種植密度對晚播小麥籽粒產量和氮素積累的影響

摘要：為探究種植密度對晚播小麥籽粒產量、農藝性狀、氮素積累及籽粒蛋白含量的影響，本研究于2021-2022年在山東省農業科學院濟陽試驗基地開展濟麥22（V1）、山農20（V2）兩個品種不同密度的晚播試驗，密度分別為300萬株·hm-2（D1）、360萬株·hm-2（D2）、420萬株·hm-2（D3）、480萬株·hm-2（D4）。結果表明，晚播條件下，密度對濟麥22株高和穗長的影響均未達顯著水平，但D3密度下山農20株高較D1、D2密度分別顯著增長5.5%、6.4%，穗長較D1密度顯著增加8.3%。濟麥22、山農20小穗數D3較D4密度下分別顯著提高8.7%、10.4%，不孕小穗數則分別顯著降低28.3%、37.4%。濟麥22在D3、D4密度下籽粒和植株的氮素積累量均較高，而山農20的則均在D3密度下最高。密度對濟麥22、山農20籽粒總蛋白含量無顯著影響，但顯著影響其蛋白組分含量。濟麥22籽粒清蛋白、醇溶蛋白含量均以D3密度下表現較佳，較D1、D2密度分別顯著提高21.2%、17.7%和13.9%、5.0%；山農20籽粒醇溶蛋白、谷蛋白含量均在D3密度下表現最佳，其中醇溶蛋白含量較D1、D2、D4密度分別顯著提高45.9%、11.9%、7.6%，谷蛋白含量較D1、D2密度分別顯著提高11.9%、6.7%。D3、D4密度下兩品種均具有較高的穗數，而穗粒數、千粒重和籽粒產量均在D3密度下達到最高水平，其中，D3密度下濟麥22籽粒產量較D1顯著提高11.5%，山農20則較D1、D2密度分別顯著提高8.8%、6.0%。綜上，晚播條件下，420萬株·hm-2種植密度（D3）下濟麥22、山農20植株的農藝性狀較優，產量構成要素最合理，籽粒氮素積累量最高，籽粒蛋白含量組成穩定，最終實現了籽粒產量和品質的協同提高。該結論可為晚播條件下濟麥22和山農20的種植密度選擇提供數據支持和理論依據。

關鍵詞：晚播小麥；種植密度：產量；農藝性狀；籽粒蛋白質；氮素積累

中圖分類號：S512.1 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2025） 03-0064-08

隨著我國農業科技的不斷發展，小麥單產得到穩步提升，總產獲得持續增長，這對保障國家糧食安全具有重要意義。小麥作為我國重要的糧食作物，其產量的高低及品質的優劣不僅受本身遺傳因素的影響，還與栽培措施、生長環境有著緊密的關系。在小麥高產栽培措施中，適宜的種植密度有利于形成合理的群體結構，能充分利用光、溫等自然資源，是提高籽粒產量和改善品質的重要保障。Spink等研究發現，種植密度對籽粒產量有顯著影響，當種植密度從360萬株·hm-2減少至130萬株·hm-2后，籽粒產量從9 200 kg·hm-2降至5 550 kg·hm-2。屈會娟等、趙會杰等，研究表明，隨著種植密度的增加，冬小麥群體穗數隨之增加，但單株成穗數、穗粒數及千粒重均有所下降。趙廣才等對中任1號的研究發現，在播期偏晚條件下，在225萬～450萬株·hm-2密度范圍內，籽粒產量隨密度增加而增加，以450萬株·hm-2的最高，且顯著高于225萬株·hm-2處理，但與300萬株·hm-2和375萬株·hm-2的差異不顯著。

種植密度還能通過改變小麥群體溫光等生態環境而影響小麥群體結構，進而對籽粒蛋白含量產生一定影響，但因品種或試驗條件的不同，籽粒品質對種植密度的響應存在一定差異。張巧鳳等、李春燕等研究認為，隨著種植密度的增加，籽粒蛋白質含量呈下降趨勢。楊桂霞等研究表明，籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和總蛋白含量均隨著種植密度的增加而降低。李春喜等研究表明，籽粒蛋白質和賴氨酸含量隨種植密度的增加逐漸提高，并且種植密度與籽粒品質呈顯著正相關。張耀輝等對隴南雨養旱區晚播小麥的研究表明，推遲播種會降低小麥產量，但通過增加種植密度可以提高穗數，在種植密度為390萬株·hm-2條件下可實現產量和品質的協同提高。

