播種方式和播量對(duì)冬小麥‘西農(nóng)20’產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

祁皓天，董永利，李 川，Angelique Twizerimana，任慧麗，海江波

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院 ，陜西楊凌 712100)

小麥作為中國(guó)最重要的糧食作物之一，其消費(fèi)水平約占三大主糧消費(fèi)總量的44%左右[1]，長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)小麥生產(chǎn)都是以高產(chǎn)作為主要追求目標(biāo)，忽視了優(yōu)質(zhì)專用小麥的發(fā)展。隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)于優(yōu)質(zhì)專用小麥的需求日益增長(zhǎng)，集中體現(xiàn)在對(duì)其品質(zhì)以及營(yíng)養(yǎng)性等方面的需求[2-3]。中國(guó)優(yōu)質(zhì)小麥的研究主要集中在育種方面，配套栽培技術(shù)欠佳。因此，針對(duì)優(yōu)質(zhì)小麥配套栽培技術(shù)研究的意義重大。栽培技術(shù)可以調(diào)控冬小麥分蘗，形成合理的群體，增強(qiáng)光能利用率，對(duì)協(xié)調(diào)源、庫(kù)、流關(guān)系及提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)有很大的影響[4-6]。播種方式是調(diào)控小麥生長(zhǎng)發(fā)育的一項(xiàng)重要栽培技術(shù)，不同的播種方式會(huì)導(dǎo)致小麥群體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使其植株的生理代謝過(guò)程發(fā)生相應(yīng)變化，影響到小麥整體的生長(zhǎng)發(fā)育狀況[7-8]，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生影響[9-10]。播量也是影響小麥產(chǎn)量形成的重要因素，其通過(guò)對(duì)小麥不同生育時(shí)期的群體結(jié)構(gòu)造成影響，從而決定小麥群體對(duì)光能利用水平、干物質(zhì)生產(chǎn)與轉(zhuǎn)運(yùn)能力和籽粒產(chǎn)量的高低。還會(huì)造成小麥群體內(nèi)溫光等生態(tài)條件的差異，最終影響到籽粒蛋白質(zhì)含量與產(chǎn)量[11-13]。

機(jī)械條播是國(guó)內(nèi)常規(guī)播種方式之一。寬幅播種技術(shù)是以擴(kuò)播幅、增行距、促勻播為核心,改密集條播為寬幅精播的高產(chǎn)栽培技術(shù)。研究表明，寬幅播種出苗均勻，有利于個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育，顯著增加葉面積指數(shù)和群體質(zhì)量，通過(guò)提高單株與群體分蘗數(shù)和單株成穗數(shù)來(lái)增加單位面積穗數(shù)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，該技術(shù)已在黃淮海麥區(qū)推廣多年[14-18]。小麥穴播栽培技術(shù)是一項(xiàng)以集雨、抗旱及光熱資源高效利用為一體的高效農(nóng)業(yè)旱作技術(shù)[19]，前人對(duì)該項(xiàng)栽培技術(shù)的研究應(yīng)用以全膜覆土穴播技術(shù)為主，集中在甘肅、寧夏、陜西渭北地區(qū)等西北干旱半干旱區(qū)域。大量研究表明，全膜覆土穴播技術(shù)對(duì)冬小麥生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)方面均有積極的影響[20-23]。近年來(lái)，灌區(qū)露地穴播栽培技術(shù)的研究與日俱增，但主要集中在露地穴播對(duì)冬小麥光合特性、干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)、灌漿特性及產(chǎn)量等方面的影響[13,24-26]，不同播種方式對(duì)冬小麥品質(zhì)的影響鮮有報(bào)道。

