穴播方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

吳邦謨，董永利，海江波

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)部西北黃土高原作物生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100)

目前國(guó)內(nèi)研究穴播對(duì)冬小麥影響的進(jìn)展很少，尤其對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其品質(zhì)等研究的不是很多。因此，本試驗(yàn)以‘西農(nóng)805’小麥為參試品種，采用不同的播種方式，在追施氮肥的條件下，研究能夠使‘西農(nóng)805’小麥形成壯苗并最終獲得高產(chǎn)、高品質(zhì)的播種方式，明確該播種方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響，以期優(yōu)化群體產(chǎn)量，提高關(guān)中區(qū)冬小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)，為制定優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的小麥群體提供指導(dǎo)方案，同時(shí)也為高效高產(chǎn)的穴播機(jī)研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017-2018年在西北農(nóng)林科技大學(xué)斗口小麥玉米試驗(yàn)示范站進(jìn)行田間試驗(yàn)，土層肥力均勻，小麥新品種‘西農(nóng)805’為供試材料。播種深度相同，底肥為含氮46.4%的尿素，含磷12%的P2O5，含鉀24%的K2O均勻的施在各小區(qū)上。分別于3月(拔節(jié)期)、4月(開(kāi)花期)追施氮肥。寬幅播行距25 cm，穴播、條播行距22 cm，穴距13.5 cm，設(shè)3次重復(fù)，其他同大田栽培管理，成熟后及時(shí)收獲。試驗(yàn)各處理如表1表示。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

選取長(zhǎng)勢(shì)均勻的1 m雙行，標(biāo)定樣段，調(diào)查基本苗數(shù)。

干物質(zhì)積累測(cè)定：在分蘗期開(kāi)始測(cè)定，從各個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致相同的10株小麥，并將根部去掉，把地上部分的葉片、莖干、鞘、穗子進(jìn)行分類(lèi)烘干，在105 ℃下殺青0.5 h，調(diào)溫到80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，分別稱取小麥不同部位的干質(zhì)量，求取平均值。

轉(zhuǎn)運(yùn)量(g)=開(kāi)花期干質(zhì)量-成熟期干質(zhì)量；轉(zhuǎn)運(yùn)效率(%)=轉(zhuǎn)運(yùn)量/開(kāi)花期干質(zhì)量；貢獻(xiàn)率(%)=轉(zhuǎn)運(yùn)量/粒質(zhì)量

產(chǎn)量的測(cè)定：收獲前在各小區(qū)隨機(jī)選取1 m2的樣本，收獲、脫離、計(jì)產(chǎn)考種，重復(fù)3次；統(tǒng)計(jì)取該面積上的成穗數(shù)，記錄并換算，重復(fù)3次取平均值；隨機(jī)選取10株小麥，脫粒后抽500粒，測(cè)定籽粒的質(zhì)量，重復(fù)3次，求取平均值，即為千粒質(zhì)量。

品質(zhì)的測(cè)定。體積質(zhì)量：采用上海東方衡器廠的GGT-100型容重器測(cè)定；蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、沉降值、硬度：采用瑞典Foss公司近紅外谷物快速分析儀測(cè)定；濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)：采用手工洗面筋法測(cè)定，用2100型洗面筋儀測(cè)定。

表1 不同處理的組合Table 1 Various combinations

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進(jìn)行制圖及數(shù)據(jù)分析，采用SPSS 20.0進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種方式對(duì)冬小麥出苗的影響

播種方式影響冬小麥出苗狀況。由表2可知，不同播種方式冬小麥出苗數(shù)存在顯著差異，各處理間出苗數(shù)的大小表現(xiàn)為T(mén)1>T3>T2，由于播種方式不同，導(dǎo)致小麥籽粒在發(fā)芽期個(gè)體生長(zhǎng)空間的不同。不同播種方式之間基本苗數(shù)呈顯著差異，各處理間基本苗數(shù)的大小為T(mén)1>T3>T2，因此，出苗初期播種方式對(duì)小麥基本苗的形成有著不同的影響。

2.2 不同播種方式對(duì)旗葉葉面積的影響

冬小麥旗葉對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育有著重要的調(diào)節(jié)作用。如圖1所示，在追肥處理下葉面積大小依次為T(mén)3>T2>T1，T3、T2、T1處理的最值分別為27.39 cm2、27.71 cm2、26.88 cm2；在不追施氮肥下，葉面積大小依次為T(mén)3>T2>T1，T3、T2、T1各處理的最值分別為26.35 cm2、25.94 cm2、 25.36 cm2。追施氮肥與否，T3處理的旗葉葉面積值最大，T1處理的旗葉葉面積值在整個(gè)生育期基本都低于T3 、T2處理的旗葉葉面積值，追施氮肥增加了葉面積值，對(duì)T3處理下葉面積值的增加最為明顯。

表2 不同播種方式下冬小麥出苗情況Table 2 Emergence about winter wheat of different sowing methods

注：同列不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平差異顯著，下表同。

Note：Lowercase letters mean significant differences at 0.05 level,the same below.

