氮肥運籌對豫南小麥生理特性、品質(zhì)和產(chǎn)量性狀的影響

陳金平 朱保磊 石守設(shè) 尹志剛 周國勤 李剛 張波 李昊然 毛瑞玲 李金笑

摘要：為研究不同氮肥施用比例對豫南地區(qū)小麥生理特性、品質(zhì)和產(chǎn)量性狀的調(diào)控效應(yīng)，以偏弱筋品種信麥129為研究對象，設(shè)置不同施純氮量N0（0 kg/hm2）、N1（97.5 kg/hm2）、N2（195 kg/hm2）、N3（292.5 kg/hm2）、N4（390 kg/hm2）和氮肥不同基追比例（基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節(jié)肥=7 ∶3 ∶0、6 ∶2 ∶2、5 ∶3 ∶2、4 ∶3 ∶3）試驗。結(jié)果表明，增施氮肥能有效促進小麥冬前、返青和拔節(jié)末期的生長發(fā)育，隨著施氮量的增加，小麥在越冬期、拔節(jié)期的分蘗數(shù)、次生根數(shù)顯著增加（P<0.05）。而在相同施氮量下，基追比為7 ∶3 ∶0能有效促進小麥分蘗、次生根發(fā)育和株高增長。而在相同施氮量下，基追比為6 ∶2 ∶2能最大程度提高籽粒面粉蛋白含量。研究也表明，小麥產(chǎn)量與施氮量呈正相關(guān)關(guān)系，但同時也會增加肥料成本。綜合分析，當施氮量為N2（195 kg/hm2）且基追比為7 ∶3 ∶0（基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節(jié)肥）時，粗蛋白含量、降落數(shù)值和濕面筋含量符合國家弱筋小麥標準，且能取得較高的產(chǎn)量，可作為豫南地區(qū)弱筋小麥適宜的氮肥運籌模式。

關(guān)鍵詞：小麥;氮肥運籌;生長發(fā)育;面粉品質(zhì);產(chǎn)量;豫南地區(qū)

中圖分類號：S512.106文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）12-0095-05

收稿日期：2021-07-22

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（編號：CARS-03-05B）;河南省小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項目（編號：Z2010-01-01）。

作者簡介：陳金平（1962—），男，河南信陽人，碩士，研究員，主要從事小麥育種栽培技術(shù)研究。E-mail：chenjinpingcls@163.com。

通信作者：朱保磊，碩士，助理研究員，主要從事小麥遺傳育種研究。E-mail：1067354457@qq.com。

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，優(yōu)質(zhì)專用小麥的需求也不斷加大。在農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的影響下，優(yōu)質(zhì)強筋小麥在品種審定、推廣種植以及產(chǎn)品銷售等環(huán)節(jié)上均得到相應(yīng)的政策鼓勵和扶持，這大大加快了強筋小麥的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而，弱筋小麥與強筋小麥相比，在種質(zhì)資源、審定品種數(shù)量和栽培技術(shù)規(guī)程上均顯滯后。弱筋小麥具有蛋白質(zhì)和濕面筋含量低，面團形成時間和穩(wěn)定時間短，在經(jīng)過充分攪拌后不易形成完全的面筋網(wǎng)絡(luò)等特點，是優(yōu)質(zhì)糕點、餅干、釀酒等食品的重要原材料。因此，加強對弱筋小麥產(chǎn)量和品質(zhì)及在優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)內(nèi)的種植栽培的科學(xué)研究，保證國內(nèi)市場上優(yōu)質(zhì)弱筋小麥的供應(yīng)是一項亟待解決的重要課題。

