/kg，pH 7.01。

1.1.2 供试品种 供试品种为弱筋小麦新品种商麦188，由商丘市农林科学院提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 设置5个施氮水平，分别为全生育期不施氮（N0）以及施氮100（N100）、150（N150）、200（N200）、250 kg/hm2（N250），3次重复，共15个小区，每个小区长9 m、宽1.5 m，小区面积13.5 m2。播种前施P2O5150 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2做底肥，氮肥基追比为5:5，供试品种为商麦188，播种日期为2021年10月8日，播种量225万/hm2，三叶期定样段。

1.2.2 干物质积累量测定 采用随机的方法，分别于4个时期（开花期、拔节期、越冬期以及成熟期）提取5株样本的干物质；烘干，称重，并通过公式求出干物质积累量的值。

1.2.3 干物质运转相关指标计算

开花前营养器官贮藏干物质转运量=开花期干物质量‒成熟期营养器官干物质量

开花后干物质在籽粒中的分配量=成熟期籽粒干重‒开花前营养器官贮藏干物质转运

1.2.4 籽粒品质测定 小麦粗蛋白质含量、吸水率、湿面筋含量、稳定时间等指标的测定，使用仪器DA7250型近红外分析仪。

1.2.5 产量及其构成因素测定 于成熟期测产，每小区随机取均匀地段1 m，双行调查有效穗数，用于计算公顷穗数，之后选取最具代表性的20株植株，于室内考种，并测量其千粒重，计算穗粒数，最后求理论产量。

1.2.6 数据分析 数据处理、方差分析、作图等，主要运用DPS9.01以及Excel 2007软件。

2 结果与分析

2.1 不同生育时期商麦188干物质积累量

从表1可以看出，在各个生育时期，N100、N150、N200和N250处理的商麦188干物质积累量与N0相比较差异均达到显著水平（<0.05），且各处理间差异显著。各处理干物质积累量大小排序为N200>N250>N150>N100。N200干物质积累量在越冬期比对照提高26.25%，拔节期比对照提高42.95%，开花期比对照提高34.78%，成熟期比对照提高22.09%。结果表明，施氮肥200 kg/hm2时，各个时期干物质积累量较高，有益于向籽粒的转运分配，为高产奠定基础。

表1 不同生育时期商麦188干物质积累量 单位：kg/hm2

注：同列数据后不同小写字母表示5%显著水平，下同。

2.2 成熟期各个器官商麦188干物质分配量

从表2可以看出，在成熟期，N100、N150、N200和N250处理的商麦188干物质分配量与N0相比差异均达到显著水平（<0.05），各器官干物质分配量表现为N200显著高于N250、N150和N100处理。N200穗轴+颖壳、叶片、茎秆+叶鞘、籽粒干物质分配量分别较N0高18.13%、17.21%、23.15%、29.21%。综上所述，成熟期，施用200 kg/hm2氮肥，各个器官干物质分配量最高。进一步分析发现，对比其他器官，籽粒分配量相对较高。这有利于小麦增加产量。

表2 成熟期商麦188各个器官干物质的分配量 单位：kg/hm2

2.3 开花前后商麦188干物质量及对籽粒的贡献率

开花前后，N100、N150、N200和N250处理的商麦188干物质分配量与N0相比差异均达到显著水平（<0.05），见表3。开花前，施用200 kg/hm2氮肥（N200）较其他处理更有利于营养器官所贮藏的同化物向籽粒转运，比N250、N150、N100、N0分别高出9.58%、22.18%、44.53%、129.91%，且相较于其他处理，该处理对籽粒贡献率较高。开花后，干物质在籽粒中的积累量最高的是N200，较N250、N150、N100、N0分别高3.66%、3.78%、6.18%、6.82%。上述结果表明，施用200 kg/hm2的氮肥，有利于营养器官转运干物质及花后干物质积累，促进小麦增产。

