晚播條件下小麥籽粒產量、硬度與蛋白質含量對品種、施氮量和密度的響應

胡文靜， 程順和， 高致富， 吳榮林， 陸成彬

(江蘇里下河地區農業科學研究所/農業部長江中下游小麥生物學與遺傳育種重點實驗室,江蘇 揚州 225007)

長江中下游區域是中國重要的稻麥兩熟種植區，小麥適宜播種期一般為10月下旬至11月上旬，但近年來隨著偏遲熟粳稻的推廣以及直播或小苗機插稻秧種植面積的擴大，前期粳稻最佳收獲期與小麥最佳播種期重合甚至超過了小麥適宜播期，加之近年來該地區小麥播種期常遇多雨季節，導致小麥播期推遲。小麥晚播后，全生育期縮短，總積溫光照時數減少，營養生長不足，難以形成高產群體；開花期推遲，灌漿期易遭遇高溫脅迫，籽粒干物質積累不足，穗粒數與籽粒質量降低而導致減產[1-5]。全球氣候變暖導致冬小麥越冬期縮短，冬前旺長[6-8]。也有研究者[9-10]認為適當推遲播種期可以延緩小麥越冬前的發育進程，改善碳氮代謝狀況使其適應氣候變化，減少凍害對小麥的影響進而改善籽粒產量和品質。

為降低晚播對產量造成的損失，前人對晚播條件下小麥栽培措施進行了大量研究[11-14]。Kibe等[12]認為增加施氮量可提高遲播小麥籽粒產量。張金寶等[13]指出提高種植密度，增加群體數量彌補遲播導致的個體生長發育不足進而提高產量。楊勇等[14]認為在保證晚播小麥適宜密度基礎上提高中、后期施氮量可提高籽粒產量。

籽粒蛋白質含量和硬度是評價小麥品質優劣的重要指標。長江中下游地區主要適宜種植中、弱筋小麥品種[15]。調整播期、施氮量和密度等栽培措施均可顯著改善小麥籽粒品質[16]。籽粒蛋白質含量隨播期的推遲而升高[17-19]。但也有研究結果表明晚播降低籽粒蛋白質含量[20]。周鳳云等[21]認為蛋白質含量隨著施氮量的增加先升高后下降。張軍等[22]認為增施氮肥有利于籽粒蛋白質含量和磨粉品質提高，但不利于弱筋小麥品質的形成。吳九林等[23]發現降低播種密度有利于弱筋小麥品質的形成。此外，不同小麥品種對晚播的響應程度也有所不同[24-25]，但相關研究報道較少。氮肥、播種密度等對晚播條件下不同小麥品種產量和品質的調控效應報道甚少。

本研究以江蘇里下河地區農業科學研究所育成的大穗、抗病、高產的中筋小麥品種揚麥16及弱筋品種揚麥20和揚麥22[26-27]為材料，研究晚播條件下施氮量和種植密度對不同小麥品種籽粒產量、蛋白質含量和硬度等的影響，以明確不同品種適宜的施氮量和密度等栽培措施，以期為長江中下游稻茬小麥持續增產和中、弱筋小麥調優栽培提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

試驗于2015-2016年在江蘇里下河地區農業科學研究所灣頭基地進行，試驗地前茬為水稻。供試品種為長江中下游主栽小麥品種揚麥16(中筋)、揚麥20和揚麥22(弱筋)。土質均為粉砂質壤土，2015年秋播時0～20 cm耕層土壤有機質16.57 g/kg，堿解氮71.89 mg/kg，速效磷17.65 mg/kg，速效鉀59.28 mg/kg，全氮1.23 g/kg，全磷0.59 g/kg，全鉀11.98 g/kg。

