播量對探墑溝播旱地小麥籽粒產量及品質的影響

任愛霞，任 婕，仝 錦，秦基偉，王會文，趙 杰，林 文，孫 敏，高志強

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

山西省是我國11 個小麥主產省份之一，小麥種植總面積約53.3 萬hm2，其中，旱地小麥面積占50%左右，且隨著人民生活水平提高，對生活質量的要求也提高了，因此，旱地小麥產量和品質的同步提升對保障山西省糧食安全生產具有重要意義。干旱是限制旱地小麥產量形成的主要問題，由于降雨分布不均勻，在休閑期采用深翻進行蓄水保墑的研究相對較多，從而休閑期深翻有利于旱地麥田蓄積休閑期降水，提高播前底墑，實現增產增效[1-2]。此外，栽培工作者也通過研發播種機械來解決生育期的干旱問題。近年來，研發的探墑溝播機械，是采用全還田防纏繞免耕施肥播種聯合機，通過一次作業同時完成滅茬、開溝、播種、施肥、覆土、鎮壓等，具有播種深、覆土淺、鎮壓重的特點[3]，增產效果較好，在山西省大面積推廣應用，且被農業部列為主推技術。李冬艷等[4]研究表明，采用探墑溝播技術之后，小麥出苗均勻、長勢良好，較常規播種小麥出土時間早0.5～1.0 d，成熟時間延長4～6 d，從而延長籽粒灌漿進程，小麥籽粒產量顯著提高。羅宏博等[5]研究表明，探墑溝播較常規條播光合產物向籽粒運轉率提高，進而提高穗數4.5%～12.0%、產量4.6%～8.0%。薛遠賽等[6]研究表明，溝播較平播顯著提高小麥旗葉可溶性糖含量、籽粒灌漿速率、花后干物質積累及其對籽粒產量的貢獻率，進而提高籽粒產量。調節播量是改善群體結構、提高產量的一種重要栽培措施。薛玲珠等[7]研究表明，播量為90 kg/hm2時，旱地小麥穗數、千粒質量、產量、籽粒蛋白質含量均提高，可實現產量和品質的同步提升。王楠等[8]研究表明，中、低播量處理可提高產量，使籽粒淀粉和蛋白質含量顯著提高，實現了小麥產量高、品質好的目標。可見，前人關于探墑溝播增產效果已很清楚，但配套的播量研究鮮見報道，尤其品質方面。

本試驗在休閑期采用深翻蓄水保墑的基礎上，研究不同播種方式、不同播量對旱地小麥籽粒產量、蛋白質含量和加工品質的影響，旨在明確探墑溝播旱地小麥籽粒品質的形成機制，為挖掘山西省旱地小麥高產優質栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為臨豐3 號，由聞喜縣農業局提供。

1.2 試驗田基本概況

試驗于2017—2018 年在山西農業大學聞喜旱地小麥試驗基地進行。該區屬于半干旱半濕潤冬小麥種植區，年平均氣溫12.5 ℃，年平均降雨量500 mm左右，無霜期大約190 d。試驗地為丘陵旱地，一年一熟制，無灌溉條件，試驗地勢平坦，土層深厚，透水、通氣性能良好，土質為中堿性黏壤土，pH 值為7.5～8.0，0～20 cm 土層土壤的有機質為 9.17 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為34.53、20.29、98.29 mg/kg。2017—2018 年總降雨量為218.3 mm，其中，播種至越冬期為152.4mm，越冬至拔節期0mm，拔節至開花為49.8 mm，開花至成熟為16.1 mm。

