栽培措施對弱筋小麥品種揚麥20產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響

胡文靜， 程順和， 程曉明， 王君嬋， 吳榮林， 陸成彬

(江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部長江中下游小麥生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，江蘇 揚州 225007)

長江中下游地區(qū)是中國唯一的弱筋小麥產(chǎn)業(yè)帶，隨著專用小麥的發(fā)展，江蘇已成為最大的弱筋小麥生產(chǎn)基地。弱筋小麥的高產(chǎn)栽培管理往往與品質(zhì)調(diào)優(yōu)存在一定的矛盾，例如氮肥管理方面會造成“產(chǎn)量不高”、“弱筋不弱”等問題[1-2]，弱筋小麥的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)難以同步實現(xiàn)。因此如何在獲得較高產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，品質(zhì)達到弱筋小麥的要求，是促進小麥產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵所在。前人就不同栽培因子對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)影響的相關(guān)研究較多[3-11]，也有一些弱筋小麥品質(zhì)調(diào)優(yōu)配套栽培措施的研究，但結(jié)論不盡相同[12-16]。此外，在小麥生產(chǎn)中，氮肥利用率是衡量施氮量是否合適的一個重要指標(biāo)。早在80年代初，Austin[17]就指出，隨著小麥產(chǎn)量的不斷提高，氮素吸收與利用問題將日益突出。氮肥農(nóng)學(xué)利用率是從籽粒產(chǎn)量的角度描述作物對氮肥的利用率[18]，有研究結(jié)果表明，適當(dāng)增加種植密度有利于氮肥農(nóng)學(xué)利用率的提高[19-20]。目前就栽培措施對弱筋小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥農(nóng)學(xué)利用率協(xié)同調(diào)控效應(yīng)的研究報道較少。揚麥20是江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的高產(chǎn)抗病弱筋小麥品種，2010年通過國家審定，是目前長江中下游小麥區(qū)試對照品種[21]。本試驗旨在通過研究播期、密度和施氮量對弱筋小麥揚麥20產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響，探討弱筋小麥適宜栽培調(diào)控措施，為其優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為弱筋小麥品種揚麥20。

1.2 試驗點概況

試驗于2015-2016年在江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所灣頭試驗基地進行，前茬作物為水稻。土質(zhì)為粉砂質(zhì)壤土，0～20 cm土壤含有機質(zhì)16.57 g/kg、堿解氮71.89 mg/kg、速效磷16.70 mg/kg、速效鉀54.20 mg/kg、全氮1.04 g/kg、全磷0.59 g/kg、全鉀11.98 g/kg。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用三因素裂區(qū)設(shè)計，以播期為主區(qū)，設(shè) 10月20日(A1)、11月4日(A2)、11月19日(A3)；以播種密度為副區(qū)，設(shè)每1 hm21.50×106(B1)、2.25×106(B2)、3.00×106(B3)；以施氮水平為裂區(qū)，設(shè)180 kg/hm2(C1)和 270 kg/hm2(C2)，共18個處理，重復(fù)2次。另設(shè)對應(yīng)播期和密度的9個不施氮肥小區(qū)，以計算氮肥農(nóng)學(xué)利用率。播種前澆水造墑，保證每一期播種時田間濕度基本一致?；省脡烟Y肥∶拔節(jié)肥=7∶1∶2(質(zhì)量比)，基肥于播種前1 d施用，壯蘗肥于4葉期施用，拔節(jié)肥于葉齡余數(shù)2.5葉時施用。播種前1 d將基氮肥和P2O5(105 kg/hm2)、K2O(105 kg/hm2)施入土壤。其他田間管理均按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培要求統(tǒng)一進行。人工點播，行距23.3 cm，小區(qū)面積6.67 m2。

1.4 測定項目與方法

產(chǎn)量及構(gòu)成因素：成熟期調(diào)查單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量。每小區(qū)機械收割，自然晾曬，測含水率，換算成含水率13%的產(chǎn)量。

籽粒品質(zhì)：硬度用單粒谷物特性測定儀(SKCS4100)測定，以300粒種子硬度的平均值計算，其值越大，表示硬度越高；蛋白質(zhì)含量采用DA7200近紅外儀檢測；全麥粉微量SDS沉淀值測量方法參照張曉等[22]方法。

