灌漿期噴施葉面肥對優(yōu)質強筋小麥產(chǎn)量和品質的調控

屈磊 程敦公 趙楠 黃杰 李華偉

摘要：為探尋優(yōu)質強筋小麥產(chǎn)量和品質協(xié)同提升的栽培途徑，以優(yōu)質強筋小麥濟麥44為材料，研究灌漿期噴施不同類型葉面肥對其產(chǎn)量和品質的影響，同時通過測定小麥旗葉光合特性、籽粒灌漿特性、物質積累及轉運等指標以探究產(chǎn)量和品質協(xié)同提升的生理機制。結果表明，灌漿期噴施1%尿素、1%尿素硝酸銨和1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀均可顯著提高濟麥44灌漿前期旗葉凈光合速率（Pn），減緩灌漿后期旗葉Pn降低，提高籽粒灌漿速率和延長緩增期、快增期持續(xù)時間，最終提高千粒重和產(chǎn)量;促進植株和籽粒氮素積累，籽粒蛋白質和濕面筋含量升高;與噴施純氮葉面肥（1%尿素、1%尿素硝酸銨）相比，1%尿素配施0.3%磷酸二氫鉀旗葉Pn、籽粒灌漿速率和產(chǎn)量的升幅更大。噴施純氮葉面肥降低面團穩(wěn)定時間，大多降低最大拉伸阻力。1%尿素配施0.3%磷酸二氫鉀處理提高籽粒蛋白質含量，降低沉降值，提高面團穩(wěn)定時間和最大拉伸阻力，有利于品質提高。噴施1% ALVEA海藻提取物提高旗葉凈光合速率、氮素吸收指數(shù)、籽粒產(chǎn)量、蛋白質和濕面筋含量，面團穩(wěn)定時間和最大拉伸阻力也有所改善?？梢?，灌漿期氮與磷鉀肥配施或單獨噴施ALVEA海藻提取物都可促進濟麥44產(chǎn)量和品質的協(xié)同提高，考慮到經(jīng)濟投入，可選擇在灌漿期噴施氮磷鉀配比的葉面肥（1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀），而綠色有機農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)可考慮噴施海藻提取物。

關鍵詞：優(yōu)質強筋小麥;產(chǎn)量和品質協(xié)同提升;蛋白質;穩(wěn)定時間

中圖分類號：S512.1+10.62 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2022）01-0068-06

小麥是我國北方主要的口糧作物，是許多面食制品的原料。近年來，我國小麥生產(chǎn)總量節(jié)節(jié)攀升，但隨著人民生活水平的改善和消費結構的優(yōu)化，對優(yōu)質專用小麥的需求量不斷提升，目前在我國小麥供給總量充足的情況下每年仍需進口400萬t左右的優(yōu)質小麥[1]。優(yōu)質小麥生產(chǎn)與食品工業(yè)需求之間存在著結構性矛盾[2]?？诩Z的絕對安全不僅包括糧食數(shù)量的安全，為防止需求外溢，也應保障質量安全，使國內小麥質量滿足加工需求。然而我國目前優(yōu)質小麥的生產(chǎn)技術還相對落后，優(yōu)質小麥品種的產(chǎn)量和品質潛力不能充分發(fā)揮。因此，針對現(xiàn)有優(yōu)質小麥品種制定配套的栽培措施對其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

小麥的產(chǎn)量和品質主要在灌漿期形成，兩者形成所需營養(yǎng)元素可通過根系和葉片兩種方式吸收。小麥進入灌漿期，根系活力開始下降，其對土壤中營養(yǎng)元素的吸收能力下降[3]，此時葉面施肥成為土壤施肥的有效輔助手段。小麥葉片對噴施的外源營養(yǎng)元素具有很強的吸收能力，并可通過擴散方式直接被葉肉細胞吸收利用，見效快、養(yǎng)分吸收利用率高，能在較小肥料用量基礎上發(fā)揮土壤施肥所不能及的作用[4，5]。加之現(xiàn)在完善的配套飛行噴施設備，使得葉面施肥變得簡單快捷，成為輕簡化高效農(nóng)業(yè)必不可少的措施。研究表明，小麥生育后期噴施營養(yǎng)元素如氮、氮+磷、氮+磷+鉀、氮+鉀可提高小麥葉片葉綠素含量、改善葉片光合功能，促進物質轉運，從而提高小麥千粒重，增加籽粒產(chǎn)量，提高籽粒粗蛋白含量[4，6，7]。海藻肥是一種天然肥料，為業(yè)界公認的第四代肥料，是繼有機肥料和生物肥料之后的又一理想肥料。海藻肥富含海藻多糖、纖維素和生長素類、脂類、維生素類等多種營養(yǎng)物質和豐富的生物活性物質[8]。海藻肥可以顯著促進植物生長[9，10]，提高豆類的發(fā)芽率、根長、芽長、蛋白質含量等[11]?？梢钥闯?，目前對葉面肥噴施效果的研究主要集中在產(chǎn)量提升上，而對產(chǎn)量和品質的協(xié)同調控研究較少。