1.3 試驗設計

試驗采用二因素裂區隨機設計，以2 種播種方式（探墑溝播和普通條播）為主區，以3 個播量（75、150、225 kg/hm）2為副區。其中，探墑溝播采用2MFD-7/14 型全還田防纏繞免耕施肥播種機進行播種，在原有機械基礎上經過對播種深度和施肥深度進行改良，一次性完成深開溝、深施肥、淺覆土、播種，壟寬約20 cm，溝深10 cm，溝種2 行，行距19 cm；常規條播采用常規施肥條播機進行播種，行距20 cm。前茬小麥收獲后留高茬（20～30 cm），于7 月20日進行深翻（深度25～30 cm），深翻時有機肥（1 500 kg/hm）2、秸稈同時翻入土壤中，8 月 29 日淺旋秸稈還田，平整土地，9 月19 日基施氮、磷、鉀肥 （純 氮 為 150 kg/hm2、P2O5為 150 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2），常規管理。于 9 月 21 日播種，小區長50 m，寬 10 m，面積為 500 m2，重復 3 次。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 籽粒蛋白質及其組分含量的測定 開花期選擇同天開花、大小均勻的穗掛牌標記，于開花后5、10、15、20、25、30、35 d 進行取樣，每次取 20 穗，分成干樣和鮮樣2 組，旗葉全部摘下作為鮮樣。一組剝離籽粒，裝入紙盒并放入80 ℃烘箱烘干至恒質量；將烘干的籽粒使用粉碎機粉碎，通過采用連續提取法測定籽粒中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量；采用半微量凱氏定氮法測定含氮率，含氮率乘以5.7 即為籽粒蛋白質含量。另一組籽粒作鮮樣冷凍保存，置于超低溫保存箱，測定可溶性蛋白質含量。

1.4.2 產量及其構成因素的測定 成熟期采樣選取1 m2樣段內穗數、每穗平均粒數及千粒質量，每小區取50 株測定生物產量，收獲20 m2計算經濟產量。

1.4.3 籽粒可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的測定 將籽粒粉碎后的面粉，過0.149 mm 篩，分別采用蒽酮比色法、間苯二酚比色法進行測定。

1.4.4 面粉品質指標的測定

1.4.4.1 淀粉黏性特征 其采用RUB-TECMASTER 快速黏度分析儀測定。

1.4.4.2 面筋指數 其采用杭州大吉光電儀器有限公司生產的MJZ- Ⅱ型面筋指數測定儀進行測定。

1.4.4.3 面團理化特性 其采用MICRO-DOUGHTLAB2800 型微型粉質儀進行測定。

1.5 數據處理

試驗采用Microsoft Excel 2003 軟件進行數據處理；采用SAS 9.0 軟件進行統計分析，差異顯著性檢驗用LSD 法，顯著性水平設定為α＝0.05。

2 結果與分析

2.1 播量對探墑溝播旱地小麥籽粒產量、蛋白質及其組分含量的影響

表1 播量對探墑溝播旱地小麥籽粒產量、蛋白質及其組分含量的影響

探墑溝播較普通條播可分別提高產量、蛋白質含量及其產量達0.79%、2.19%和3.44%，可提高清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量，但差異均不顯著（表1）。采用探墑溝播，籽粒產量、蛋白質含量及其產量隨播量增加呈先升高后降低的趨勢，以播量150 kg/hm2最高，較其他播量分別高14.56%～16.49%、2.75%～22.45%和17.73%～42.62%；籽粒蛋白組分含量以播量150 kg/hm2最高，其中，醇溶蛋白和谷蛋白含量達顯著水平。采用普通條播，產量和蛋白質產量以播量75 kg/hm2最高，較其他播量分別高5.16%～5.87%和5.16%～6.59%，且差異達顯著水平，蛋白質含量無明顯變化；清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白均以播量75 kg/hm2處理最高，球蛋白以播量150 kg/hm2處理最高。可見，探墑溝播下播量150 kg/hm2有利于提高旱地小麥的籽粒產量、蛋白質及其組分含量。

