郭丹丹 劉哲文 常旭虹 王德梅 王艷杰 楊玉雙 王玉嬌 石書兵 趙廣才

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 新疆烏魯木齊 830052；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)與栽培重點開放實驗室 北京 100081）

近年來我國小麥產(chǎn)量屢創(chuàng)新高，2016-2021年，我國小麥總產(chǎn)量均在1.33億t以上，小麥生產(chǎn)對保障國家糧食安全起到重要作用。隨著生活條件的改善和消費結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，人們對優(yōu)質(zhì)強筋和優(yōu)質(zhì)弱筋小麥的需求不斷增加，因此，需要實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高，而合理施用化肥是最有效的增產(chǎn)增效措施之一。

研究表明，不同品種小麥的氮磷鉀配合施用相比單施氮、磷、鉀及不施肥的籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量均有顯著影響[1-2]。強筋小麥通常在低肥地塊增施氮肥，會達到較明顯的增產(chǎn)效果，中高肥力地塊增施氮肥則可提高籽粒蛋白質(zhì)含量和改善加工品質(zhì)[3]；施加磷肥后提高產(chǎn)量的效果顯著[4]；施鉀可提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量，極顯著提高了球蛋白和醇溶蛋白含量[5]，能夠在提高產(chǎn)量的同時改善品質(zhì)。弱筋小麥在生產(chǎn)中應(yīng)控制氮肥的施用量、增施磷肥，由于鉀肥易淋失，所以適度補鉀，可以提高小麥產(chǎn)量，改善籽粒品質(zhì)[6]。

盡管提高氮磷鉀的施用可以提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)，但不合理施肥伴隨著產(chǎn)量和品質(zhì)的降低問題值得重視。強筋、弱筋小麥品質(zhì)形成及產(chǎn)量與品質(zhì)同步提高與其合理施肥密切相關(guān)，改善施肥技術(shù)和適當減少化肥的過量施用可以提高小麥產(chǎn)量和肥料利用率，減少養(yǎng)分流失[7]。本試驗選用廣泛種植的兩種筋型的小麥品種，研究氮、磷、鉀三大營養(yǎng)元素配施對小麥產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。為不同筋型小麥實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)及技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

采用盆栽試驗，于2020-2021年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所溫室(38°49′61″N、116°13′18″E)進行。供試土壤為潮土、壤質(zhì)，取自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院中圃場的耕層，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分見表1。

表1 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況

1.2 試驗方法

試驗為兩因素隨機區(qū)組設(shè)計。A因素為品種，A1：揚麥15號；A2：津強6號。B因素為肥料處理，設(shè)5個水平，B1：不施肥；B2：每盆施氮素 2 g（使用肥料為含氮46%的尿素）；B3：每盆施五氧化二磷2 g；B4：每盆施氧化鉀2 g；B5：每盆氮磷鉀肥各施2 g。磷鉀肥全部底施，氮肥分2次施用，底肥、追肥各施50%，追肥在拔節(jié)期隨水施入。于2020年10月19日在試驗網(wǎng)室將供試的土壤攪拌均勻后裝入盆內(nèi)，然后播種。盆內(nèi)直徑22 cm、高 18 cm，土壤凈重3 kg/盆。每盆播種15粒，出苗后選留健壯整齊的幼苗10株，3次重復(fù)，共30盆，2020年12月7日移入試驗溫室，生育期間隨時觀察土壤墑情，及時補水，保證水分供應(yīng)充足。2021年3月6日收獲。成熟后全部收獲，進行室內(nèi)考種并測定相關(guān)指標。

1.3 測定指標

1.3.1 穗部性狀及籽粒產(chǎn)量 收獲期，每盆收取10株完整小麥植株進行室內(nèi)考種，測定總小穗數(shù)、不孕小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量。

1.3.2 籽粒性狀 采用杭州萬深檢測科技有限公司生產(chǎn)的稻麥性狀測定儀（SC-G型）測定籽粒投影面積（GA）、籽粒周長（GC）、籽粒長寬比（L/W）、籽粒長（GL）、籽粒寬（GW）、籽粒直徑（GD）和籽粒圓度（GR）。

