水氮處理對稻茬小麥籽粒產量及品質的影響

翟羽雪，劉宇娟，張偉納，謝旭東，周國勤，謝迎新，馮 偉，王晨陽，郭天財

(1.河南農業大學農學院/國家小麥工程技術研究中心，河南鄭州 450046；2.信陽市農業科學院，河南信陽464000)

長期以來，豫南稻茬麥區作為黃淮流域重要的糧食產區，普遍存在“重稻輕麥”及氮肥施用不合理現象。同時，前茬水稻種植導致農田土壤粘度大，耕性差，容易積水，從而影響氮肥的吸收利用，也為后茬小麥病、蟲、草害的滋生提供了有利條件，最終引起減產、籽粒品質降低。然而，該區光、溫、水資源豐富，土壤保水、保肥性能好，小麥增產潛力大。加強該區氮肥和水分對小麥產量與品質影響的研究，對豫南小麥氮素優化管理具有重要現實意義。

研究表明，施氮量與土壤水分含量對小麥產量與品質具有重要影響。適宜增施氮肥有利小麥籽粒產量的提高和小麥品質的改善，且水分與氮肥之間存在著明顯的協同交互效應[1-2]；適宜水分和水分虧缺條件下增施氮肥可明顯提高小麥籽粒產量，但花后漬水可顯著降低小麥千粒重、穗粒數和籽粒產量[3-4]；在不同水分條件下，增施氮肥均有利于提高小麥千粒重、穗粒數、籽粒產量[5-6]；增施氮肥可顯著提高小麥濕面筋含量和沉降值，明顯提高小麥籽粒容重和蛋白質含量[3，7-9]。

已有研究表明，灌溉是影響谷物品質最重要的因素[10]；小麥蛋白質含量隨著土壤水分減少而增加[11]；減少灌水次數可顯著提高小麥沉降值[12]；漬水處理可顯著降低小麥籽粒蛋白質含量、濕面筋含量與沉降值[3，13]；干旱脅迫使小麥沉降值與濕面筋含量增加[14]。上述報道表明，水、氮是影響小麥產量與品質的重要因素。近年來，豫南稻茬麥區小麥播種期間屢遇連陰雨等惡劣天氣，導致土壤的適耕性越來越差，且土壤氮素仍是限制該區小麥產量提高的主要因子[15]，而針對豫南稻茬麥區漬水與氮肥對小麥產量與品質的研究相對薄弱。為此，本研究通過連續兩年在豫南典型稻茬麥區進行田間定位試驗，分析不同水氮處理下小麥的產量及品質，以期為豫南稻茬小麥水氮優化管理提供理論和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗以國審小麥品種蘭考198為供試材料，于2015-2017年在河南省信陽市羅山縣周黨鎮桂店村試驗基地(114°53′E，31°89′N)進行，前茬種植水稻。試驗采取裂區設計，以水分處理為主區，設置正常和漬水2個處理；氮肥用量為副區，設不施氮(CK)、正常施氮(225 kg·hm-2，N225)和過量施氮(300 kg·hm-2，N300)3個水平。田間隨機排列，3次重復，小區面積40 m2。小麥種植方式為條播，播量150 kg·hm-2，20 cm行距。P(P2O5)、K(K2O)肥按照150 kg·hm-2、90 kg·hm-2作為基肥施用，氮肥按基追比6∶4施用，在小麥拔節期(9葉期)進行追施。水分處理為漬水區在小麥抽穗期、開花期、灌漿期澆 水3 d，大水漫灌，水面超出根部3 cm。其他管理同當地一般農田。兩個種植季的降雨情況見圖1。

圖1 連續兩季度小麥生育期內降雨量分布Fig.1 Distribution of rainfall in two continuouswheat growth seasons

1.2 測定項目及方法

于小麥成熟期取1 m雙行樣品進行考種。各小區單打單收，所有小區籽粒風干后稱重，并通過測定含水量(80 ℃烘干48 h)計算籽粒產量。采用容重器(HGT-1000A,上海)測定籽粒容重。采用近紅外谷物籽粒分析儀(InfratecTM 1241,FOSS,Switzerland)測定籽粒蛋白質含量和濕面筋含量。籽粒用實驗室磨粉機(Chopin CD1)磨粉，采用Zeleny法測定沉降值。

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel 2013和SPSS 22.0進行數據處理與差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 水氮處理對豫南稻茬小麥籽粒產量及其構成因素的影響

正常水分條件下，第一季N300和N225處理小麥的籽粒產量分別較N0處理提高135.4%和119.5%，第二季分別較N0處理提高160.8%和149.0%，差異均顯著；第一季N300與N225處理間產量差異顯著(表1)。這表明水、氮處理對豫南稻茬小麥籽粒產量的影響存在年際間差異，原因可能與年際間小麥生育期降雨量及其分配均勻度有關。漬水條件下，第一季N300和N225處理分別較N0處理增產119.8%和120.8%，第二季分別較N0處理增產172.3%和174.5%，差異均顯著；N300與N225處理間差異均不顯著。這表明漬水麥田過量施氮(N300)對小麥無明顯增產作用。