近年來，由于氣候異常變化，尤其是玉米收獲期降水增多導致小麥播期普遍后移等，均對小麥產能提升產生不利影響。因此，依據實際生產現狀，本試驗通過研究不同種植密度對晚播條件下小麥農藝性狀及籽粒產量、氮素積累和蛋白質含量的影響，以期為黃淮海冬麥區晚播小麥的高產優質管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗以濟麥22、山農20兩個中筋小麥品種為材料。

1.2 試驗概況及設計

試驗于2021-2022年在山東省農業科學院濟陽試驗基地進行，前茬為夏玉米。耕層土壤養分含量為：有機質9.85 g·kg-1、全氮1.03 g·kg-1、堿解氮127.8 mg·kg-1、速效磷15. 85 mg·kg-1、速效鉀141.6mg·kg-1。試驗采用二因素裂區設計，主區（V）為2個中筋小麥品種：濟麥22、山農20，分別記為V1、V2；副區（D）為4個種植密度：300萬、360萬、420萬、480萬株·hm-2，分別記為D1、D2、D3、D4。

該地區常年播種日期為10月10日前后，由于受降雨影響，本試驗于2021年11月2日播種。試驗供試化肥分別為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O5 12%）和硫酸鉀（K2O 50%）。試驗田肥料統一用量為N 240 kg·hm-2、P2O5 172.5 kg·hm-2、K2O 112.5 kg·hm-2，其中磷鉀肥全部底施，氮肥底施和追肥各占50%，于拔節期隨水追施，灌水量為750 m·hm-2。小區面積40 m2 （2.5 m×16.0 m），重復3次。出苗后，每小區標記2個樣點，用于生長期間農藝性狀調查、取樣和收獲后考種。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 農藝性狀

于小麥收獲期，各小區分別選擇具有代表性的小麥50株，測定其株高、穗長、小穗數和不孕小穗數。

1.3.2 氮素積累量、氮素利用效率及氮收獲指數測定

于小麥收獲期，各小區分別選擇具有代表性的小麥50株，剪去根系后將植株分為莖葉、穗軸+穎殼（簡稱穎殼）和籽粒三部分，分別于105℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，用千分之一電子天平稱取各器官干重，并計算地上部干物質重。烘干樣品粉碎后用H，SO4 -H2O2消解，采用AA3型連續流動分析儀（SEAL公司，德國）測定全氮含量（mg·L-1）。莖葉、穎殼和籽粒氮素積累量為該器官干物質重與其全氮含量的乘積，植株氮素積累量為各器官氮素積累量之和。氮收獲指數=籽粒氮素積累量／植株氮素積累量：氮素利用效率=籽粒產量／植株氮素積累量。

1.3.3 籽粒蛋白組分含量測定

采用連續振蕩法提取測定籽粒蛋白組分含量。具體步驟為：稱取全麥粉0.5 g，依次提取清蛋白（提取劑為蒸餾水）、球蛋白（提取劑為2%氯化鈉）、醇溶蛋白（提取劑為70%無水乙醇）、谷蛋白（提取劑為0.5%氫氧化鉀）：振蕩床上振蕩20 min，然后4 000r·min-1離心7 min，每次加提取劑5 mL，清蛋白、球蛋白和谷蛋白提取4次，醇溶蛋白提取3次，將多次的提取液混勻后分別準確吸取5 mL于消煮管中用K9860定氮儀測定含氮量。

1.3.4 籽粒產量及其構成要素

小麥收獲期，各小區均隨機選擇3個1 m×1 m的樣方取樣，混合后脫粒并稱重，取籽粒（50+5）g于70℃烘至恒重，測定籽粒含水量，重復3次，并以12.5%含水量折算產量（kg·hm-2）。同時，各小區隨機取20個麥穗脫粒，使用自動考種分析儀（萬深SC-G）測定穗粒數和千粒重。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2019進行數據整理、分析并制圖，用DPS 7.05軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植密度對兩小麥品種農藝性狀的影響