1.2 試驗設計

試驗當年小麥播期為12月10日，比該地區常年適播期時間10月25日推遲46 d。試驗為三因素裂區試驗，每處理重復2次。主區因素為品種：揚麥16(A1)、揚麥20(A2)、揚麥22(A3)；裂區因素為全生育期施純氮量：180 kg/hm2(B1)、270 kg/hm2(B2)、360 kg/hm2(B3)；再裂區因素為密度：1 hm2375×104(C1)、1 hm2450×104(C2)。氮肥基追比例為5∶5。播種前1 d將基施氮肥和105 kg/hm2P2O5、105 kg/hm2K2O施入土壤，追施氮肥于倒二葉期施用。其他田間管理均按照當地高產栽培要求統一進行。人工點播，行距23.3 cm，小區面積6.67 m2。

1.3 測定項目與方法

產量及構成因素：成熟期調查單位面積有效穗數、穗粒數及千粒質量(水分13%)。每小區機械收割，自然晾曬，測定產量。

籽粒品質：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。一般硬度指數小于40為軟質麥，大于60為硬質麥，介于二者之間為混合麥；蛋白質含量用DA7200近紅外儀檢測。

1.4 數據分析方法

數據采用DPS、SPSS等軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 晚播條件下氮肥和密度對不同品種小麥產量的影響

統計分析結果(表1)顯示，晚播條件下品種間產量差異顯著，表現為揚麥16產量最高，其次揚麥22，揚麥20產量最低；3個品種在不同施氮量水平間產量差異顯著，表現為施氮量多的處理產量高，施氮量360 kg/hm2處理產量最高，施氮量180 kg/hm2處理最低；3個品種在不同密度間，產量無顯著差異。從表2分析可知，揚麥16、揚麥20和揚麥22在密度1 hm2450×104、施氮量360 kg/hm2處理下產量可達最高值，分別為5 216.00 kg/hm2、5 171.50 kg/hm2和5 071.50 kg/hm2。

表1晚播條件下小麥籽粒產量、硬度和蛋白質含量對品種、氮肥和密度的響應

Table1Responseofgrainyield,hardnessandproteincontenttocultivars,nitrogenfertilizerratesanddensityunderlatesowingcondition

處理產量(kg/hm2)穗數(×104，1hm2)穗粒數千粒質量(g)硬度蛋白質含量(%)A14940．31a459．37b32．43a38．92a47．41a14．34aA24534．21b488．60ab33．85a32．43b20．31c13．82aA34873．52ab524．76a33．85a33．24b26．46b13．65aB14427．14c405．33c33．67a34．83a31．32a13．46bB24854．07a506．70b33．52a34．85a32．01a13．86abB35066．83a560．70a32．71a34．89a30．85a14．50aC14762．66a461．46b34．46a35．49a31．98a14．08aC24803．04a520．37a32．14b34．23b30．81a13．80b

A1：揚麥16；A2：揚麥20；A3：揚麥22；B1：施氮量180 kg/hm2；B2：施氮量270 kg/hm2；B3：施氮量360 kg/hm2；C1：密度1 hm2375×104；C2：密度1 hm2450×104。同列數據后不同小寫字母代表處理間差異達0.05顯著水平。

2.2 晚播條件下氮肥和密度對不同品種小麥產量構成因素的影響

晚播條件下不同品種間穗數差異顯著，揚麥22穗數最多，揚麥16穗數最少；不同品種間穗粒數無顯著差異，千粒質量有顯著差異，揚麥16千粒質量最高，揚麥20和揚麥22千粒質量較低。3個品種在不同施氮量水平間穗數差異顯著，施氮量360 kg/hm2處理穗數最多，施氮量180 kg/hm2處理穗數最少。但施氮量對穗粒數、千粒質量無顯著影響。密度對3個品種的穗數、穗粒數、千粒質量有顯著影響，密度 1 hm2450×104處理穗數顯著大于 1 hm2375×104處理，但其穗粒數和千粒質量顯著降低。從表2可知，穗數達到最高值的組合是揚麥22、施氮量360 kg/hm2、 密度1 hm2450×104處理，穗粒數達到最高值的組合是揚麥20、施氮量360 kg/hm2、密度 1 hm2375×104處理，千粒質量達到最高值的組合是揚麥16、施氮量180 kg/hm2、密度 1 hm2375×104處理。密度與施氮量對穗數存在互作效應，揚麥16、揚麥20和揚麥22的穗數在施氮量180 kg/hm2處理下隨密度的增加而增加，增幅分別是22.47%、20.51%和23.58%；施氮量270 kg/hm2處理下穗數隨密度增加的增幅分別是11.06%、14.70%和7.82%；施氮量360 kg/hm2處理下穗數隨密度增加的增幅分別是6.99%、10.49%和6.36%。說明高氮肥處理降低了密度對穗數的正向效應，3個品種穗數達到最高值的組合均是施氮量270 kg/hm2、密度 1 hm2450×104處理。

