李俊志 常旭虹 王德梅 王艷杰 楊玉雙 趙廣才

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)重點試驗室，100081，北京；2 遼寧省旱地農(nóng)林研究所，122000，遼寧朝陽）

小麥?zhǔn)鞘澜绲谝淮蠹Z食作物，也是我國第三大糧食作物[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們對強筋小麥的需求大大增加，但是我國優(yōu)質(zhì)強筋小麥的供應(yīng)能力不足，主要受制于優(yōu)質(zhì)強筋小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)達(dá)不到所需標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。在實際生產(chǎn)過程中，小麥的產(chǎn)量及品質(zhì)是品種與環(huán)境之間相互作用的結(jié)果。因此，選擇優(yōu)質(zhì)強筋小麥品種，配合適宜的栽培措施，可以實現(xiàn)強筋小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)[4]。有研究[5-7]表明，在一定范圍內(nèi)增施氮肥可以顯著提高小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。有學(xué)者[8]認(rèn)為，隨著施氮量增加，小麥的產(chǎn)量呈先增后降的趨勢，但不同品種小麥品質(zhì)隨施氮量的變化不盡相同。在高地力條件下，增施氮肥可以有效增加小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)[9]。有學(xué)者[10-13]認(rèn)為，適量范圍內(nèi)，增施氮肥可以顯著提高小麥籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)，過量施肥雖然可以小幅提高籽粒蛋白質(zhì)含量，但會造成籽粒產(chǎn)量下降。趙廣才等[14]認(rèn)為，籽粒的蛋白質(zhì)組分受施氮量影響較大，增施氮肥可以增加醇溶蛋白和谷蛋白含量，減少清蛋白及球蛋白含量。有研究[15]表明，適量增施氮肥可以顯著增加小麥籽粒蛋白質(zhì)含量；同時減少氮肥施用量有助于強筋小麥的節(jié)本增效[16]。關(guān)于氮肥處理對強筋小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響均有報道，但結(jié)果不盡相同。本試驗以3 個具有代表性的強筋小麥品種為材料，研究其對氮肥處理的響應(yīng)，為強筋小麥優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017-2018 年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所趙縣試驗基地進(jìn)行，供試土壤質(zhì)地為壤土，pH 8.2，0～20cm 土層土壤養(yǎng)分含量為有機質(zhì)18.56g/kg、全氮1.17mg/kg、堿解氮127.84mg/kg、有效磷40.15mg/kg、速效鉀118.00mg/kg；20～40cm土層土壤養(yǎng)分含量為有機質(zhì)9.33g/kg、全氮0.68mg/kg、堿解氮67.07mg/kg、有效磷13.28mg/kg、速效鉀62.00mg/kg。

1.2 試驗材料

以生產(chǎn)上廣泛種植的3 個代表性強筋小麥品種藁優(yōu)2018（A1）、師欒02-1（A2）和石優(yōu)20（A3）為試驗材料。

1.3 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為施氮量，設(shè)4 個施氮水平，分別為0（N0）、180（N1）、240（N2）和300kg/hm2（N3）。副區(qū)為3 個強筋小麥品種。試驗田統(tǒng)一施底肥P2O5172.5kg/hm2、K2O 112.5kg/hm2，氮肥底肥追肥比例為5:5，追施氮肥時期為拔節(jié)期，隨水施肥。

試驗小區(qū)面積10.8m2（9m×1.2m），3 次重復(fù)。播種方式為條播，行距15cm。2017 年10 月14 日播種，基本苗270 萬株/hm2。越冬水澆水量900m3/hm2，春季拔節(jié)期澆水1 次，澆水量750m3/hm2。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 收獲前，采用直徑40cm 的鋼圈，隨機在每個小區(qū)選取3 樣點，調(diào)查穗數(shù)和穗粒數(shù)。收獲后，全小區(qū)收獲后計算產(chǎn)量，并進(jìn)行考種。

