播種方式和播量對冬小麥‘西農20’產量及品質的影響

祁皓天，董永利，李 川，Angelique Twizerimana，任慧麗，海江波

(西北農林科技大學 農學院 ，陜西楊凌 712100)

小麥作為中國最重要的糧食作物之一，其消費水平約占三大主糧消費總量的44%左右[1]，長期以來，中國小麥生產都是以高產作為主要追求目標，忽視了優質專用小麥的發展。隨著人民生活水平的提高，人們對于優質專用小麥的需求日益增長，集中體現在對其品質以及營養性等方面的需求[2-3]。中國優質小麥的研究主要集中在育種方面，配套栽培技術欠佳。因此，針對優質小麥配套栽培技術研究的意義重大。栽培技術可以調控冬小麥分蘗，形成合理的群體，增強光能利用率，對協調源、庫、流關系及提高產量、改善品質有很大的影響[4-6]。播種方式是調控小麥生長發育的一項重要栽培技術，不同的播種方式會導致小麥群體結構發生改變，使其植株的生理代謝過程發生相應變化，影響到小麥整體的生長發育狀況[7-8]，進而對產量和品質產生影響[9-10]。播量也是影響小麥產量形成的重要因素，其通過對小麥不同生育時期的群體結構造成影響，從而決定小麥群體對光能利用水平、干物質生產與轉運能力和籽粒產量的高低。還會造成小麥群體內溫光等生態條件的差異，最終影響到籽粒蛋白質含量與產量[11-13]。

機械條播是國內常規播種方式之一。寬幅播種技術是以擴播幅、增行距、促勻播為核心,改密集條播為寬幅精播的高產栽培技術。研究表明，寬幅播種出苗均勻，有利于個體生長發育，顯著增加葉面積指數和群體質量，通過提高單株與群體分蘗數和單株成穗數來增加單位面積穗數，實現增產，該技術已在黃淮海麥區推廣多年[14-18]。小麥穴播栽培技術是一項以集雨、抗旱及光熱資源高效利用為一體的高效農業旱作技術[19]，前人對該項栽培技術的研究應用以全膜覆土穴播技術為主，集中在甘肅、寧夏、陜西渭北地區等西北干旱半干旱區域。大量研究表明，全膜覆土穴播技術對冬小麥生理特性、產量及品質方面均有積極的影響[20-23]。近年來，灌區露地穴播栽培技術的研究與日俱增，但主要集中在露地穴播對冬小麥光合特性、干物質積累與轉運、灌漿特性及產量等方面的影響[13,24-26]，不同播種方式對冬小麥品質的影響鮮有報道。

因此，本試驗從實際生產出發，通過設置不同播量，研究在常規條播、寬幅播種和露地穴播3種播種方式下對產量構成要素及產量、蛋白及其組分含量及加工品質的影響，以期為冬小麥‘西農20’優質、高產栽培提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用小麥新品種‘西農20’為試驗材料，該品種是西北農林科技大學在陜西關中灌區選育而成的一種半冬性中早熟小麥品種，達到國家優質強筋小麥品種標準。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗區概況 試驗于2017年-2019年在西北農林科技大學斗口小麥玉米試驗示范站進行，該站位于陜西省咸陽市涇陽縣(34°37′N，108°56′E)。年均降水量548.7 mm，年平均氣溫 13 ℃。試驗地為壤土，耕層0～20 cm土壤基礎養分為：有機質17.66 g/kg，速效磷23.12 mg/kg，速效鉀230.2 mg/kg，pH為7.96，全氮1.199 g/kg。試驗地前茬休閑，播種前經過2次旋耕整地。

