不同施氮量對弱筋小麥產量和品質的影響

蔣進，李小雨，王淑榮，張連全

(1 南充市農業科學院，四川 南充 637000；2 四川農業大學小麥研究所，四川 成都 611130)

弱筋小麥軟質率高、蛋白質和濕面筋含量低，是制作松軟糕點、酥性餅干等食品的重要原料[1]。目前國內優質弱筋小麥缺口較大。四川麥區小麥生育后期陰雨寡照，晝夜溫差小，不利于蛋白質的積累和形成。據2013 年中國小麥質量報告，相比華北北部強筋麥區，四川小麥籽粒粗蛋白含量平均值低2.18%，濕面筋含量平均值低6.7%，四川盆地被劃分為中筋和弱筋麥優勢區，主要發展中筋小麥，部分地區適宜發展弱筋小麥[2-3]。而四川小麥主產區的小麥加工品質參數多偏向弱筋類型，更宜發展優質弱筋小麥[4]。因此，培育適應該區域的優質高產弱筋小麥新品種，優化品種布局，研究高效生產技術，是促進小麥產業健康發展的重要途徑。“十一五”以來，四川小麥育種家通過創新種質資源，應用現代作物育種技術手段，成功育成了數個優質弱筋專用型新品種[5]，如南麥660、蜀麥830、川麥93 和南麥941 等，在四川及長江上游冬麥區范圍內得到了大面積推廣應用。為提升小麥產量和保障品質，亟需開展與新品種相適應的配套生產技術研究。已有研究表明，施肥量與小麥產量和品質的關系密切，其中氮肥是影響小麥生產的重要因素，小麥對氮素的吸收、同化和轉運，直接影響產量和品質[6-10]。增加施氮量可以協同提高小麥產量和籽粒蛋白質含量，但氮肥用量超過一定范圍時，產量增加不顯著甚至降低，且品質下降[11-14]。研究表明[15-17]，皖麥38(強筋)和皖麥44(中筋)達到最高產量的施氮量分別為224.6 kg/hm2和207.5 kg/hm2；弱筋小麥揚麥13 和寧麥13 達到高產優質，適宜的施氮量應在105～210 kg/hm2范圍內；弱筋小麥寧麥18 高產與優質相結合的適宜施氮量為180 kg/hm2。因此，不同類型小麥所需氮素有所差異。

綜上所述，不同生態區應根據氣候特點和品種的特性，確定最優氮肥使用量，以促進小麥優質高產、節本增效。本研究針對西南麥區四川東北部丘陵山區的生態氣候特點，以新培育弱筋小麥品種南麥660、南麥941 為試驗材料，設置4 個氮肥水平梯度，研究不同施氮量下小麥產量和品質的特性，及參數間的相關關系，以期為本區域弱筋小麥生產科學施肥提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2020—2021 年在南充市農業科學院試驗基地(31°07′57.32″N，105°48′59.76″E)進行。該地屬典型的亞熱帶濕潤季風氣候。試驗田前茬為甘薯，紫色壤土，0～20 cm 耕層土壤有機質11.47 g/kg，全氮1.21 g/kg，堿解氮43.18 mg/kg，有效磷6.57 mg/kg，速效鉀131.58 mg/kg，pH 8.27。

1.2 試驗設計

試驗采用品種和施氮量二因素裂區設計，主區為品種，副區為施氮量。試驗品種為南麥660、南麥941，各小區基本苗為240 萬株/hm2。設置4 個施氮水平，即施純氮0 kg/hm2(N0)、105 kg/hm2(N105)、150 kg/hm2(N150)、195 kg/hm2(N195)，磷鉀肥以N195計，按N ∶P2O5∶K2O ＝1 ∶0.5 ∶0.5 標準，作底肥一次性施用。試驗共計8 個處理，3 次重復，總計24 個小區。播種方式為條播，行長4 m，行距0.3 m，種植10 行，小區面積12 m2(4 m×3 m)，小區間距0.3 m，區組間距0.5 m，四周設置保護行。于2020 年11月11 日播種，2021 年5 月23 日收獲。