2.3 不同播種方式對(duì)地上部分干物質(zhì)積累的 影響

如圖2所示，小麥植株地上部分干物質(zhì)積累呈“S”型曲線增長(zhǎng)。在不同播種方式下，開(kāi)花后 5～15 d，干物質(zhì)積累增長(zhǎng)比較緩慢，總量比較低，在15～20 d之間，干物質(zhì)積累量開(kāi)始快速增長(zhǎng)，該生育期中基本達(dá)到最大值，20 d以后干物質(zhì)增加量減少，基本保持平穩(wěn)。在追施氮肥的條件下，不同播種方式的干物質(zhì)積累量表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，T3處理的干物質(zhì)量增量變化最為明顯，在15～20 d期間內(nèi)增量最大，大于T1、T2處理。追施氮肥條件對(duì)T3處理干物質(zhì)積累量的增加影響最為明顯，不同處理的大小為T(mén)3>T2>T1。

2.4 不同播種方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可知，不同播種方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著影響。在不同播種方式下，小麥實(shí)際產(chǎn)量大小依次為T(mén)3>T2>T1，T3處理與T2處理相比增產(chǎn)12.7%，T3處理與T1處理相比增產(chǎn)12.9%。在追施氮肥條件下，T3處理實(shí)際產(chǎn)量更高，達(dá)7 430 kg·hm-2，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量決定了理論產(chǎn)量，而忽略了小麥的生長(zhǎng)空隙，實(shí)際產(chǎn)量以寬三行長(zhǎng)3 m的面積計(jì)產(chǎn)。因此，實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的差異表明冬小麥群體的密植狀況。

圖1 不同處理對(duì)旗葉葉面積的影響Fig.1 Effect of different treatments on flag leaf area

圖2 不同處理對(duì)干物質(zhì)積累的影響Fig.2 Effect of different treatments on dry matter accumulation

在不同播種方式下，各處理千粒質(zhì)量、穗數(shù)與穗粒數(shù)之間無(wú)顯著差異，T1、T2處理千粒質(zhì)量基本相同；生物量間呈差異顯著，T3處理與T1、T2處理間冬小麥生物量差異顯著；T3處理與T1、T2處理間冬小麥的收獲指數(shù)呈顯著差異；不同播種方式對(duì)冬小麥生物量的影響不同，T3處理生物量最高。因此，穴播方式和追施氮肥有利于冬小麥高產(chǎn)的形成。

表3 不同播種方式下冬小麥的產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 3 Yield and yield components about winter wheat of different sowing methods

2.5 各營(yíng)養(yǎng)器官對(duì)小麥籽粒貢獻(xiàn)率的影響

由表4可知，追施氮肥促進(jìn)了各營(yíng)養(yǎng)器官貯藏物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，提高了轉(zhuǎn)運(yùn)率及轉(zhuǎn)運(yùn)效率。各營(yíng)養(yǎng)器官向小麥籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)量的大小為葉片>莖>鞘。在追施氮肥的條件下，葉片的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量大小為T(mén)3>T2>T1，各處理差異不顯著；莖、鞘的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量大小為T(mén)3>T2>T1，且各處理差異顯著。在不同播種方式的處理下，各營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量大小為T(mén)3>T2>T1。因此，在追施氮肥下，T3處理各營(yíng)養(yǎng)器官貯藏物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)量最高。

各營(yíng)養(yǎng)器官的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率呈顯著差異性。在追施氮肥的條件下，各營(yíng)養(yǎng)器官轉(zhuǎn)運(yùn)率表現(xiàn)為葉片>莖>鞘。在不同播種方式下，各處理營(yíng)養(yǎng)器官對(duì)小麥籽粒的貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為葉片>莖>鞘，不同播種方式對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率的大小為 T3>T2>T1，說(shuō)明灌漿速率大小決定了貢獻(xiàn)率的大小。

表4 各營(yíng)養(yǎng)器官花前干物質(zhì)對(duì)籽粒貢獻(xiàn)的影響Table 4 Effects of pre-flowering dry matter on grain contribution of various vegetative organs

注：同行不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平下差異顯著，下同。

Note：Different lowercase letters in the same row mean significant differences at 5% level,the same below.