濟麥44是山東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所育成的綠色強筋小麥品種，2018年通過山東省審定，2015—2017年山東省小麥品種高肥組區(qū)試中平均單產(chǎn)9055.5kg/hm2，2017—2018年高產(chǎn)組生產(chǎn)試驗中平均單產(chǎn)8100.0kg/hm2[12]。2017—2020年連續(xù)4年達到國標和鄭州商品交易所強筋小麥標準，受到加工企業(yè)的高度認可。為實現(xiàn)該品種良種良法配套和高產(chǎn)優(yōu)質相結合，充分發(fā)揮其優(yōu)質小麥產(chǎn)量和品質潛力，特進行灌漿期葉面肥噴施試驗，研究其對濟麥44產(chǎn)量、品質的影響及其生理機制，以期為優(yōu)質強筋小麥配套栽培技術的建立提供理論及實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019—2020年在濟寧市兗州區(qū)小孟鎮(zhèn)和淄博桓臺縣閆家村進行。試驗地土質為壤土，耕作制度為一年兩熟，前茬為玉米。2018年濟寧點0～20cm土層土壤有機質含量11.55g/kg、堿解氮70.25mg/kg、速效磷25.68mg/kg和速效鉀98.71mg/kg;淄博點0～20cm土層土壤有機質含量10.8g/kg、堿解氮82.1mg/kg、速效磷25.44mg/kg和速效鉀88.91mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗選用高產(chǎn)優(yōu)質強筋小麥品種濟麥44為材料。共設5個處理，即分別于小麥花后5、15天噴施1%尿素硝酸銨、1%尿素、1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀和1% ALVEA海藻提取物（法國Vivagro公司提供），以噴施同體積純凈水為對照，每次每處理用量均為3L。每處理15m2，重復3次。

2018年10 月15 日播種，基本苗225萬/hm2，播前施入純N 120kg/hm2、P2O5 60kg/hm2和K2O120kg/hm2，拔節(jié)期追施純N120kg/hm2。其它管理措施同大田高產(chǎn)栽培。

1.3 樣品采集與測定

單葉光合速率（Pn）：開花后10、20天，用美國產(chǎn)LI-6400（Li-CorInc）便攜式光合作用測定系統(tǒng)測定。

成熟期每小區(qū)選取1m×2行計算單位面積穗數(shù)，隨機取連續(xù)20個穗測取穗粒數(shù)，收獲1.6m×2.0m小麥籽粒用于產(chǎn)量計算和品質測定。

籽粒收獲并貯存2個月后，據(jù)AACC26-10方法潤麥。采用BrabenderQuadrumatJunior實驗磨制粉，面粉熟化1個月后用于品質測定。樣品氮含量采用半微量凱氏定氮法測定，全氮含量乘以5.7即為蛋白含量，并折合成籽粒14%含水量下的含量。氮素收獲指數(shù)：收獲期籽粒氮素含量與植株氮素含量比值。濕面筋含量用Perten面筋洗滌儀，根據(jù)AACC38-12A方法測定;SDS沉淀值根據(jù)AACC56-70方法測定;粉質儀參數(shù)采用德國Brabender粉質儀按AACC54-21方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析，用MicrosoftExcel2010作圖。

2 結果與分析

2.1 葉面肥對小麥旗葉光合作用的影響

圖1顯示，花后10天，兩試驗點濟麥44旗葉凈光合速率均表現(xiàn)為：噴施1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀、1%尿素硝酸銨兩處理顯著高于噴施1%尿素、1% ALVEA處理，4個處理均顯著高于對照?；ê?0天，噴施1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀、1%尿素硝酸銨、1%尿素3個處理間旗葉凈光合速率差異不顯著，但均顯著高于1% ALVEA和對照，而1% ALVEA處理在濟寧點與對照無顯著差異，淄博點顯著大于對照。

