氮肥運籌對豫南小麥生理特性、品質和產量性狀的影響

陳金平 朱保磊 石守設 尹志剛 周國勤 李剛 張波 李昊然 毛瑞玲 李金笑

摘要：為研究不同氮肥施用比例對豫南地區小麥生理特性、品質和產量性狀的調控效應，以偏弱筋品種信麥129為研究對象，設置不同施純氮量N0（0 kg/hm2）、N1（97.5 kg/hm2）、N2（195 kg/hm2）、N3（292.5 kg/hm2）、N4（390 kg/hm2）和氮肥不同基追比例（基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節肥=7 ∶3 ∶0、6 ∶2 ∶2、5 ∶3 ∶2、4 ∶3 ∶3）試驗。結果表明，增施氮肥能有效促進小麥冬前、返青和拔節末期的生長發育，隨著施氮量的增加，小麥在越冬期、拔節期的分蘗數、次生根數顯著增加（P<0.05）。而在相同施氮量下，基追比為7 ∶3 ∶0能有效促進小麥分蘗、次生根發育和株高增長。而在相同施氮量下，基追比為6 ∶2 ∶2能最大程度提高籽粒面粉蛋白含量。研究也表明，小麥產量與施氮量呈正相關關系，但同時也會增加肥料成本。綜合分析，當施氮量為N2（195 kg/hm2）且基追比為7 ∶3 ∶0（基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節肥）時，粗蛋白含量、降落數值和濕面筋含量符合國家弱筋小麥標準，且能取得較高的產量，可作為豫南地區弱筋小麥適宜的氮肥運籌模式。

關鍵詞：小麥;氮肥運籌;生長發育;面粉品質;產量;豫南地區

中圖分類號：S512.106文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）12-0095-05

收稿日期：2021-07-22

基金項目：國家現代農業產業技術體系建設專項（編號：CARS-03-05B）;河南省小麥產業技術體系資助項目（編號：Z2010-01-01）。

作者簡介：陳金平（1962—），男，河南信陽人，碩士，研究員，主要從事小麥育種栽培技術研究。E-mail：chenjinpingcls@163.com。

通信作者：朱保磊，碩士，助理研究員，主要從事小麥遺傳育種研究。E-mail：1067354457@qq.com。

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，優質專用小麥的需求也不斷加大。在農業供給側結構性改革的影響下，優質強筋小麥在品種審定、推廣種植以及產品銷售等環節上均得到相應的政策鼓勵和扶持，這大大加快了強筋小麥的產業發展。然而，弱筋小麥與強筋小麥相比，在種質資源、審定品種數量和栽培技術規程上均顯滯后。弱筋小麥具有蛋白質和濕面筋含量低，面團形成時間和穩定時間短，在經過充分攪拌后不易形成完全的面筋網絡等特點，是優質糕點、餅干、釀酒等食品的重要原材料。因此，加強對弱筋小麥產量和品質及在優勢產區內的種植栽培的科學研究，保證國內市場上優質弱筋小麥的供應是一項亟待解決的重要課題。

豫南麥區作為國家優質弱筋小麥適宜區，在保障河南省糧食安全和農業供給側結構性改革中發揮著舉足輕重的作用。保證弱筋小麥產量的前提下，穩定弱筋小麥各項品質指標，滿足糧食加工業的要求具有重要意義。較多的研究結果表明，不同施氮量以及在不同時期追施氮肥能夠顯著影響弱筋小麥的品質和產量[1]。在相同施氮量的前提下，在小麥生長前中期適量施用氮肥可以在保證弱筋小麥品質的同時提高小麥產量[2];而在小麥生長后期追施氮肥，雖然能夠提高產量，但也會顯著提高弱筋小麥蛋白質和濕面筋含量，從而影響其加工品質[3]。以上研究因受制于不同的弱筋小麥品種、氮肥運籌方式和試驗環境等因素的影響，最終造成弱筋小麥優質高效生產技術規程并不統一。本研究通過設計不同施氮量和不同時期的氮肥追施比例試驗，對豫南弱筋小麥生長發育、品質和產量性狀進行分析，探討豫南弱筋小麥的適宜氮肥運籌方式。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

