施氮量和種植密度對(duì)弱筋小麥寧麥18籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響

姚金保，馬鴻翔，張平平，張 鵬，楊學(xué)明，周淼平

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/江蘇省農(nóng)業(yè)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210014)

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施氮量和種植密度對(duì)弱筋小麥寧麥18籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響

姚金保，馬鴻翔，張平平，張 鵬，楊學(xué)明，周淼平

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/江蘇省農(nóng)業(yè)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210014)

【目的】明確最佳施氮量和種植密度以提高弱筋小麥產(chǎn)量和品質(zhì)?！痉椒ā恳詢?yōu)質(zhì)高產(chǎn)弱筋小麥寧麥18為試驗(yàn)材料，在大田條件下設(shè)置4個(gè)施氮水平(120、180、240、300 kg/hm2)和4個(gè)種植密度(120、180、240、300萬株/hm2)，研究施氮量和種植密度對(duì)寧麥18籽粒產(chǎn)量與蛋白質(zhì)含量的影響。【結(jié)果】施氮量和種植密度均顯著影響寧麥18的產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素。寧麥18的籽粒產(chǎn)量隨施氮量和種植密度的增加而增加，但施氮量和種植密度超過適宜值(即施氮量N 180 kg/hm2、種植密度240萬株/hm2)后，籽粒產(chǎn)量呈明顯下降趨勢(shì)。增施氮肥顯著提高寧麥18籽粒蛋白質(zhì)含量，但施氮水平為N 240和300 kg/hm2的處理間籽粒蛋白質(zhì)含量差異不顯著。種植密度對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量的影響不明顯?！窘Y(jié)論】在本試驗(yàn)條件下，實(shí)現(xiàn)寧麥18高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)相結(jié)合的適宜施氮量為N 180 kg/hm2，種植密度為240萬株/hm2。