2.6 不同播種方式對(duì)冬小麥品質(zhì)的影響

2.6.1 籽粒濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù) 面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)決定面團(tuán)的彈性、柔軟性和延展性，與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)。由表5得出，不同播種方式的面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間呈顯著性差異。在不追施氮肥條件下，不同播種方式的面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小為T(mén)3>T1>T2，且T3、T1處理的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比T2處理的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)都提高3.15%；在不同播種方式下，追施氮肥的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于不追施氮肥的濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，穴播方式和追施氮肥增加了面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.6.2 籽粒沉淀值 沉淀值是蛋白質(zhì)質(zhì)與量的體現(xiàn)，沉降值越大，蛋白質(zhì)的品質(zhì)越高。表5所示，不同播種方式的沉降值之間沒(méi)有顯著性差異，其大小為T(mén)3>T1>T2；不同播種方式追施氮肥的沉降值大于不追施氮肥。因此，追施氮肥增加了沉降值。

2.6.3 籽粒體積質(zhì)量 體積質(zhì)量作為籽粒等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)也是籽粒表觀的綜合反映。在不同播種方式下，T3、T2處理與T1處理的體積質(zhì)量之間呈顯著性差異，其大小為T(mén)3>T2>T1；追施氮肥降低了體積質(zhì)量，但穴播方式增加了體積質(zhì)量。

2.6.4 蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是籽粒品質(zhì)的重要指標(biāo)。由表5可知，在追施氮肥條件下，不同播種方式的籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間無(wú)顯著性差異，質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本相同。追施氮肥的籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于不追施氮肥，所以追施氮肥有利于籽粒中氮素的積累，從而增加了蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.6.5 面團(tuán)品質(zhì) 小麥面粉的烘烤加工性能受籽粒硬度、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、延伸度、最大拉伸阻力等品質(zhì)的影響。如表6所示，不同播種方式之間的籽粒硬度、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、最大拉伸阻力呈顯著性差異。其中面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、最大拉伸阻力的大小都為T(mén)3>T2>T1，籽粒的硬度大小表現(xiàn)為T(mén)3>T1>T2，面團(tuán)延伸度大小基本一致。

2.6.6 產(chǎn)量與品質(zhì)相關(guān)性分析 由表7可知，產(chǎn)量與濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、沉降值、體積質(zhì)量呈相關(guān)性顯著，與籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)性不顯著；濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)與體積質(zhì)量和沉降值，沉降值和體積質(zhì)量呈顯著正相關(guān)。這表明，不同播種方式與追施氮肥可以改變冬小麥的產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)，但是蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不受其影響。

表5 不同處理下冬小麥的籽粒品質(zhì)Table 5 Grain quality of winter wheat in different treatmeats

表6 不同處理下冬小麥的面團(tuán)品質(zhì)Table 6 Guality of winter wheat dough in different treatments

表7 不同處理下冬小麥產(chǎn)量與籽粒品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 7 Correlative analysis between the grain yield and the quality characteristic parameter in different treatments

注：“*”表示在5%水平上顯著相關(guān)。

Note:“*” mean significant correlation at 5% level.

由表8可知，小麥成熟期的產(chǎn)量與面團(tuán)性狀相關(guān)性分析表明，產(chǎn)量與延伸度、硬度與最大拉伸阻力、拉伸面積與最大拉伸阻力呈極顯著正相關(guān)，與硬度、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積和最大拉伸阻力呈顯著正相關(guān)，硬度與拉伸面積、穩(wěn)定時(shí)間與延伸度、拉伸面積與延伸度、延伸度與最大拉伸阻力呈顯著正相關(guān)。說(shuō)明產(chǎn)量與最大拉伸阻力決定著小麥的加工品質(zhì)，改善產(chǎn)量和最大拉伸阻力有利于提高小麥的加工品質(zhì)。

表8 不同處理下冬小麥產(chǎn)量與面團(tuán)品質(zhì)的相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis between winter wheat yield and dough quality under different treatments

注：“*”、“**”分別表示在5%、1%水平上顯著相關(guān)。

Note：“*”，“**” mean significant correlation at 5%，1% level.