由表1可知，V1、V2兩品種的株高、小穗數、不孕小穗數差異顯著，V2的株高較V1高5.2 cm，小穗數少4.1%，不孕小穗數減少43.2%。種植密度對小麥農藝性狀具有顯著影響，D2、D3、D4密度下的穗長均較大，其中D3較D1密度顯著增長5.6％：D1、D2、D3密度間小穗數差異不顯著，但分別較D4顯著增加5.7%、8.3%、9.6％；不孕小穗數隨種植密度增加呈先降低后升高趨勢，D3密度下達到最低，較D4顯著降低28.9%?？梢?，晚播條件下，不同小麥品種間農藝性狀存在較大差異，增加種植密度有利于優化穗長和小穗數，降低不孕小穗數。

由表2可知，兩品種農藝性狀不同密度下存在顯著差異。濟麥22的株高、穗長不同密度問差異不顯著：小穗數在D3密度下最多，較D4密度顯著多8.7%：不孕小穗數在D3密度下最少，較D4密度顯著少28.3％。山農20株高在D3密度下最高，較D1、D2密度分別顯著增加5.5％、6.4％；穗長在D3密度下最長，較D1密度顯著增加8.3%；小穗數在D3密度下最多，較D4密度顯著多10.4％；不孕小穗數在D3密度下最少，較D1、D2、D4密度分別顯著減少25.2％、34.2%、37.4%。方差分析結果表明，品種對小麥株高和不孕小穗數有極顯著影響，對小穗數有顯著影響，對穗長影響不顯著：密度對小穗數有極顯著影響，對穗長有顯著影響，對其他農藝性狀影響均不顯著：品種和密度互作對各農藝性狀指標均無顯著影響。

2.2 不同種植密度對兩小麥品種氮素積累特性的影響

對2個小麥品種氮素積累特性的分析（表3）可知，VI籽粒氮素積累量、植株氮素積累量、氮收獲指數均高于V2，其中籽粒氮素積累量和植株氮素積累量分別顯著高出5.4%和3.9%：V2氮素利用效率略高于V1，但二者差異不顯著。種植密度對籽粒氮素積累量和植株氮素積累量具有顯著影響，二者均隨著種植密度的增加呈先升高后降低趨勢，在D3密度下達到最大值，較D1密度分別顯著提高9.1%和7.6%。氮收獲指數和氮素利用效率在種植密度間差異均未達顯著水平。

由表4可知，兩品種的氮素積累特性不同密度下存在顯著差異。濟麥22籽粒氮素積累量和植株氮素積累量在D3、D4密度下均達到較高值，其中，D3密度的籽粒氮素積累量較D1、D2分別顯著提高10.7％、4.9％，D3、D4密度下植株氮素積累量較D1分別顯著提高10.2％、10.6%。山農20籽粒氮素積累量和植株氮素積累量均隨著種植密度的增加呈現先升高后降低的趨勢，均在D3密度下達到最高值，其中，籽粒氮素積累量較D1、D4密度分別顯著提高7.4%、7.5%，植株氮素積累量較D1顯著提高4.9%。2個小麥品種的氮收獲指數和氮素利用效率各處理間均無顯著差異。方差分析結果表明，品種和密度對小麥籽粒氮素積累量和植株氮素積累量有顯著影響，對氮收獲指數和氮素利用效率均無顯著影響；品種和密度互作對各氮素積累特性均無顯著影響。

2.3 不同種植密度對兩小麥品種籽粒蛋白含量的影響

由表5可知，V1、V2兩品種的籽粒總蛋白、清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量差異顯著，V1較V2分別高4.7％、27.9%、5.3%和11. 3％，二者谷蛋白含量無顯著差異。種植密度對籽粒總蛋白含量無顯著影響，但對蛋白組分有顯著影響。其中，清蛋白、谷蛋白含量均在D3密度下最高，顯著高于D1密度，與D2、D4差異不顯著；醇溶蛋白以D3、D4密度表現較優：球蛋白含量隨種植密度增加呈下降趨勢，其中D1較D3、D4分別顯著提高8.4％、13.8%。

