強筋小麥揚麥29產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)對栽培措施的響應(yīng)

李東升， 胡文靜，2， 吳榮林， 高德榮，2， 朱冬梅，2， 陸成彬，2

(1.江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村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；2.揚州大學(xué)/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇揚州 225009)

長江中下游地區(qū)是我國第二大麥區(qū)，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《小麥優(yōu)勢區(qū)域布局規(guī)劃》中優(yōu)質(zhì)弱筋、中筋小麥的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)。該麥區(qū)歷年來培育出眾多大面積的中筋、弱筋小麥品種，例如揚麥13、揚麥15、揚麥16、寧麥13等。隨著物質(zhì)生活水平的提高和飲食多樣化的發(fā)展，人們對適合制作面包、速凍水餃和高檔方便面等食品的優(yōu)質(zhì)強筋小麥的需求日益增長。但該類小麥年供需缺口在200萬～300萬t，長江中下游地區(qū)優(yōu)質(zhì)強筋小麥明顯供不應(yīng)求，每年均需要進口或者遠(yuǎn)地調(diào)運。該地區(qū)是稻茬輪作區(qū)，隨著水稻機插秧和直播面積不斷擴大，收獲期推遲，導(dǎo)致小麥播期逐步推遲。遲播一方面導(dǎo)致小麥全生育期縮短，營養(yǎng)生長不足，有效穗數(shù)和穗粒數(shù)減少；另一方面導(dǎo)致小麥在開花期至成熟期易遇到高溫多濕天氣，增加遭遇各種病害和逆境的風(fēng)險，嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，選育和推廣高產(chǎn)抗病的強筋小麥品種是解決上述問題最有效的途徑。

小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)是品種基因型、生態(tài)條件和栽培措施等綜合作用的表現(xiàn)。播期、播種密度和施氮水平是影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子。多數(shù)研究表明，小麥籽粒蛋白質(zhì)的含量隨著播期、播種密度和施氮量的不同，其表現(xiàn)明顯不同。朱新開等研究了氮肥對中筋小麥氮素吸收、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)施氮量在220～270 kg/hm范圍內(nèi)，基、追肥平衡施用，中筋小麥品種揚麥10 號產(chǎn)量能達到6 750 kg/hm以上。胡文靜等研究晚播條件下，品種、施氮量和密度對中筋小麥和弱筋小麥籽粒產(chǎn)量等的影響，發(fā)現(xiàn)通過選用千粒質(zhì)量較高的品種、選擇適宜施氮量和提高播種密度，可降低晚播對小麥產(chǎn)量的不利影響。長江中下游麥區(qū)罕見大面積推廣的強筋小麥品種，相關(guān)的栽培技術(shù)措施研究較少。揚麥29是江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的春性紅皮強筋小麥新品種，目前正在長江中下游地區(qū)示范推廣。為了促進該品種生產(chǎn)技術(shù)的熟化和轉(zhuǎn)化應(yīng)用，本試驗研究了不同播期、播種密度和施氮量對其籽粒產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及品質(zhì)的影響，旨在探索揚麥29的群體調(diào)節(jié)能力，明確其產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的最佳栽培措施，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 試驗地點概況

試驗于2019—2020年在江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所萬福試驗基地進行。試驗前茬為綠肥，土質(zhì)為沙質(zhì)壤土。2019年秋播時0～20 cm耕層土壤堿解氮含量為80.50 mg/kg，速效磷含量為 43.57 mg/kg，速效鉀含量為90.80 mg/kg，全氮含量為1.57 g/kg，全磷含量為5.96 g/kg，全鉀含量為66.48 g/kg。土壤有機質(zhì)含量為14.12 g/kg。