因此，本試驗(yàn)從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，通過(guò)設(shè)置不同播量，研究在常規(guī)條播、寬幅播種和露地穴播3種播種方式下對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成要素及產(chǎn)量、蛋白及其組分含量及加工品質(zhì)的影響，以期為冬小麥‘西農(nóng)20’優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用小麥新品種‘西農(nóng)20’為試驗(yàn)材料，該品種是西北農(nóng)林科技大學(xué)在陜西關(guān)中灌區(qū)選育而成的一種半冬性中早熟小麥品種，達(dá)到國(guó)家優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)區(qū)概況 試驗(yàn)于2017年-2019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，該站位于陜西省咸陽(yáng)市涇陽(yáng)縣(34°37′N，108°56′E)。年均降水量548.7 mm，年平均氣溫 13 ℃。試驗(yàn)地為壤土，耕層0～20 cm土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分為：有機(jī)質(zhì)17.66 g/kg，速效磷23.12 mg/kg，速效鉀230.2 mg/kg，pH為7.96，全氮1.199 g/kg。試驗(yàn)地前茬休閑，播種前經(jīng)過(guò)2次旋耕整地。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用雙因素裂區(qū)設(shè)計(jì)試驗(yàn)，主區(qū)為播量，設(shè)4個(gè)水平：112.5 kg/hm2(D1)、150 kg/hm2(D2)、187.5 kg/hm2(D3)、225 kg/hm2(D4)；副區(qū)為播種方式，設(shè)置3種不同播種方式：常規(guī)條播(T)、寬幅播種(K)和露地穴播(X)，條播行距22 cm，幅寬2 cm；寬幅播行距25 cm，幅寬8 cm；穴播為人工穴播模擬機(jī)械穴播，行距25 cm，穴距13.5 cm；穴播播種方式的4個(gè)播量每穴分別播種8、11、13、16粒。共12個(gè)處理，每個(gè)處理進(jìn)行3次重復(fù)，共計(jì)36個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為7 m2(3.5 m×2 m)。各處理均于10月中旬播種，播種前將小麥專用肥(N∶P2O5∶K2O質(zhì)量比為24∶15∶5)按750 kg/hm2以基肥的形式于翻地前一次性施入。試驗(yàn)地于冬前(夜間溫度低于0 ℃時(shí))和返青拔節(jié)期灌水兩次。

1.2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 產(chǎn)量：成熟期各小區(qū)全區(qū)收獲、脫粒、晾曬后，計(jì)產(chǎn)并折算公頃產(chǎn)量。其中，在收獲前于各小區(qū)取1 m2測(cè)定小麥穗數(shù)，重復(fù)3次；各小區(qū)隨機(jī)取20個(gè)穗，重復(fù)3次，人工脫粒后測(cè)定穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量。

蛋白質(zhì)及其組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)：參照田紀(jì)春[27]的方法，用凱氏定氮法測(cè)定含氮量，含氮量乘以5.7為總蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)；按照清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白的順序提取，用凱氏定氮法測(cè)定各蛋白組分含氮量，含氮量乘以5.7即為各蛋白組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，重復(fù)3次。

加工品質(zhì)：使用丹麥FOSS InfratecTM1241型近紅外谷物分析儀測(cè)定小麥籽粒濕面筋、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、延展性及沉降值。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理方法 采用 SPSS 25軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用LSD法進(jìn)行處理間多重比較，采用Excel 2010繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種方式和播量對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

2.1.1 播種方式和播量對(duì)產(chǎn)量的影響 由表1可知，播種方式(F=9.492**)和播量(F= 16.668**)對(duì)產(chǎn)量影響均達(dá)極顯著，播種方式與播量的互作效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量(F=2.362*)影響顯著。 2 a平均產(chǎn)量寬幅播種(K)顯著高于穴播(X)和條播(T)，具體表現(xiàn)為：K>T>X。寬幅播種較條播和穴播產(chǎn)量分別增加6.33%、6.85%；D4播量較D3、D2、D1分別增加4.94%、9.81%、 14.43%。說(shuō)明寬幅播種和適當(dāng)提高播量有利于提高籽粒 產(chǎn)量。

2.1.2 播種方式和播量對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響 2 a產(chǎn)量構(gòu)成因子的平均值見(jiàn)表1，播種方式對(duì)有效穗數(shù)(F=20.454**)和千粒質(zhì)量(F= 6.261**)影響極顯著，對(duì)穗粒數(shù)影響不顯著，播量對(duì)有效穗數(shù)(F=30.809**)影響極顯著，對(duì)穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量影響不顯著，播種方式與播量的互作效應(yīng)對(duì)有效穗數(shù)(F=2.978*)影響顯著，對(duì)穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的影響不顯著。

表1 不同處理 ‘西農(nóng)20’產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的表現(xiàn)Table 1 Grain yield and yield components of ‘Xinong 20 ’under different treatments

相同播量水平下，不同播種方式冬小麥籽粒的穗粒數(shù)、有效穗數(shù)均表現(xiàn)為K>T>X，寬幅播種(K)的有效穗數(shù)顯著高于穴播(X)和條播(T)。相同播種方式下，不同播量水平的小麥籽粒有效穗數(shù)依次是D4>D3>D2>D1；千粒質(zhì)量隨播量的增加而減小，但處理間無(wú)顯著差異。上述結(jié)果表明，有效穗數(shù)的增加是小麥產(chǎn)量提高的主要原因。

2.2 不同播種方式和播量對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)及其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.2.1 小麥籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 由表2可知，播種方式對(duì)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有極顯著影響(F=12.382**)，播量對(duì)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不顯著(F=0.900)，播種方式和播量對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的互作效應(yīng)不顯著(F=0.068)。同一播量水平下，條播(T)、寬幅播種(K)和穴播(X)兩兩之間差異顯著，2 a平均蛋白質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為X>K>T。其中穴播(X)較條播(T)、寬幅播種(K)分別提高6.34%、2.83%。表明穴播(X)處理較寬幅播種(K)處理和條播(T)處理更有利于小麥籽粒中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的積累。

