種植密度和施氮量對小麥寧麥24籽粒產量和品質的影響

姚金保， 馬鴻翔， 張平平， 張 鵬， 楊學明， 周淼平

(江蘇省農業科學院糧食作物研究所/江蘇省現代作物生產協同創新中心，江蘇南京 210014)

小麥的籽粒產量和品質，不僅取決于品種的遺傳特性，而且受生態環境和栽培措施的影響。在各種栽培措施中，種植密度、施氮量是影響小麥籽粒產量和品質最重要的因素。眾多研究結果表明，適當增加種植密度有利于提高有效穗數，增加籽粒產量，但當密度超過一定范圍后，繼續增加密度，穗粒數和千粒質量降低[1-2]，反而導致籽粒產量下降[3-5]。有關種植密度對小麥籽粒品質影響的研究結果不盡一致。李筠等報道，籽粒蛋白質含量隨種植密度的增加而降低[6]。張趙星等認為，籽粒蛋白質含量和濕面筋含量隨種植密度增加呈先升后降趨勢[7]。閆翠萍等研究認為，隨種植密度的增加，面團吸水率、形成時間和穩定時間降低，弱化度增加[8-9]。也有學者認為，種植密度對小麥籽粒品質的影響較小或不明顯[10-12]。有關施氮量影響小麥籽粒產量和品質的報道較多，且觀點基本一致。一般認為，在一定范圍內增施氮肥可以提高小麥籽粒產量、提高小麥營養品質和改善加工品質[13-15]，但施氮量超過一定范圍時，籽粒產量增加不顯著甚至降低[16-17]，過量施氮甚至使品質變劣[18]。綜上所述，前人就種植密度和施氮量對小麥籽粒產量和品質的影響已做了較多研究，但多數側重于單一因子的效應分析，而且以半冬性小麥品種作為研究對象的較多。寧麥24系江蘇省農業科學院育成的優質高產中筋春性小麥品種，2015年通過安徽省審定。寧麥24在安徽省春性組2年區域試驗、1年生產試驗平均產量分別為6 839.4、6 440.0 kg/hm2，比對照品種揚麥158分別增產5.6%、9.4%。該品種株型較緊湊、半矮稈、抗倒性較強、分蘗力強、成穗率高、小穗小花結實性好，每穗粒數多，產量三因素(穗數、穗粒數、干粒質量)協調性好，綜合抗病性較強，具有廣闊的推廣應用及產業化前景。因此，本研究以寧麥24為試驗材料，研究不同種植密度和施氮量以及二者間互作對其籽粒產量和品質的影響，旨在明確寧麥24籽粒產量和品質協同提高的種植密度和施氮量的最佳組合，以期為該品種的栽培及標準化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2014—2015年在江蘇省農業科學院六合試驗基地進行。試驗田前茬為水稻，土壤為板漿白土，壤質，0～20 cm 耕層土壤有機質含量為1.64%，全氮含量為0.114%，堿解氮含量為95.7 mg/kg，速效磷含量為42.5 mg/kg，速效鉀含量為 89.7 mg/kg。小麥全生育期有效積溫為 2 350.6 ℃，降水量為 340.0 mm，日照時數1 141.0 h。

1.2 試驗設計

供試材料為優質中筋小麥品種寧麥24，由江蘇省農業科學院選育。試驗采用種植密度、施氮量2因素隨機區組設計。種植密度即基本苗，設135萬、180萬、225萬、270萬、315萬株/hm2，分別用A1、A2、A3、A4、A5表示。施氮量(純氮)設210、270、330 kg/hm2，分別用B1、B2、B3表示。氮肥分基肥、苗肥和拔節孕穗肥3次施用，氮肥運籌比例為基肥 ∶苗肥 ∶拔節孕穗肥=5 ∶2 ∶3。氮肥、磷肥(P2O5)、鉀肥(K2O)施用比例為1 ∶0.5 ∶0.5，磷、鉀肥全部基施。2014年10月28日采用人工開行條播，小區長5 m，行距26.7 cm，每小區種10行，小區面積13.3 m2，重復3次。

1.3 測定項目

成熟前每小區取中間2行調查成穗數，每小區隨機取100穗測定穗粒數；小區收獲后脫粒曬干揚凈實測產量和千粒質量。籽粒樣品經3個月生理后熟后采用瑞典Perten公司生產的DA7200固定光柵連續光譜近紅外品質分析儀測定籽粒的蛋白質含量、濕面筋含量、面團穩定時間。