豫南麥區(qū)作為國家優(yōu)質(zhì)弱筋小麥適宜區(qū)，在保障河南省糧食安全和農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革中發(fā)揮著舉足輕重的作用。保證弱筋小麥產(chǎn)量的前提下，穩(wěn)定弱筋小麥各項品質(zhì)指標，滿足糧食加工業(yè)的要求具有重要意義。較多的研究結(jié)果表明，不同施氮量以及在不同時期追施氮肥能夠顯著影響弱筋小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量[1]。在相同施氮量的前提下，在小麥生長前中期適量施用氮肥可以在保證弱筋小麥品質(zhì)的同時提高小麥產(chǎn)量[2];而在小麥生長后期追施氮肥，雖然能夠提高產(chǎn)量，但也會顯著提高弱筋小麥蛋白質(zhì)和濕面筋含量，從而影響其加工品質(zhì)[3]。以上研究因受制于不同的弱筋小麥品種、氮肥運籌方式和試驗環(huán)境等因素的影響，最終造成弱筋小麥優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程并不統(tǒng)一。本研究通過設(shè)計不同施氮量和不同時期的氮肥追施比例試驗，對豫南弱筋小麥生長發(fā)育、品質(zhì)和產(chǎn)量性狀進行分析，探討豫南弱筋小麥的適宜氮肥運籌方式。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

小麥試驗材料為信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的國審偏弱筋品種信麥129，供施氮肥為含純氮素46%的心連心牌尿素。

1.2 試驗地概況

試驗點位于信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗園區(qū)，試驗地土壤為當?shù)氐湫偷酿べ|(zhì)土，地勢平坦，灌排方便。前茬作物為水稻，平均產(chǎn)量9 000 kg/hm2 。2017—2019年經(jīng)河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所進行測定，試驗實施前0～20 cm土層平均有機質(zhì)含量為19.0 g/kg，堿解氮含量為1.6 g/kg，速效氮含量為176.2 mg/kg，速效鉀含量為57.6 mg/kg，速效磷含量為4.4 mg/kg，pH值=6.0。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2017—2019年進行，采用雙因素裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為施氮量，副區(qū)為基追比，施氮量設(shè)N2（195 kg/hm2）、N3（292.5 kg/hm2）、N4（390 kg/hm2）3個水平，基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節(jié)肥分別為7 ∶3 ∶0、6 ∶2 ∶2、5 ∶3 ∶2、4 ∶3 ∶3共4個水平，以全生育期不施氮肥處理（N0）和只施氮肥處理N1（97.5 kg/hm2）作為對照，共14個處理，每個處理隨機排列，3次重復(fù)，共42個小區(qū)，小區(qū)行長5 m，行距0.22 m，18行，小區(qū)寬4 m，面積20 m2。機條播，有效播量300萬粒/hm2。在耕地前施磷肥（加樂富牌過磷酸鈣，P2O5含量12%）和鉀肥（加拿大產(chǎn)氯化鉀，K2O 含量60%），均為基施，其中P2O5、K2O 施用量分別為120、135 kg/hm2（折純量）。播種期均為10月20日。田間管理同當?shù)卮筇铩?/p>

1.4 測定項目和方法

1.4.1 分蘗、次生根和株高的測定

在越冬期（1月10日）、拔節(jié)期（3月10日）和孕穗期從每個小區(qū)隨機選取10株完整植株，裝入試驗紙袋，并在紙袋上做好標記，取回后用清水將根部清洗干凈，調(diào)查采集植株的分蘗數(shù)、次生根數(shù)和株高。

1.4.2 小麥籽粒品質(zhì)的測定 用法國肖邦I(lǐng)nfraneo型近紅外儀測定籽粒水分含量和粗蛋白含量;用SKC4100單籽粒谷物測試系統(tǒng)進行籽粒硬度的檢測。

1.4.3 面粉品質(zhì)的測定 參照AACC26-20《實驗制粉——布勒氏法》的方法，用BUHLER通用型試驗?zāi)ツシ郏瑴y定各小區(qū)籽粒硬度，然后確定加水量。由于各小區(qū)籽粒硬度差別不大，均屬于中等硬度類型，因此統(tǒng)一加水標準為15.5%，潤麥時間為24 h。面粉水分含量的測定參考AACC-4-15A;面粉粗蛋白含量用Infraneo型近紅外儀（法國肖邦）測定;面筋指數(shù)用2200型面筋指數(shù)測定儀（瑞典Perten）檢測，同時按GB/T 14608—1993《小麥粉濕面筋測定法》測定小麥粉濕面筋含量及面筋指數(shù);降落數(shù)值用FN降落數(shù)值測定儀（托普云農(nóng)）按照GB/T 10361—2008《小麥、黑麥及其面粉，杜倫麥及其粗粉粒 降落數(shù)值的測定 Hagberg-Perten法》進行測定;十二烷基磺酸鈉（SDS）-沉淀值的測定參考 GB/T 15685—1995《小麥粉沉淀值測定法》，用Sun等的方法[4]進行檢測。

