張永強，陳興武，賽力汗·賽，薛麗華，梁玉超，雷鈞杰

(1.新疆農業(yè)科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業(yè)大學農學院，烏魯木齊 830052)

追氮比例對滴灌冬小麥籽粒蛋白質及其組分含量的影響

張永強1，陳興武1，賽力汗·賽1，薛麗華1，梁玉超2，雷鈞杰1

(1.新疆農業(yè)科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業(yè)大學農學院，烏魯木齊 830052)

目的研究氮肥運籌對滴灌冬小麥產量、蛋白質含量及其組分的調節(jié)效應。方法以新冬18號為材料，在施氮量為300 kg/hm2條件下，研究5種不同追施氮肥方式對滴灌冬小麥籽粒含氮量、蛋白質含量及其組分含量和產量及其構成因素的影響。結果冬小麥起身期不施氮肥條件下，一次重施孕穗期(F1處理)或開花期(F2處理)或將肥料分2次均勻補給于孕穗期和開花期(F4處理)，都會造成最終產量的降低及籽粒品質的下降；生育期全程施肥卻降低拔節(jié)肥(F5處理)雖較以上追肥方法對冬小麥產量和品質有所提高，但卻不及前期重施拔節(jié)肥、后期缺失孕穗肥(F3處理)的產量高、品質優(yōu)。5種追肥處理中，產量、籽粒含氮量及蛋白質含量、球蛋白均表現為F3>F5>F4>F2>F1，其中F3產量最高為7 820.10 kg/hm2，較F1、F2、F4、F5處理依次增產14.94%、12.92%、7.84%和5.23% ；谷醇比F3最大為1.70，顯著高于其它處理，清蛋白亦以F3最高，雖與F5、F4處理無顯著差異，卻顯著高于F1、F2處理。結論在類似試驗條件下的滴灌冬小麥產區(qū)，追肥時期以返青期、拔節(jié)期、開花期，追肥量為41.1、123.3和41.1 kg/hm2為宜。

冬小麥；氮肥運籌；滴灌；產量；蛋白質

0 引 言

【研究意義】新疆作為我國三大小麥主產區(qū)之一西北內陸的主要構成部分，其小麥生產對保證當地的糧食安全至關重要。隨著人民生活水平的提高，對優(yōu)質小麥的需求量越來越多，優(yōu)質小麥是小麥形態(tài)品質、營養(yǎng)品質和加工品質的有機結合。而小麥籽粒蛋白質及其組分含量對小麥的營養(yǎng)品質及加工品質均有很大影響[1]。小麥籽粒品質不僅因遺傳特性、土壤和種植區(qū)生態(tài)環(huán)境而異，而且與栽培措施密切相關[2-3]。在栽培技術中，氮肥的施用時期與施肥量是影響小麥產量和品質的重要因素之一[4]?！厩叭搜芯窟M展】李淑文等[5]研究表明，施用氮肥直接影響小麥體內的葉綠素、蛋白質、淀粉、可溶性糖等的含量，進而影響產量和品質。彭永欣等[6]、劉安勛等[7]和楊根海等[8]研究均指出，在一定范圍內隨施氮量提高，籽粒產量和蛋白質含量同時提高，籽粒的營養(yǎng)品質和加工品質得到改善。徐恒永等[9]和?；菝竦萚10]均研究表明，小麥拔節(jié)至開花期施氮時間越晚，對籽粒蛋白質含量調節(jié)效應越大。朱新開等[1]和石培春等[11]研究認為，小麥籽粒的蛋白質組分中谷蛋白和醇蛋白的含量與加工品質密切相關。Ottman M J[12]和荊奇[13]研究表明，施用氮肥可以顯著提高蛋白質含量，但對蛋白質各組分的影響不盡相同。石書兵等[14]研究認為孕穗期施氮可明顯提高麥谷蛋白含量和麥谷/醇溶蛋白的比值。李健民等[15]和戴延波等[16]研究表明，提高中后期施氮比例的前氮后移，可以提高小麥產量和小麥籽粒蛋白質含量，改善品質；但劉學軍等[17]研究認為，對強筋小麥，追氮后移可使蛋白質含量提高，品質改善；而且在施肥不足或肥力較低的情況下，減少前期追氮量，會導致減產及降低品質?！颈狙芯壳腥朦c】前人的研究多集中在漫灌條件進行的研究，而在滴灌條件下的研究較少，尤其對滴灌冬小麥，關于氮肥運籌對小麥籽粒蛋白質及其組分含量的研究更是鮮有報道。研究氮肥運籌對滴灌冬小麥產量、蛋白質含量及其組分的調節(jié)效應?！緮M解決的關鍵問題】在大田滴灌條件下，以新冬18號為材料，在施氮量為300 kg/hm2條件下，研究不同氮肥運籌對滴灌冬小麥籽粒含氮量、蛋白質含量及其組分含量和產量及其構成因素的影響，為提高滴灌冬小麥品質的栽培技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