1.2.2 試驗設計 采用雙因素裂區設計試驗，主區為播量，設4個水平：112.5 kg/hm2(D1)、150 kg/hm2(D2)、187.5 kg/hm2(D3)、225 kg/hm2(D4)；副區為播種方式，設置3種不同播種方式：常規條播(T)、寬幅播種(K)和露地穴播(X)，條播行距22 cm，幅寬2 cm；寬幅播行距25 cm，幅寬8 cm；穴播為人工穴播模擬機械穴播，行距25 cm，穴距13.5 cm；穴播播種方式的4個播量每穴分別播種8、11、13、16粒。共12個處理，每個處理進行3次重復，共計36個小區，每個小區面積為7 m2(3.5 m×2 m)。各處理均于10月中旬播種，播種前將小麥專用肥(N∶P2O5∶K2O質量比為24∶15∶5)按750 kg/hm2以基肥的形式于翻地前一次性施入。試驗地于冬前(夜間溫度低于0 ℃時)和返青拔節期灌水兩次。

1.2.3 測定項目與方法 產量：成熟期各小區全區收獲、脫粒、晾曬后，計產并折算公頃產量。其中，在收獲前于各小區取1 m2測定小麥穗數，重復3次；各小區隨機取20個穗，重復3次，人工脫粒后測定穗粒數和千粒質量。

蛋白質及其組分質量分數：參照田紀春[27]的方法，用凱氏定氮法測定含氮量，含氮量乘以5.7為總蛋白質質量分數；按照清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白的順序提取，用凱氏定氮法測定各蛋白組分含氮量，含氮量乘以5.7即為各蛋白組分質量分數，重復3次。

加工品質：使用丹麥FOSS InfratecTM1241型近紅外谷物分析儀測定小麥籽粒濕面筋、形成時間、穩定時間、延展性及沉降值。

1.2.4 數據處理方法 采用 SPSS 25軟件處理試驗數據，用LSD法進行處理間多重比較，采用Excel 2010繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 播種方式和播量對小麥產量及產量構成因子的影響

2.1.1 播種方式和播量對產量的影響 由表1可知，播種方式(F=9.492**)和播量(F= 16.668**)對產量影響均達極顯著，播種方式與播量的互作效應對產量(F=2.362*)影響顯著。 2 a平均產量寬幅播種(K)顯著高于穴播(X)和條播(T)，具體表現為：K>T>X。寬幅播種較條播和穴播產量分別增加6.33%、6.85%；D4播量較D3、D2、D1分別增加4.94%、9.81%、 14.43%。說明寬幅播種和適當提高播量有利于提高籽粒 產量。

2.1.2 播種方式和播量對產量構成因子的影響 2 a產量構成因子的平均值見表1，播種方式對有效穗數(F=20.454**)和千粒質量(F= 6.261**)影響極顯著，對穗粒數影響不顯著，播量對有效穗數(F=30.809**)影響極顯著，對穗粒數和千粒質量影響不顯著，播種方式與播量的互作效應對有效穗數(F=2.978*)影響顯著，對穗粒數和千粒質量的影響不顯著。

表1 不同處理 ‘西農20’產量及產量構成因素的表現Table 1 Grain yield and yield components of ‘Xinong 20 ’under different treatments

相同播量水平下，不同播種方式冬小麥籽粒的穗粒數、有效穗數均表現為K>T>X，寬幅播種(K)的有效穗數顯著高于穴播(X)和條播(T)。相同播種方式下，不同播量水平的小麥籽粒有效穗數依次是D4>D3>D2>D1；千粒質量隨播量的增加而減小，但處理間無顯著差異。上述結果表明，有效穗數的增加是小麥產量提高的主要原因。

2.2 不同播種方式和播量對小麥籽粒蛋白質及其各組分質量分數的影響

2.2.1 小麥籽粒蛋白質質量分數 由表2可知，播種方式對蛋白質質量分數有極顯著影響(F=12.382**)，播量對蛋白質質量分數的影響不顯著(F=0.900)，播種方式和播量對小麥籽粒蛋白質質量分數的互作效應不顯著(F=0.068)。同一播量水平下，條播(T)、寬幅播種(K)和穴播(X)兩兩之間差異顯著，2 a平均蛋白質總質量分數表現為X>K>T。其中穴播(X)較條播(T)、寬幅播種(K)分別提高6.34%、2.83%。表明穴播(X)處理較寬幅播種(K)處理和條播(T)處理更有利于小麥籽粒中蛋白質質量分數的積累。