小麥品種品質(zhì)指標(biāo)參照國家小麥品種分類[23]，弱筋品種硬度指數(shù)小于50，粗蛋白(干基)小于12.5%。

氮肥農(nóng)學(xué)利用率=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-無氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量[24]

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用DPS7.05與Excel2007軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培措施對揚麥20籽粒產(chǎn)量的影響

由表1可知，不同播期間產(chǎn)量有顯著差異，11月4日播種揚麥20籽粒產(chǎn)量最高，顯著高于11月19日。種植密度對籽粒產(chǎn)量有顯著影響，密度每1 hm22.25×106處理籽粒產(chǎn)量最高，較密度每1 hm21.50×106、每1 hm23.00×106分別高5.15%和0.84%。不同施氮量處理間籽粒產(chǎn)量有顯著差異，施氮量增加，產(chǎn)量降低。從表2分析可知，播期和密度互作對產(chǎn)量有顯著影響，10月20日和11月4日播種，密度每1 hm22.25×106處理產(chǎn)量最高，11月19日播種，密度每1 hm23.00×106處理產(chǎn)量最高，說明不同播期下密度對產(chǎn)量的效應(yīng)不同。11月4日播種、密度每1 hm22.25×106、施氮量180 kg/hm2(A2B2C1)處理下產(chǎn)量達最高值(7 057 kg/hm2)。

2.2 不同栽培措施對揚麥20產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

表1顯示，播期對穗數(shù)有顯著影響，對穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量無顯著影響，播期推遲，穗數(shù)減少，10月20日播種穗數(shù)最多，11月19日播種穗數(shù)最少。密度對穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量有顯著影響，密度從每1 hm21.50×106增加到每1 hm22.25×106，穗數(shù)增加9.37%，穗粒數(shù)顯著降低，千粒質(zhì)量變化不顯著；密度再增加到每1 hm23.00×106，穗數(shù)增加17.26%，穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量顯著降低。施氮量對穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量有顯著影響，施氮量增加，穗數(shù)增加10.67%，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量顯著減少。從表2分析可知，播期和密度互作對穗粒數(shù)有顯著影響，10月20日播種，密度每1 hm21.50×106(A1B1)處理穗粒數(shù)最多；播期和施氮量互作對穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均有顯著影響，10月20日播種，施氮量180 kg/hm2(A1C1)處理穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量最高。

2.3 不同栽培措施對揚麥20氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響

表1顯示，播期對氮肥農(nóng)學(xué)利用率有顯著影響，播期推遲，氮肥農(nóng)學(xué)利用率先降低后升高；不同密度間氮肥農(nóng)學(xué)利用率無顯著差異；施氮量對氮肥農(nóng)學(xué)利用率有顯著影響，施氮量增加，氮肥農(nóng)學(xué)利用率降低。從表2分析可知，10月20日播種，密度每1 hm23.00×106，施氮量180 kg/hm2(A1B3C1)處理氮肥農(nóng)學(xué)利用率達到最高值(17.35 kg/kg)。

表1 單項栽培措施對揚麥20產(chǎn)量及其構(gòu)成因素和氮肥農(nóng)學(xué)利用率的影響

A1、A2、A3分別表示播期為10月20日、11月4日、11月19日；B1、B2 、B3分別表示播種密度為每1 hm2150×104、225×104、300×104；C1、 C2分別表示施氮水平為180 kg/hm2和 270 kg/hm2。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達0.05顯著水平。

表2 不同組合栽培措施下?lián)P麥20產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素和氮肥農(nóng)學(xué)利用率

A1B1C1、A1B1C2、A1B2C1、A1B2C2、A1B3C1、A1B3C2、A2B1C2、A2B2C1、A2B2C2、A2B2C2、A2B3C1、A2B3C2、A3B1C1、A3B1C2、A3B2C1、A3B2C2、A3B3C1、A3B3C2見表1。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達0.05顯著水平。

2.4 揚麥20產(chǎn)量及其構(gòu)成因素之間的偏相關(guān)分析

從揚麥20產(chǎn)量及其構(gòu)成因素之間偏相關(guān)分析結(jié)果(表3)可知，穗數(shù)與穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量之間存在顯著的負(fù)相關(guān)，穗粒數(shù)與千粒質(zhì)量之間存在一定的正相關(guān)，產(chǎn)量三要素與產(chǎn)量均具有正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性大小表現(xiàn)為穗數(shù)>千粒質(zhì)量>穗粒數(shù)。