田間試驗于2014年9月～2015年7月在新疆農業(yè)科學院瑪納斯試驗站(N44°18′，E86°13′)進行。該試驗站屬暖溫帶大陸性干旱半干旱氣候區(qū)，年均日照時數2 700～2 800 h，年均氣溫7.2 ℃。年均降雨量173.3 mm，蒸發(fā)量2 141 mm，極端最高氣溫39.6 ℃，極端最低氣溫-37.4 ℃，全年無霜期165～172 d。試驗地土壤為沙壤土，播前0～20 cm土壤有機質16.8%，堿解氮62.3 mg/kg，速效磷14.5 mg/kg，速效鉀164 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

在大田滴灌條件下，施氮量為300 kg/hm2，設置5種氮肥運籌模式，分別用F1、F2、F3、F4、F5表示，列出具體施氮量及施氮時期，小區(qū)面積18 m2(3.6 m×5 m)，每處理重復3次，于2014年9月25日采用人工播種，行距20 cm，播種量270 kg/hm2，播前結合翻地，基施磷肥(P2O5)172.5 kg/hm2，鉀肥(K2O)52.5 kg/hm2，全生育期氮肥施用總量300 kg/hm2，其中基施94.5 kg/hm2，追施205.5 kg/hm2，列出追施氮肥各生育時期分配比例，在冬小麥開花期、灌漿前期、灌漿中期，結合滴灌每次滴施磷酸二氫鉀(98%)22.5 kg/hm2全生育時期滴水8次，滴水總量為4 650 m3/hm2，列出滴水時期及滴水量。表1，表2

表1滴灌小麥不同時期追氮量分配(kg/hm2)

Table Table 1 The proportion of topdressing nitrogen at different growth stages of wheat under drip irrigation

處理Treatments基肥Basefertilizer追氮時期及追氮量起身期Setting拔節(jié)期Jointing孕穗期Booting開花期Flowering總追氮量Topdressingnitrogenquantity施氮總量TotalnitrogenquantityF194 5-123 382 2-205 5300F294 5-123 3-82 2205 5300F394 541 1123 3-41 1205 5300F494 5-123 341 141 1205 5300F594 541 182 241 141 1205 5300

表2滴灌小麥不同生育時期灌水量分配(m3/hm2)

Table Table 2 The distribution ratio of drip irrigation quantity at different growth stages of wheat

冬前Beforethewinter春季灌水時期及分配比例拔節(jié)期Jointing孕穗期Booting抽穗期Heading開花期Flowering灌漿期(前期)Earlyfillingphase灌漿期(中期)Middlefillingstage總灌水量Totalirrigationquantity9001350(30%)1125(25%)450(10%)675(15%)450(10%)450(10%)4650

1.2.2 測定項目

1.2.2.1 測產與考種

在小麥成熟期，分別從各小區(qū)選取具有代表性的樣點4 m2(2 m×2 m)，人工全部收割，自然風干后，稱量總生物量重，脫粒稱重。同時選取20株，用于調查單株生物重、穗粒數和千粒重。

1.2.2.2 籽粒蛋白質含量及其組分的測定

利用瑞典 FOSS(福斯)分析公司生產的 Kjeltec2300 全自動凱氏定氮儀測定全氮含量，蛋白質含量與全氮含量的換算系數為5.7。

參照《糧油籽粒品質及其分析技術》(何照范，1985)。用蛋白組分的連續(xù)提取法進行提取，順序依次為清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白。提取方法如下：

清蛋白：稱取小麥全粉1.000 g，置于10 mL離心管中，加入6 mL蒸餾水，搖勻后在振蕩器上提取30 min；然后4 000 r/min 離心5 min，將上清液倒入消化管。依次重復提取3次，合并上清液于消化管中，然后消化、定氮。