弱筋小麥；氮肥水平；種植密度；籽粒產(chǎn)量；蛋白質(zhì)含量

【研究意義】弱筋小麥(國(guó)外稱為軟質(zhì)小麥)是指籽粒質(zhì)軟(硬度低)、蛋白質(zhì)含量低、面筋強(qiáng)度弱、延伸性較好、適宜制作餅干、糕點(diǎn)和南方軟質(zhì)饅頭(小饅頭)等食品的小麥。受其品質(zhì)形成特殊性、以及地理區(qū)位和生態(tài)因素等的影響，優(yōu)質(zhì)的弱筋小麥一般更適于在中低緯度地帶生產(chǎn)，國(guó)外僅在美國(guó)和澳大利亞等國(guó)家局部地區(qū)適合種植軟紅冬或軟白冬小麥。江蘇省的沿江、沿海地區(qū)為我國(guó)長(zhǎng)江中下游弱筋小麥優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)的核心區(qū)域，近年來，該區(qū)域弱筋小麥種植面積穩(wěn)定在35萬hm2。然后由于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理技術(shù)不倒位，生產(chǎn)品質(zhì)的一致性差，難以達(dá)到面粉加工企業(yè)的要求。小麥的籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)，不僅取決于品種的遺傳特性，而且受生態(tài)環(huán)境和栽培措施的影響。在各種栽培措施中，施氮量和種植密度是影響小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。因此，明確合理施氮量和種植密度，協(xié)同提高產(chǎn)量和品質(zhì)是弱筋小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)的重要內(nèi)容?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】長(zhǎng)期以來，前人多數(shù)側(cè)重施氮量或種植密度單個(gè)因子對(duì)弱筋小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究。多數(shù)研究結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)增施氮肥，籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量提高[1-3]，但施氮量超過一定范圍，籽粒產(chǎn)量增加不顯著甚至降低，籽粒蛋白質(zhì)含量繼續(xù)上升，且籽粒蛋白質(zhì)含量超過弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)[4-7]。有關(guān)種植密度影響弱筋小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的研究報(bào)道較少，且觀點(diǎn)不一致[8-10]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】寧麥18是目前長(zhǎng)江中下游麥區(qū)正在示范推廣的弱筋小麥品種，該品種具有分蘗力強(qiáng)，成穗率高，小穗小花結(jié)實(shí)性好，每穗粒數(shù)多，綜合抗病性強(qiáng)，弱筋品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。寧麥18在江蘇省淮南片和國(guó)家冬小麥長(zhǎng)江中下游組區(qū)域試驗(yàn)中，平均產(chǎn)量分別比對(duì)照揚(yáng)麥11和揚(yáng)麥158增加9.76 %和7.80 %，試驗(yàn)產(chǎn)量均居所有參試品種(系)第1位。但如何合理科學(xué)地運(yùn)用栽培措施在保證或提高產(chǎn)量的前提下，進(jìn)一步優(yōu)化其品質(zhì)仍缺乏研究。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究以寧麥18為試驗(yàn)材料，研究不同施氮量、種植密度以及二者間互作對(duì)其籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響規(guī)律，旨在明確寧麥18產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的施氮量和種植密度的最佳組合，以期為長(zhǎng)江中下游麥區(qū)弱筋小麥的栽培及標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2012-2013年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)田前茬為水稻，土壤為板漿白土，壤質(zhì)，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)1.69 %，全氮0.114 %，堿解氮84.6 mg/kg，速效磷34.7 mg/kg，速效鉀70.4 mg/kg。小麥全生育期有效積溫2151.6 ℃，降水355.9 mm，日照時(shí)數(shù)1099.4 h。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)弱筋小麥品種寧麥18。試驗(yàn)采用施氮量和種植密度二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。施氮量(純N)設(shè)120、180、240和300 kg/hm2，分別用A1、A2、A3和A4表示。氮肥分基肥、苗肥和拔節(jié)孕穗肥3次施用，氮肥運(yùn)籌比例為基肥︰苗肥︰拔節(jié)孕穗肥 = 5︰2︰3。氮肥︰磷肥(P2O5)︰鉀肥(K2O)施用比例為1︰0.5︰0.5，磷、鉀肥基施。種植密度即基本苗設(shè)120、180、240和300萬株/hm2，分別用B1、B2、B3和B4表示。2012年10月31日采用人工開行條播，小區(qū)長(zhǎng)5 m，行距25 cm，每小區(qū)種10行，小區(qū)面積13.3 m2，3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

成熟前每小區(qū)取中間2行調(diào)查成穗數(shù)，每小區(qū)隨機(jī)取100穗測(cè)定穗粒數(shù)；小區(qū)收獲后脫粒曬干揚(yáng)凈實(shí)測(cè)產(chǎn)量和千粒重。籽粒樣品經(jīng)3個(gè)月生理后熟后采用瑞典Perten公司生產(chǎn)的DA7200固定光柵連續(xù)光譜近紅外品質(zhì)分析儀測(cè)定籽粒蛋白質(zhì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和DPS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量、種植密度對(duì)籽粒產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表1可知，施氮量、種植密度以及兩者間的互作對(duì)寧麥18籽粒產(chǎn)量的影響均達(dá)極顯著水平(P<0.0001)。增施氮肥能顯著提高寧麥18的籽粒產(chǎn)量，低氮A1(120 kg/hm2)處理的籽粒產(chǎn)量為6975.6 kg/hm2，中氮A2(180 kg/hm2)處理的籽粒產(chǎn)量為7677.3 kg/hm2，A2較A1增產(chǎn)10.06 %，增產(chǎn)達(dá)顯著水平。但當(dāng)?shù)视昧坑葾2(180 kg/hm2)提高到A4(300 kg/hm2)時(shí)，產(chǎn)量反而明顯下降，表明施氮水平達(dá)到180 kg/hm2時(shí), 再增加施氮量對(duì)提高籽粒產(chǎn)量不利。特別是在中高密度B3(240萬株/hm2)條件下，當(dāng)施氮量增加到180 kg/hm2時(shí)，再增加施氮水平籽粒產(chǎn)量下降尤其明顯。由表1還可以看出，在本試驗(yàn)種植密度(120～240萬株/hm2)范圍內(nèi)，寧麥18的籽粒產(chǎn)量隨種植密度的增加而顯著提高，B2(180萬株/hm2)和B3(240萬株/hm2)處理的籽粒產(chǎn)量分別比B1(120萬株/hm2)增加11.80 %和16.62 %。但當(dāng)種植密度增加到240萬株/hm2時(shí)，再增加種植密度，籽粒產(chǎn)量反而明顯下降。