1.4.2 容重 按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5498-2013 用HGT-1000 型容重器（上海東方衡器廠）測定容重。

1.4.3 千粒重 按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5519-2018 分別用法國肖邦數(shù)粒儀和賽多利斯天平計數(shù)、稱重測定千粒重。

1.4.4 籽粒蛋白質(zhì)含量 采用凱氏定氮法測定籽粒含氮率，籽粒蛋白質(zhì)含量=籽粒含氮率×5.7。

1.4.5 籽粒蛋白質(zhì)組分 采用連續(xù)提取法[17]，按照清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白的順序依次提取，再采用凱氏定氮儀測定含氮量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，用DPS軟件進(jìn)行方差分析與互作效應(yīng)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同強筋小麥品種間農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的差異

由表1 可知，不同強筋小麥品種的單位面積穗數(shù)、千粒重、容重及產(chǎn)量間差異性顯著。其中A1 的穗數(shù)和容重明顯高于A2 和A3；A2 的穗粒數(shù)高于A1 和A3，但三者穗粒數(shù)之間差異不顯著。A3 的千粒重顯著高于A1 和A2，A1 的穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量均為最低，較A3 籽粒產(chǎn)量低了11.38%，但A1 的容重最高，其中A1 和A2 容重均超過國家一等糧食標(biāo)準(zhǔn)，A3 容重則達(dá)到國家二等糧食標(biāo)準(zhǔn)。3 個品種籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為A3＞A2＞A1。

表1 強筋小麥品種之間農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的差異Table 1 Differences in agronomic traits and yield among strong gluten wheat varieties

2.2 氮肥處理對強筋小麥農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

由表2 可以看出，不同施氮水平間穗粒數(shù)、千粒重、容重和籽粒產(chǎn)量差異顯著，穗數(shù)無顯著差異。其中各施氮水平穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量均隨著氮肥施用量增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，在N2 施氮水平下，穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量均達(dá)到最大值，相較N0 分別增加13.48%和7.24%。施氮水平對籽粒容重的影響呈現(xiàn)隨施氮量增加而下降的趨勢，表現(xiàn)為N0＞N1＞N2＞N3，施氮水平對千粒重的影響表現(xiàn)為N0＞N2＞N1＞N3。結(jié)果表明，在適量范圍內(nèi)，增施氮肥可以增加強筋小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量，但不利于千粒重和容重的增加。

表2 氮肥處理對強筋小麥農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of nitrogen fertilizer treatments on agronomic traits and yield of strong gluten wheat

2.3 氮肥處理與品種互作對強筋小麥農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

由表3 可以看出，不同處理組合間農(nóng)藝性狀和籽粒產(chǎn)量差異顯著。其中N2A1 穗數(shù)顯著高于其他處理組合；穗粒數(shù)以N2A2 最大；千粒重則N0A3 最大，并顯著高于其他處理；N0A1 容重最高，但其籽粒產(chǎn)量低于其他處理；N2A3 籽粒產(chǎn)量顯著高于其他大部分處理，并且在同一施氮水平下，A3 千粒重和籽粒產(chǎn)量顯著高于其他2 個品種，表明A3 對氮肥處理的響應(yīng)優(yōu)于其他2 個品種，可以獲得更高的籽粒產(chǎn)量。3 個品種籽粒產(chǎn)量均在N2 施氮水平下達(dá)到最大，相比N0 施氮水平，A1～A3 分別提高6.29%、8.18%和7.64%。結(jié)果表明，在本試驗條件下，3 個強筋小麥品種在N2 施氮水平下可以更好地協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素，進(jìn)而獲得更高的產(chǎn)量。

表3 氮肥處理與品種互作對強筋小麥農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of nitrogen application rate and variety interaction on agronomic traits and yield of strong gluten wheat