1.4 數據分析

采用Excel 2003進行數據整理，用DPS統計分析軟件進行顯著性檢驗(LSD法)。

2 結果與分析

2.1 密度和施氮量對籽粒產量及其產量構成因素的影響

2.1.1 籽粒產量 從表1可以看出，種植密度、施氮量以及二者間的互作對寧麥24籽粒產量的影響均達極顯著水平。在本試驗種植密度135萬～270萬株/hm2范圍內，寧麥24的籽粒產量隨種植密度的增加而顯著提高，180萬、225萬、270萬株/hm2處理的籽粒產量分別比135萬株/hm2處理的籽粒產量增加13.75%、27.63%、36.94%。但當密度增加到315萬株/hm2時，籽粒產量反而顯著下降。尤其是在高氮 330 kg/hm2處理條件下，當密度增加到270萬株/hm2時，再增加密度，籽粒產量下降幅度較B2、B1處理更加明顯，達 9.55%。從表1還可以看出，增施氮肥能顯著提高寧麥24的籽粒產量，低氮(210 kg/hm2)處理的籽粒產量為 7 014.0 kg/hm2，中氮(270 kg/hm2)處理的籽粒產量為 7 447.2 kg/hm2，B2處理較B1處理增產6.18%，達顯著水平。但當氮肥用量由270 kg/hm2提高到330 kg/hm2時，籽粒產量反而略有下降。表明施氮水平達到270 kg/hm2時，再增加施氮量不利于提高籽粒產量。特別是在中高密度(270萬株/hm2)和高密度(315萬株/hm2)條件下，當施氮量增加到 270 kg/hm2時，再增加施氮水平，籽粒產量分別降低2.27%和7.96%。在本試驗條件下，寧麥24籽粒產量以A4B2處理最高，達 8 377.8 kg/hm2。多重比較結果表明，該處理除與A4B3處理的產量差異不顯著外，與其他處理的產量差異均達顯著水平。表明在適宜播種期范圍內，以中高密度和中等施氮量的組合，即種植密度為270萬株/hm2配合施氮量 270 kg/hm2處理組合的籽粒產量最高。

2.1.2 產量構成因素 從產量結構分析來看，種植密度對寧麥24的產量構成因素中的穗數、穗粒數具有極顯著影響，穗數隨著種植密度的增加而增加，但當種植密度增加到270萬株/hm2時，再增加種植密度穗數反而有所下降。穗粒數和千粒質量則隨著種植密度的增加呈逐漸下降的趨勢，但A1、A2、A3、A4處理間的穗粒數、千粒質量差異均不顯著。施氮量對寧麥24的產量三因素中的穗數、千粒質量也具有極顯著影響，穗數隨著施氮量的增加而顯著增加，B2、B3處理的穗數比B1處理分別增加 4.29%、6.29%。增施氮肥能顯著提高寧麥24穗粒數，B2、B3處理的穗粒數分別比B1處理增加1.2、0.6粒。施氮量對寧麥24千粒質量也有一定的影響，千粒質量隨施氮水平增加呈下降趨勢，B3處理與B1、B2處理間差異均達顯著水平(表1)。

2.2 密度和施氮量對籽粒品質的影響

從表2可以看出，不同種植密度處理的籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、面團穩定時間差異不顯著，表明密度對寧麥24籽粒品質沒有顯著影響。施氮量顯著影響寧麥24籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、面團穩定時間。籽粒蛋白質含量、濕面筋含量、面團穩定時間均隨施氮量的增加而增加，高氮處理的籽粒蛋白質含量分別比中氮、低氮處理的提高2.81%、6.85%；濕面筋含量分別提高3.26%、6.34%；面團穩定時間分別提高 6.15%、16.95%，且差異均達顯著水平，表明增施氮肥對提高寧麥24籽粒品質具有明顯作用。2因素方差分析表明，種植密度與施氮量的互作效應對寧麥24籽粒蛋白質含量、濕面筋含量和面團穩定時間影響均不顯著。