在本試驗(yàn)條件下，寧麥18籽粒產(chǎn)量以A2B3的處理最高，多重比較結(jié)果表明，該處理除與A3B3處理的產(chǎn)量差異不顯著外，與其他處理的產(chǎn)量差異均達(dá)顯著水平?？梢?，在適期播種期內(nèi)，以適當(dāng)降低施氮量和中等種植密度的組合(即施氮量N 180 kg/hm2和種植密度240萬株/hm2)的產(chǎn)量最高。

從產(chǎn)量結(jié)構(gòu)(表1)看，施氮量對(duì)寧麥18穗數(shù)的影響達(dá)到了極顯著水平(P<0.0001)，穗數(shù)隨著施氮量的增加而增加，但A2、A3和A4處理間差異不顯著，說明在實(shí)際生產(chǎn)中，中等水平的施氮量即可保證寧麥18足夠的穗數(shù)。施氮量對(duì)寧麥18穗粒數(shù)的影響也達(dá)極顯著水平(P<0.0001)，增施氮肥能顯著提高寧麥18穗粒數(shù)，A2和A3處理的穗粒數(shù)分別比A1增加2.3和2.1粒，但A2和A3處理間的穗粒數(shù)差異不顯著，當(dāng)施氮量增加到N 240 kg /hm2時(shí)，再增加施氮水平穗粒數(shù)反而明顯下降。施氮量對(duì)寧麥18千粒重也有一定的影響(P<0.01)，寧麥18千粒重隨施氮水平增加呈下降趨勢(shì)。種植密度對(duì)寧麥18的產(chǎn)量構(gòu)成因素具有極顯著影響(P<0.0001)，穗數(shù)隨著種植密度的增加而增加；穗粒數(shù)隨種植密度的增加先增加，當(dāng)種植密度增加到180萬株時(shí)，再增加種植密度穗粒數(shù)呈明顯的下降趨勢(shì)；千粒重則隨種植密度的增加呈明顯降低的趨勢(shì)，4種處理間差異均達(dá)顯著水平。

表1 施氮量和種植密度對(duì)寧麥18籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：A1、A2、A3、A4表示施氮量分別為120、180、240、300 kg·hm-2；B1、B2、B3、B4表示種植密度分別為120、180、240、300萬株·hm-2。同行和同列平均值后不同字母分別表示施氮量和種植密度處理間差異達(dá)5 %顯著水平。下同。 Note：A1, A2, A3 and A4 indicated that the nitrogen application rates were 120, 180, 240 and 300 kg/hm2, respectively; B1, B2, B3 and B4 indicated that the plant densities were 120×104, 180×104, 240×104and 300×104seedlings/hm2, respectively. Mean values followed by different letters in a column or line are significant among nitrogen application rate and plant density at the 5 % level, respectively. The same as below.