球蛋白：操作方法同清蛋白，所用試劑為2%的NaCl溶液。

醇溶蛋白：操作方法同清蛋白，但在第一次振蕩30 min后，重復提取2 次，每次振蕩20 min。所用試劑為75%乙醇。

麥谷蛋白：操作方法同清蛋白，所用試劑為0.5% KOH溶液。

1.3 數據處理

采用SPSS 19.0和Excel 2010軟件進行處理數據和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1氮肥運籌對滴灌冬小麥產量及產量構成因素的影響

研究表明，氮肥運籌對滴灌冬小麥產量及其構成因素存在顯著影響。處理間有效穗數差異明顯，最多的為847.80×104穗/hm2(F3處理)，最少的為731.10×104穗/hm2(F2處理)。穗粒數以F2處理最少，顯著低于其它處理，平均為30.03粒/穗，其余處理間無顯著差異(P>0.05)。千粒重在36.50～39.52 g變化，處理間規(guī)律不明顯。籽粒產量呈F3>F5>F4>F2>F1的變化規(guī)律，最高為7 820.10 kg/hm2，分別較F1、F2、F4、F5處理增產14.94%、12.92%、7.84%和5.23%，均達到了顯著差異(P<0.05)，其中與F1、F2處理達到了極顯著差異(P<0.01)。各處理滴灌冬小麥地上部分生物總量與籽粒產量的變化趨勢一致，F3處理地上部分生物總量最高為19 526.25 kg/hm2，較最低的F1處理(17 363.60 kg/hm2)增加了12.46%，達極顯著差異水平(P<0.01)。處理間收獲指數差異不大。表3

表3 不同處理下滴灌冬小麥產量構成及收獲指數變化
Table 3 Effects of different treatments on yield components and harvest index of Winter Wheat under drip irrigation

處理Treatments有效穗數Spikenumber(104spilks/hm2)穗粒數Grainsperspike千粒重1000-grainweight(g)實收產量Yield(kg/hm2)地上部分生物總量Totalbiomass(kg/hm2)收獲指數HarvestindexF1775 65bAB33 10aA37 96abA6803 85dB17364 60bB0 392aAF2731 10cB30 03bB39 50aA6925 50cdB17792 55bB0 389aAF3847 80aA33 30aA36 50bA7820 10aA19526 25aA0 400aAF4738 90cB34 13aA39 52aA7251 30bcAB18072 45bbAB0 401aAF5789 00bAB33 57aA38 93aA7431 75bAB19197 45aAB0 387aA

注：大小寫字母分別表示差異達到0.01和0.05顯著水平，下同

Note：The capital lowercase letters indicate significant difference at 0.01 and 0.05 level, respectively, the same as below

2.2氮肥運籌對滴灌冬小麥籽粒粗蛋白含量和含量氮量的影響

研究表明，氮肥運籌對滴灌冬小麥籽粒含氮量及蛋白質含量均有顯著影響，各處理間滴灌冬小麥成熟期籽粒中含氮量及蛋白質含量均表現為：F3>F5>F4>F2>F1的變化規(guī)律，其中籽粒中的含氮量F3處理最高為2.42%，分別較F1、F2、F4、F5處理提高了4.76%、3.86%、1.26%和0.83%，處理間差異均未達到顯著水平。籽粒中蛋白質含量F3處理最高為 13.77%，分別較F1、F2、F4、F5處理籽粒中蛋白質含量提高了4.54%、3.53%、1.18%和0.66%，處理間差異均未達到顯著水平。圖1

圖1 不同處理下滴灌冬小麥籽粒含氮量和蛋白質含量變化
Fig.1 Effect of different treatments on nitrogen content of grain and protein content of winter wheat

2.3氮肥運籌對滴灌冬小麥籽粒重蛋白質組分的影響

研究表明，氮肥運籌對滴灌冬小麥籽粒蛋白質組分含量存在明顯影響，但對各組分含量的影響程度存在差異。各處理籽粒中清蛋白和球蛋白的變化規(guī)律為F3>F5>F4>F1>F2，其中F3處理清蛋白和球蛋白最高分別為2.56%和1.94%，較F1、F2、F4、F5各處理的清蛋白分別提高了5.78%、12.28%、3.64%、0.39%，其與F1處理差異達顯著水平(P<0.05)，與F2處理達極顯著差異水平(P<0.01)，與F4、F5處理間差異不顯著；球蛋白分別提高了25.16%、24.36%、17.58%、15.48%，均達到了極顯著差異水平(P<0.01)。各處理間醇蛋白表現為F1>F2>F4>F5>F3，其中F1處理醇蛋白最為3.79%，分別較F2、F3、F4、F5處理提高了5.28%、28.91%、14.16%、27.18%，與各處理間均達極顯著差異水平(P<0.01)，但F3處理與F5處理間差異不顯著。各處理麥谷蛋白表現為F3>F4>F1>F2>F5，以F3處理最高為5.00%，F5處理最低為4.21%，二者差異達極顯著水平(P<0.01)。谷醇比(麥谷蛋白與醇溶蛋白的比值)由F1至F5處理呈現出先升后降的變化趨勢，以F3處理達到峰值，為1.70，與其它處理均達極顯著性差異水平，F4、F5處理次之(P<0.05)，F2、F1兩處理基本無異。表4