2.2.2 小麥籽粒各蛋白組分 由表2可知，播種方式對(duì)球蛋白有顯著影響(F=8.88*)，對(duì)清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白及谷醇比無(wú)顯著影響；播量對(duì)醇溶蛋白(F=7.003**)及谷蛋白(F= 6.826**)有極顯著影響，對(duì)清蛋白、球蛋白和谷醇比的影響不顯著；播種方式和播量對(duì)小麥籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白及谷醇比的互作效應(yīng)影響均不顯著。相同播量條件下，清蛋白、球蛋白、谷蛋白和谷醇比在穴播(X)處理下均高于寬幅播種(K)和條播(T)處理，寬幅播種(K)的醇溶蛋白高于穴播(X)、條播(T)。相同播種方式下，清蛋白、球蛋白、谷蛋白及谷醇比均在D3播量條件時(shí)出現(xiàn)最大值，醇溶蛋白在D4播量下質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。

2.3 不同播種方式和播量對(duì)小麥面粉加工品質(zhì)的影響

由表3可知，播種方式對(duì)冬小麥籽粒濕面筋(F=4.01*)影響顯著，對(duì)延展性(F=8.438**)影響極顯著；播量對(duì)籽粒濕面筋(F= 48.416**)、延展性(F=27.723*)、形成時(shí)間(F=19.559**)和穩(wěn)定時(shí)間(F=22.685**)有極顯著影響；播種方式、播量對(duì)籽粒沉降值無(wú)影響；播種方式及播量的交互效應(yīng)對(duì)籽粒濕面筋、延展性、沉降值、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間影響均不顯著。相同播量水平下，穴播(X)較寬幅播種(K)和條播(T)顯著提高延展性；穴播(X)較條播(T)顯著提高濕面筋含量、沉降值，寬幅播種(K)無(wú)顯著影響；各處理間濕面筋、沉降值、延展性表現(xiàn)為X>K>T。形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間表現(xiàn)為K>X>T，但處理間無(wú)顯著差異。相同播種方式水平下，濕面筋、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、延展性和沉降值均在D1處理時(shí)達(dá)到最大，且D1處理顯著高于其他處理。上述結(jié)果表明，穴播(X)處理更有利于提高濕面筋、 延展性和沉降值，增大播量不利于加工品質(zhì)的 提升。

表3 不同處理下冬小麥籽粒的加工品質(zhì)Table 3 Grain processing quality parameters of winter wheat under different treatment

3 討 論

3.1 播種方式和播量對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響

不同播種方式會(huì)改變小麥生長(zhǎng)的微環(huán)境條件，導(dǎo)致其農(nóng)藝性狀、生理特性和群體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，同時(shí)改變對(duì)水肥的利用效率，進(jìn)而影響到小麥的產(chǎn)量[6,28]。本研究發(fā)現(xiàn)，寬幅播種小麥籽粒產(chǎn)量較條播和穴播分別提高6.33%、6.85%，這與前人的研究結(jié)果相似[29-30]。播種方式主要通過(guò)影響有效穗數(shù)從而影響小麥籽粒的最終產(chǎn)量，而對(duì)穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量及兩者對(duì)產(chǎn)量的影響較小，與前人研究結(jié)果一致[13,31]。在關(guān)中地區(qū)多數(shù)麥田整地不精細(xì)，出苗率低的情況下，傳統(tǒng)條播易籽粒扎堆，個(gè)體間爭(zhēng)奪水肥，不利于個(gè)體發(fā)育[32]。寬幅播種加寬苗帶，出苗均勻，單株生長(zhǎng)空間較大，相比于常規(guī)條播和穴播 ，寬幅播種有利于個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育，群體質(zhì)量較好，能顯著增加有效穗數(shù)，從而提高產(chǎn)量。

有關(guān)播量對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量的影響已有大量的研究報(bào)道，但結(jié)果不盡一致。本研究表明，播量對(duì)有效穗數(shù)的影響極顯著，產(chǎn)量隨播量的增加而提高，在最大播量225 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最大，而播量對(duì)穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量無(wú)顯著影響，與前人結(jié)果一致[11,33]。也有研究表明，隨著播量的增加，穗數(shù)逐漸增大，而穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量隨著播量的增大而減小，產(chǎn)量也隨播量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)[34-35]。而在本試驗(yàn)條件下，在最大播量水平仍獲得最大產(chǎn)量，而對(duì)穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量無(wú)顯著影響，說(shuō)明冬小麥‘西農(nóng)20’仍有較大生產(chǎn)潛力。