通過對水、氮兩因子主效應(表1)進行分析發現，在豫南稻茬麥區，兩年度漬水處理小麥籽粒產量略低于正常水分處理，但二者差異不顯著。說明在該麥區，土壤水分含量對小麥籽粒產量的影響不明顯。施氮處理均可顯著提高小麥籽粒產量，且均隨施氮量的增加籽粒產量呈增加趨勢，但N300與N225處理間差異不顯著。這表明氮肥是豫南稻茬小麥籽粒產量提高的關鍵因素；過量氮肥施用對提高該麥區小麥籽粒產量無明顯效果，尤其是在漬水處理和降雨量較多(如2016-2017年度)的情況下。

通過對兩季小麥產量構成因素分析發現(表1)，施用氮肥顯著提高豫南稻茬小麥籽粒產量的主要原因在于小麥穗數和穗粒數的增加。

表1 不同水氮處理對小麥產量及其構成因素的影響Table 1 Effect of different nitrogen and water treatments on grain yield and yield components of wheat

相同因素同列數據后不同字母分別表示處理間差異在0.05水平顯著。下同。

Data within same column for each factor followed by different letters are significantly different at 0.05 level. The same in other table.

2.2 水氮處理對豫南稻茬小麥籽粒品質的影響

由表2可知，與N0處理比較，施氮處理可顯著提高小麥籽粒容重，N300與N225處理間差異不顯著，不同水分處理對小麥籽粒容重沒有顯著影響。

通過對水、氮兩因子主效應進行分析發現，與不施氮對照處理比較，施氮處理可顯著提高小麥籽粒蛋白質含量、濕面筋含量及沉降值，但N300與N225處理間差異不顯著。與正常水處理比較，漬水處理下小麥籽粒蛋白質含量、濕面筋含量及沉降值均有所降低，但差異均不顯著。

說明在當前土壤水分含量相對較高的豫南稻茬麥區，氮肥是影響小麥籽粒品質指標的關鍵因素。因此，在豫南稻茬麥區，通過合理施用氮肥可以改善小麥籽粒品質性狀。

表2 不同水氮處理對小麥籽粒品質指標的影響Table 2 Effect of different nitrogen and water levels on quality characteristics of wheat

3 討 論

3.1 水氮處理對豫南稻茬小麥籽粒產量的影響

有關水、氮兩因素對小麥籽粒產量影響的研究相對較多，多數學者研究認為，施用氮肥有利于增加小麥成穗數、穗粒數和千粒重，進而提高小麥籽粒產量[12-13]。本試驗結果表明，施氮處理主要通過提高豫南稻茬小麥成穗數和穗粒數而顯著增加籽粒產量。施氮處理對小麥千粒重的影響不顯著，這可能是由于豫南地區降雨量充足、土壤保水性好，加之灌漿期降雨量增多，不利于粒粒灌漿充實，從而使得氮肥對千粒重提高效果不明顯。

前人研究認為，花后漬水可顯著降低小麥的千粒重、穗粒數和籽粒產量[3]。本試驗結果表明，千粒重、穗粒數、籽粒產量在正常水分處理和漬水處理間差異均未達顯著水平，這可能與試驗品種和環境有關。本試驗中小麥生育期內降雨量較多，土壤水分充足，水分處理對成穗數、穗粒數、千粒重及產量等方面的影響均不顯著。因此，氮肥仍是限制豫南地區小麥產量提升的主要因素。

3.2 水氮處理對豫南小麥品質的影響

水、氮是影響小麥品質的重要因素，不合理的氮肥施用或水分管理也是降低小麥加工品質的重要因素[1，12，16]。研究表明，施用氮肥可顯著提高小麥籽粒濕面筋含量、容重、沉降值、蛋白質含量[3，7-9]。本研究結果表明，施氮處理可顯著提高豫南稻茬麥區小麥籽粒容重、蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值，但過量施氮與正常施氮處理間無明顯差異，因此確定適宜的施氮量不僅有利于小麥籽粒產量的提高，且有利于改善不合理的氮肥施用可能導致的農田環境氮肥面源污染。

有研究報道，漬水處理可顯著降低小麥籽粒蛋白質含量和濕面筋含量[3]；干旱脅迫可提高小麥濕面筋含量和沉降值[14]；減少灌水次數可顯著提高沉降值[12]。本試驗研究表明，漬水處理降低了豫南小麥籽粒容重、蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值，但兩個水分處理間差異未達顯著水平。這可能因為豫南地區降雨充足、土壤水分含量相對較高，該地區水分因素已不是影響其品質提升的限制因子。

綜合豫南小麥產量與品質性狀分析可知，該區小麥產量與品質的提升最終需要氮肥的合理施用。在田間管理上做好排水措施，配合合理施用氮肥，對豫南地區的自然災害能起到很好的抵御作用，對小麥產量與品質也有一定的保障。此外，本試驗僅對豫南稻茬麥區水氮處理對產量與部分品質指標的影響進行了比較分析，而造成該研究地區具體不同小麥生理指標、品質指標與前人研究結論差異的原因以及造成本試驗中產量與品質在不同處理間存在差異的具體原因有待于更進一步研究。

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