由表6可知，兩品種籽?？偟鞍准捌浣M分含量不同密度間存在顯著差異。濟麥22籽?？偟鞍缀凸鹊鞍缀坎煌芏乳g差異不顯著：D3密度下清蛋白、醇溶蛋白含量均最高，較D1、D2分別顯著提高21. 2％、17. 7％和13.9%、5.0％：球蛋白含量隨種植密度增加呈下降趨勢，D1密度下最高，較D3、D4分別顯著提高12.4％、19.9％。山農20籽?？偟鞍住⑶宓鞍缀坎煌芏乳g差異不顯著：球蛋白在D1密度下含量最高，較D4顯著提高8.9%：醇溶蛋白和谷蛋白含量在D3密度下均表現最佳，其中，醇溶蛋白較D1、D2、D4分別顯著提高45.9％、11.9%、7.6%，谷蛋白較D1、D2分別顯著提高11. 9%、6.7%。方差分析結果表明，品種對小麥籽粒清蛋白和球蛋白含量有極顯著影響，對總蛋白和醇溶蛋白含量有顯著影響，對谷蛋白含量影響不顯著：密度對球蛋白含量有極顯著影響，對醇溶蛋白含量有顯著影響，對總蛋白、清蛋白和谷蛋白含量影響均不顯著：品種和密度互作對籽粒清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量有顯著影響，對總蛋白和谷蛋白含量影響不顯著。

2.4 不同種植密度對兩小麥品種籽粒產量及其構成要素的影響

由表7可知，2個小麥品種穗數、穗粒數和籽粒產量方面均無顯著差異，但V1千粒重較V2顯著高7.6%。種植密度對籽粒產量及其構成要素有顯著影響。其中，穗數隨種植密度增加而增加；穗粒數、千粒重和產量隨種植密度增加均呈先升后降趨勢，均在D3密度下達到最大值，其中，穗粒數較D4顯著提高10.2％，千粒重較D1、D4分別顯著提高8.1%、8.9%，籽粒產量較D1、D2分別顯著提高10.1%、3.8%。綜上可知，晚播條件下，密度對小麥產量構成要素的影響主要表現在穗粒數和千粒重上，D3密度下穗粒數和千粒重性狀均最優，最終表現為產量最高。

由表8可知，兩品種籽粒產量及構成要素不同密度下存在顯著差異。濟麥22穗數和籽粒產量隨種植密度增加呈先升高后穩定的趨勢，均在D3、D4密度下達到較高水平，其中，穗數分別較D1、D2密度顯著增加10. 4％、8.2%和12. 8%、10.6％，籽粒產量較D1分別顯著提高11. 5%、11.2％：穗粒數和千粒重隨種植密度增加均呈先升后降趨勢，均在D3密度下達到最高值，其中穗粒數較D4顯著增加12. 8％，千粒重較D1、D4顯著增加8.4％、5.6％。山農20穗數在D4密度下最高，較D1密度顯著增加8.7％：千粒重在D2、D3密度下較高，分別較D1、D4顯著提高6.4％、11.3%和7.2％、12.2%：穗粒數和籽粒產量均在D3密度下最高，其中穗粒數較D4顯著增加7.8%，籽粒產量較D1、D2分別顯著提高8.8%、6.0％。可見，晚播條件下，增加種植密度可以通過優化產量構成要素進而提高籽粒產量，2個小麥品種在D3密度下均可達到較高的產量水平。方差分析結果表明，品種對小麥千粒重有極顯著影響，對穗數、穗粒數和籽粒產量影響不顯著：密度對穗數、千粒重和籽粒產量有極顯著影響，對穗粒數有顯著影響：品種和密度互作對千粒重和籽粒產量有顯著影響，對穗數和穗粒數影響不顯著。

3 討論

3.1 種植密度對晚播小麥植株農藝性狀的影響

種植密度會對植株性狀產生重要影響，尤其對于晚播小麥表現更為明顯。任海建等研究表明，江蘇中部地區于11月中旬播種時，播種量控制在450萬株·hm-2時株高等農藝性狀表現最佳。閆文利等研究表明，晚播條件下，增加種植密度有利于提高群體數量和株高，但會降低小穗數，增加不孕小穗數。本研究中，小麥農藝性狀隨種植密度增加在不同品種間存在差異。其中，濟麥22株高、穗長在4個播種密度間差異均不顯著，僅D3密度小穗數較D4顯著提高8.7%，不孕小穗數較D4顯著低28.3％：山農20的株高、穗長和小穗數均在D3密度下達到最大值，且與其他密度處理部分表現為差異顯著，同時D3密度下不孕小穗數均最少。表明種植密度對濟麥22的影響主要以小穗數和不孕小穗數為主，而對山農20的株高、穗長、小穗數及不孕小穗數均有顯著影響。