表4 不同處理下滴灌冬小麥蛋白質組分含量變化
Table 4 Changes of protein components in winter wheat under different treatments

處理Treatments清蛋白Albumins(%)球蛋白Globulins(%)醇蛋白Prolamins(%)麥谷蛋白Glutenins(%)谷醇比Glutenins/ProlaminsF12 42bA1 55cB3 79aA4 62bB1 16dCF22 28cB1 56cB3 60bBC4 22cC1 17dCF32 56aA1 94aA2 94dD5 00aA1 70aAF42 47aA1 65bB3 32cC4 93aAB1 48bBF52 55aA1 68bB2 98dD4 21cC1 41cB

2.4 蛋白質及其組分含量與粒重的相關性

研究表明，籽粒中蛋白質組分與千粒重的相關性差異較大，其中麥谷蛋白與千粒重間呈顯著負相關關系，相關系數為-0.75，粗蛋白、清蛋白與千粒重間雖具有負相關關系，但差異不顯著，而球蛋白、醇蛋白與千粒重間呈正相關關系。分析各蛋白組分間相關性可知，粗蛋白與麥谷蛋白間呈顯著正相關性，球蛋白與醇蛋白間亦呈顯著正相關關系；但粗蛋白、清蛋白、麥谷蛋含量與球蛋白、醇蛋白間均呈負相關關系，且清蛋白與球蛋白、醇蛋白呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.96和-0.81。表5

表5 蛋白質及其組分與粒重的相關性
Table 5 Correlation analysis between protein and its components and grain weight

項目Project千粒重1000-grainWeight粗蛋白CrudeProtein清蛋白Albumin球蛋白Globulin醇蛋白Prolamin麥谷蛋白Glutenin千粒重1000-grainweight1粗蛋白CrudeProtein-0 381清蛋白Albumin-0 460 301球蛋白Globulin0 49-0 07-0 96??1醇蛋白Prolamin0 42-0 59-0 81??0 63?1麥谷蛋白Glutenin-0 75?0 63?0 44-0 41-0 211

注：*5%顯著水平，**1%顯著水平

Note：*and**significant at 5% and 1% levels respectively

3 討 論

小麥籽粒蛋白質主要由清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白及殘留蛋白組成，各成分的變化不僅影響蛋白質含量，而且導致蛋白質質量的改變，從而影響籽粒品質[18-19 ]。氮素是小麥生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素，是蛋白質的主要成分，氮肥的用量及施氮時期對小麥籽粒品質均有明顯影響。戴延波[16]和王立秋等[20]研究均表明，提高中后期施氮比例，可有效提高小麥產量和強筋小麥籽粒蛋白質含量，改善品質。張建[21]研究指出，從小麥播種至開花隨施氮時期的后移，氮肥的增產作用減小，提高蛋白質含量的作用增大，以開花期施氮量增加蛋白質含量的作用最大，開花后施氮對蛋白質含量的影響又逐漸減少。于振文等[22]的研究認為，拔節(jié)期或挑旗期追氮可顯著提高小麥籽粒蛋白質含量。蔣家慧等[23]研究表明，隨追氮時期推遲或追氮比例增大各品質性狀呈上升趨勢，但挑旗期之后追氮或追氮比例過大(1∶2)對提高強筋小麥各品質性狀的幅度降低。研究結果表明，追肥總量一定的前提下，冬小麥起身期不施氮肥，后期重施孕穗肥(F1處理)或開花肥(F2處理)，不僅無法彌補由于前期氮肥缺失造成的產量損失，而且小麥籽粒品質也整體處于最低水平，這與張建[19]等的研究結果不盡一致，這可能是由于滴灌小麥與漫灌小麥肥水利用效率差異所致。此外，在前期同樣不施起身肥的情況下，后期將肥料均分施在孕穗期及開花期(F4處理)對小麥產量及品質起到的提升作用優(yōu)于單次重施孕穗肥或開花肥，前者產量為7 251.30 kg/hm2，較后兩者分別增產6.58%和4.70%，而冬小麥全生育期僅缺失孕穗肥(F3處理)相比于生育期全程施肥卻大量減施拔節(jié)肥(F5處理)對冬小麥增產提質的作用更為明顯，產量達7 820.10 kg/hm2，與面筋粘彈性關系密切的谷醇比為1.70，產量及品質均處于所有處理中的最優(yōu)水平。