1.4.4 面粉面團流變學(xué)特性的測定 用H型粉質(zhì)儀（德國Brabender）測定粉質(zhì)參數(shù)，同時參照GB/T 14614—2006《小麥粉 面團的物理特性吸水量和流變學(xué)特性的測定 粉質(zhì)儀法》，用500 g面缽進行吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間的測定;用Extensograph-E型拉伸儀（德國Brabender）測定面團在45、90、135 min 的拉伸面積和拉伸阻力參數(shù)。

1.4.5 產(chǎn)量性狀的測定 在各小區(qū)小麥成熟后適時收獲，按小區(qū)單收、稱質(zhì)量測產(chǎn)。千粒質(zhì)量測定方法：從每個小區(qū)收獲的籽粒中隨機數(shù)出3組1 000粒小麥籽粒，分別稱質(zhì)量（m1、m2、m3），取平均值 m=（m1+m2+m3）/3;使用HGT-1000B型容重計（上海東方衡器有限公司）測定各小區(qū)籽粒容重。

1.5 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 013和SPSS Statistics 1軟件進行數(shù)據(jù)分析和制表，用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥運籌方式對小麥不同生育時期生長發(fā)育的影響

2.1.1 對越冬期小麥生長發(fā)育的影響

由表1可知，越冬期（1月10日）N0處理的分蘗數(shù)顯著低于其他處理（P<0.05），次生根數(shù)和株高也低于其他處理，但差異不顯著，而N1處理的分蘗數(shù)和次生根數(shù)與其他施氮處理無顯著差異（N4施氮量下基追比為7 ∶3 ∶0處理除外），說明底肥對豫南小麥在越冬期之前的生長發(fā)育起到明顯的促進作用。此外，增加施氮量能夠明顯加快小麥越冬期前的生長發(fā)育。相同施氮量下，以基追比 7 ∶3 ∶0 處理的分蘗數(shù)、次生根數(shù)和株高最高。

2.1.2 對拔節(jié)期小麥生長發(fā)育的影響

由表2可知，N4處理對拔節(jié)期（3月10日）弱筋小麥的分蘗數(shù)、次生根數(shù)和株高的調(diào)控作用最大，而N0處理的各項生理指標均為最低。N1施氮量處理的分蘗數(shù)與其他施氮處理無顯著差異，但是在次生根數(shù)和株高性狀上顯著低于N4施氮量下的大部分處理。N4施氮量下，基追比為7 ∶3 ∶0對分蘗數(shù)和次生根數(shù)的影響最大。基追比對株高的影響表現(xiàn)為：N2、N3施氮量下7 ∶3 ∶0最高，N4施氮量下6 ∶2 ∶2影響最大。

2.2 不同氮肥運籌對弱筋小麥品質(zhì)的影響效應(yīng)

2.2.1 對籽粒品質(zhì)的影響

由表3可知，隨著施氮量的增加，不完善籽粒數(shù)顯著下降。N0處理的不完善籽粒最多，平均比例為1.7%;N2施氮量處理最低，平均比例為1.1%，N1、N2、N3和N4處理間無顯著差異。籽粒硬度整體的變化范圍在33.0%～36.1%之間，N4施氮量處理的平均籽粒硬度最大，N0處理的籽粒硬度最小，且N4施氮量下基追比為 6 ∶2 ∶2 和4 ∶3 ∶3處理的籽粒硬度均為36.1%，顯著高于N0處理。分析不同氮肥運籌方式對千粒質(zhì)量和容重的影響可知，N2、N3和N4處理顯著高于N1和N0處理，N1處理顯著高于N0處理，N2、N3和N4處理的千粒質(zhì)量和容重?zé)o顯著差異。