1.3.3 籽粒粗蛋白及組分含量 籽粒粗蛋白質(zhì)含量采用上海晟聲凱氏定氮儀測定全氮含量，按照籽粒全氮含量×5.7折算蛋白質(zhì)含量；蛋白質(zhì)組分采用連續(xù)振蕩法[8]順序提取清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白后，用凱氏定氮儀測定籽粒含氮量。籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量（g/盆）=蛋白質(zhì)含量（%）×籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel對所有數(shù)據(jù)進行初步處理，采用DPS軟件進行系統(tǒng)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種與施肥對穗部性狀及籽粒產(chǎn)量的影響

2.1.1 不同品種和氮磷鉀配施對穗部性狀及籽粒產(chǎn)量的效應(yīng) 由表2可知，2個品種間除穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量外，各性狀差異均極顯著（P<0.01）；總小穗數(shù)、不孕小穗數(shù)和穗粒數(shù)以A1最高，但千粒重和籽粒產(chǎn)量以A2最高。不同施肥處理間除千粒重外其他各性狀差異顯著，其中施氮（B5、B2）均極顯著高于不施氮（B1、B3 和 B4），并且總小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量均以B5最高，B2次之，但不孕小穗數(shù)相反。單施氮（B2）、磷（B3）、鉀（B4）與不施肥（B1）相比，單施氮（B2）改善了籽粒的穗部性狀，并提高了產(chǎn)量，其中總小穗數(shù)達到顯著差異水平，不孕小穗、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量達到極顯著差異水平。單施磷（B3）和單施鉀（B4）的各性狀和產(chǎn)量均與對照（B1）無顯著差異。施肥處理間穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量的變異系數(shù)分別達到40.72%、43.95%，可見氮磷鉀配合施用對穗粒數(shù)和產(chǎn)量影響較大。

表2 不同品種和施肥對穗部性狀及籽粒產(chǎn)量的效應(yīng)

2.1.2 不同處理組合對穗部性狀及籽粒產(chǎn)量的影響由表3可知，品種和施肥對小麥穗部性狀的影響均達到顯著或極顯著水平。在A1條件下，A1B2和A1B5的總小穗數(shù)和穗粒數(shù)相比A1B1極顯著增加（P＜0.01），不孕小穗數(shù)和千粒重反而降低；A1B5穗粒數(shù)19.45粒和產(chǎn)量5.55 g/盆，均最高，A1B2次之且二者差異極顯著（P<0.01），A1B3 產(chǎn)量（2.38 g/盆）最低。 在A2條件下，穗粒數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)為A2B5>A2B2>A2B4>A2B3>A2B1，且 A2B2、A2B5極顯著高于其他處理（P<0.01）。

表3 不同品種和施肥對小麥的穗部性狀及籽粒產(chǎn)量的影響

從2個品種的施肥效應(yīng)分析，揚麥15（A1）的單施氮（A1B2）、單施鉀（A1B4）和氮磷鉀配施（A1B5）處理較不施肥對照（A1B1）分別增產(chǎn)55.4%、3.1%和55.7%，單施磷（A1B3）減產(chǎn)3.4%，并且A1B2和A1B5與不施肥對照相比差異極顯著（P<0.01)。津強6 號（A2）單施氮（A2B2）、單施磷（A2B3）、單施鉀（A2B4）和氮磷鉀配施（A2B5）分別較不施肥對照（A2B1）增產(chǎn) 48.8%、3.9%、14.5%和 60.1%，其中，A2B2和A2B5與對照（A2B1）相比差異極顯著。各處理組合中，總小穗數(shù)的變異系數(shù)最小，為9.45%，穩(wěn)定性較好。由于品種和施肥處理對穗粒數(shù)和產(chǎn)量都有重要影響，因此穗粒數(shù)和產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，分別為 40.12%、42.48%。

2.2 品種與施肥對籽粒性狀的影響

由表4可知，分析不同品種小麥籽粒性狀，成熟小麥種子的7個籽粒性狀（籽粒投影面積、籽粒周長、籽粒長寬比、籽粒長、籽粒寬、籽粒直徑、籽粒圓度），除籽粒寬（GW）差異不顯著、變異系數(shù)較小，其他6個性狀間差異均達到極顯著水平（P<0.01），且變異系數(shù)較大； 其中 GA、GC、L/W、GL、GD 均為 A2>A1，但A2的籽粒圓度（GR）相對較低。不同施肥處理間各籽粒性狀均無顯著差異，變異系數(shù)均較小且穩(wěn)定，其中，籽粒直徑（GD）的變異系數(shù)最小，表明這一性狀較其他性狀更穩(wěn)定。不同施肥處理中，B2的GA、GC、L/W、GL、GD略高于其他處理，但GR最低，B4的GW較高，B1、B4和B5的 GR均高于其他處理，但差異均較小，有待進一步驗證。