3 討論

3.1 種植密度對小麥籽粒產量和品質的影響

Johnson等認為，種植密度在288萬、576萬株/hm2的2種處理條件下，種植密度對5個小麥品種的籽粒產量均未有明顯影響[19]。陸成彬等認為，增加種植密度有利于提高揚麥9號的籽粒產量，當種植密度為300萬株/hm2時籽粒產量最高，但與225萬株/hm2間籽粒產量差異不顯著[20]。劉萍等研究表明，小麥籽粒產量隨種植密度增加呈先升后降變化趨勢[21-22]。本試驗與其研究結論趨勢基本相似，在種植密度為135萬～270萬株/hm2范圍內，籽粒產量隨種植密度增加而增加，當種植密度由270萬株/hm2增加至315萬株/hm2時，籽粒產量反而下降。但不同基因型品種即使在同一生態條件下獲得最高產量的最佳種植密度也存在一定差異。趙永萍等研究發現，冬小麥品種小偃22、普泳176、32-62-6-2的最佳種植密度分別為315萬、420萬、420萬株/hm2[23]。在生產實踐中，應根據生態區、播種時期、土壤肥力以及具體品種來確定適宜的種植密度。有關種植密度對小麥籽粒品質的影響國內外已有報道，但結論不完全一致。Gooding等認為，籽粒蛋白質含量隨種植密度的增加而降低[24-25]。Zecevic等利用4個小麥品種的試驗結果表明，高密度處理的濕面筋含量比低密度處理的平均提高6.8百分點[26]。徐月明等認為，籽粒蛋白質含量和濕面筋含量與種植密度呈二次曲線關系[27]。本研究結果表明，籽粒蛋白質含量和濕面筋含量隨種植密度的增加呈先降低后上升的趨勢，但處理間差異不顯著，本結論與Otteson等的研究結果[11，28]基本一致。種植密度對面團穩定時間的影響未達到顯著水平，與陳愛大等利用不同品質類型[9，29]和查菲娜等利用不同穗型小麥品種得出的結論[30]一致，但與張趙星等的研究結果[7]不同，其結論是種植密度在180萬～300萬株/hm2范圍內，增加種植密度會顯著提高穩定時間，而在300萬～360萬株/hm2種植密度范圍內，增加種植密度對穩定時間影響不大。有關種植密度對品質性狀影響的研究結果不盡相同，可能因不同研究者所選用的品種、試驗地土壤條件以及氣候條件等因素不同所致，種植密度對籽粒品質的影響還有待于進一步探討。

表1 種植密度和施氮量對寧麥24籽粒產量及其構成因素的影響

注：同行和同列平均值后標有不同小寫字母分別表示不同種植密度和施氮量處理間差異顯著(P<0.05)。表2同。

3.2 施氮量對小麥籽粒產量和品質的影響

關于施氮量對小麥籽粒產量和品質影響的研究較多。趙廣才等利用強筋小麥濟麥20進行試驗，在150～300 kg/hm2施氮范圍內，產量隨施氮量增加而增加，且處理間差異顯著[31]。姜朋等利用弱筋小麥生選6號進行試驗，在150～300 kg/hm2施氮范圍內，產量隨施氮量增加而增加，但差異不顯著[32]。張定一等利用中筋和強筋2個小麥品種為試驗材料，在施氮量為0～300 kg/hm2范圍內，2品種分別在施氮量150、225 kg/hm2處的產量最高[33]。張耀蘭等以強筋小麥濟麥20、中強筋小麥煙農19和皖麥50為材料，在0～360 kg/hm2施氮范圍內，籽粒產量與施氮量呈極顯著二次曲線關系，濟麥20和皖麥50在施氮量300 kg/hm2時籽粒產量最高，但與施氮量為240 kg/hm2的處理差異不顯著；煙農19則以施240 kg/hm2氮素時籽粒產量最高[34]。本研究表明，在 210～330 kg/hm2施氮范圍內籽粒產量呈先增加后降低趨勢，以施氮量為270 kg/hm2處理的籽粒產量最高，本結論與徐鳳嬌等的研究結果[35-36]完全一致。有關施氮量對小麥籽粒產量的影響結果不盡相同，主要是由于不同研究者所選用的品種、肥料運籌方式、試驗地土壤條件以及氣候條件等因素不同所致。大量研究表明，施氮量對小麥品質有重要影響。Ducsay等研究指出，隨著施氮量的增加，小麥籽粒蛋白質含量和濕面筋含量顯著提高[37-38]，本試驗進一步證實了此結論。試驗還表明，增施氮肥能顯著延長面團穩定時間，有利于改善籽粒加工品質，這與曹承富等利用不同筋力小麥品種獲得的研究結果[17，39-40]一致。本試驗結果表明，在施氮量為210～330 kg/hm2范圍內，增施氮肥能顯著提高中筋小麥寧麥24的營養品質和加工品質，本結論為生產實踐中制定寧麥24氮素調優栽培技術提供了理論依據。