施氮量對弱筋小麥商麥188干物質形成、籽粒品質及產量的影響

孟自力 朱倩 倪雪峰 王祁 閆向泉 朱偉

施氮量對弱筋小麥商麥188干物質形成、籽粒品質及產量的影響

孟自力 朱倩 倪雪峰 王祁 閆向泉 朱偉

（商丘市農林科學院 河南商丘 476000）

設計5個施氮量0（N0，CK）、100（N100）、150（N150）、200（N200）、250 kg/hm2（N250），研究不同施氮量水平對弱筋小麥商麥188干物質形成、籽粒品質及產量的影響。結果顯示：在施氮量0～ 250 kg/hm2，干物質積累量與氮肥施用量呈正相關，施氮為200 kg/hm2時最高。開花前后，N200處理的營養(yǎng)器官貯藏同化物轉運量、干物質積累量和對籽粒貢獻率均較高；開花前，N200較其他處理更有利于營養(yǎng)器官所貯藏的同化物向籽粒轉運，轉運量比N250、N150、N100、N0分別高9.58%、22.18%、44.53%、129.91%；開花后，N200干物質在籽粒中的積累量較N250、N150、N100、N0分別高3.66%、3.78%、6.18%、6.82%，說明N200處理在植物成熟期有利于積累干物質，開花后也有利于物質向籽粒轉運，維持了灌漿中后期較高的籽粒灌漿速率，增加粒重效果最優(yōu)。弱筋小麥商麥188籽粒品質與施氮量的增加呈負相關，在N0、N100、N150和N200處理時，粗蛋白質含量、濕面筋含量、吸水率、穩(wěn)定時間等指標均達到優(yōu)質弱筋小麥的標準；在N250處理中，其蛋白質含量指標超過了國家規(guī)定的優(yōu)質弱筋小麥的最低標準，所以認為，施氮量在200 kg/hm2以下才能保證弱筋小麥的品質；弱筋小麥在N200處理下獲得了最高產量，各處理表現為N200>N250>N150>N100>N0，前4個處理較N0分別提高了42.99%、38.70%、24.85%、12.39%。綜合考慮小麥干物質積累量、籽粒品質和產量等結果可知，N200是本試驗條件下弱筋小麥品種商麥188獲得的優(yōu)質與高產的最佳處理。

弱筋小麥；施氮量；干物質；籽粒品質；產量

氮素是小麥生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素[1]，我國氮肥利用率較低[2-4]、土壤含氮量過高，不僅增加了成本，還會造成土壤酸化和環(huán)境污染等問題[5-7]。提高氮肥利用率，包括氮素吸收、運輸、還原、同化、轉運和再遷移等過程[8-11]，是當前面臨的一大難題。以往有關氮肥利用效率、氮素轉運機理和合理施肥方案的研究和報道多集中在中筋和強筋小麥上[12-19]，而在弱筋小麥對氮素的吸收、轉運、積累及其籽粒品質的形成方面研究較少。因此，研究出適用于弱筋小麥的合理施氮量，對提高弱筋小麥產量和優(yōu)質、降低環(huán)境污染及節(jié)約成本等具有重要意義。本試驗選用由商丘市農林科學院自主選育的弱筋小麥新品種商麥188（用作蛋糕和釀酒等的專用小麥）為材料，設置5個施氮水平，探討不同施氮量對弱筋小麥商麥188干物質形成、籽粒品質及產量的影響，進一步明確弱筋小麥的最佳施氮量。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗田概況 商丘市農林科學院試驗田（2021—2022年）年平均氣溫（14.2℃）和年平均降水量（700 mm）適中；耕層土壤（0～20 cm）養(yǎng)分含量：有機質21.1 g/kg，全氮0.76 g/kg，水解氮102 g/kg，有效磷48.8 g/kg，速效鉀93.22 g/kg，pH 7.01。

1.1.2 供試品種 供試品種為弱筋小麥新品種商麥188，由商丘市農林科學院提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 設置5個施氮水平，分別為全生育期不施氮（N0）以及施氮100（N100）、150（N150）、200（N200）、250 kg/hm2（N250），3次重復，共15個小區(qū)，每個小區(qū)長9 m、寬1.5 m，小區(qū)面積13.5 m2。播種前施P2O5150 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2做底肥，氮肥基追比為5:5，供試品種為商麥188，播種日期為2021年10月8日，播種量225萬/hm2，三葉期定樣段。