2.2.2 小麥籽粒各蛋白組分 由表2可知，播種方式對球蛋白有顯著影響(F=8.88*)，對清蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白及谷醇比無顯著影響；播量對醇溶蛋白(F=7.003**)及谷蛋白(F= 6.826**)有極顯著影響，對清蛋白、球蛋白和谷醇比的影響不顯著；播種方式和播量對小麥籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白及谷醇比的互作效應影響均不顯著。相同播量條件下，清蛋白、球蛋白、谷蛋白和谷醇比在穴播(X)處理下均高于寬幅播種(K)和條播(T)處理，寬幅播種(K)的醇溶蛋白高于穴播(X)、條播(T)。相同播種方式下，清蛋白、球蛋白、谷蛋白及谷醇比均在D3播量條件時出現最大值，醇溶蛋白在D4播量下質量分數最高。

2.3 不同播種方式和播量對小麥面粉加工品質的影響

由表3可知，播種方式對冬小麥籽粒濕面筋(F=4.01*)影響顯著，對延展性(F=8.438**)影響極顯著；播量對籽粒濕面筋(F= 48.416**)、延展性(F=27.723*)、形成時間(F=19.559**)和穩定時間(F=22.685**)有極顯著影響；播種方式、播量對籽粒沉降值無影響；播種方式及播量的交互效應對籽粒濕面筋、延展性、沉降值、形成時間、穩定時間影響均不顯著。相同播量水平下，穴播(X)較寬幅播種(K)和條播(T)顯著提高延展性；穴播(X)較條播(T)顯著提高濕面筋含量、沉降值，寬幅播種(K)無顯著影響；各處理間濕面筋、沉降值、延展性表現為X>K>T。形成時間、穩定時間表現為K>X>T，但處理間無顯著差異。相同播種方式水平下，濕面筋、形成時間、穩定時間、延展性和沉降值均在D1處理時達到最大，且D1處理顯著高于其他處理。上述結果表明，穴播(X)處理更有利于提高濕面筋、 延展性和沉降值，增大播量不利于加工品質的 提升。

表3 不同處理下冬小麥籽粒的加工品質Table 3 Grain processing quality parameters of winter wheat under different treatment

3 討 論

3.1 播種方式和播量對籽粒產量的影響

不同播種方式會改變小麥生長的微環境條件，導致其農藝性狀、生理特性和群體結構發生改變，同時改變對水肥的利用效率，進而影響到小麥的產量[6,28]。本研究發現，寬幅播種小麥籽粒產量較條播和穴播分別提高6.33%、6.85%，這與前人的研究結果相似[29-30]。播種方式主要通過影響有效穗數從而影響小麥籽粒的最終產量，而對穗粒數和千粒質量及兩者對產量的影響較小，與前人研究結果一致[13,31]。在關中地區多數麥田整地不精細，出苗率低的情況下，傳統條播易籽粒扎堆，個體間爭奪水肥，不利于個體發育[32]。寬幅播種加寬苗帶，出苗均勻，單株生長空間較大，相比于常規條播和穴播 ，寬幅播種有利于個體生長發育，群體質量較好，能顯著增加有效穗數，從而提高產量。

有關播量對小麥籽粒產量的影響已有大量的研究報道，但結果不盡一致。本研究表明，播量對有效穗數的影響極顯著，產量隨播量的增加而提高，在最大播量225 kg/hm2時產量最大，而播量對穗粒數和千粒質量無顯著影響，與前人結果一致[11,33]。也有研究表明，隨著播量的增加，穗數逐漸增大，而穗粒數和千粒質量隨著播量的增大而減小，產量也隨播量的增加呈現先增大后減小的趨勢[34-35]。而在本試驗條件下，在最大播量水平仍獲得最大產量，而對穗粒數和千粒質量無顯著影響，說明冬小麥‘西農20’仍有較大生產潛力。