表3 开花前后商麦188干物质量及对籽粒的贡献率

2.4 不同施氮处理商麦188籽粒品质

依照国家标准（GB/T 17892—1999），粗蛋白质含量<12.0%、湿面筋含量<24.0%、吸水率<55%、稳定时间<3.0分钟为优质一等弱筋小麦标准。本次试验数据（表4）显示，N0、N100、N150、N200处理下，商麦188的各项指标均达到优质一等弱筋小麦标准，而N250试验处理的各项指标均超过此标准；进一步研究发现，施氮量对弱筋小麦稳定时间影响差异不明显。由图1可知，湿面筋和蛋白质含量与施氮量成正相关，但施氮量超过200 kg/hm2时，各项指标即达不到弱筋小麦的标准，所以200 kg/hm2的施氮量是满足商麦188为弱筋小麦的一个临界值。产量在N200附近有峰值出现，达到峰值后继续提高施氮量并不能继续提高产量。从表4可知，N0、N100、N150、N200虽不同处理之间虽存在差异‚但基本都符合蛋糕和酿酒专用粉的要求。综合考虑产量和品质及基本满足生产需要的要求，推荐200 kg/hm2为最佳施氮量。

表4 不同处理下商麦188蛋白质､湿面筋含量､吸水率和稳定时间

2.5 不同施氮处理商麦188产量

从表5可看出，N200和N250处理下，商麦188公顷穗数及千粒重均无显著差异，但显著高于N150、N100和N0，其中N0最低；而穗粒数各处理间差异均不显著；籽粒产量各处理间差异均达到显著水平（<0.05），商麦188在N200处理下获得了最高产量，表现为N200>N250>N150> N100，4个处理较N0分别提高42.99%、38.70%、24.85%、12.39%。由此可见，穗粒数受施氮量的影响不大，但随着施氮量的增加，每公顷穗数及千粒重出现先增加后趋于稳定的趋势，说明施氮量有利于分蘖成穗和后期籽粒干物质的形成。上述结果表明，施氮量为200 kg/hm2时利于弱筋小麦商麦188获得高产。

图1 蛋白质、湿面筋含量作为品质指标下的对比

表5 不同施氮处理商麦188产量构成因素及籽粒产量

3 讨论与结论

小麦籽粒产量与干物质积累量之间具有极显著的相关性，而氮肥的施用量对干物质向籽粒的积累具有影响作用[20]。本试验中，商麦188品种在各个生育时期，N100、N150、N200和N250处理干物质积累量较N0差异均达到显著水平（<0.05），且处理间差异显著。各处理干物质积累量排序是N200>N250>N150>N100。小麦干物质积累量随生育时期先减少后增加，在拔节期茎秆向上生长，干物质积累量低，至成熟期达到峰值[21]。研究表明，在施氮量0～200 kg/hm2，干物质积累量与氮肥施用量呈正相关，在施氮为200 kg/hm2时最高。本试验中，N200干物质积累量在越冬期比对照提高26.25%，拔节期比对照提高42.95%，开花期比对照提高34.78%，成熟期比对照提高22.09%，与前人研究结论一致。

李欣欣等[22]研究发现，成熟期小麦干物质积累情况决定了其籽粒产量，花后各部位向籽粒运输碳水化合物含量能够达到60%及以上[22]。本试验发现，在成熟期，N0、N100、N150、N200、N250干物质积累量分别为16 071.07、17 544.13、18 054.87、19 621.18、18 612.00 kg/hm2，施用200 kg/hm2时小麦各个器官向籽粒分配较多的干物质。成熟期施用200 kg/hm2能够实现最大的籽粒分配量。N100、N150、N200、N250处理籽粒产量分别为6 929.85、7 698.11、8 816.36、8 552.14 kg/hm2，较N0处理高12.39%～42.99%。

有关研究认为，开花前、开花后合理施用氮肥有较大的意义，前者可提高干物质运转量，后者可增加干物质积累量[23-24]。本试验中，商麦188品种在开花前后干物质量及对籽粒的贡献率方面，N100、N150、N200和N250较N0差异均达到显著水平（<0.05）。对比其他处理方式，开花前施用200 kg/hm2氮肥有利于营养器官向籽粒转运贮藏的同化物，转运量比N250、N150、N100、N0分别高出9.58%、22.18%、44.53%、129.91%，其对籽粒贡献率也较高。从对籽粒的转运量来看，开花后，N200的转运量仍是最高的，较N250、N150、N100、N0分别高出3.66%、3.78%、6.18%、6.82%，与前人观点一致。花前施用200 kg/hm2氮肥，更有利于营养器官向籽粒转运干物质，促进花后干物质积累和小麦增产。