表4 不同品種和施肥對籽粒性狀的效應(yīng)

2.3 品種與施肥對蛋白質(zhì)組分含量及產(chǎn)量的影響

2.3.1 不同品種和氮磷鉀配施對蛋白質(zhì)組分含量及產(chǎn)量的效應(yīng) 由表5可知，津強6號(A2)的各籽粒蛋白質(zhì)組分含量均極顯著高于揚麥15號（A1），并且分別增加了 10.73%、20.11%、17.42%、24.35%、21.84%、11.49%，整體表現(xiàn)為種津強6號＞揚麥15。在不同施肥處理條件下，小麥籽粒清蛋白、球蛋白為氮磷鉀配施（B5）最高；醇溶蛋白和谷蛋白均為單施氮（B2）最高（P<0.01%），單施鉀（B4）最低；但不同施肥處理對各蛋白質(zhì)組分含量的提高幅度有差異，即對醇溶蛋白和谷蛋白的增加幅度高于清蛋白和球蛋白。與B1相比，B2處理的貯藏蛋白和可溶性蛋白分別增加了44.44%、23.62%；B5處理分別增加了 39.03%、15.67%；B3處理下貯藏蛋白增加了0.43%，但可溶性蛋白降低了3.42%；B4處理分別降低了9.35%和6.34%。相反，與B1相比，氮磷鉀均施（B5）的谷醇比降低了3.57%，但B2、B3和B4均呈現(xiàn)增加的趨勢，分別為19.54%、2.87%和6.32%，各處理間無顯著差異（P<0.05)。

表5 不同品種和施肥對籽粒蛋白質(zhì)及其組分的效應(yīng)

由表6可知，不同施肥處理間氮磷鉀配施（B5）的蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量均最高，并且B5和B2極顯著高于 B1、B3 和 B4（P<0.01）；B3、B4 與 B1 相比，蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量均呈現(xiàn)下降趨勢，其中蛋白質(zhì)含量分別下降1.97個和2.69個百分點，蛋白質(zhì)產(chǎn)量分別下降13.88%和11.11%?？傮w而言，蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為B5>B2>B1>B3>B4，蛋白質(zhì)產(chǎn)量均表現(xiàn)為B5>B2>B1>B4>B3。

表6 不同品種和施肥對籽粒蛋白質(zhì)含量及蛋白質(zhì)產(chǎn)量的效應(yīng)

2.3.2 不同處理組合對籽粒蛋白質(zhì)組分及產(chǎn)量的影響 由表7可知，除谷醇比無顯著差異外，其他品種和施肥處理對小麥品質(zhì)性狀的交互作用均表現(xiàn)顯著或極顯著影響。清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白分別為A2B5、A1B5、B2B2和A2B5極顯著高于其他處理（P<0.01），但揚麥 15號（A1）的清蛋白（A1B1）、球蛋白（A1B2）、醇溶蛋白（A1B3）和谷蛋白(A1B4)均為最低值；各筋型小麥的不同處理間球蛋白和谷蛋白受施肥處理的影響較大且不穩(wěn)定，變異系數(shù)達到33.13%和28.18%。A2B5的貯藏蛋白含量和A2B2的可溶蛋白含量最高；A2B1貯藏蛋白含量和A1B1的可溶蛋白含量最低；谷醇比無顯著差異。其中，蛋白質(zhì)產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，為61.46%，清蛋白的變異系數(shù)最小，為11.18%。