2.4 不同強筋小麥品種間蛋白質(zhì)及其組分含量的差異

不同強筋小麥品種間籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量分析結(jié)果（表4）表明，3 個品種籽粒蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為A1＞A2＞A3。其中A1 籽粒蛋白質(zhì)含量最高，與A2 之間差異不顯著，與A3 有顯著性差異，A1 蛋白質(zhì)含量相較A2 和A3 分別增加1.17%和12.02%；A1 的清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量最高，均顯著高于A2 和A3；A2 的醇溶蛋白含量顯著高于A3。A1 籽粒蛋白質(zhì)、清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量均高于其他2 個品種，A3 籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量均低于其他2 個品種。

表4 不同強筋小麥品種間蛋白質(zhì)及其組分含量的差異Table 4 Differences of protein and its component contents among different strong gluten wheat varieties%

2.5 氮肥處理對強筋小麥蛋白質(zhì)及其組分含量的影響

由表5 可知，不同施氮水平間籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量有差異，在N3 施氮水平下籽粒蛋白質(zhì)含量最高，并且N0 和N3 施氮水平間籽粒蛋白質(zhì)含量差異達(dá)到顯著水平，N1、N2 間差異不顯著，N3 籽粒蛋白質(zhì)含量相較N0、N1、N2 分別增加21.41%、3.58%和2.73%；籽粒清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量均以N3 最高，其中N3 籽粒清蛋白和球蛋白含量均顯著高于其他處理（N1 處理球蛋白除外），谷蛋白含量與N1 和N2 之間差異不顯著，與N0 之間差異顯著；醇溶蛋白含量則以N2 最高，且與N1 和N3 處理差異不顯著，與N0 之間存在顯著性差異。根據(jù)表5 可以看出，隨著氮肥施用量增加，強筋小麥籽粒清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量有增加的趨勢；而醇溶蛋白含量則呈先增后減的趨勢。

表5 氮肥處理對強筋小麥蛋白質(zhì)及其組分含量的影響Table 5 Effects of nitrogen fertilizer treatments on the contents of protein and its components in strong gluten wheat%

2.6 氮肥處理與品種互作對強筋小麥蛋白質(zhì)及其組分含量的影響

由圖1 和表6 可以看出，不同處理組合間籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量差異顯著。在N3 處理下，A1、A2 和A3 籽粒蛋白質(zhì)、清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白均達(dá)到最高；A1、A2 和A3 籽粒蛋白質(zhì)含量相比N0 處理分別增加2.09%、2.94%和3.31%，且呈現(xiàn)隨著氮肥施用量的增加而升高的趨勢；A1、A2 和A3 籽粒清蛋白含量均呈現(xiàn)隨氮肥施用量增加而先減后增的趨勢，A1 和A2 均在N2 處理達(dá)到最低，而A3 在N1 處理達(dá)到最低；A2 和A3 籽粒球蛋白含量均呈現(xiàn)隨氮肥施用量增加而增加的趨勢；A1 和A2 籽粒醇溶蛋白含量均呈現(xiàn)隨氮肥施用量增加而增加的趨勢；A2 和A3 籽粒谷蛋白含量均在N2 處理下達(dá)到最高，并呈現(xiàn)隨氮肥施用量增加而先增后減的趨勢，A1 籽粒谷蛋白含量則在N1 處理下達(dá)到最高。籽粒蛋白質(zhì)、球蛋白和醇溶蛋白含量均以N3A2 處理最高，與其他組合存在顯著差異，其籽粒蛋白質(zhì)含量相較N3A1 和N3A2 分別高2.53%和11.32%；籽粒清蛋白含量以N3A1 處理最高，與除N0A1 外其他組合存在顯著差異；籽粒谷蛋白含量則以N1A1處理最高，與除N3A1 和N2A3 外其他組合存在顯著差異。

圖1 施氮量對不同品種籽粒蛋白質(zhì)含量的影響Fig.1 Effects of nitrogen application rate on grain protein contents of different varieties