3.2 種植密度對晚播小麥氮素積累特性的影響

種植密度對晚播小麥籽粒和植株氮素積累量具有顯著影響。田欣等研究表明，晚播條件下增加種植密度有利于促進小麥籽粒中氮素的積累，提高氮素收獲指數。周曉虎等研究表明，適當增加種植密度有利于實現小麥籽粒產量和氮素利用效率的協同提高。本研究中，適當增加種植密度有利于提高籽粒和植株的氮素積累量，濟麥22和山農20均以D3密度下表現最佳。這可能與D3密度有利于小麥形成合理群體結構、促進植株根系對氮素吸收以及向籽粒中的轉運有關，這與王樹麗等的研究結果相似。然而，本研究中氮收獲指數和氮素利用效率各處理間均差異不顯著，但均在D3種植密度下最高（濟麥22的氮素利用效率D3與D4相同），這也證實了D3密度有利于小麥植株氮素向籽粒中的轉運，與薛玲珠等的研究結果相一致。

3.3 種植密度對晚播小麥籽?？偟鞍准捌浣M分含量的影響

適當增加種植密度有利于改善晚播小麥籽粒蛋白含量，優化蛋白質組分比例，對提升小麥籽粒品質具有重要意義。邢光貴等研究表明，籽粒蛋白含量隨種植密度增加呈先降低后增加的趨勢。也有研究表明，種植密度對籽粒產量的影響遠大于對籽粒蛋白的影響，增加種植密度可提高籽粒蛋白含量而降低籽粒產量。本研究中，雖然濟麥22和山農20的籽?？偟鞍缀吭诟魈幚黹g差異較小，但蛋白組分含量受種植密度的影響較大，其中，濟麥22籽粒清蛋白和醇溶蛋白以及山農20醇溶蛋白和谷蛋白含量均在D3種植密度下達到最大值，這對改善小麥品質具有重要意義。這與亢玲等的晚播條件下適當增加種植密度能夠優化小麥籽粒蛋白含量、改善籽粒品質的結果相一致。

3.4 種植密度對晚播小麥產量及構成要素的影響

晚播條件下，種植密度對小麥籽粒產量具有重要影響。任寒等研究發現，適當增加播種量有利于提高小麥群體水平，單位面積有效穗數增加，但穗數和千粒重有所下降。劉德福等研究發現，在種植密度為450萬～750萬株·hm-2范圍內，產量隨種植密度增加而增加。田文仲等研究表明，在120萬～270萬株·hm-2密度范圍內，晚播小麥單位面積穗數和籽粒產量隨種植密度的增加逐漸提高，但在120萬株·hm-2密度時穗粒數和千粒重最高，與其他處理差異達到顯著水平。本研究中，2個小麥品種群體穗數和籽粒產量均隨種植密度增加呈先上升后趨于穩定的趨勢，濟麥22穗數在D3、D4密度下較高，山農20則在D2、D3和D4密度下均較高：濟麥22籽粒產量在D2、D3和D4密度下均較高，山農20則在D3、D4密度下較高。研究還發現，2個小麥品種穗粒數、千粒重和產量均呈現隨種植密度增加先升高后降低的趨勢，整體均以D3密度下表現最佳。綜上可知，適當增加種植密度有利于提高群體穗數，繼續增加時穗數和籽粒產量會保持相對穩定狀態，但種植密度超越一定值后，穗粒數、千粒重和產量均會降低，這與羅曉穎等的研究結果一致。

4 結論

本研究中，晚播條件下，420萬株·hm-2種植密度能夠優化改良濟麥22和山農20的株高、穗長、小穗數和不孕小穗數等農藝性狀，提高群體穗數、穗粒數和千粒重，在保障籽粒總蛋白較高含量下改進蛋白質組分，同時還促進籽粒氮素積累量的增加，最終實現籽粒產量和品質的協同提高。

基金項目：國家現代農業產業技術體系項目（CARS-03-22）