2.3 晚播條件下氮肥和密度對不同品種小麥籽粒硬度、蛋白質含量的影響

晚播條件下不同品種間籽粒硬度顯著不同，表現為揚麥16籽粒硬度最高，揚麥20籽粒硬度最低；不同施氮量和密度間硬度無顯著差異。不同品種間籽粒蛋白質含量無顯著差異，但不同施氮量和密度間蛋白質含量有顯著差異，施氮量越大，密度越小，籽粒蛋白質含量越高。由表2可知，揚麥16施氮量180 kg/hm2、密度 1 hm2450×104處理時籽粒蛋白質含量達到最低值13.69%，硬度值是46.65；施氮量360 kg/hm2、密度 1 hm2375×104時籽粒蛋白質含量達到最高值15.03%，硬度值是46.96。揚麥20施氮量180 kg/hm2、密度 1 hm2450×104處理時蛋白質含量達到最低值12.95%，硬度值是20.34；施氮量360 kg/hm2、密度 1 hm2450×104時籽粒蛋白質含量達到最高值14.54%，硬度值是18.79。揚麥22施氮量180 kg/hm2、密度 1 hm2450×104處理時蛋白質含量達到最低值12.93%，硬度值是24.52；施氮量360 kg/hm2、密度 1 hm2375×104時籽粒蛋白質含量達到最高值14.18%，硬度值是27.50。

表2晚播條件下不同處理小麥籽粒產量、硬度和蛋白質含量

Table2Grainyield,hardnessandproteincontentoflatesowingwheatunderdifferenttreatments

處理產量(kg/hm2)穗數(×104，1hm2)穗粒數千粒質量(g)硬度蛋白質含量(%)A1B1C14708．63ab336．00j35．50a40．00a48．16a14．14abA1B1C24628．61ab411．50ghi33．00ab38．00ab46．65a13．69abA1B2C14950．68a441．52fgh34．48a39．10a47．97a14．28abA1B2C25069．93a490．36def32．68ab38．70a48．16a14．03abA1B3C15068．00a520．28cde31．00ab39．65a46．96a15．03aA1B3C25216．00a556．63abc27．95b38．05ab46．57a14．91abA2B1C14034．30bc370．50ij34．50a33．50c21．28cdef13．50abA2B1C23749．59c446．50fg31．50ab31．50c20．34ef12．95bA2B2C14660．34ab467．75efg34．73a32．45c20．87def13．84abA2B2C24612．06ab536．51bcd32．40ab31．70c20．55ef13．70abA2B3C14977．50a527．49bcd36．20a32．60c20．05ef14．42abA2B3C25171．50a582．85ab33．75a32．80c18．79f14．54abA3B1C14773．56ab388．00hij35．00a33．50c26．99bc13．56abA3B1C24668．18ab479．50def32．50ab32．50c24．52bcdef12．93bA3B2C14791．44ab531．28bcd32．58ab34．40bc28．04b13．80abA3B2C25039．96a572．86abc34．25a32．80c26．51bcd13．51abA3B3C14896．50a570．32abc36．15a34．25bc27．50b14．18abA3B3C25071．50a606．62a31．20ab32．00c25．21bcde13．94ab

