種植密度和施氮量對(duì)小麥寧麥24籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)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)院糧食作物研究所/江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210014)

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，種植密度、施氮量是影響小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)最重要的因素。眾多研究結(jié)果表明，適當(dāng)增加種植密度有利于提高有效穗數(shù)，增加籽粒產(chǎn)量，但當(dāng)密度超過(guò)一定范圍后，繼續(xù)增加密度，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量降低[1-2]，反而導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量下降[3-5]。有關(guān)種植密度對(duì)小麥籽粒品質(zhì)影響的研究結(jié)果不盡一致。李筠等報(bào)道，籽粒蛋白質(zhì)含量隨種植密度的增加而降低[6]。張趙星等認(rèn)為，籽粒蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量隨種植密度增加呈先升后降趨勢(shì)[7]。閆翠萍等研究認(rèn)為，隨種植密度的增加，面團(tuán)吸水率、形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間降低，弱化度增加[8-9]。也有學(xué)者認(rèn)為，種植密度對(duì)小麥籽粒品質(zhì)的影響較小或不明顯[10-12]。有關(guān)施氮量影響小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的報(bào)道較多，且觀點(diǎn)基本一致。一般認(rèn)為，在一定范圍內(nèi)增施氮肥可以提高小麥籽粒產(chǎn)量、提高小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和改善加工品質(zhì)[13-15]，但施氮量超過(guò)一定范圍時(shí)，籽粒產(chǎn)量增加不顯著甚至降低[16-17]，過(guò)量施氮甚至使品質(zhì)變劣[18]。綜上所述，前人就種植密度和施氮量對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響已做了較多研究，但多數(shù)側(cè)重于單一因子的效應(yīng)分析，而且以半冬性小麥品種作為研究對(duì)象的較多。寧麥24系江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)中筋春性小麥品種，2015年通過(guò)安徽省審定。寧麥24在安徽省春性組2年區(qū)域試驗(yàn)、1年生產(chǎn)試驗(yàn)平均產(chǎn)量分別為6 839.4、6 440.0 kg/hm2，比對(duì)照品種揚(yáng)麥158分別增產(chǎn)5.6%、9.4%。該品種株型較緊湊、半矮稈、抗倒性較強(qiáng)、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，產(chǎn)量三因素(穗數(shù)、穗粒數(shù)、干粒質(zhì)量)協(xié)調(diào)性好，綜合抗病性較強(qiáng)，具有廣闊的推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景。因此，本研究以寧麥24為試驗(yàn)材料，研究不同種植密度和施氮量以及二者間互作對(duì)其籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在明確寧麥24籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的種植密度和施氮量的最佳組合，以期為該品種的栽培及標(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2014—2015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 耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.64%，全氮含量為0.114%，堿解氮含量為95.7 mg/kg，速效磷含量為42.5 mg/kg，速效鉀含量為 89.7 mg/kg。小麥全生育期有效積溫為 2 350.6 ℃，降水量為 340.0 mm，日照時(shí)數(shù)1 141.0 h。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料為優(yōu)質(zhì)中筋小麥品種寧麥24，由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育。試驗(yàn)采用種植密度、施氮量2因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。種植密度即基本苗，設(shè)135萬(wàn)、180萬(wàn)、225萬(wàn)、270萬(wàn)、315萬(wàn)株/hm2，分別用A1、A2、A3、A4、A5表示。施氮量(純氮)設(shè)210、270、330 kg/hm2，分別用B1、B2、B3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、鉀肥全部基施。2014年10月28日采用人工開行條播，小區(qū)長(zhǎng)5 m，行距26.7 cm，每小區(qū)種10行，小區(qū)面積13.3 m2，重復(fù)3次。