1.2.2 干物質積累量測定 采用隨機的方法，分別于4個時期（開花期、拔節(jié)期、越冬期以及成熟期）提取5株樣本的干物質；烘干，稱重，并通過公式求出干物質積累量的值。

1.2.3 干物質運轉相關指標計算

開花前營養(yǎng)器官貯藏干物質轉運量=開花期干物質量?成熟期營養(yǎng)器官干物質量

開花后干物質在籽粒中的分配量=成熟期籽粒干重?開花前營養(yǎng)器官貯藏干物質轉運

1.2.4 籽粒品質測定 小麥粗蛋白質含量、吸水率、濕面筋含量、穩(wěn)定時間等指標的測定，使用儀器DA7250型近紅外分析儀。

1.2.5 產量及其構成因素測定 于成熟期測產，每小區(qū)隨機取均勻地段1 m，雙行調查有效穗數，用于計算公頃穗數，之后選取最具代表性的20株植株，于室內考種，并測量其千粒重，計算穗粒數，最后求理論產量。

1.2.6 數據分析 數據處理、方差分析、作圖等，主要運用DPS9.01以及Excel 2007軟件。

2 結果與分析

2.1 不同生育時期商麥188干物質積累量

從表1可以看出，在各個生育時期，N100、N150、N200和N250處理的商麥188干物質積累量與N0相比較差異均達到顯著水平（<0.05），且各處理間差異顯著。各處理干物質積累量大小排序為N200>N250>N150>N100。N200干物質積累量在越冬期比對照提高26.25%，拔節(jié)期比對照提高42.95%，開花期比對照提高34.78%，成熟期比對照提高22.09%。結果表明，施氮肥200 kg/hm2時，各個時期干物質積累量較高，有益于向籽粒的轉運分配，為高產奠定基礎。

表1 不同生育時期商麥188干物質積累量 單位：kg/hm2

注：同列數據后不同小寫字母表示5%顯著水平，下同。

2.2 成熟期各個器官商麥188干物質分配量

從表2可以看出，在成熟期，N100、N150、N200和N250處理的商麥188干物質分配量與N0相比差異均達到顯著水平（<0.05），各器官干物質分配量表現為N200顯著高于N250、N150和N100處理。N200穗軸+穎殼、葉片、莖稈+葉鞘、籽粒干物質分配量分別較N0高18.13%、17.21%、23.15%、29.21%。綜上所述，成熟期，施用200 kg/hm2氮肥，各個器官干物質分配量最高。進一步分析發(fā)現，對比其他器官，籽粒分配量相對較高。這有利于小麥增加產量。

表2 成熟期商麥188各個器官干物質的分配量 單位：kg/hm2

2.3 開花前后商麥188干物質量及對籽粒的貢獻率

開花前后，N100、N150、N200和N250處理的商麥188干物質分配量與N0相比差異均達到顯著水平（<0.05），見表3。開花前，施用200 kg/hm2氮肥（N200）較其他處理更有利于營養(yǎng)器官所貯藏的同化物向籽粒轉運，比N250、N150、N100、N0分別高出9.58%、22.18%、44.53%、129.91%，且相較于其他處理，該處理對籽粒貢獻率較高。開花后，干物質在籽粒中的積累量最高的是N200，較N250、N150、N100、N0分別高3.66%、3.78%、6.18%、6.82%。上述結果表明，施用200 kg/hm2的氮肥，有利于營養(yǎng)器官轉運干物質及花后干物質積累，促進小麥增產。

表3 開花前后商麥188干物質量及對籽粒的貢獻率

2.4 不同施氮處理商麥188籽粒品質

依照國家標準（GB/T 17892—1999），粗蛋白質含量<12.0%、濕面筋含量<24.0%、吸水率<55%、穩(wěn)定時間<3.0分鐘為優(yōu)質一等弱筋小麥標準。本次試驗數據（表4）顯示，N0、N100、N150、N200處理下，商麥188的各項指標均達到優(yōu)質一等弱筋小麥標準，而N250試驗處理的各項指標均超過此標準；進一步研究發(fā)現，施氮量對弱筋小麥穩(wěn)定時間影響差異不明顯。由圖1可知，濕面筋和蛋白質含量與施氮量成正相關，但施氮量超過200 kg/hm2時，各項指標即達不到弱筋小麥的標準，所以200 kg/hm2的施氮量是滿足商麥188為弱筋小麥的一個臨界值。產量在N200附近有峰值出現，達到峰值后繼續(xù)提高施氮量并不能繼續(xù)提高產量。從表4可知，N0、N100、N150、N200雖不同處理之間雖存在差異?但基本都符合蛋糕和釀酒專用粉的要求。綜合考慮產量和品質及基本滿足生產需要的要求，推薦200 kg/hm2為最佳施氮量。