1.3 樣品采集與測定

5 月22 日，每小區選1.2 m2(1 行)統計穗數，折算單位面積有效穗數，然后隨機選取30 穗調查穗粒數。各小區人工收獲后單獨脫粒，晾曬干后稱重，折算產量(籽粒含水量以13%計)，并測定千粒質量。

采用FOSS DS2500F 型近紅外光譜分析儀測定籽粒的粗蛋白含量、濕面筋含量和沉降值等品質性狀。測定前去除樣品中的雜質和不完善粒。

1.4 數據分析

利用Microsoft Excel 2013 整理數據和作圖，利用DPS v7.05 軟件、LSD 法進行多重比較和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 施氮量對弱筋小麥產量及產量構成的影響

由表1 可以看出，在施純氮0～195 kg/hm2范圍內，增施氮肥均可提高2 個弱筋小麥品種籽粒產量，其中南麥941 的整體產量較高。隨著施氮量增加，供試2 個弱筋小麥品種的產量均呈上升趨勢，其中南麥660 單位面積產量受施氮量的影響大，N0、N105與N195產量差異顯著，N0與N150、N195差異顯著；南麥941 的N0與其余3 個施氮量處理產量差異顯著。南麥660 和南麥941 不同處理的整體產量差異顯著。

表1 不同施氮量條件下的弱筋小麥產量比較Table 1 The yields of weak gluten wheat under different nitrogen application

由表2 可看出，適量增加施氮量可有效調控小麥群體結構。隨著施氮量的增加，分蘗數增加，其中南麥941 分蘗受施氮量影響較南麥660 大，南麥941 的N0處理與N105、N150和N195處理間差異顯著；隨施氮量增加兩個品種有效穗數均呈上升趨勢，南麥660 處理間差異不明顯，南麥941 的N0和N105處理與N150和N195處理間差異顯著；隨施氮量增加兩個品種穗粒數均不同程度增加，而千粒質量下降。從產量構成分析，施氮量對單位面積有效穗數和穗粒數的影響是導致籽粒產量變化的主要原因。

表2 不同氮素水平下弱筋小麥產量構成因子比較Table 2 Comparison of yield components of weak gluten wheat under different nitrogen levels

2.2 產量與其構成因子的簡單相關分析及通徑分析

由表3 可以看出，有效穗數、穗粒數和千粒質量與產量(Y)的相關系數從大到小排序為有效穗數(r＝0.748)＞穗粒數(r＝0.536)＞千粒質量(r＝-0.316)，其中有效穗數、穗粒數與產量相關達極顯著水平，說明對小麥產量的提高起主導作用。通徑分析表明，三因子對產量的貢獻大小與簡單相關分析結果一致，有效穗數通過穗粒數較通過千粒質量對產量的作用大，穗粒數通過有效穗數對產量的作用較通過千粒質量大，千粒質量通過有效穗數對產量的作用較通過穗粒數大，說明增加產量應注重提高有效穗數和穗粒數，兼顧提高千粒質量。

表3 產量與產量構成因子的相關分析和通徑分析結果Table 3 Correlation and path analysis on yield and yield components

2.3 施氮量對弱筋小麥籽粒品質性狀的影響

由表4 可知，增加施氮量可明顯影響小麥籽粒品質。兩個品種籽粒粗蛋白含量均隨施氮量的增加而增加，南麥660 的N0、N105處理與N150、N195處理間差異顯著，南麥941 的N195與N0、N105和N150處理間差異均顯著，說明南麥941 籽粒粗蛋白含量對氮肥用量的響應較南麥660 明顯；兩個品種的濕面筋含量均隨施氮量的增加而增加，南麥660 的N0處理與其余3 個處理差異顯著，N105處理與N195處理差異顯著，南麥941 的N0處理與其余3 個處理差異顯著；籽粒硬度隨施氮量增加而增加，南麥660 的N195處理與其余3 個處理差異顯著，南麥941 的N0、N105處理均與N150和N195處理差異顯著；沉降值隨施氮量增加而升高，南麥660 的N0處理與其余3 個處理差異顯著，N105和N150處理差異不顯著，但均與N195處理差異顯著，南麥941 的N195處理與其余3 個處理差異顯著。