4 結 論

總施氮量固定條件下，冬小麥起身期不施氮肥，在孕穗期或開花期一次重施或將肥料分2次均勻補給于孕穗期和開花期，都會造成最終產量的降低及籽粒品質的下降；生育期全程施肥卻降低拔節(jié)肥雖較以上追肥方法對冬小麥產量和品質上雖有所提高，但卻不及前期重施拔節(jié)肥、后期缺失孕穗肥的產量高、品質優(yōu)。綜合考慮產量及品質性狀表現，建議在類似試驗條件下的滴灌冬小麥產區(qū)，追肥時期以返青期、拔節(jié)期、開花期，追肥量為41.1、123.3和41.1 kg/hm2為宜。

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Abstract：【Objective】 To reveal the regulation effects of nitrogen application on yield, protein content and its components of winter wheat under drip irrigation.【Method】Using Xindong 18 as the test material, influences of top dressed nitrogen by five methods on nitrogen content of grain, protein content and its component and yield of winter wheat under drip irrigation were studied in the conditions of nitrogen application rate of 300 kg/hm2.【Result】The results showed that, with no nitrogen application at the setting stage, the yield and quality of grain were all decreased under the circumstance of heavy nitrogen application at the booting stage (F1 treatment) or flowering (F2 treatment) once, or equipartition of nitrogen at booting and flowering (F4 treatment). Although the yield and quality of winter wheat under the whole course fertilization, by reducing the nitrogen application at the jointing stage (F5 treatment) was superior to that of the above-mentioned fertilization methods, it still inferior to the treatment which with heavy nitrogen application at jointing while no fertilization at booting (F5 treatment). Besides, the yield, nitrogen content and protein content of grain and globulin all presented a trend of F3>F5>F4>F2>F1, with the highest yield of 7,820.10 kg/hm2, F3 treatment was higher 14.94%, 12.92%, 7.84% and 5.23% than treatments F1, F2, F4 and F5. Both the value of glutenin /prolamin and albumin were also highest at F3 treatment, the grain alcohol ratio was 1.70, which was significantly higher than other treatments. Although there was no significant difference in albumin compared with F5 and F4, but it was significantly higher than F1 and F2 treatment.【Conclusion】ll indexes comprehensively considered, it is suggested that the topdressing period and amount of nitrogen should be 41.1 kg/hm2at the setting stage, 123.3 kg/hm2at the jointing stage and 41.1 kg/hm2at the anthesis stage of drip irrigation winter wheat that had similar circumstance with our experimental plot.

Keywords: winter wheat；nitrogen application；drip irrigation；yield；protein

EffectsofNitrogenDressingRateontheYieldandGrainProteinContentofWinterWheatunderDripIrrigation

ZHANG Yong-qiang1, CHENG Xing-wu1, Sailihan Sai1, XUE Li-hua1,LIANG Yu-chao2, LEI Jun-jie1

(1.ResearchInstituteofGrainCrops,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China;2.CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity，Urumqi830052,China)

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.09.003

S512

A

1001-4330(2017)09-1587-08

2017-06-15

新疆維吾爾自治區(qū)自然科學基金資助項目(2014211A028)

張永強(1988-)，男，河南平輿人，碩士，助理研究員，研究方向為小麥高產栽培生理，(E-mail)zyq988@yeah.net

雷鈞杰(1972-)，男，甘肅古浪人，研究員，博士，研究方向為小麥高產栽培生理， (E-mail)leijunjie@sohu.com

Supported by: The Natural Science Foundation of Xinjiang Uygur Autonomous Region (2014211A028)

Corresponding author：LEI Jun-jie (1972-),male, Gansu Gulang County, Doctor, Researcher, Research direction: crop yield cultivation,(E-mail)leijunjie@sohu.com