3 結(jié)論與討論

3.1 不同播種方式對(duì)冬小麥生育前期的影響

在冬小麥的生育進(jìn)程中，它的出苗數(shù)，總莖數(shù)等表現(xiàn)均不相同，與Ghaffari等[1]研究結(jié)論一致。受不同播種方式的影響，小麥基本苗呈顯著性差異。不同播種方式最終影響了冬小麥的群體質(zhì)量，與Vincent等[2]研究結(jié)論一致。

3.2 不同播種方式對(duì)冬小麥地上部干物質(zhì)積累的影響

各處理地上部干物質(zhì)積累表現(xiàn)為“慢-快-慢”的增長(zhǎng)方式，成熟期達(dá)到最大值，這與王永平等[3]的研究結(jié)論一致。在不追施氮肥條件下，T3處理的變化最大，成熟期T3處理的地上干物質(zhì)積累大于T1、T2處理；灌漿后期追施氮肥使得各處理干物質(zhì)積累達(dá)到最大值，成熟期T3處理的干物質(zhì)積累小于T1處理，表明穴播方式對(duì)地上部干物質(zhì)積累的增加量小于追施氮肥對(duì)其的增加量。但T3處理在干物質(zhì)積累量不是最多的條件下，使小麥獲得高產(chǎn)[4]。

3.3 不同播種方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

騰樹(shù)川等[5]研究表明，氮肥增加麥苗的長(zhǎng)勢(shì)，其產(chǎn)量與花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和花后干物質(zhì)積累相關(guān)[6]，不但取決于干物質(zhì)的積累量，還取決于干物質(zhì)的分配再轉(zhuǎn)運(yùn)[7]。宋任祥等[8]和蔡貴信等[9]研究表明，拔節(jié)期追施氮肥增加了穗數(shù)和千粒質(zhì)量。有研究指出，追施氮肥可以使成穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量增加，但卻降低了千粒質(zhì)量，小麥穗干質(zhì)量與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)[10-11]，這與本試驗(yàn)研究結(jié)論一致。因此，在冬小麥關(guān)鍵時(shí)期補(bǔ)充氮素營(yíng)養(yǎng)，能增加穗部產(chǎn)量積累。研究表明，寬行播種方式可以增加小麥的千粒質(zhì)量，且產(chǎn)量不會(huì)降低[12]，本試驗(yàn)研究結(jié)論與這一致。不同播種方式顯著影響了小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素[13]。本試驗(yàn)研究表明，在追施氮肥和穴播處理下，增加了干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)量及轉(zhuǎn)運(yùn)效率，提高了再轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率。在不同播種方式下，T3處理冬小麥產(chǎn)量最高，顯著高于T1和T2處理，同時(shí)追施氮肥有利于增加小麥的產(chǎn)量。綜上所述，追施氮肥和T3處理有利于小麥增產(chǎn)，產(chǎn)量高達(dá)7 430 kg·hm-2。

3.4 不同播種方式對(duì)冬小麥品質(zhì)的影響

不同播種方式影響干物質(zhì)吸收、積累與轉(zhuǎn)運(yùn)再分配，進(jìn)而影響籽粒的品質(zhì)[14-15]。本試驗(yàn)研究表明，增施氮肥增加了籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、沉降值以及穩(wěn)定時(shí)間，這與Wieser等[16]研究結(jié)論一致；同時(shí)調(diào)節(jié)了小麥植株生長(zhǎng)發(fā)育，增加了氮的吸收，提高了籽粒中再轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)干物質(zhì)的含氮量，與前人[17-18]研究結(jié)論一致。體積質(zhì)量是品質(zhì)的重要指標(biāo)，是加工品質(zhì)的綜合反應(yīng)[19]。它與籽粒的大小、質(zhì)量、出粉率等性狀有關(guān)，本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，T3處理增加了籽粒的體積質(zhì)量。

沉降值是蛋白質(zhì)質(zhì)與量的反映[20]，本試驗(yàn)研究表明，沉降值與蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、穩(wěn)定時(shí)間、面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)有顯著的相關(guān)性。潘慶民等[21]研究表明，拔節(jié)期追施氮肥可以顯著提高沉降值，這與本試驗(yàn)的研究結(jié)論基本一致。在不同播種方式和追肥下，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不呈顯著差異性，可能受生態(tài)環(huán)境如積溫、水分影響，導(dǎo)致研究結(jié)果存在差異性，這與前人[22-23]研究結(jié)論一致。