3.2 播種方式和播量對(duì)籽粒蛋白質(zhì)組分及其含量的影響

前人關(guān)于播種方式和播量對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)組分及其含量的研究較多[36-37]，但有關(guān)露地穴播對(duì)品質(zhì)的研究較少。本研究結(jié)果表明，播種方式對(duì)蛋白質(zhì)總含量有極顯著影響，對(duì)球蛋白影響顯著，露地穴播較寬幅播種和條播分別高2.83%、6.34%。穴播在清蛋白、球蛋白、谷蛋白和谷醇比均高于寬幅和條播?？偟鞍缀考捌浣M分含量均有隨著播量的增加而先增大后減小的趨勢(shì)，與雷鈞杰等[38]研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)研究表明，播量對(duì)總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、球蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)顯著影響，對(duì)球蛋白影響顯著，對(duì)醇溶蛋白、谷蛋白和谷醇比影響極顯著，這與陳世斌[33]的研究結(jié)果類似。播種方式和播量一般通過(guò)改變小麥群體結(jié)構(gòu)從而改變溫光等微環(huán)境來(lái)影響小麥籽粒蛋白質(zhì)含量。在小麥開(kāi)花到成熟期，適當(dāng)高溫脅迫有利于蛋白質(zhì)的合成，在30 ℃內(nèi)，隨溫度的升高，籽粒N素積累加快、蛋白質(zhì)含量提高[39-40]。本試驗(yàn)穴播處理蛋白質(zhì)及其組分含量顯著高于常規(guī)條播和寬幅播種，究其原因可能與穴播群體通風(fēng)透光性較寬幅和條播差，群體溫度提高，灌漿期更易受到高溫脅迫有關(guān)，但仍有待論證。

3.3 播種方式和播量對(duì)籽粒加工品質(zhì)的影響

播種方式的不同，使得小麥的個(gè)體和群體生長(zhǎng)、資源的利用能力等產(chǎn)生差異，籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)出各自的特點(diǎn)，前人的研究結(jié)果也不盡相同。孫中偉[41]研究表明，3種播種因素顯著影響小麥籽粒的濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間和弱化度。牛澤良[42]研究發(fā)現(xiàn)，寬幅精播籽粒硬度、濕面筋含量、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸面積、最大拉伸阻力和延展性最高，而條播(CK)最低；各播種方式籽粒體積質(zhì)量和沉降值均無(wú)顯著影響。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)籽粒濕面筋含量、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間和延展性等方面寬幅播種均高于條播，這與牛澤良研究結(jié)果一致。播種方式對(duì)籽粒延展性有顯著影響，這與前人研究結(jié)果不同，可能與小麥品種及試驗(yàn)水肥條件不同有關(guān)。

有關(guān)播量對(duì)小麥籽粒加工品質(zhì)的影響，前人研究結(jié)果不盡一致。姚廣平等[43]研究表明，隨播量的增加，濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間和沉淀值均表現(xiàn)為增加趨勢(shì)。雷鈞杰等[38]研究表明，隨播量的增大小麥籽粒濕面筋含量先上升后下降。何甜[44]研究發(fā)現(xiàn)，小麥濕面筋含量隨播種密度的增大而降低，當(dāng)施肥量一定時(shí)，籽粒硬度隨播量增大總體呈減小的趨勢(shì)。但趙廣才等[45]研究認(rèn)為不同播種密度處理對(duì)加工品質(zhì)等指標(biāo)影響較小。本試驗(yàn)研究表明，播量對(duì)小麥籽粒濕面筋、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、延展性和沉降值有顯著或極顯著的影響。小麥籽粒濕面筋含量、形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間隨播量的增大而減小，這與何甜研究結(jié)果相似。

4 結(jié) 論

在本試驗(yàn)條件下，與常規(guī)條播相比，寬幅播種和增加播量能促進(jìn)單位面積穗數(shù)的增加，進(jìn)而獲得更高的籽粒產(chǎn)量。穴播顯著提高籽粒的千粒質(zhì)量，較常規(guī)條播和寬幅播種相比顯著提高總蛋白、清蛋白、球蛋白、谷蛋白、谷醇比、濕面筋、沉降值和延展性，更有利于加工品質(zhì)的形成和提高。增加適宜播量能提高蛋白質(zhì)及其各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但減小了濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、沉降值和延展性，縮短了形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，不利于加工品質(zhì)的提高。本研究發(fā)現(xiàn)，播種方式和播量對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)有一定影響，但是否具有普遍性及作用機(jī)理仍有待研究驗(yàn)證。