2.2 播量對探墑溝播旱地小麥花后籽粒蛋白質含量動態變化的影響

隨灌漿進程的推移，小麥花后籽粒蛋白質含量先下降后上升，且在15 d 時最低；可溶性蛋白含量呈逐漸下降趨勢，5～10、15～20 d 下降幅度較大，且探墑溝播較普通條播可提高花后各時期蛋白質和可溶性蛋白質含量（圖1）。采用探墑溝播，蛋白質含量和可溶性蛋白質含量均以播量150 kg/hm2最高，且與其他處理間差異顯著，以播量75 kg/hm2最低；采用普通條播，蛋白質含量5～30 d 以播量150 kg/hm2最高，35 d 以播量 75 kg/hm2最高，可溶性蛋白質含量5、20～35 d 以播量150 kg/hm2最高，10～15 d 以播量 75 kg/hm2最高，5～35 d 以播量225 kg/hm2最低。可見，播種方式、播量對蛋白質含量的影響存在很大差異，播量偏低或過高都不利于蛋白質含量的形成與累積，以探墑溝播、播量150 kg/hm2處理調控效果最好，灌漿中后期影響可溶性蛋白質含量，提高效果明顯。

2.3 播量對探墑溝播旱地小麥籽粒可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的影響

探墑溝播較普通條播可顯著提高籽粒可溶性糖、蔗糖和淀粉含量（圖2）；其中，采用探墑溝播，可溶性糖和蔗糖含量以播量150 kg/hm2最高，以播量75 kg/hm2最低，且不同播量間差異顯著；淀粉含量以播量150 kg/hm2最高，與播量225 kg/hm2間無顯著差異。采用普通條播，可溶性糖含量和淀粉含量以播量150 kg/hm2最高，且不同處理間差異顯著，以播量225 kg/hm2最低；蔗糖含量以播量150 kg/hm2最高，但與其他2 個播量間無顯著差異。可見，探墑溝播較普通條播更利于可溶性糖、蔗糖和淀粉的形成和富集，且以播量150 kg/hm2效果較好。

2.4 播量對探墑溝播旱地小麥籽粒淀粉黏性的影響

由表2 可知，探墑溝播較普通條播可提高籽粒淀粉黏性，采用探墑溝播，高峰黏度、松懈值、最后黏度、反彈值和糊化溫度均以播量150 kg/hm2最高，以播量75 kg/hm2最低，且與播量150、225 kg/hm2間差異顯著；低谷黏度以播量225 kg/hm2最高，以播量75 kg/hm2最低，且與播量150、225 kg/hm2間差異顯著（P＜0.05）。采用普通條播，高峰黏度和最后黏度以播量150 kg/hm2最高，以播量225 kg/hm2最低；低谷黏度和反彈值3 個處理間無顯著差異；松懈值以播量75 kg/hm2最高，且與其他處理間差異達顯著水平，以播量150 kg/hm2最低；糊化溫度以播量150 kg/hm2最高，且與其他處理間差異達顯著水平，以播量75 kg/hm2最低。可見，探墑溝播較普通條播可提高籽粒淀粉黏性，且以播量150 kg/hm2效果較好。

表2 播量對探墑溝播旱地小麥籽粒淀粉黏性的影響

2.5 播量對探墑溝播旱地小麥籽粒加工品質的影響

由表3 可知，探墑溝播較普通條播可提高籽粒加工品質，采用探墑溝播，面筋指數、形成時間和弱化度以播量150 kg/hm2最高，以播量75 kg/hm2最低，且與其他處理間差異達顯著水平；濕面筋含量以播量150 kg/hm2最高，但與播量75 kg/hm2間差異不顯著；穩定時間以播量150 kg/hm2最高，且與播量75、225 kg/hm2間差異顯著，但播量75 kg/hm2與播量225 kg/hm2間差異不顯著；吸水率不同播量間無明顯變化。采用普通條播，面筋指數和濕面筋含量均以播量75 kg/hm2最高，以播量225 kg/hm2最低；吸水率和穩定時間以播量150 kg/hm2最高，且與播量75、225 kg/hm2間差異顯著；以播量 75 kg/hm2最低；形成時間和弱化度均以播量150 kg/hm2最高，且與播量 75、225 kg/hm2間差異顯著，但播量 75 kg/hm2與播量225 kg/hm2間差異不顯著。可見，探墑溝播較普通條播可提高籽粒加工品質，且以播量150 kg/hm2效果最好。