小麥試驗材料為信陽市農業科學院選育的國審偏弱筋品種信麥129，供施氮肥為含純氮素46%的心連心牌尿素。

1.2 試驗地概況

試驗點位于信陽市農業科學院試驗園區，試驗地土壤為當地典型的黏質土，地勢平坦，灌排方便。前茬作物為水稻，平均產量9 000 kg/hm2 。2017—2019年經河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所進行測定，試驗實施前0～20 cm土層平均有機質含量為19.0 g/kg，堿解氮含量為1.6 g/kg，速效氮含量為176.2 mg/kg，速效鉀含量為57.6 mg/kg，速效磷含量為4.4 mg/kg，pH值=6.0。

1.3 試驗設計

試驗于2017—2019年進行，采用雙因素裂區試驗設計，主區為施氮量，副區為基追比，施氮量設N2（195 kg/hm2）、N3（292.5 kg/hm2）、N4（390 kg/hm2）3個水平，基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節肥分別為7 ∶3 ∶0、6 ∶2 ∶2、5 ∶3 ∶2、4 ∶3 ∶3共4個水平，以全生育期不施氮肥處理（N0）和只施氮肥處理N1（97.5 kg/hm2）作為對照，共14個處理，每個處理隨機排列，3次重復，共42個小區，小區行長5 m，行距0.22 m，18行，小區寬4 m，面積20 m2。機條播，有效播量300萬粒/hm2。在耕地前施磷肥（加樂富牌過磷酸鈣，P2O5含量12%）和鉀肥（加拿大產氯化鉀，K2O 含量60%），均為基施，其中P2O5、K2O 施用量分別為120、135 kg/hm2（折純量）。播種期均為10月20日。田間管理同當地大田。

1.4 測定項目和方法

1.4.1 分蘗、次生根和株高的測定

在越冬期（1月10日）、拔節期（3月10日）和孕穗期從每個小區隨機選取10株完整植株，裝入試驗紙袋，并在紙袋上做好標記，取回后用清水將根部清洗干凈，調查采集植株的分蘗數、次生根數和株高。

1.4.2 小麥籽粒品質的測定 用法國肖邦Infraneo型近紅外儀測定籽粒水分含量和粗蛋白含量;用SKC4100單籽粒谷物測試系統進行籽粒硬度的檢測。

1.4.3 面粉品質的測定 參照AACC26-20《實驗制粉——布勒氏法》的方法，用BUHLER通用型試驗磨磨粉，測定各小區籽粒硬度，然后確定加水量。由于各小區籽粒硬度差別不大，均屬于中等硬度類型，因此統一加水標準為15.5%，潤麥時間為24 h。面粉水分含量的測定參考AACC-4-15A;面粉粗蛋白含量用Infraneo型近紅外儀（法國肖邦）測定;面筋指數用2200型面筋指數測定儀（瑞典Perten）檢測，同時按GB/T 14608—1993《小麥粉濕面筋測定法》測定小麥粉濕面筋含量及面筋指數;降落數值用FN降落數值測定儀（托普云農）按照GB/T 10361—2008《小麥、黑麥及其面粉，杜倫麥及其粗粉粒 降落數值的測定 Hagberg-Perten法》進行測定;十二烷基磺酸鈉（SDS）-沉淀值的測定參考 GB/T 15685—1995《小麥粉沉淀值測定法》，用Sun等的方法[4]進行檢測。

1.4.4 面粉面團流變學特性的測定 用H型粉質儀（德國Brabender）測定粉質參數，同時參照GB/T 14614—2006《小麥粉 面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定 粉質儀法》，用500 g面缽進行吸水率、形成時間、穩定時間的測定;用Extensograph-E型拉伸儀（德國Brabender）測定面團在45、90、135 min 的拉伸面積和拉伸阻力參數。

1.4.5 產量性狀的測定 在各小區小麥成熟后適時收獲，按小區單收、稱質量測產。千粒質量測定方法：從每個小區收獲的籽粒中隨機數出3組1 000粒小麥籽粒，分別稱質量（m1、m2、m3），取平均值 m=（m1+m2+m3）/3;使用HGT-1000B型容重計（上海東方衡器有限公司）測定各小區籽粒容重。