結(jié)果表明，強筋小麥籽粒蛋白質(zhì)含量受施氮量和品種的影響差異顯著，而施氮量對不同強筋小麥品種籽粒蛋白質(zhì)含量影響趨勢相同，均呈現(xiàn)隨著氮肥施用量增加而增加的趨勢。

3 討論

氮肥施用量和強筋小麥品種是影響強筋小麥產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的主要因素[18-20]。本試驗結(jié)果表明，在相同施氮量條件下，石優(yōu)20 籽粒產(chǎn)量和千粒重顯著高于其他2 個品種，藁優(yōu)2018 籽粒蛋白質(zhì)含量較高，而師欒02-1 的綜合性較好。有研究[21-22]表明，小麥籽粒產(chǎn)量與施氮量之間呈二次曲線關(guān)系。本試驗研究結(jié)果與上述結(jié)果相似，試驗中3 個品種籽粒產(chǎn)量均隨氮肥施用量增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，均在N2 施氮水平下達(dá)到最大，相比N0 施氮水平，A1～A3 分別提高6.29%、8.18%和7.64%。有學(xué)者[23]認(rèn)為，小麥籽粒容重、硬度、出粉率和吸水率均隨施氮量增加而增加，本試驗研究結(jié)果與之不盡相同，試驗結(jié)果表明，隨著氮肥施用量增加，籽粒容重呈現(xiàn)下降的趨勢，這與增施氮肥不利于籽粒容重增加的研究[8]結(jié)果相同。朱統(tǒng)泉等[24]認(rèn)為，施用氮肥可以促進(jìn)小麥有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的增加，進(jìn)而提高小麥籽粒產(chǎn)量，而本試驗結(jié)果表明與之相似，結(jié)果表明單位面積穗數(shù)呈現(xiàn)隨施氮量增加而增加的趨勢，穗粒數(shù)隨施氮量增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，千粒重則呈現(xiàn)隨施氮量增加而降低的趨勢。

籽粒蛋白質(zhì)含量是籽粒品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。關(guān)于施氮量對籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量影響的研究結(jié)果不盡相同，有學(xué)者[8]認(rèn)為，籽粒蛋白質(zhì)含量隨施氮量增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，本試驗研究結(jié)果與之不盡相同，試驗結(jié)果表明，籽粒蛋白質(zhì)含量隨著氮肥施用量增加呈增加趨勢，這與陸增根等[22]研究結(jié)果相同。趙廣才等[25]認(rèn)為，施氮量在150～300kg/hm2范圍內(nèi)，籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量均隨氮肥施用量增加而增加。孟維偉等[9]經(jīng)過2 年研究認(rèn)為，籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量均隨氮肥施用量增加而增加，但經(jīng)過高氮處理籽粒醇溶蛋白含量與低氮處理無顯著差異。王月福等[26]認(rèn)為，籽粒中清蛋白、球蛋白和谷蛋白所占比例隨著氮肥施用量增加而增加，醇溶蛋白則隨著氮肥施用量增加而下降。上述3 個研究結(jié)果均表明，在一定施氮量范圍內(nèi)，增施氮肥可以提高籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量，這與本研究結(jié)果相符。

4 結(jié)論

在相同施氮水平下，強筋小麥品種石優(yōu)20 的產(chǎn)量高于藁優(yōu)2018 和師欒02-1；施氮量在0～240kg/hm2范圍內(nèi)，藁優(yōu)2018 的蛋白質(zhì)及其組分含量均高于石優(yōu)20 和師欒02-1；施氮量在240～300kg/hm2范圍內(nèi)，師欒02-1 蛋白質(zhì)及其組分含量高于藁優(yōu)2018 和石優(yōu)20。綜合不同強筋小麥籽粒產(chǎn)量、籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量等結(jié)果，認(rèn)為施純氮240kg/hm2、基追比例為5:5、追肥時期為拔節(jié)期，種植石優(yōu)20 和藁優(yōu)2018，及施純氮180kg/hm2種植師欒02-1 均有利于提高籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)及其組分含量，可達(dá)到產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的目標(biāo)。