各處理見表1注。同列數據后不同小寫字母代表處理間差異達0.05顯著水平。

2.4 晚播條件下小麥產量構成因素與產量的偏相關分析

產量構成因素之間及其與產量的偏相關分析結果可以明確各性狀之間的關系和對產量的相對重要性。由表3可知，穗數與穗粒數、千粒質量有顯著的負相關，穗粒數與千粒質量呈一定的負相關，穗數、穗粒數和千粒質量與產量均呈正相關，其中穗數和千粒質量與產量的相關性達顯著水平，三者與產量的相關性大小表現為穗數>千粒質量>穗粒數。

表3晚播條件下小麥產量構成因素與產量的偏相關分析

Table3Partialcorrelationanalysisofwheatgrainyieldanditscomponentsunderlatesowingcondition

穗數穗粒數千粒質量產量穗數1．000穗粒數-0．503?1．000千粒質量-0．578??-0．4181．000產量0．616??0．3760．517?1．000

R0.05=0.462，R0.01=0.543。*、**分別表示相關性達到0.05和0.01顯著水平。

3 討 論

3.1 小麥產量及其構成因素對品種、氮肥和密度的響應

本試驗結果表明，晚播條件下，揚麥16產量最高，表現為穗數最少，但千粒質量最高；揚麥22的產量次之，表現為穗數最多，而千粒質量明顯低于揚麥16；揚麥20產量表現最低。3個品種穗粒數間無顯著差異。王慧等[24]研究結果表明，11月19日播種的晚播條件下，揚麥22穗數最多，揚麥16千粒質量顯著高于其他兩個品種，除揚麥22穗粒數顯著降低外，揚麥16和揚麥20兩個品種間穗粒數無顯著差異；揚麥22和揚麥16產量也無顯著差異，而揚麥20產量最低。本試驗結果與之基本一致，說明晚播條件下，揚麥16雖然穗數不多，但是籽粒質量較高，最終穗數、穗粒數和千粒質量各因素較為協調，產量較高；揚麥20和揚麥22雖然穗數較多，但千粒質量偏低，穗數、穗粒數和千粒質量協調性差，產量不高。

朱新開等[28]認為施氮量超過309.08 kg/hm2為“過量施氮區”，再增施氮肥，籽粒產量下降幅度較大。束林華等[29]發現一定范圍內增加施氮量，能促進分蘗的發生，提高成穗率，但施肥過多會造成群體質量下降，有效穗數、成穗率降低。本試驗結果表明晚播條件下，施氮量在180～270 kg/hm2范圍內增加，穗數顯著增加進而產量增加；施氮量在270～360 kg/hm2范圍內增加，產量三要素維持原來的變化趨勢，施氮量360 kg/hm2時產量平均為5 066.83 kg/hm2，較施氮量180 kg/hm2時產量增加4.38%。這與前人在正常播種期下有關施氮量對小麥產量的影響結果不盡相同，其原因可能為播期較晚、個體生長特別是分蘗發生顯著不足，肥料的促進效應增大，導致一定范圍內增施氮肥顯著提高產量，但氮肥用量進一步增加會造成群體整體質量下降，產量對施氮量的響應鈍化，表現為隨施氮量增加，產量增幅下降。