表3 揚麥20產(chǎn)量及其構(gòu)成因素之間的偏相關(guān)分析結(jié)果

*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。

2.5 不同栽培措施對揚麥20品質(zhì)的影響

表4顯示，播期對籽粒蛋白質(zhì)含量、微量SDS沉降值和硬度均有顯著影響，播期推遲，三者同步升高。密度對3個品質(zhì)性狀均無顯著影響。施氮量對籽粒蛋白質(zhì)含量和微量SDS沉降值有顯著影響，對硬度無顯著影響，施氮量增加，籽粒蛋白質(zhì)含量和微量SDS沉降值升高。由表5可知，10月20日和11月4日播種的揚麥20籽粒蛋白質(zhì)含量均符合弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)[21]，推遲播期到11月19日，高氮肥處理下籽粒蛋白質(zhì)含量超出弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)。

表4 單項栽培措施對揚麥20品質(zhì)性狀的影響

A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2見表1。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達0.05顯著水平。

表5 不同組合栽培措施下?lián)P麥20籽粒品質(zhì)性狀

A1B1C1、A1B1C2、A1B2C1、A1B2C2、A1B3C1、A1B3C2、A2B1C2、A2B2C1、A2B2C2、A2B2C2、A2B3C1、A2B3C2、A3B1C1、A3B1C2、A3B2C1、A3B2C2、A3B3C1、A3B3C2見表1。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達0.05顯著水平。

3 討 論

3.1 播期、施氮量和密度對揚麥20產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥農(nóng)學(xué)利用率的調(diào)控效應(yīng)

吳九林等[14]認(rèn)為當(dāng)播期推遲到臨界值11月10日以后，籽粒產(chǎn)量隨播期推遲而下降，在一定范圍內(nèi)適當(dāng)推遲播期有利于弱筋的形成。陸成彬等[25]認(rèn)為播期對弱筋小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)有負(fù)向作用。張敏等[26]的研究結(jié)果表明播期推遲會引起小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的變化，進而引起產(chǎn)量下降。本研究結(jié)果表明，隨播期推遲，揚麥20穗數(shù)減少，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量變化不顯著，產(chǎn)量降低，籽粒蛋白質(zhì)含量、微量SDS沉降值和硬度升高，10月20日和11月4日播期下籽粒蛋白質(zhì)含量均能控制在弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)范圍內(nèi)，11月19日播種且高氮肥處理的籽粒蛋白質(zhì)含量超出弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)，證實了播期推遲對弱筋小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)有負(fù)向作用。王樹麗[27]研究認(rèn)為播期推遲，氮素積累量降低，本試驗中揚麥20在11月4日和11月19日播期的氮肥農(nóng)學(xué)利用率均低于10月20日，因此揚麥20播期應(yīng)適當(dāng)提前，保證足夠的穗數(shù)和高氮肥農(nóng)學(xué)利用率，可協(xié)同實現(xiàn)高產(chǎn)和弱筋品質(zhì)。

劉萍等[28]的研究結(jié)果表明，弱筋品種揚麥9號播種密度從每1 hm21.05×106增至每1 hm22.40×106時，產(chǎn)量上升，播種密度再增加則產(chǎn)量下降，同時，當(dāng)密度增加至每1 hm22.40×106時，蛋白質(zhì)含量下降，密度再增加則蛋白質(zhì)含量略有上升。陸成彬等[22]的研究結(jié)果表明，群體密度大有利于提高弱筋小麥的產(chǎn)量，且群體密度為每1 hm22.25×106時籽粒蛋白質(zhì)含量最低，有利于弱筋品質(zhì)的形成。本試驗結(jié)果表明密度由每1 hm21.50×106增加到每1 hm22.25×106，穗數(shù)增加，群體變大，產(chǎn)量增加，密度繼續(xù)增加到每1 hm23.00×106，穗數(shù)增加，群體密度過大，不利于單個麥穗的成花結(jié)實，穗粒數(shù)減少，千粒質(zhì)量降低，產(chǎn)量增加受到抑制，表現(xiàn)為略有降低。因此，弱筋小麥揚麥20適宜播種密度應(yīng)控制在每1 hm22.25×106～3.00×106。