1.5 數據處理和統計分析

采用Microsoft Excel 013和SPSS Statistics 1軟件進行數據分析和制表，用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥運籌方式對小麥不同生育時期生長發育的影響

2.1.1 對越冬期小麥生長發育的影響

由表1可知，越冬期（1月10日）N0處理的分蘗數顯著低于其他處理（P<0.05），次生根數和株高也低于其他處理，但差異不顯著，而N1處理的分蘗數和次生根數與其他施氮處理無顯著差異（N4施氮量下基追比為7 ∶3 ∶0處理除外），說明底肥對豫南小麥在越冬期之前的生長發育起到明顯的促進作用。此外，增加施氮量能夠明顯加快小麥越冬期前的生長發育。相同施氮量下，以基追比 7 ∶3 ∶0 處理的分蘗數、次生根數和株高最高。

2.1.2 對拔節期小麥生長發育的影響

由表2可知，N4處理對拔節期（3月10日）弱筋小麥的分蘗數、次生根數和株高的調控作用最大，而N0處理的各項生理指標均為最低。N1施氮量處理的分蘗數與其他施氮處理無顯著差異，但是在次生根數和株高性狀上顯著低于N4施氮量下的大部分處理。N4施氮量下，基追比為7 ∶3 ∶0對分蘗數和次生根數的影響最大。基追比對株高的影響表現為：N2、N3施氮量下7 ∶3 ∶0最高，N4施氮量下6 ∶2 ∶2影響最大。

2.2 不同氮肥運籌對弱筋小麥品質的影響效應

2.2.1 對籽粒品質的影響

由表3可知，隨著施氮量的增加，不完善籽粒數顯著下降。N0處理的不完善籽粒最多，平均比例為1.7%;N2施氮量處理最低，平均比例為1.1%，N1、N2、N3和N4處理間無顯著差異。籽粒硬度整體的變化范圍在33.0%～36.1%之間，N4施氮量處理的平均籽粒硬度最大，N0處理的籽粒硬度最小，且N4施氮量下基追比為 6 ∶2 ∶2 和4 ∶3 ∶3處理的籽粒硬度均為36.1%，顯著高于N0處理。分析不同氮肥運籌方式對千粒質量和容重的影響可知，N2、N3和N4處理顯著高于N1和N0處理，N1處理顯著高于N0處理，N2、N3和N4處理的千粒質量和容重無顯著差異。

2.2.2 對面粉品質的影響

由表4可知，不同氮肥運籌方式對粗蛋白含量具有顯著的調節效應，其中N0、N1處理的粗蛋白含量顯著低于其他處理組合。相同施氮量下，基追比為4 ∶3 ∶3處理的粗蛋白含量最高，可見在弱筋小麥生育后期增施氮肥有助于蛋白的積累。降落數值在N0、N1和N2（基追比為 7 ∶3 ∶0 和6 ∶2 ∶2）處理間無顯著差異。N4（基追比為4 ∶3 ∶3）處理的降落數值顯著高于其他處理組合。在相同氮肥施用量下，N3、N4處理中以基追比為4 ∶3 ∶3處理的降落數值最高。濕面筋含量隨著施氮量的增加呈增長趨勢，相同施氮量下，基追比為7 ∶3 ∶0處理組的濕面筋含量最低，而基追比為 4 ∶3 ∶3 處理的濕面筋含量最高。沉淀值的變化范圍在14.5～25.5 mL之間，其中N0和N1處理的沉淀值顯著低于N2、N3和N4處理，而N2、N3和N4處理間無顯著差異。