表7 不同品種和施肥對籽粒蛋白質(zhì)含量及蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響

3 討論

3.1 施肥處理對不同品種小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

作物產(chǎn)量受土壤條件、氣候因素、施肥措施、作物品種與管理等多種因素的影響[9]。前人對不同筋型小麥栽培管理及產(chǎn)量影響因素[10-11]等方面作了比較深入全面的研究。有研究認為，氮磷鉀肥運籌對不同筋型小麥籽粒產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為N＞P＞K，且主要是通過穗粒數(shù)和千粒重的增加來提高產(chǎn)量[12]。另有試驗表明，單施氮對穗數(shù)、穗粒數(shù)影響最大，其次為鉀肥，再次為磷肥，不施肥最低[13]。

本試驗結(jié)果表明，揚麥15通過穗數(shù)和穗粒數(shù)的提高來增加產(chǎn)量，而津強6號主要通過穗粒數(shù)和千粒重提高產(chǎn)量。其中，不同品種小麥施用氮肥均有助于穗數(shù)和穗粒數(shù)的提高，以氮磷鉀配施產(chǎn)量最高。本試驗趨勢NPK>N>K>P與馮金鳳[13]的研究結(jié)果相同，與張海竹[12]的結(jié)論不盡相同，可能與供試品種和試驗地土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量較高有關(guān)，有待進一步驗證。

3.2 不同品種與施肥處理對小麥表觀籽粒性狀的影響

有研究表明，在同一播種條件下，不同小麥品種的粒長、粒寬、長寬比等籽粒性狀差異較大[14]，但與本試驗中籽粒性狀的測試結(jié)果不盡相同。本試驗結(jié)果顯示，不同品種的小麥籽粒性狀除籽粒寬度（GW）差異不顯著，且變異系數(shù)較小，相對比較穩(wěn)定，其余性狀均具有極顯著差異，且變異系數(shù)較大。本試驗中施肥處理對籽粒表觀性狀的影響較小，不同施肥處理之間各籽粒性狀雖有區(qū)別，但均未達到顯著差異水平?？梢娖贩N的基因型對籽粒表觀性狀的影響大于栽培因素的影響。不同的試驗結(jié)果對籽粒性狀的影響存在差異，可能是由于供試的不同品種的遺傳特性及生態(tài)環(huán)境和肥水管理水平不同，導(dǎo)致小麥籽粒的各種性狀表現(xiàn)不同，有待進一步驗證。

3.3 不同品種與施肥處理對小麥品質(zhì)的影響

有研究報道，弱筋小麥植株不同部位的氮素運轉(zhuǎn)積累狀況顯著低于強筋小麥[15]，并且不同品種小麥的蛋白質(zhì)含量主要受氮肥用量影響較大。另有研究表明，強筋小麥的谷蛋白含量、貯藏蛋白及醇谷比（Glu/Gli）高于弱筋小麥，且不同品種的谷蛋白和醇溶蛋白含量的增加幅度顯著高于清蛋白+球蛋白含量[16]。本試驗結(jié)果表明，各品種籽粒蛋白質(zhì)及組分含量均隨肥料的施用而提高（氮磷鉀配施>單施氮>單施鉀>單施磷>不施肥），且醇溶蛋白和谷蛋白的增加幅度高于清蛋白和球蛋白。貯藏蛋白、可溶性蛋白和谷醇比的含量表現(xiàn)為津強6號>揚麥15，與蛋白質(zhì)總含量和產(chǎn)量表現(xiàn)相一致。

鑒于本研究為盆栽試驗，選取的參試品種及代表性的植株樣本較小，可能與大田生產(chǎn)有一定的差異，故應(yīng)進一步在大田條件下進行驗證，為小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供更多參考依據(jù)。

4 結(jié)論

本研究表明，津強6號的穗部性狀及籽粒性狀、蛋白質(zhì)含量及組分高于揚麥15。揚麥15的單施氮、單施鉀和氮磷鉀配施較不施肥分別增產(chǎn)55.4%、3.1%和55.7%，但單施磷減產(chǎn)3.4%；津強6號單施氮、磷、鉀和氮磷鉀配施分別較不施肥增產(chǎn)48.8%、3.9%、14.5%和60.1%，并且籽粒產(chǎn)量均以氮磷鉀配施最高。本試驗中施肥處理對籽粒表觀性狀的影響未達到顯著差異水平。各品種籽粒蛋白質(zhì)及組分含量均隨肥料的施用而提高（氮磷鉀配施>單施氮>單施鉀>單施磷>不施肥）。