2.2 施氮量、種植密度對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量的影響

由表2可知，施氮量極顯著影響寧麥18籽粒蛋白質(zhì)含量(P<0.0001)。籽粒蛋白質(zhì)含量隨施氮量的增加而增加，高氮(A4) 處理的蛋白質(zhì)含量分別比中氮(A2) 和低氮(A1) 處理提高6.02個(gè)百分點(diǎn)和2.87個(gè)百分點(diǎn)，差異均達(dá)顯著水平，表明增施氮肥對(duì)提高籽粒蛋白質(zhì)含量具有明顯調(diào)控效應(yīng)，但高氮(A4) 和中高氮(A3) 處理間差異不顯著。不同種植密度處理的蛋白質(zhì)含量差異不顯著(表2)，表明基本苗對(duì)寧麥18籽粒蛋白質(zhì)含量沒有影響。兩因素方差分析表明，施氮量與種植密度的互作效應(yīng)對(duì)寧麥18籽粒蛋白質(zhì)含量影響不顯著。

3 討 論

3.1 施氮量對(duì)弱筋小麥籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響

多數(shù)研究認(rèn)為，在一定范圍內(nèi)增加施氮量能提高弱筋小麥籽粒產(chǎn)量，當(dāng)施氮量超過一定值后，隨施氮量的增加，籽粒產(chǎn)量下降，表明籽粒產(chǎn)量與施氮量呈二次曲線關(guān)系[1-2, 6-7]。本研究結(jié)果顯示，隨施氮量的增加，寧麥18的籽粒產(chǎn)量呈先增加后降低趨勢(shì)，以施氮水平N 180 kg/hm2處理的籽粒產(chǎn)量最高，這與束林華等[6]、姜朋等[11]的研究結(jié)果基本一致，但與王曙光等[1]、陸增根等[7]的研究結(jié)果不完全吻合。有關(guān)施氮量對(duì)弱筋小麥籽粒產(chǎn)量的影響結(jié)果不盡相同，主要是由于不同研究者所選用的品種、肥料運(yùn)籌方式、試驗(yàn)地土壤條件以及氣候條件等因素不同所致。Sowers等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在土壤高殘留氮素條件下，減少施氮量既能保持弱筋小麥高產(chǎn)又能降低籽粒蛋白質(zhì)含量。進(jìn)一步分析表明，施氮量對(duì)寧麥18籽粒產(chǎn)量的提高主要是通過增加單位面積有效穗數(shù)和穗粒數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，這可能與該品種在一定產(chǎn)量水平范圍內(nèi)其千粒重均比較穩(wěn)定有關(guān)[13]。關(guān)于弱筋小麥籽粒蛋白質(zhì)含量與施氮量關(guān)系的研究已有報(bào)道。王曙光等[1]研究結(jié)果表明，弱筋小麥寧麥9號(hào)籽粒蛋白質(zhì)含量與施氮量呈極顯著正相關(guān)(r= 0.9862**)，姚金保等[3]、陸增根等[7]、和Koenig等[14]分別利用弱筋小麥品種寧麥13、揚(yáng)麥9號(hào)和Eltan作試材，得出了同樣的結(jié)果，本試驗(yàn)利用寧麥18作試驗(yàn)材料也同樣證實(shí)了上述結(jié)論。