2.2.2 對面粉品質(zhì)的影響

由表4可知，不同氮肥運籌方式對粗蛋白含量具有顯著的調(diào)節(jié)效應(yīng)，其中N0、N1處理的粗蛋白含量顯著低于其他處理組合。相同施氮量下，基追比為4 ∶3 ∶3處理的粗蛋白含量最高，可見在弱筋小麥生育后期增施氮肥有助于蛋白的積累。降落數(shù)值在N0、N1和N2（基追比為 7 ∶3 ∶0 和6 ∶2 ∶2）處理間無顯著差異。N4（基追比為4 ∶3 ∶3）處理的降落數(shù)值顯著高于其他處理組合。在相同氮肥施用量下，N3、N4處理中以基追比為4 ∶3 ∶3處理的降落數(shù)值最高。濕面筋含量隨著施氮量的增加呈增長趨勢，相同施氮量下，基追比為7 ∶3 ∶0處理組的濕面筋含量最低，而基追比為 4 ∶3 ∶3 處理的濕面筋含量最高。沉淀值的變化范圍在14.5～25.5 mL之間，其中N0和N1處理的沉淀值顯著低于N2、N3和N4處理，而N2、N3和N4處理間無顯著差異。

2.2.3 對面團流變學(xué)特性的影響

由表5可知，面團流變學(xué)特性中吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間、拉伸面積和拉伸阻力均隨著施氮量的增加而提高。相同施氮量下，吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間和拉伸面積均以基追比4 ∶3 ∶3處理最高，以基追比為7 ∶3 ∶0處理最低。吸水率受施氮量的調(diào)控影響較大，整體變化范圍為55.5%～60.4%;形成時間的變化范圍較小，變化范圍在1.3～2.3 min之間;N0、N1和N2（基追比7 ∶3 ∶0）處理的穩(wěn)定時間均小于2.0 min，而在其他氮肥運籌方式下，穩(wěn)定時間變化范圍為8.8～11.9 min，達到強筋小麥水平（GB/T 17320—2013《小麥品種品質(zhì)分類》），已不符合國家弱筋小麥標準。在拉伸面積性狀上，N2施氮量下各基追比處理顯著低于N4處理，N3施氮量下基追比 4 ∶3 ∶3 處理的拉伸面積顯著高于其他處理。不施氮處理（N0）的拉伸阻力低于其他施氮組合，N4施氮量下基追比為5 ∶3 ∶2和 4 ∶3 ∶3 處理的拉伸阻力顯著大于其他處理（N3施氮量下基追比4 ∶3 ∶3處理、N4施氮量基追比 7 ∶3 ∶0 和6 ∶2 ∶2處理除外）。

2.3 不同氮肥運籌方式對產(chǎn)量性狀的影響

由表6可知，成熟期（5月27日）N0和N1施氮處理的穗長、小穗最高結(jié)實數(shù)、每穗小穗數(shù)明顯低于其他處理。相同施氮量下，各基追比處理間在穗長、小穗最高結(jié)實數(shù)、每穗小穗數(shù)性狀上無顯著差異，且均以追施比為4 ∶3 ∶3處理最高。氮肥運籌方式為N2（基追比為7 ∶3 ∶0除外）、N3和N4處理的不孕小穗數(shù)顯著低于N0和N1處理，N4處理的均值相較于N0和N1處理分別降低了55.95%和53.75%。增施氮肥能夠正向調(diào)控弱筋小麥的產(chǎn)量，N4施氮量處理平均產(chǎn)量最高，N0處理產(chǎn)量最低，僅為4 452.2 kg/km2。相同施氮量下，基追比為 4 ∶3 ∶3 處理的產(chǎn)量最高，相同基追比下，施氮量每增加60 kg/hm2，產(chǎn)量平均增加287.7kg。N2、N3和N4處理之間無顯著差異，但均顯著高于N0和N1處理，而N1處理顯著高于N0處理，說明相較于基追比，總施氮量對產(chǎn)量的影響更直接。