1.2 試驗材料

試驗材料為強筋小麥新品種揚麥29，是江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所以揚麥17為輪回親本與抗白粉病中間材料雜交、回交多代后再與鎮(zhèn)麥9號雜交選育的春性紅皮小麥品種。2019、2020年分別通過江蘇省、安徽省品種審定和引種備案。該品種在生產(chǎn)試驗中，產(chǎn)量水平較對照揚麥20平均增產(chǎn)5.5%。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心檢測結(jié)果顯示，揚麥29平均蛋白質(zhì)含量達到16.8%，濕面筋達到33.7%，吸水量達到65.5 mL/100 g，穩(wěn)定時間達到21.8 min，最大拉伸阻力達到636E.U.，拉伸面積達到 140 cm，硬度指數(shù)達到67.7，達強筋小麥品種標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過分子標(biāo)記檢測發(fā)現(xiàn)，揚麥29攜有抗白粉病基因，抗赤霉病QTL位點QFhb-yaas-2DL、QFhb-yaas-3BL和QFhb-yaas-4DS，經(jīng)多年白粉病和赤霉病接種鑒定結(jié)果顯示，其抗白粉病、中抗赤霉病。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用3因素裂區(qū)設(shè)計，以播期為主區(qū)，設(shè)10月25日(A1)、11月7日(A2)、11月20日(A3)3個水平；以播種密度為副區(qū)，設(shè)225萬株/hm(B1)、300萬株/hm(B2)、375萬株/hm(B3)3個水平；以施氮水平為裂區(qū)，設(shè)全生育期施純氮 120 kg/hm(C1)、180 kg/hm(C2)、240 kg/hm(C3)、300 kg/hm(C4)4個水平。氮肥中基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節(jié)孕穗肥=5 ∶1 ∶4；基肥在播種前1 d施用，壯蘗肥于4葉期施用，拔節(jié)孕穗肥于葉齡余數(shù)2.5葉期施用。PO、KO施用量均為 60 kg/hm，全部作為基肥施入土壤。采用試驗小區(qū)播種機條播，10行區(qū)，小區(qū)面積6.67 m，3次重復(fù)。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。

1.4 測定項目與方法

產(chǎn)量及其構(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。小麥成熟前，每小區(qū)中間測定1 m，共3個樣點，折算出單位面積有效穗數(shù)。成熟后，每小區(qū)取代表性50穗，全部脫粒計算總數(shù)換算成每穗粒數(shù)；取2份500粒曬干的種子，分別稱質(zhì)量取其平均值，如2次誤差超過0.5 g時，則需要重新稱質(zhì)量，3次重復(fù)。使用小區(qū)聯(lián)合收割機分別收獲，自然晾曬，測定籽粒水分并折算為13%的標(biāo)準(zhǔn)，測定小區(qū)產(chǎn)量，折算成每公頃產(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，一般硬度指數(shù)小于40為軟質(zhì)麥，大于60為硬質(zhì)麥，介于二者之間為混合麥。蛋白質(zhì)含量用DA7200近紅外儀檢測。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)采用Excel 2016、DPS和SPSS等軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培措施對揚麥29籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

表1分析表明，播期對產(chǎn)量有顯著影響，其中A1處理產(chǎn)量最高，分別比A2、A3增產(chǎn)9.98 %、22.07%，表明播期早的比播期遲的產(chǎn)量水平高。播種密度對產(chǎn)量影響顯著，處理間產(chǎn)量隨密度增加而增加，B1處理產(chǎn)量最低，B3最高。增加施氮量較C1顯著增加產(chǎn)量，但C2、C3、C4處理間無顯著差異，C3處理下產(chǎn)量最高，為8 973.33 kg/hm。產(chǎn)量構(gòu)成要素均對密度和施氮量無顯著響應(yīng)，對播期有顯著響應(yīng)。播期10月25日、11月20日的穗數(shù)和穗粒數(shù)無顯著差異，11月7日的穗數(shù)達到最高，穗粒數(shù)達到最低；10月25日、11月7日的千粒質(zhì)量無顯著差異，11月20日的千粒質(zhì)量顯著降低。

表1 栽培措施對揚麥29籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子和籽粒品質(zhì)的影響(2019—2020年)

2.2 栽培措施互作對揚麥29籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

從表2可以看出，播期整體對穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的影響均不顯著。分析發(fā)現(xiàn)，在同一播期處理下，產(chǎn)量隨播種密度和施氮量增加而提高。其中，A1播期，在B2C4組合處理下，產(chǎn)量達到本試驗的最高值10 717.5 kg/hm；A3播期，B1C1組合的產(chǎn)量最低，為7 305 kg/hm。在同一密度處理下，播期和施氮量互作對產(chǎn)量有顯著影響，播期推遲產(chǎn)量降低，增施氮肥可彌補產(chǎn)量損失。B1播種密度下，A1C3組合的產(chǎn)量達到該播種密度下的最高值，為10 312.50 kg/hm，且千粒質(zhì)量達到本試驗的最高值50.62 g；在B2、B3播種密度處理下，均以A1C4組合產(chǎn)量最高，且A1B2C4、A1B3C4的產(chǎn)量構(gòu)成要素之間無顯著差異。在同一氮肥處理下，播期和密度互作對產(chǎn)量有顯著影響，在高氮肥C3、C4處理下，播期推遲導(dǎo)致產(chǎn)量降低；在低氮肥C1、C2處理下，播種密度增加產(chǎn)量提高。分析發(fā)現(xiàn)同一氮肥處理下，播期和密度互作對穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量均無顯著影響。