由表4 可看出，不同品種在降落數值上有顯著差異(P＜0.05)，在粗蛋白和濕面筋含量、籽粒硬度、弱化度和沉降值方面差異不顯著；不同施氮量對南麥660 和南麥941 籽粒粗蛋白含量、濕面筋含量、籽粒硬度和沉降值有極顯著影響(P＜0.01)，對弱化度、降落數值的影響未達顯著水平(P＞0.05)；品種和氮肥水平互作均未達顯著水平。

表4 不同氮素水平下弱筋小麥籽粒品質性狀Table 4 Grain quality characters of weak gluten wheat under different nitrogen levels

3 討論

對小麥產量與施氮水平的研究發現，在一定施氮量范圍內，籽粒產量隨施氮量的增加而增加，但施氮量超過一定范圍，籽粒產量隨施氮量的增加反而顯著降低[18-19]。本研究以南麥660 和南麥941 兩個小麥品種為材料，發現在0～195 kg/hm2施氮量范圍內，2 個品種的產量均隨施氮量增加而增加。其中，南麥941 單位面積有效穗數受施氮量的影響較南麥660 大。通徑分析結果表明，有效穗數對籽粒產量的貢獻最大，增施氮肥主要通過提升有效穗數而提高產量；2 個品種的穗粒數隨施氮量的增加而增加，施氮水平的影響達到顯著水平；2 個品種的千粒質量隨施氮量的增加而增加，品種和施氮水平對千粒質量的影響達顯著水平。周棟等[17]研究發現，小麥穗粒數和籽粒產量在施氮240 kg/hm2時較180 kg/hm2顯著下降，穗數和千粒質量也下降，但未達顯著水平，本研究與其結論類似。在不同區域和不同施氮量范圍內，增加氮肥用量可以通過增加有效穗數和穗粒數來提高籽粒產量，但超過最佳施氮量后，千粒質量明顯下降，產量表現為“報酬遞減”，栽培措施應該協調好高產和環境間的關系。

一定施氮量范圍內，小麥主要加工品質隨施氮量的增加而改善，增施氮肥可促進氮素轉運，有利于提高籽粒蛋白質含量和品質[20]，但不同品種間存在明顯差異，施肥量若超出合理范圍，會降低小麥加工品質[21]。小麥高產優質的合理施氮量因小麥品種類型和環境的不同而存在差異。楊延兵等[22]研究發現，在88～176 kg/hm2施氮量范圍內，隨著施氮量增加，小麥籽粒蛋白質含量、干濕面筋含量、沉淀值、面團穩定時間及面團拉力等指標同步升高。張耀蘭等[23]研究發現，小麥蛋白質和濕面筋含量、沉淀值、面團形成和穩定時間等品質指標均與施氮量呈線性正相關。趙廣才等[24]對強筋小麥濟麥20 研究發現，在150～300 kg/hm2施氮量范圍內，小麥產量和蛋白質含量隨施氮量的增加而增加，且達到極顯著水平。本研究發現，供試兩個弱筋小麥品種籽粒粗蛋白質和濕面筋含量、籽粒硬度、沉降值等指標均隨施氮量的增加而升高，氮水平對粗蛋白質和濕面筋含量、籽粒硬度和沉降值的影響達顯著水平，但當施氮量為195 kg/hm2時，2 個品種的品質均不能達到弱筋小麥標準。

4 結論

施氮量對小麥產量和品質具有顯著影響，南麥660、南麥941 產量和品質以不施氮表現最差，隨著施氮量增加，產量和品質呈上升趨勢，但當施氮量達到195 kg/hm2時，兩個品種品質均不符合弱筋小麥標準。本試驗條件下，四川東北部供試品種種植密度為240 萬株/hm2時，最佳施氮量為150 kg/hm2，P、K 肥均按75 kg/hm2有效成分配施，可實現小麥高產和優質。