2.2.3 對面團流變學特性的影響

由表5可知，面團流變學特性中吸水率、形成時間、穩定時間、拉伸面積和拉伸阻力均隨著施氮量的增加而提高。相同施氮量下，吸水率、形成時間、穩定時間和拉伸面積均以基追比4 ∶3 ∶3處理最高，以基追比為7 ∶3 ∶0處理最低。吸水率受施氮量的調控影響較大，整體變化范圍為55.5%～60.4%;形成時間的變化范圍較小，變化范圍在1.3～2.3 min之間;N0、N1和N2（基追比7 ∶3 ∶0）處理的穩定時間均小于2.0 min，而在其他氮肥運籌方式下，穩定時間變化范圍為8.8～11.9 min，達到強筋小麥水平（GB/T 17320—2013《小麥品種品質分類》），已不符合國家弱筋小麥標準。在拉伸面積性狀上，N2施氮量下各基追比處理顯著低于N4處理，N3施氮量下基追比 4 ∶3 ∶3 處理的拉伸面積顯著高于其他處理。不施氮處理（N0）的拉伸阻力低于其他施氮組合，N4施氮量下基追比為5 ∶3 ∶2和 4 ∶3 ∶3 處理的拉伸阻力顯著大于其他處理（N3施氮量下基追比4 ∶3 ∶3處理、N4施氮量基追比 7 ∶3 ∶0 和6 ∶2 ∶2處理除外）。

2.3 不同氮肥運籌方式對產量性狀的影響

由表6可知，成熟期（5月27日）N0和N1施氮處理的穗長、小穗最高結實數、每穗小穗數明顯低于其他處理。相同施氮量下，各基追比處理間在穗長、小穗最高結實數、每穗小穗數性狀上無顯著差異，且均以追施比為4 ∶3 ∶3處理最高。氮肥運籌方式為N2（基追比為7 ∶3 ∶0除外）、N3和N4處理的不孕小穗數顯著低于N0和N1處理，N4處理的均值相較于N0和N1處理分別降低了55.95%和53.75%。增施氮肥能夠正向調控弱筋小麥的產量，N4施氮量處理平均產量最高，N0處理產量最低，僅為4 452.2 kg/km2。相同施氮量下，基追比為 4 ∶3 ∶3 處理的產量最高，相同基追比下，施氮量每增加60 kg/hm2，產量平均增加287.7kg。N2、N3和N4處理之間無顯著差異，但均顯著高于N0和N1處理，而N1處理顯著高于N0處理，說明相較于基追比，總施氮量對產量的影響更直接。

3 結論與討論

前人研究表明，在拔節期追施一定量的氮肥能夠提高弱筋小麥的產量、蛋白含量以及濕面筋指數[5]。當施氮量不超過240 kg/hm2時，通過合理的氮肥運籌能夠在保證品質的前提下使產量最大化。這與本研究的結論（增施越冬肥和拔節肥能夠提高產量和調控蛋白含量、濕面筋含量、形成時間、穩定時間）相一致。有關氮肥運籌對弱筋小麥品質調節作用的研究較多[6-15]，但大多研究時期局限在拔節期以前，拔節期以后各生育時期追施氮肥的研究鮮有報道。并且以往研究者設置的處理較少，因此研究結果在實際應用上會受到很大限制。吳宏亞等研究發現，不同氮肥追施時期對揚麥15籽粒蛋白含量有一定的調節作用，尤其是拔節期增施氮肥能夠顯著提高籽粒蛋白含量;但不同氮肥追施時期對千粒質量、容重、籽粒硬度、形成時間等參數沒有顯著影響[3]，這與本研究結果基本一致。本研究表明，施氮量和基追比都對穩定時間參數具有顯著調節作用。尤其是在施氮量為195 kg/hm2條件下，不同氮肥基追比會造成穩定時間參數的顯著差異。此外，本研究中測定的籽粒硬度值與吳宏亞等測定的籽粒硬度值[3]有較大差異，可能是由于測試方法和生態環境條件的不同造成的。