2.2 葉面肥對濟麥44粒重及灌漿速率的影響

與對照相比，灌漿期噴施含氮葉面肥（1%尿素、1%尿素硝酸銨和1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀）可顯著增加濟麥44千粒重（表1），兩試驗點千粒重均表現(xiàn)為1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀處理顯著大于1%尿素、1%尿素硝酸銨處理，而后兩者無顯著差異;1% ALVEA處理千粒重濟寧點與對照無顯著差異，淄博點顯著高于對照。噴施葉面肥對籽粒到達最大灌漿速率的時間（Tmax）無顯著影響。噴施含氮葉面肥均顯著提高籽粒最大灌漿速率（Rmax），其中1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀處理Rmax增幅最大，濟寧和淄博點分別較對照提高6.4%和6.7%;但1% ALVEA處理對Tmax和Rmax均無顯著影響。與對照相比，灌漿期噴施含氮葉面肥顯著提高籽粒漸增期（1%尿素處理除外）、快增期和緩增期的灌漿速率，同時顯著提高漸增期和快增期的持續(xù)時間。噴施1% ALVEA對灌漿二級參數(shù)影響的效果兩試驗點表現(xiàn)不一致，淄博點顯著增加漸增期灌漿速率以及快增期、緩增期的持續(xù)時長，濟寧點只顯著增加漸增期的灌漿持續(xù)時間。

2.3 葉面肥對濟麥44氮素吸收轉運的影響

從圖2可以看出，和對照相比，灌漿期噴施含氮葉面肥可顯著提高植株總氮素積累量和籽粒氮素積累量，其中1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀處理籽粒氮素積累量最高，其次是1%尿素硝酸銨和1%尿素處理，都顯著大于1%ALVEA處理和對照。與對照相比，灌漿期噴施1%ALVEA對成熟期植株氮素積累無顯著影響，但籽粒氮素積累量卻顯著提高。

氮素收獲指數(shù)，1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀處理，濟寧和淄博點分別比對照提高2.60%和2.50%，噴施1% ALVEA處理，分別比對照提高2.60%和1.25%。與1%尿素和1%尿素硝酸銨處理的氮素收獲指數(shù)較對照降低。

2.4 葉面肥對濟麥44產(chǎn)量和面粉品質的影響

噴施含氮葉面肥后，兩試點濟麥44產(chǎn)量較對照都有顯著提高，其中1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀處理增幅最大;1% ALVEA處理產(chǎn)量濟寧點無顯著變化，淄博點顯著提高。兩試點小麥籽粒蛋白質和濕面筋含量均表現(xiàn)為1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀處理最大，其次為1%尿素硝酸銨處理，1%尿素和1%ALVEA處理間無顯著差異，且都顯著大于對照。灌漿期噴施1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀、1% ALVEA均顯著降低面粉沉降值，顯著提高面團形成時間、穩(wěn)定時間和最大拉伸阻力。噴施1%尿素顯著增加濟寧點面粉沉降值、顯著降低面團形成時間和穩(wěn)定時間，對最大拉伸阻力無顯著影響;顯著降低淄博點面團穩(wěn)定時間和最大拉伸阻力，但對面粉沉降值和形成時間無顯著影響。噴施1%尿素硝酸銨后，兩試驗點小麥面團形成時間、穩(wěn)定時間和最大拉伸阻力顯著降低，沉降值未受影響。