表3 播量對探墑溝播旱地小麥籽粒加工品質的影響

3 結論與討論

3.1 播量對探墑溝播旱地小麥產量及其構成的影響

近年來，探墑溝播播種技術成為旱地小麥的研究熱點。李建國[9]于2014—2018 年連續4 a 進行了旱地小麥寬窄行探墑溝播播種技術的推廣和應用，增產效果較為顯著。高琴[10]研究表明，與對照田相比，溝播田每公頃可增產265.7 kg，增幅達4.3%。劉小麗等[11]研究表明，探墑溝播小麥因灌漿高峰開始早，有利于增加小麥穗粒質量，提高產量，比普通條播增產53%。播量對小麥群體構建和產量形成具有重要影響，適宜的播量有利于合理群體的構建和產量的提高。薛玲珠等[12]研究表明，與播量67.5、112.5 kg/hm2相比，播量為 90.0 kg/hm2時，旱地小麥增產效果較為顯著，可增產11%～20%；張少瀾等[13]研究表明，推遲播期后增加播量為262.5 kg/hm2，有利于小麥品種洛麥23 的產量達到較高。可見，適量播種增產效果較好。本研究結果表明，探墑溝播較普通條播可提高小麥產量，且在探墑溝播條件下，與播量 75、225 kg/hm2相比，播量為 150 kg/hm2時，籽粒產量最高，且與播量75 kg/hm2間差異顯著，說明探墑溝播條件下，適量播種有利于旱地小麥籽粒產量的提高，這與前人的研究結果一致。

3.2 播量對探墑溝播旱地小麥蛋白質含量的影響

孫中偉等[14]研究表明，不同播種方式結合播量的調控效應會影響籽粒醇溶蛋白、谷蛋白含量，從而影響籽粒蛋白質含量。馬冬云等[15]研究表明,在一定范圍內，籽粒蛋白質含量隨著播量的增加而提高。胡承霖等[16]研究表明，適宜的播量會提高籽粒蛋白質及其組分含量，播量過高或過低都會降低蛋白質含量。本試驗結果表明，探墑溝播較普通條播分別提高蛋白質含量及其產量2.19%、3.44%，提高了清蛋白、球蛋白和谷蛋白含量，提高了花后各時期蛋白質含量和可溶性蛋白質含量；探墑溝播條件下，與播量 75、225 kg/hm2相比，播量為 150 kg/hm2時，籽粒蛋白質含量及其產量分別提高3%～22%、18%～43%，蛋白質組分含量最高，其中，醇溶蛋白和谷蛋白含量差異顯著，且花后各時期蛋白質含量和可溶性蛋白含量顯著提高。說明不同播種方式和播量對蛋白質含量調控效應有所不同，播量過高或過低都不利于蛋白質的積累。

3.3 播量對探墑溝播旱地小麥籽粒品質的影響

淀粉在小麥中的含量占70%以上，淀粉理化特性是影響小麥品質的重要因素之一[17-18]。不同栽培條件下，小麥淀粉理化特性存在顯著差異。本研究結果表明，探墑溝播較普通條播可提高籽粒淀粉黏性；探墑溝播條件下，與播量75、225 kg/hm2相比，播量為150 kg/hm2時，淀粉的高峰黏度、松懈值、最后黏度、反彈值和糊化溫度均最高。

張耀輝等[19]研究表明，隨著播量的增加，沉降值、面團形成時間和穩定時間降低。張永麗等[20]研究表明，適宜播量處理下，濕面筋含量、沉降值和面團穩定時間最高。王希恩等[21]研究表明，適量播種有利于各項加工品質指標的提高，播量過高或過低，面粉濕面筋含量和沉降值均降低。本研究結果表明，探墑溝播較普通條播有利于可溶性糖、蔗糖、淀粉含量和籽粒加工品質的提高；探墑溝播條件下，與播量75、225 kg/hm2相比，播量為150 kg/hm2時，面筋指數、濕面筋含量、面團形成時間和穩定時間、弱化度均最高。總之，探墑溝播條件下，播量為150 kg/hm2時，小麥籽粒品質較好，可見，不同播種方式下，需要搭配合理的播量來調控，進而提高籽粒品質。