表2 施氮量和種植密度對(duì)寧麥18籽粒蛋白質(zhì)含量的影響

3.2 種植密度對(duì)弱筋小麥籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響

種植密度會(huì)造成小麥群體結(jié)構(gòu)不同而帶來溫光等生態(tài)條件的差異, 最終影響籽粒產(chǎn)量，但即使同一弱筋小麥品種在不同地點(diǎn)獲得最高產(chǎn)量的種植密度存在較大差異[15-16]。劉萍等[9]研究認(rèn)為，當(dāng)弱筋小麥品種揚(yáng)麥9號(hào)密度從105萬株/hm2增至240萬株/hm2時(shí)，籽粒產(chǎn)量隨密度增加而上升，密度再增加，產(chǎn)量則下降。陸成彬等[17]認(rèn)為增加種植密度有利于提高揚(yáng)麥9號(hào)籽粒產(chǎn)量，當(dāng)種植密度為300萬株/hm2時(shí)籽粒產(chǎn)量最高，但與225萬株/hm2間籽粒產(chǎn)量差異不顯著。Johnson等[8]認(rèn)為種植密度在288和576萬株/hm22種處理?xiàng)l件下，密度處理對(duì)5個(gè)弱筋小麥的籽粒產(chǎn)量均未有明顯影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，種植密度在 120 ～ 240萬株/hm2范圍內(nèi)，隨著種植密度的增加，籽粒產(chǎn)量明顯增加，再增加種植密度，產(chǎn)量反而明顯下降，這與劉萍等[9]研究結(jié)論完全一致。本研究還表明，隨種植密度的增加，寧麥18的有效穗數(shù)顯著增加，穗粒數(shù)呈先增加后下降趨勢(shì)，千粒重則明顯下降。有關(guān)種植密度對(duì)弱筋小麥籽粒蛋白質(zhì)含量的影響報(bào)道較少，結(jié)論也不完全一致。劉萍等[9]、陳俊才等[10]研究認(rèn)為，在一定的密度范圍內(nèi)，隨著密度增加弱筋小麥籽粒蛋白質(zhì)含量降低，但超過一定的范圍，隨著密度增加其籽粒蛋白質(zhì)含量也增加。在本試驗(yàn)條件下，未發(fā)現(xiàn)弱筋小麥籽粒蛋白質(zhì)含量與種植密度存在明顯相關(guān)性，這與Makano等[18]和Carr等[19]利用中強(qiáng)筋小麥品種作試驗(yàn)材料獲得的結(jié)果相一致。

4 結(jié) 論

適當(dāng)增施氮肥和增加種植密度能提高寧麥18籽粒產(chǎn)量，增施氮肥顯著提高寧麥18籽粒蛋白質(zhì)含量，但種植密度與籽粒蛋白質(zhì)含量關(guān)系不密切。綜合來看，要保證寧麥18既要品質(zhì)達(dá)到弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，又要高產(chǎn)的最佳施氮量為純氮180 kg/hm2，種植密度為240萬株/ hm2。

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(責(zé)任編輯 陳 虹)

Effect of Nitrogen Application Rate and Plant Density on Grain Yieldand Protein Contents of Weak Gluten Wheat Cultivar Ningmai 18

YAO Jin-bao, MA Hong-xiang, ZHANG Ping-ping, ZHANG Peng, YANG Xue-ming, ZHOU Miao-ping

(Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Jiangsu Province for Agrobiology, Jiangsu Nanjing 210014, China)

【Objective】The present study was conducted to verify the optimum nitrogen application rate and plant density for high yield and better quality in weak gluten wheat production.【Method】The weak gluten wheat cultivar(Ningmai 18) was used as tested material. The experiments were conducted to study the effect of nitrogen application rate (120, 180, 240 and 300 kg/hm2) and plant density (120×104, 180×104, 240×104and 300×104seedlings/hm2) on the grain yield and protein content of Ningmai 18 for 2012-2013.【Result】The nitrogen level and plant density significantly affected on the grain yield and components of Ningmai 18. The grain yield increased with the increase of N level and plant density, however, the grain yield was significantly decreased when the nitrogen level was more than N 180 kg /hm2and the plant density was more than 240×104seedlings/hm2. The increase of N significantly increased grain protein content, however, there was no significant difference between 240 and 300 kg N/hm2on grain protein content. Plant density did not result in the significant change of grain protein content.【Conclusion】As far as the grain yield and protein content were concerned, the most optimal nitrogen application rate and plant density for Ningmai 18 were 180 kg N/hm2and 240×104seedlings/hm2, respectively.

Weak gluten wheat; Nitrogen rate; Plant density; Grain yield; Protein content

1001-4829(2017)7-1507-04

10.16213/j.cnki.scjas.2017.7.007

2016-07-20

農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-03)；江蘇省自然科學(xué)基金(BK20161375)；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金(CX14-2002)

姚金保(1962-)，男，江蘇常熟人，碩士，研究員，主要從事小麥遺傳育種研究，E-mail: yaojb@jaas.ac.cn， Tel：02584390298。

S512.1

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