本試驗結(jié)果表明密度對產(chǎn)量的調(diào)控效應(yīng)受播期影響，推遲播期到11月19日，增加密度，產(chǎn)量增加，與前人報道的正常播期下密度對產(chǎn)量的調(diào)控效應(yīng)有所不同[29-32]，也有研究結(jié)果表明[33-34]，晚播條件下提高小麥的種植密度以增加穗數(shù)，可提高產(chǎn)量。這主要是因為雖然播期推遲能顯著降低冬前分蘗的數(shù)目，但是晚播小麥返青后分蘗數(shù)目會出現(xiàn)補償性增長，以彌補冬前分蘗的不足，因此本試驗中推遲播種后可通過增加密度來增加穗數(shù)，彌補產(chǎn)量損失。

束林華等[15]認(rèn)為在一定范圍內(nèi)，增施氮肥，籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量提高，施氮量超過適宜值后，籽粒產(chǎn)量下降，施氮量以172 kg/hm2左右最為適宜。本試驗結(jié)果表明施氮量為180 kg/hm2時，產(chǎn)量三要素協(xié)調(diào)發(fā)展，繼續(xù)增加施氮量至270 kg/hm2，產(chǎn)量呈降低趨勢，因為過高氮肥條件下穗數(shù)較多，群體密度過大，群體和個體之間難以協(xié)調(diào)發(fā)展，不利于小麥籽粒灌漿與干物質(zhì)積累，穗粒數(shù)減少，千粒質(zhì)量降低，產(chǎn)量三要素不能協(xié)調(diào)發(fā)展，從而造成產(chǎn)量下降。本試驗結(jié)果還表明隨著施氮量的增加，籽粒蛋白質(zhì)含量和微量SDS沉降值顯著增加，播期11月19日，施氮量270 kg/hm2處理的籽粒蛋白質(zhì)含量超出弱筋小麥品質(zhì)指標(biāo)，不利于弱筋形成。朱新開等[7]認(rèn)為氮肥利用率與施氮量呈極顯著二次曲線關(guān)系，當(dāng)施氮量為161.25 kg/hm2時，氮肥利用率最高。曹倩等[19]認(rèn)為無論何種密度下，降低施氮量的處理均顯著提高氮素利用率，施氮量為180kg/hm2時氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，與本試驗結(jié)果一致。因此揚麥20作為弱筋小麥生產(chǎn)時施氮量應(yīng)控制在180kg/hm2左右。

3.2 弱筋小麥揚麥20適宜栽培措施的確定

姚金保等[35]研究了弱筋小麥寧麥18產(chǎn)量表現(xiàn)及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)關(guān)系，結(jié)果表明，產(chǎn)量三因素之間存在相互制約的關(guān)系，并認(rèn)為三者對產(chǎn)量的作用大小為穗數(shù)>穗粒數(shù)>千粒質(zhì)量。本試驗結(jié)果表明，揚麥20產(chǎn)量構(gòu)成因素中穗數(shù)與穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的制約關(guān)系顯著，穗粒數(shù)與千粒質(zhì)量存在一定的相互促進關(guān)系，穗數(shù)、千粒質(zhì)量是產(chǎn)量形成中重要的因子，其中穗數(shù)與產(chǎn)量相關(guān)性最大，說明揚麥20可在保證較高穗數(shù)的前提下，提高千粒質(zhì)量，穩(wěn)定穗粒數(shù)，發(fā)揮其最大產(chǎn)量潛力。

弱筋小麥生產(chǎn)應(yīng)以降低蛋白質(zhì)含量為目標(biāo)，在優(yōu)質(zhì)的前提下獲取高產(chǎn)、高效。綜合分析不同處理組合下的揚麥20產(chǎn)量水平、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和籽粒蛋白質(zhì)含量水平，可以得出該品種在播期11月4日，密度每1 hm22.25×106，施氮量180 kg/hm2處理下，可保證產(chǎn)量和弱筋品質(zhì)協(xié)同發(fā)展，氮肥農(nóng)學(xué)利用率可達12.92 kg/kg。

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