3.2 播種方式和播量對籽粒蛋白質組分及其含量的影響

前人關于播種方式和播量對小麥籽粒蛋白質組分及其含量的研究較多[36-37]，但有關露地穴播對品質的研究較少。本研究結果表明，播種方式對蛋白質總含量有極顯著影響，對球蛋白影響顯著，露地穴播較寬幅播種和條播分別高2.83%、6.34%。穴播在清蛋白、球蛋白、谷蛋白和谷醇比均高于寬幅和條播。總蛋白含量及其組分含量均有隨著播量的增加而先增大后減小的趨勢，與雷鈞杰等[38]研究結果一致。本試驗研究表明，播量對總蛋白質量分數、球蛋白質量分數無顯著影響，對球蛋白影響顯著，對醇溶蛋白、谷蛋白和谷醇比影響極顯著，這與陳世斌[33]的研究結果類似。播種方式和播量一般通過改變小麥群體結構從而改變溫光等微環境來影響小麥籽粒蛋白質含量。在小麥開花到成熟期，適當高溫脅迫有利于蛋白質的合成，在30 ℃內，隨溫度的升高，籽粒N素積累加快、蛋白質含量提高[39-40]。本試驗穴播處理蛋白質及其組分含量顯著高于常規條播和寬幅播種，究其原因可能與穴播群體通風透光性較寬幅和條播差，群體溫度提高，灌漿期更易受到高溫脅迫有關，但仍有待論證。

3.3 播種方式和播量對籽粒加工品質的影響

播種方式的不同，使得小麥的個體和群體生長、資源的利用能力等產生差異，籽粒產量和品質表現出各自的特點，前人的研究結果也不盡相同。孫中偉[41]研究表明，3種播種因素顯著影響小麥籽粒的濕面筋含量、穩定時間和弱化度。牛澤良[42]研究發現，寬幅精播籽粒硬度、濕面筋含量、吸水率、穩定時間、最大拉伸面積、最大拉伸阻力和延展性最高，而條播(CK)最低；各播種方式籽粒體積質量和沉降值均無顯著影響。本試驗研究發現籽粒濕面筋含量、吸水率、穩定時間和延展性等方面寬幅播種均高于條播，這與牛澤良研究結果一致。播種方式對籽粒延展性有顯著影響，這與前人研究結果不同，可能與小麥品種及試驗水肥條件不同有關。

有關播量對小麥籽粒加工品質的影響，前人研究結果不盡一致。姚廣平等[43]研究表明，隨播量的增加，濕面筋含量、穩定時間和沉淀值均表現為增加趨勢。雷鈞杰等[38]研究表明，隨播量的增大小麥籽粒濕面筋含量先上升后下降。何甜[44]研究發現，小麥濕面筋含量隨播種密度的增大而降低，當施肥量一定時，籽粒硬度隨播量增大總體呈減小的趨勢。但趙廣才等[45]研究認為不同播種密度處理對加工品質等指標影響較小。本試驗研究表明，播量對小麥籽粒濕面筋、形成時間、穩定時間、延展性和沉降值有顯著或極顯著的影響。小麥籽粒濕面筋含量、形成時間和穩定時間隨播量的增大而減小，這與何甜研究結果相似。

4 結 論

在本試驗條件下，與常規條播相比，寬幅播種和增加播量能促進單位面積穗數的增加，進而獲得更高的籽粒產量。穴播顯著提高籽粒的千粒質量，較常規條播和寬幅播種相比顯著提高總蛋白、清蛋白、球蛋白、谷蛋白、谷醇比、濕面筋、沉降值和延展性，更有利于加工品質的形成和提高。增加適宜播量能提高蛋白質及其各組分質量分數，但減小了濕面筋質量分數、沉降值和延展性，縮短了形成時間和穩定時間，不利于加工品質的提高。本研究發現，播種方式和播量對小麥產量和品質有一定影響，但是否具有普遍性及作用機理仍有待研究驗證。