表2 不同栽培措施互作對揚麥29籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因子和籽粒品質(zhì)的影響(2019—2020年)

2.3 栽培措施對揚麥29籽粒品質(zhì)的影響

多重比較可以看出(表1)，播期對蛋白質(zhì)含量和硬度無顯著影響，但籽粒蛋白質(zhì)含量有隨播期推遲而提高的趨勢，而且較遲播種(A3處理)的籽粒硬度也最高。播種密度對蛋白質(zhì)有顯著影響，B2處理下籽粒蛋白質(zhì)含量顯著低于B1、B3；播種密度對籽粒硬度無顯著影響。籽粒蛋白質(zhì)含量對施氮量有顯著性響應(yīng)，隨施氮量的增加而顯著增加，表現(xiàn)為C1

2.4 不同栽培措施互作對揚麥29籽粒品質(zhì)的影響

從表2分析可以看出，播期和播種密度互作對籽粒蛋白質(zhì)含量和硬度具有顯著影響，隨施氮量增加，蛋白質(zhì)含量增加，以A3B1C4處理最高。播期和施氮量互作對籽粒蛋白質(zhì)含量和硬度具有一定的影響。同一播種密度處理下，硬度隨施氮量的增加而增加，隨播期的推遲先降低后增加，在A3B3C2處理時硬度達到最大值62.23；B2處理時，A2C3和A2C4組合下的蛋白質(zhì)含量較A1C3和A1C4、A3C3和A3C4低，分別在B1和B3處理時播期和施氮量的互作對蛋白質(zhì)含量均無顯著影響。播種密度和施氮量互作對蛋白質(zhì)含量具有一定的影響，播期推遲蛋白質(zhì)含量增加。A3播期，B1C4處理下籽粒蛋白質(zhì)含量達到本試驗的最高值17.16%；A2播期，B1C1處理下籽粒蛋白質(zhì)含量達到本試驗的最低值12.03%，硬度值整體較低。因此，播期推遲對強筋小麥的蛋白質(zhì)含量和硬度具有促進作用。

2.5 揚麥29籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成要素之間的關(guān)系

從表3產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素之間相關(guān)分析可以看出，產(chǎn)量3要素與產(chǎn)量的相關(guān)性大小為千粒質(zhì)量>穗粒數(shù)>穗數(shù)，其中千粒質(zhì)量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，正相關(guān)系數(shù)達到0.64，穗數(shù)與穗粒數(shù)呈顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.34。千粒質(zhì)量與穗數(shù)呈一定的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.05，與穗粒數(shù)有一定的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.15；穗數(shù)與產(chǎn)量呈一定的正相關(guān)，正相關(guān)系數(shù)為0.02。穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈一定的正相關(guān)，正相關(guān)系數(shù)為0.28。

表3 揚麥29產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的相關(guān)性分析結(jié)果(2019—2020年)

3 結(jié)論與討論

3.1 栽培措施及互作對揚麥29籽粒產(chǎn)量的調(diào)控效應(yīng)

研究結(jié)果表明，播期、播種密度和施氮量等栽培措施對產(chǎn)量有顯著影響，C1施氮量120 kg/hm處理下產(chǎn)量最低，施氮量180～300 kg/hm(C2～C4)處理下產(chǎn)量之間無顯著差異。產(chǎn)量構(gòu)成要素對密度和施氮量均無顯著響應(yīng)，說明揚麥29的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量在不同的播種密度和施氮量下穩(wěn)定性較好。播期對產(chǎn)量構(gòu)成要素均有顯著影響，11月7日時穗數(shù)達到最高，為502.50萬穗/hm，顯著高于10月25日和11月20日播種時； 穗粒數(shù)卻最低，為33.94粒/穗，顯著低于10月25日和11月20日播種時，說明播期過早和過晚均對揚麥29的穗粒數(shù)會有一定的負(fù)向影響。