關于氮肥運籌對弱筋小麥調優栽培的研究較多，但研究結果并不統一。李春燕等的研究表明，揚麥9號在180、240 kg/hm2施氮水平下，基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節肥為7 ∶1 ∶2時表現最佳[16]。朱新開等研究發現，寧麥9號在施氮量180、200、225 kg/hm2 水平下，基肥 ∶平衡肥 ∶拔節肥為 7 ∶1 ∶2、7 ∶2 ∶1和基肥 ∶拔節肥為6 ∶4，比較容易實現高產與優質的協調[17]。吳宏亞等的研究表明，揚麥15在施氮量210 kg/hm2條件下，以追施模式為基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節肥5 ∶1 ∶4情況下，能夠實現高產與優質的協調[3]。本研究表明，形成時間參數對不同氮肥運籌方式不敏感;而蛋白含量、濕面筋含量和拉伸面積參數主要受施氮量的影響，其受基追比的影響較小;穩定時間參數顯著受到不同施氮量和不同氮肥基追比的影響。當施氮量超過195 kg/hm2時，不同處理組的穩定時間均大于 8 min，這遠遠大于優質弱筋小麥穩定時間小于 .5 min 的標準（GB/T 17893—1999《優質小麥 弱筋小麥》）。當施氮量為195 kg/hm2，通過氮肥前移的方法可以控制穩定時間小于2.5 min。綜合本試驗產量和品質的分析結果可知，施氮量為N2（195 kg/hm2）且氮肥追施比例為7 ∶3 ∶0（基肥 ∶壯蘗肥 ∶拔節肥）是豫南地區弱筋小麥最佳的氮肥運籌方式。

參考文獻：

[1]趙淑章，季書勤，王紹中，等. 不同施氮量和底追比例對強筋小麥產量和品質的影響[J]. 河南農業科學，2004，33（7）：57-59.

[2]陸增根，戴廷波，姜 東，等. 不同施氮水平和基追比對弱筋小麥籽粒產量和品質的影響[J]. 麥類作物學報，2006，26（6）：75-80.

[3]吳宏亞，汪尊杰，張伯橋，等. 氮肥追施比例對弱筋小麥揚麥15籽粒產量及品質的影響[J]. 麥類作物學報，2015，35（2）：258-262.

[4]Sun J Z，Yang W L，Liu D C，et al.Improvement on Mixograph test through water addition and parameter conversions[J]. Journal of Integrative Agriculture，2015，14（9）：1715-1722.

[5]王曙光，許 軻，戴其根，等. 氮肥運籌對太湖麥區弱筋小麥寧麥9號產量與品質的影響[J]. 麥類作物學報，2005，25（5）：65-68.

[6]張 軍，許 軻，張洪程，等. 稻田套播和施氮對弱筋小麥產量和品質的調節效應[J]. 麥類作物學報，2007，27（1）：107-111.

[7]徐恒永，趙振東，劉建軍，等. 群體調控與氮肥運籌對強筋小麥濟南17號產量和品質的影響[J]. 麥類作物學報，2002，22（1）：56-62.

[8]周 青，陳風華，張國良，等. 施氮時期對弱筋小麥產量和品質的調節效應[J]. 麥類作物學報，2005，25（3）：67-70.

[9]張運紅，孫克剛，杜 君，等. 施氮水平對不同基因型優質小麥干物質積累、產量及氮素吸收利用的影響[J]. 河南農業科學，2017，46（4）：10-16.

[10]高德榮，宋歸華，張 曉，等. 弱筋小麥揚麥13品質對氮肥響應的穩定性分析[J]. 中國農業科學，2017，50（21）：4100-4106.

[11]姚金保，馬鴻翔，張平平，等. 施氮量和種植密度對弱筋小麥寧麥18籽粒產量和蛋白質含量的影響[J]. 西南農業學報，2017，30（7）：1507-1510.

[12]張向前，徐云姬，杜世州，等. 氮肥運籌對稻茬麥區弱筋小麥生理特性、品質及產量的調控效應[J]. 麥類作物學報，2019，39（7）：810-817.

[13]郭明明，董召娣，易 媛，等. 氮肥運籌對不同筋型小麥產量和品質的影響[J]. 麥類作物學報，2014，34（11）：1559-1565.

[14]呂 強，熊 瑛，陳明燦，等. 氮肥運籌對不同類型小麥籽粒品質的影響[J]. 河南農業科學，2007，36（9）：17-20.

[15]郭翠花，高志強. 氮肥運籌對不同穗型小麥產量形成及籽粒品質的影響[J]. 山西農業大學學報（自然科學版），2010，30（1）：33-37.

[16]李春燕，徐月明，郭文善，等. 氮素運籌對弱筋小麥揚麥9號產量、品質和旗葉衰老特性的影響[J]. 麥類作物學報，2009，29（3）：524-529.

[17]朱新開，郭文善，封超年，等. 不同類型專用小麥氮肥施用參數研究[J]. 麥類作物學報，2009，29（2）：308-313.