劉瑩等[30]認為在 1 hm2180×104至315×104范圍內，播種密度對千粒質量的影響不顯著，有效穗數和穗粒數隨播種密度的增加分別呈現顯著提高和顯著下降的趨勢；播種密度對籽粒產量影響不顯著， 1 hm2180×104時產量最高。姜麗娜等[31]研究結果表明10月26日播種條件下密度由 1 hm2300×104增至375×104時，產量顯著降低。以往研究中有關晚播條件下密度對產量及其構成因素影響的報道較少，本試驗結果表明，晚播條件下3個小麥品種高密度1 hm2450×104處理的穗數顯著高于 1 hm2375×104處理，而后者的穗粒數和千粒質量顯著大于前者。這與密度增加后群體變大、獨稈穗比例高、群體郁蔽、不孕不育小穗增加、結實率低、千粒質量降低等有關。本試驗中晚播條件下產量對密度的變化無顯著響應，這與前人在正常播種條件下的研究結果[30-33]不一致。有研究結果[34]表明，冬麥春播條件下，小麥依靠主莖成穗，主莖葉片是光合產物主要來源，對產量的影響是根本性的。本試驗設置的晚播時間12月10日較正常晚播時間11月下旬還要推遲20 d左右，冬前積溫過少，主要依靠主莖成穗，而且主莖葉片數明顯減少，穗粒數和千粒質量降低，因此增加密度，可彌補產量損失。

3.2 小麥籽粒硬度和蛋白質含量對品種、氮肥和密度的響應

試驗結果表明，晚播條件下3個品種中揚麥16的籽粒蛋白質含量最高，但是品種間差異不顯著，這可能與晚播的試驗環境和偏高的施氮量水平有關。陳滿峰[35]認為小麥不同品種對環境的敏感程度不一樣。趙莉[36]認為蛋白質含量受環境影響較大，品種間蛋白質含量的變異幅度較其他品質性狀小。本試驗結果表明蛋白質含量對施氮量和密度有顯著響應，施氮量越高，蛋白質含量升高越顯著，而密度的作用相反。說明晚播條件下，籽粒蛋白質含量更容易受栽培措施的影響，因而不建議將其作為優質專用小麥品種篩選的主要指標。本試驗結果表明揚麥16的籽粒硬度最高，符合混合專用麥硬度指數標準，而揚麥22與揚麥20均符合軟質專用麥硬度指數標準，不同施氮量和密度處理對硬度的影響不顯著。說明晚播條件下硬度受栽培措施影響較小，較為穩定，可作為小麥品質篩選指標。張曉等[37]研究結果也表明蛋白質含量易受環境影響，籽粒硬度在基因型間變異較大，但受環境影響較小。胡新中等[38]、趙新等[39]認為籽粒硬度與磨粉品質、面筋含量、沉淀值、面粉理化特性和食品加工品質等指標呈顯著或極顯著相關性。結合本試驗結果綜合分析，我們認為籽粒硬度是晚播條件下較為可靠的小麥品質評價選擇指標。

3.3 晚播條件下不同小麥品種的適宜栽培措施

本試驗中，揚麥16施氮量 270～360 kg/hm2時籽粒產量無顯著變化，其中，施氮量360 kg/hm2、密度 1 hm2450×104處理時產量可達最高值5 216.00 kg/hm2，硬度46.57，籽粒蛋白質含量14.91%；揚麥20施氮量360 kg/hm2、密度 1 hm2450×104處理時產量可達最高值5 171.50 kg/hm2，硬度18.79，籽粒蛋白質含量14.54%；揚麥22施氮量360 kg/hm2、密度 1 hm2450×104處理時產量可達最高值5 071.50 kg/hm2，硬度25.21，籽粒蛋白質含量13.94%。

晚播條件下各產量構成因素對產量的偏相關分析結果表明，穗數、千粒質量與產量呈顯著正相關，穗粒數與產量相關性不顯著，說明晚播條件下穗數和千粒質量對產量的形成具有關鍵作用。本研究中晚播條件下揚麥16整體產量較高的主要原因也是千粒質量較高，說明品種間千粒質量的差異對產量影響較大。而不同處理下穗數最高時產量均最高，說明穗數在晚播條件下是促進產量形成的最重要因素。因此，晚播條件下，宜根據不同品種的特性，選擇千粒質量較高的品種，確定適宜的施氮量范圍，并通過增加播種密度，提高成穗數，同時協調穗數、穗粒數和千粒質量的關系，從而挖掘晚播小麥的產量潛力，降低晚播對小麥產量和品質形成的風險。

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