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)量和千粒質(zhì)量。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)定籽粒的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用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 密度和施氮量對(duì)籽粒產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.1.1 籽粒產(chǎn)量 從表1可以看出，種植密度、施氮量以及二者間的互作對(duì)寧麥24籽粒產(chǎn)量的影響均達(dá)極顯著水平。在本試驗(yàn)種植密度135萬(wàn)～270萬(wàn)株/hm2范圍內(nèi)，寧麥24的籽粒產(chǎn)量隨種植密度的增加而顯著提高，180萬(wàn)、225萬(wàn)、270萬(wàn)株/hm2處理的籽粒產(chǎn)量分別比135萬(wàn)株/hm2處理的籽粒產(chǎn)量增加13.75%、27.63%、36.94%。但當(dāng)密度增加到315萬(wàn)株/hm2時(shí)，籽粒產(chǎn)量反而顯著下降。尤其是在高氮 330 kg/hm2處理?xiàng)l件下，當(dāng)密度增加到270萬(wàn)株/hm2時(shí)，再增加密度，籽粒產(chǎn)量下降幅度較B2、B1處理更加明顯，達(dá) 9.55%。從表1還可以看出，增施氮肥能顯著提高寧麥24的籽粒產(chǎn)量，低氮(210 kg/hm2)處理的籽粒產(chǎn)量為 7 014.0 kg/hm2，中氮(270 kg/hm2)處理的籽粒產(chǎn)量為 7 447.2 kg/hm2，B2處理較B1處理增產(chǎn)6.18%，達(dá)顯著水平。但當(dāng)?shù)视昧坑?70 kg/hm2提高到330 kg/hm2時(shí)，籽粒產(chǎn)量反而略有下降。表明施氮水平達(dá)到270 kg/hm2時(shí)，再增加施氮量不利于提高籽粒產(chǎn)量。特別是在中高密度(270萬(wàn)株/hm2)和高密度(315萬(wàn)株/hm2)條件下，當(dāng)施氮量增加到 270 kg/hm2時(shí)，再增加施氮水平，籽粒產(chǎn)量分別降低2.27%和7.96%。在本試驗(yàn)條件下，寧麥24籽粒產(chǎn)量以A4B2處理最高，達(dá) 8 377.8 kg/hm2。多重比較結(jié)果表明，該處理除與A4B3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。表明在適宜播種期范圍內(nèi)，以中高密度和中等施氮量的組合，即種植密度為270萬(wàn)株/hm2配合施氮量 270 kg/hm2處理組合的籽粒產(chǎn)量最高。

2.1.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素 從產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析來(lái)看，種植密度對(duì)寧麥24的產(chǎn)量構(gòu)成因素中的穗數(shù)、穗粒數(shù)具有極顯著影響，穗數(shù)隨著種植密度的增加而增加，但當(dāng)種植密度增加到270萬(wàn)株/hm2時(shí)，再增加種植密度穗數(shù)反而有所下降。穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量則隨著種植密度的增加呈逐漸下降的趨勢(shì)，但A1、A2、A3、A4處理間的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量差異均不顯著。施氮量對(duì)寧麥24的產(chǎn)量三因素中的穗數(shù)、千粒質(zhì)量也具有極顯著影響，穗數(shù)隨著施氮量的增加而顯著增加，B2、B3處理的穗數(shù)比B1處理分別增加 4.29%、6.29%。增施氮肥能顯著提高寧麥24穗粒數(shù)，B2、B3處理的穗粒數(shù)分別比B1處理增加1.2、0.6粒。施氮量對(duì)寧麥24千粒質(zhì)量也有一定的影響，千粒質(zhì)量隨施氮水平增加呈下降趨勢(shì)，B3處理與B1、B2處理間差異均達(dá)顯著水平(表1)。

2.2 密度和施氮量對(duì)籽粒品質(zhì)的影響

從表2可以看出，不同種植密度處理的籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間差異不顯著，表明密度對(duì)寧麥24籽粒品質(zhì)沒(méi)有顯著影響。施氮量顯著影響寧麥24籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間。籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間均隨施氮量的增加而增加，高氮處理的籽粒蛋白質(zhì)含量分別比中氮、低氮處理的提高2.81%、6.85%；濕面筋含量分別提高3.26%、6.34%；面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間分別提高 6.15%、16.95%，且差異均達(dá)顯著水平，表明增施氮肥對(duì)提高寧麥24籽粒品質(zhì)具有明顯作用。2因素方差分析表明，種植密度與施氮量的互作效應(yīng)對(duì)寧麥24籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間影響均不顯著。