3 討論與結論

小麥的生育期較長，灌漿期是小麥產(chǎn)量和品質形成的最重要時期，而此時根系施肥不能及時補充生殖器官發(fā)育養(yǎng)分所需，葉面肥可方便、快速、高效地為其生長提高營養(yǎng)。葉面噴施N、NPK或者海藻提取物都有利于作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成[4，6，7]，本研究與前人研究結果相同，即花后5、15天（灌漿期）噴施1%尿素、1%尿素硝酸銨、1%尿素+3%磷酸二氫鉀和1% ALVEA海藻提取物都可提高濟麥44產(chǎn)量?；ê蠊夂献饔檬切←湲a(chǎn)量形成的主要物質來源，灌漿期增施氮肥可提高葉片葉綠素含量，同時提高參與光合作用各種酶的活性，從而提高小麥的光合生產(chǎn)能力[4，6，7]。本研究中，噴施含氮葉面肥都可提高小麥旗葉灌漿中期凈光合速率，同時減緩其灌漿后期的下降，提高葉片的光合作用強度，延緩其衰老。磷和鉀都是小麥籽粒和品質形成必需的大量元素，磷參與ATP的形成、CO2的固定以及同化產(chǎn)物的轉運輸出等生理過程[13]，鉀參與多種代謝過程的酶系活化[14，15]。灌漿期噴施磷或鉀都可促進小麥籽粒發(fā)育，提高小麥產(chǎn)量[4，6，7]。本研究中，1%尿素配施0.3%磷酸二氫鉀具有明顯的復合增效作用，對濟麥44旗葉光合作用、千粒重和最終產(chǎn)量的提高顯著高于單獨噴施1%尿素、1%尿素硝酸銨。天然海藻提取物富含多種營養(yǎng)物質和豐富的生物活性物質[8]，有利于植物生長。本研究中，噴施1% ALVEA海藻提取物提高灌漿中期旗葉光合速率，有利于光合物質積累和產(chǎn)量提高。

蛋白質含量是小麥品質的一個重要指標，含量多少及質量與小麥的最終加工品質息息相關。優(yōu)質專用小麥生產(chǎn)，在充分發(fā)揮品種產(chǎn)量潛力的同時更應注重品質的穩(wěn)定。氮素施用直接影響小麥植株中氮素的積累和分配，從而影響籽粒蛋白質含量與質量[16，17]。本研究中，灌漿期噴施含氮葉面肥可顯著提高小麥植株和籽粒的氮素積累量，從而提高籽粒蛋白質含量。尿素硝酸銨含有硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和酰胺態(tài)氮，可以滿足小麥對不同氮形態(tài)的需求。本研究中，與噴施相同濃度的尿素相比，含多元氮形態(tài)的尿素硝酸銨更有利于氮素吸收，植株和籽粒的氮素積累量更高;而尿素配施磷鉀肥對植株氮素積累具有復合正效應，即1%尿素+0.3%磷酸二氫鉀處理小麥植株氮素積累量最高，并提高其氮素收獲指數(shù)，這與馮斌等[7]的研究結果一致。有意思的是，本研究中1% ALVEA海藻提取物對小麥植株氮素積累并無顯著影響，但卻提高籽粒蛋白質含量。這可能是由于海藻提取物能提高氮素收獲指數(shù)所致，換言之海藻提取物促進氮素從營養(yǎng)器官向生殖器官的轉運，繼而促進籽粒蛋白質積累。

小麥籽粒濕面筋含量和面團流變學特性等品質指標直接決定了小麥加工品質和經(jīng)濟價值。小麥品質由遺傳因素決定，同時也受外部環(huán)境因素影響，包括溫光水肥及人為給予的栽培措施等[18-20]。趙廣才等[21]研究發(fā)現(xiàn)，增施氮肥能夠顯著增加強筋小麥籽粒蛋白質含量，進而改善加工品質。徐恒永等[22]也指出，施氮量的多少與強筋小麥籽粒濕面筋增加量呈正比關系，與面團穩(wěn)定時間則呈現(xiàn)出開口向下的二次函數(shù)關系。本研究中，灌漿期噴施含氮葉面肥都顯著提高濟麥44籽粒的濕面筋含量，但對面團流變學特征參數(shù)影響不同，總的來說單獨噴施含氮葉面肥（尿素或尿素硝酸銨）對小麥面團形成時間、穩(wěn)定時間和最大拉伸阻力都有不利影響，但配施磷酸二氫鉀可改善小麥面團形成時間、穩(wěn)定時間和最大拉伸阻力。

綜上所述，灌漿期噴施含氮葉面肥可顯著提高優(yōu)質強筋小麥44籽粒產(chǎn)量，氮肥配施磷鉀肥可促進產(chǎn)量和品質的協(xié)同提高。灌漿期噴施1%海藻提取物（1% ALVEA）可促進營養(yǎng)器官氮素向籽粒的轉運，從而協(xié)同提高產(chǎn)量和品質。灌漿期噴施氮磷鉀配比的葉面肥或1% ALVEA海藻提取物都可促進濟麥44產(chǎn)量和品質協(xié)同提高，考慮到經(jīng)濟投入，可選擇前者（1%尿素+3%磷酸二氫鉀），而綠色有機農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)可考慮噴施海藻提取物。