在10月25日播種時，密度300萬株/hm和施氮量300 kg/hm(A1B2C4)處理下產(chǎn)量最高，而此時的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均較高，其中千粒質(zhì)量達到最高值，與其千粒質(zhì)量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)的結(jié)果相一致。揚麥29的籽粒產(chǎn)量達到 10 000 kg/hm以上的播期處理均是10月25日，說明該品種在早播情況下易達到高產(chǎn)，千粒質(zhì)量是早播時產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因子。

穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量是構(gòu)成小麥產(chǎn)量的2個重要因素，尤其對晚播小麥，麥穗分化時間短、 發(fā)育快，因而穗粒數(shù)減少、千粒質(zhì)量降低成為制約晚播小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵問題。王振林等研究表明，源庫調(diào)節(jié)可影響晚播小麥的千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)等因素，但其對不同的品種類型效應(yīng)不同。長江中下游稻麥輪作區(qū)的小麥播種期因水稻收獲遲，而形成了普遍播種較晚的局面。分析晚播條件下(播期11月20日)的播種密度和施氮量對揚麥29產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)此時播種密度和施氮量分別在375萬株/hm、180 kg/hm(B3C2)和300萬株/hm、300 kg/hm(B2C4)處理下產(chǎn)量均較高，達到8 200 kg/hm以上。王慧等研究表明，隨著播期的推遲和播種量的增加，遲播對產(chǎn)量的影響在不同品種間具有顯著差異，認(rèn)為揚麥16在遲播條件下仍能達到高產(chǎn)的原因是千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)下降幅度小。但本研究中揚麥29在11月20日播期處理下其千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)均下降顯著，產(chǎn)量達到8 250 kg/hm時穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量分別為31.4粒/穗、42.74 g，穗數(shù)達到485.63萬穗/hm，為這個播期處理下的最高產(chǎn)量。因此，揚麥29在晚播條件下，增加播種密度到300萬～375萬株/hm，增施氮量達到180～300 kg/hm，可在千粒質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，提高穗數(shù)，保證產(chǎn)量。

3.2 栽培措施及互作對揚麥29籽粒品質(zhì)的調(diào)控效應(yīng)

試驗結(jié)果表明，籽粒蛋白質(zhì)含量隨著播期的推遲而升高，但是無顯著差異，與前人研究不完全一致。籽粒蛋白質(zhì)含量隨施氮量的增加顯著升高，播種密度對蛋白質(zhì)含量具有顯著影響，表現(xiàn)為播種密度為300萬株/hm時蛋白質(zhì)含量顯著低于密度225萬株/hm和密度375萬株/hm處理。劉瑩等研究發(fā)現(xiàn)，播種密度在180萬～315萬株/hm范圍內(nèi)，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量先降低后升高，播期在10月14日至11月08日范圍內(nèi)，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量先升高后降低。揚麥29籽粒蛋白質(zhì)含量在11月20日播期、225萬株/hm播種密度、300 kg/hm施氮量水平下可達到最高值17.16%，與前人研究結(jié)果基本一致。已有報道指出，小麥籽粒硬度是由主效基因控制，不易受環(huán)境影響。本研究結(jié)果表明，除施氮量外，播期和密度對揚麥29的硬度均無顯著影響。

根據(jù)小麥品種品質(zhì)分類，強筋小麥生產(chǎn)應(yīng)以提高蛋白質(zhì)含量為目標(biāo)，在優(yōu)質(zhì)的前提下獲取高產(chǎn)、高效。因此，分析總結(jié)揚麥29在不同播期下的產(chǎn)量和強筋品質(zhì)協(xié)同提高的最佳栽培措施為：(1)播期10月25日，密度225萬株/hm、施氮量240 kg/hm(B1C3)和密度375萬株/hm、300 kg/hm(B3C4)處理下，產(chǎn)量均超過 10 000 kg/hm，籽粒蛋白質(zhì)含量均超過14.0%；(2)11月7日播種，密度375萬株/hm、施氮量 240 kg/hm(B3C2)和密度375萬株/hm、施氮量300 kg/hm(B3C3)產(chǎn)量均超過 9 000 kg/hm，籽粒蛋白質(zhì)含量均超過14.0%；(3)11月20日播種，密度300萬株/hm、施氮量 300 kg/hm(B2C4)和密度375萬株/hm、施氮量240 kg/hm(B3C3)，產(chǎn)量均超過8 000 kg/hm，籽粒蛋白質(zhì)含量均超過15.0%。