3 討論

3.1 種植密度對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

Johnson等認(rèn)為，種植密度在288萬(wàn)、576萬(wàn)株/hm2的2種處理?xiàng)l件下，種植密度對(duì)5個(gè)小麥品種的籽粒產(chǎn)量均未有明顯影響[19]。陸成彬等認(rèn)為，增加種植密度有利于提高揚(yáng)麥9號(hào)的籽粒產(chǎn)量，當(dāng)種植密度為300萬(wàn)株/hm2時(shí)籽粒產(chǎn)量最高，但與225萬(wàn)株/hm2間籽粒產(chǎn)量差異不顯著[20]。劉萍等研究表明，小麥籽粒產(chǎn)量隨種植密度增加呈先升后降變化趨勢(shì)[21-22]。本試驗(yàn)與其研究結(jié)論趨勢(shì)基本相似，在種植密度為135萬(wàn)～270萬(wàn)株/hm2范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量隨種植密度增加而增加，當(dāng)種植密度由270萬(wàn)株/hm2增加至315萬(wàn)株/hm2時(shí)，籽粒產(chǎn)量反而下降。但不同基因型品種即使在同一生態(tài)條件下獲得最高產(chǎn)量的最佳種植密度也存在一定差異。趙永萍等研究發(fā)現(xiàn)，冬小麥品種小偃22、普泳176、32-62-6-2的最佳種植密度分別為315萬(wàn)、420萬(wàn)、420萬(wàn)株/hm2[23]。在生產(chǎn)實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)生態(tài)區(qū)、播種時(shí)期、土壤肥力以及具體品種來(lái)確定適宜的種植密度。有關(guān)種植密度對(duì)小麥籽粒品質(zhì)的影響國(guó)內(nèi)外已有報(bào)道，但結(jié)論不完全一致。Gooding等認(rèn)為，籽粒蛋白質(zhì)含量隨種植密度的增加而降低[24-25]。Zecevic等利用4個(gè)小麥品種的試驗(yàn)結(jié)果表明，高密度處理的濕面筋含量比低密度處理的平均提高6.8百分點(diǎn)[26]。徐月明等認(rèn)為，籽粒蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量與種植密度呈二次曲線關(guān)系[27]。本研究結(jié)果表明，籽粒蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量隨種植密度的增加呈先降低后上升的趨勢(shì)，但處理間差異不顯著，本結(jié)論與Otteson等的研究結(jié)果[11，28]基本一致。種植密度對(duì)面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響未達(dá)到顯著水平，與陳愛(ài)大等利用不同品質(zhì)類型[9，29]和查菲娜等利用不同穗型小麥品種得出的結(jié)論[30]一致，但與張趙星等的研究結(jié)果[7]不同，其結(jié)論是種植密度在180萬(wàn)～300萬(wàn)株/hm2范圍內(nèi)，增加種植密度會(huì)顯著提高穩(wěn)定時(shí)間，而在300萬(wàn)～360萬(wàn)株/hm2種植密度范圍內(nèi)，增加種植密度對(duì)穩(wěn)定時(shí)間影響不大。有關(guān)種植密度對(duì)品質(zhì)性狀影響的研究結(jié)果不盡相同，可能因不同研究者所選用的品種、試驗(yàn)地土壤條件以及氣候條件等因素不同所致，種植密度對(duì)籽粒品質(zhì)的影響還有待于進(jìn)一步探討。

表1 種植密度和施氮量對(duì)寧麥24籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：同行和同列平均值后標(biāo)有不同小寫字母分別表示不同種植密度和施氮量處理間差異顯著(P<0.05)。表2同。

3.2 施氮量對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

關(guān)于施氮量對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較多。趙廣才等利用強(qiáng)筋小麥濟(jì)麥20進(jìn)行試驗(yàn)，在150～300 kg/hm2施氮范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，且處理間差異顯著[31]。姜朋等利用弱筋小麥生選6號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)，在150～300 kg/hm2施氮范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，但差異不顯著[32]。張定一等利用中筋和強(qiáng)筋2個(gè)小麥品種為試驗(yàn)材料，在施氮量為0～300 kg/hm2范圍內(nèi)，2品種分別在施氮量150、225 kg/hm2處的產(chǎn)量最高[33]。張耀蘭等以強(qiáng)筋小麥濟(jì)麥20、中強(qiáng)筋小麥煙農(nóng)19和皖麥50為材料，在0～360 kg/hm2施氮范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量與施氮量呈極顯著二次曲線關(guān)系，濟(jì)麥20和皖麥50在施氮量300 kg/hm2時(shí)籽粒產(chǎn)量最高，但與施氮量為240 kg/hm2的處理差異不顯著；煙農(nóng)19則以施240 kg/hm2氮素時(shí)籽粒產(chǎn)量最高[34]。本研究表明，在 210～330 kg/hm2施氮范圍內(nèi)籽粒產(chǎn)量呈先增加后降低趨勢(shì)，以施氮量為270 kg/hm2處理的籽粒產(chǎn)量最高，本結(jié)論與徐鳳嬌等的研究結(jié)果[35-36]完全一致。有關(guān)施氮量對(duì)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。大量研究表明，施氮量對(duì)小麥品質(zhì)有重要影響。Ducsay等研究指出，隨著施氮量的增加，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量顯著提高[37-38]，本試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了此結(jié)論。試驗(yàn)還表明，增施氮肥能顯著延長(zhǎng)面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間，有利于改善籽粒加工品質(zhì)，這與曹承富等利用不同筋力小麥品種獲得的研究結(jié)果[17，39-40]一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在施氮量為210～330 kg/hm2范圍內(nèi)，增施氮肥能顯著提高中筋小麥寧麥24的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)，本結(jié)論為生產(chǎn)實(shí)踐中制定寧麥24氮素調(diào)優(yōu)栽培技術(shù)提供了理論依據(jù)。