表4 不同處理下商麥188蛋白質?濕面筋含量?吸水率和穩(wěn)定時間

2.5 不同施氮處理商麥188產量

從表5可看出，N200和N250處理下，商麥188公頃穗數及千粒重均無顯著差異，但顯著高于N150、N100和N0，其中N0最低；而穗粒數各處理間差異均不顯著；籽粒產量各處理間差異均達到顯著水平（<0.05），商麥188在N200處理下獲得了最高產量，表現為N200>N250>N150> N100，4個處理較N0分別提高42.99%、38.70%、24.85%、12.39%。由此可見，穗粒數受施氮量的影響不大，但隨著施氮量的增加，每公頃穗數及千粒重出現先增加后趨于穩(wěn)定的趨勢，說明施氮量有利于分蘗成穗和后期籽粒干物質的形成。上述結果表明，施氮量為200 kg/hm2時利于弱筋小麥商麥188獲得高產。

圖1 蛋白質、濕面筋含量作為品質指標下的對比

表5 不同施氮處理商麥188產量構成因素及籽粒產量

3 討論與結論

小麥籽粒產量與干物質積累量之間具有極顯著的相關性，而氮肥的施用量對干物質向籽粒的積累具有影響作用[20]。本試驗中，商麥188品種在各個生育時期，N100、N150、N200和N250處理干物質積累量較N0差異均達到顯著水平（<0.05），且處理間差異顯著。各處理干物質積累量排序是N200>N250>N150>N100。小麥干物質積累量隨生育時期先減少后增加，在拔節(jié)期莖稈向上生長，干物質積累量低，至成熟期達到峰值[21]。研究表明，在施氮量0～200 kg/hm2，干物質積累量與氮肥施用量呈正相關，在施氮為200 kg/hm2時最高。本試驗中，N200干物質積累量在越冬期比對照提高26.25%，拔節(jié)期比對照提高42.95%，開花期比對照提高34.78%，成熟期比對照提高22.09%，與前人研究結論一致。

李欣欣等[22]研究發(fā)現，成熟期小麥干物質積累情況決定了其籽粒產量，花后各部位向籽粒運輸碳水化合物含量能夠達到60%及以上[22]。本試驗發(fā)現，在成熟期，N0、N100、N150、N200、N250干物質積累量分別為16 071.07、17 544.13、18 054.87、19 621.18、18 612.00 kg/hm2，施用200 kg/hm2時小麥各個器官向籽粒分配較多的干物質。成熟期施用200 kg/hm2能夠實現最大的籽粒分配量。N100、N150、N200、N250處理籽粒產量分別為6 929.85、7 698.11、8 816.36、8 552.14 kg/hm2，較N0處理高12.39%～42.99%。

有關研究認為，開花前、開花后合理施用氮肥有較大的意義，前者可提高干物質運轉量，后者可增加干物質積累量[23-24]。本試驗中，商麥188品種在開花前后干物質量及對籽粒的貢獻率方面，N100、N150、N200和N250較N0差異均達到顯著水平（<0.05）。對比其他處理方式，開花前施用200 kg/hm2氮肥有利于營養(yǎng)器官向籽粒轉運貯藏的同化物，轉運量比N250、N150、N100、N0分別高出9.58%、22.18%、44.53%、129.91%，其對籽粒貢獻率也較高。從對籽粒的轉運量來看，開花后，N200的轉運量仍是最高的，較N250、N150、N100、N0分別高出3.66%、3.78%、6.18%、6.82%，與前人觀點一致。花前施用200 kg/hm2氮肥，更有利于營養(yǎng)器官向籽粒轉運干物質，促進花后干物質積累和小麥增產。