另外，本试验数据显示，随着施氮量的不断增加，商麦188湿面筋和蛋白质含量呈不断增加的趋势，N0、N100、N150、N200虽存在差异，但基本都符合蛋糕和酿酒专用粉标准的要求，施氮量超过200 kg/hm2，各项指标即达不到弱筋小麦的标准，所以200 kg/hm2的施氮量是满足商麦188为弱筋小麦的一个临界值。而朱统泉等[25]发现，150 kg/hm2以上施氮水平，蛋白质含量即达不到弱筋小麦的标准，这与本研究结论存在差异。一方面是由于朱统泉等[25]选用国家于1998、1999年制定的专用小麦（粉）标准和专用弱筋小麦品质指标的标准为依据，而本研究选用最新的2021年国家黄淮南片和河南省区域试验最新审定优质弱筋小麦标准为依据；另一方面，可能与弱筋小麦品种、试验地土壤肥力、生态环境不同存在一定的关系，尚需进一步试验验证。本试验产量、成熟期干物质积累量和籽粒分配量在N200附近有峰值出现，达到峰值后继续提高施氮量并不能继续提高产量。综上所述，200 kg/hm2是弱筋小麦商麦188高产优质的最佳施氮量。

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Effects of Nitrogen Application Rate on Dry Matter Formation, Grain Quality and Yield of Weak Gluten Wheat ‘Shangmai 188’

MENG Zili ZHU Qian NI Xuefeng WANG Qi YAN Xiangquan ZHU Wei

(Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shangqiu, Henan 476000, China)

Five N application treatments, i.e., 0(N0, CK), 100(N100), 150(N150), 200(N200), and 250 kg×hm‒2(N250), were designed to study the effects of different levels of nitrogen application on the formation of dry matter, kernel quality, and yield of weakly turgid wheat, Merchant Wheat 188. The results showed that dry matter accumulation was positively correlated with N fertilizer application at 0-250 kg×hm‒2and was highest at 200 kg×hm‒2. The amount of storage assimilate translocation of nutrient organs and its dry matter accumulation and contribution to seeds were the highest in the N200 treatment before and after flowering; Before flowering, N200 was more conducive to the transport of assimilates stored in vegetative organs to seeds than other treatments, and the transport volume was 9.58%, 22.18%, 44.53% and 129.91% higher than that of N250, N150, N100 and N0, respectively. After flowering, the dry matter accumulation of N200 was 3.66%, 3.78%, 6.18% and 6.82% higher than that of N250, N150, N100 and N0, respectively, indicating that the N200 treatment was beneficial to the accumulation of dry matter during the maturity stage of the plant and was also beneficial to the transport of matter to the grain after flowering, which maintained a higher grain filling rate in the middle and late stages of filling and had the optimal effect of increasing grain weight. The grain quality of weak-gluten wheat ‘Shangmai 188’ was negatively correlated with the increase in N application, When treated with N0, N100, N150 and N200, the crude protein content, wet gluten content, water absorption and stability time reached the standard of high quality weak gluten wheat. In N250 treatment, the protein content index exceeded the minimum standard of high-quality weak gluten wheat stipulated by the state, so it was considered that the quality of weak gluten wheat could be guaranteed only if the nitrogen application rate was below 200 kg×hm‒2. The highest yield of weak gluten wheat was obtained under N200 treatment, which was N200>N250>N150>N100>N0, the first four treatments increased by 42.99%, 38.70%, 24.85% and 12.39%, respectively, compared with N0. Considering the results of dry matter accumulation, grain quality, and wheat yield, it can be seen that N200 is the best treatment for high quality and high yield of weak gluten wheat variety “Shangmai 188” under the conditions of this experiment.

weak gluten wheat; nitrogen application rate; dry matter; grain quality; yield

S512.1

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.002

2023-02-20；

2023-03-24

河南省小麦产业技术体系专项资助项目（No. HARS-22-01-Z5）；河南省农业（小麦）良种联合攻关项目（No. 2022010103）；商丘市科技攻关项目（优质小麦抗霜丰产轻简技术集成与示范）。

孟自力（1986—），男，硕士，副研究员，主要研究方向为小麦育种及栽培技术，E-mail：383676450@qq.com。

朱伟（1972—），男，硕士，研究员，主要研究方向为小麦育种及栽培技术，E-mail：hn-zhwei@163.com。

（责任编辑 林海妹）