3 結(jié)論與討論

前人研究表明，在拔節(jié)期追施一定量的氮肥能夠提高弱筋小麥的產(chǎn)量、蛋白含量以及濕面筋指數(shù)[5]。當施氮量不超過240 kg/hm2時，通過合理的氮肥運籌能夠在保證品質(zhì)的前提下使產(chǎn)量最大化。這與本研究的結(jié)論（增施越冬肥和拔節(jié)肥能夠提高產(chǎn)量和調(diào)控蛋白含量、濕面筋含量、形成時間、穩(wěn)定時間）相一致。有關(guān)氮肥運籌對弱筋小麥品質(zhì)調(diào)節(jié)作用的研究較多[6-15]，但大多研究時期局限在拔節(jié)期以前，拔節(jié)期以后各生育時期追施氮肥的研究鮮有報道。并且以往研究者設(shè)置的處理較少，因此研究結(jié)果在實際應(yīng)用上會受到很大限制。吳宏亞等研究發(fā)現(xiàn)，不同氮肥追施時期對揚麥15籽粒蛋白含量有一定的調(diào)節(jié)作用，尤其是拔節(jié)期增施氮肥能夠顯著提高籽粒蛋白含量;但不同氮肥追施時期對千粒質(zhì)量、容重、籽粒硬度、形成時間等參數(shù)沒有顯著影響[3]，這與本研究結(jié)果基本一致。本研究表明，施氮量和基追比都對穩(wěn)定時間參數(shù)具有顯著調(diào)節(jié)作用。尤其是在施氮量為195 kg/hm2條件下，不同氮肥基追比會造成穩(wěn)定時間參數(shù)的顯著差異。此外，本研究中測定的籽粒硬度值與吳宏亞等測定的籽粒硬度值[3]有較大差異，可能是由于測試方法和生態(tài)環(huán)境條件的不同造成的。

關(guān)于氮肥運籌對弱筋小麥調(diào)優(yōu)栽培的研究較多，但研究結(jié)果并不統(tǒng)一。李春燕等的研究表明，揚麥9號在180、240 kg/hm2施氮水平下，基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節(jié)肥為7 ∶1 ∶2時表現(xiàn)最佳[16]。朱新開等研究發(fā)現(xiàn)，寧麥9號在施氮量180、200、225 kg/hm2 水平下，基肥 ∶平衡肥 ∶拔節(jié)肥為 7 ∶1 ∶2、7 ∶2 ∶1和基肥 ∶拔節(jié)肥為6 ∶4，比較容易實現(xiàn)高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的協(xié)調(diào)[17]。吳宏亞等的研究表明，揚麥15在施氮量210 kg/hm2條件下，以追施模式為基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節(jié)肥5 ∶1 ∶4情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的協(xié)調(diào)[3]。本研究表明，形成時間參數(shù)對不同氮肥運籌方式不敏感;而蛋白含量、濕面筋含量和拉伸面積參數(shù)主要受施氮量的影響，其受基追比的影響較小;穩(wěn)定時間參數(shù)顯著受到不同施氮量和不同氮肥基追比的影響。當施氮量超過195 kg/hm2時，不同處理組的穩(wěn)定時間均大于 8 min，這遠遠大于優(yōu)質(zhì)弱筋小麥穩(wěn)定時間小于 .5 min 的標準（GB/T 17893—1999《優(yōu)質(zhì)小麥 弱筋小麥》）。當施氮量為195 kg/hm2，通過氮肥前移的方法可以控制穩(wěn)定時間小于2.5 min。綜合本試驗產(chǎn)量和品質(zhì)的分析結(jié)果可知，施氮量為N2（195 kg/hm2）且氮肥追施比例為7 ∶3 ∶0（基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節(jié)肥）是豫南地區(qū)弱筋小麥最佳的氮肥運籌方式。

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