另外，本試驗數據顯示，隨著施氮量的不斷增加，商麥188濕面筋和蛋白質含量呈不斷增加的趨勢，N0、N100、N150、N200雖存在差異，但基本都符合蛋糕和釀酒專用粉標準的要求，施氮量超過200 kg/hm2，各項指標即達不到弱筋小麥的標準，所以200 kg/hm2的施氮量是滿足商麥188為弱筋小麥的一個臨界值。而朱統(tǒng)泉等[25]發(fā)現，150 kg/hm2以上施氮水平，蛋白質含量即達不到弱筋小麥的標準，這與本研究結論存在差異。一方面是由于朱統(tǒng)泉等[25]選用國家于1998、1999年制定的專用小麥（粉）標準和專用弱筋小麥品質指標的標準為依據，而本研究選用最新的2021年國家黃淮南片和河南省區(qū)域試驗最新審定優(yōu)質弱筋小麥標準為依據；另一方面，可能與弱筋小麥品種、試驗地土壤肥力、生態(tài)環(huán)境不同存在一定的關系，尚需進一步試驗驗證。本試驗產量、成熟期干物質積累量和籽粒分配量在N200附近有峰值出現，達到峰值后繼續(xù)提高施氮量并不能繼續(xù)提高產量。綜上所述，200 kg/hm2是弱筋小麥商麥188高產優(yōu)質的最佳施氮量。

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Effects of Nitrogen Application Rate on Dry Matter Formation, Grain Quality and Yield of Weak Gluten Wheat ‘Shangmai 188’

MENG Zili ZHU Qian NI Xuefeng WANG Qi YAN Xiangquan ZHU Wei

(Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shangqiu, Henan 476000, China)

Five N application treatments, i.e., 0(N0, CK), 100(N100), 150(N150), 200(N200), and 250 kg×hm?2(N250), were designed to study the effects of different levels of nitrogen application on the formation of dry matter, kernel quality, and yield of weakly turgid wheat, Merchant Wheat 188. The results showed that dry matter accumulation was positively correlated with N fertilizer application at 0-250 kg×hm?2and was highest at 200 kg×hm?2. The amount of storage assimilate translocation of nutrient organs and its dry matter accumulation and contribution to seeds were the highest in the N200 treatment before and after flowering; Before flowering, N200 was more conducive to the transport of assimilates stored in vegetative organs to seeds than other treatments, and the transport volume was 9.58%, 22.18%, 44.53% and 129.91% higher than that of N250, N150, N100 and N0, respectively. After flowering, the dry matter accumulation of N200 was 3.66%, 3.78%, 6.18% and 6.82% higher than that of N250, N150, N100 and N0, respectively, indicating that the N200 treatment was beneficial to the accumulation of dry matter during the maturity stage of the plant and was also beneficial to the transport of matter to the grain after flowering, which maintained a higher grain filling rate in the middle and late stages of filling and had the optimal effect of increasing grain weight. The grain quality of weak-gluten wheat ‘Shangmai 188’ was negatively correlated with the increase in N application, When treated with N0, N100, N150 and N200, the crude protein content, wet gluten content, water absorption and stability time reached the standard of high quality weak gluten wheat. In N250 treatment, the protein content index exceeded the minimum standard of high-quality weak gluten wheat stipulated by the state, so it was considered that the quality of weak gluten wheat could be guaranteed only if the nitrogen application rate was below 200 kg×hm?2. The highest yield of weak gluten wheat was obtained under N200 treatment, which was N200>N250>N150>N100>N0, the first four treatments increased by 42.99%, 38.70%, 24.85% and 12.39%, respectively, compared with N0. Considering the results of dry matter accumulation, grain quality, and wheat yield, it can be seen that N200 is the best treatment for high quality and high yield of weak gluten wheat variety “Shangmai 188” under the conditions of this experiment.

weak gluten wheat; nitrogen application rate; dry matter; grain quality; yield

S512.1

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.002

2023-02-20；

2023-03-24

河南省小麥產業(yè)技術體系專項資助項目（No. HARS-22-01-Z5）；河南省農業(yè)（小麥）良種聯合攻關項目（No. 2022010103）；商丘市科技攻關項目（優(yōu)質小麥抗霜豐產輕簡技術集成與示范）。

孟自力（1986—），男，碩士，副研究員，主要研究方向為小麥育種及栽培技術，E-mail：383676450@qq.com。

朱偉（1972—），男，碩士，研究員，主要研究方向為小麥育種及栽培技術，E-mail：hn-zhwei@163.com。

（責任編輯 林海妹）