种植密度和施氮量对小麦宁麦24籽粒产量和品质的影响

姚金保， 马鸿翔， 张平平， 张 鹏， 杨学明， 周淼平

(江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省现代作物生产协同创新中心，江苏南京 210014)

小麦的籽粒产量和品质，不仅取决于品种的遗传特性，而且受生态环境和栽培措施的影响。在各种栽培措施中，种植密度、施氮量是影响小麦籽粒产量和品质最重要的因素。众多研究结果表明，适当增加种植密度有利于提高有效穗数，增加籽粒产量，但当密度超过一定范围后，继续增加密度，穗粒数和千粒质量降低[1-2]，反而导致籽粒产量下降[3-5]。有关种植密度对小麦籽粒品质影响的研究结果不尽一致。李筠等报道，籽粒蛋白质含量随种植密度的增加而降低[6]。张赵星等认为，籽粒蛋白质含量和湿面筋含量随种植密度增加呈先升后降趋势[7]。闫翠萍等研究认为，随种植密度的增加，面团吸水率、形成时间和稳定时间降低，弱化度增加[8-9]。也有学者认为，种植密度对小麦籽粒品质的影响较小或不明显[10-12]。有关施氮量影响小麦籽粒产量和品质的报道较多，且观点基本一致。一般认为，在一定范围内增施氮肥可以提高小麦籽粒产量、提高小麦营养品质和改善加工品质[13-15]，但施氮量超过一定范围时，籽粒产量增加不显著甚至降低[16-17]，过量施氮甚至使品质变劣[18]。综上所述，前人就种植密度和施氮量对小麦籽粒产量和品质的影响已做了较多研究，但多数侧重于单一因子的效应分析，而且以半冬性小麦品种作为研究对象的较多。宁麦24系江苏省农业科学院育成的优质高产中筋春性小麦品种，2015年通过安徽省审定。宁麦24在安徽省春性组2年区域试验、1年生产试验平均产量分别为6 839.4、6 440.0 kg/hm2，比对照品种扬麦158分别增产5.6%、9.4%。该品种株型较紧凑、半矮秆、抗倒性较强、分蘖力强、成穗率高、小穗小花结实性好，每穗粒数多，产量三因素(穗数、穗粒数、干粒质量)协调性好，综合抗病性较强，具有广阔的推广应用及产业化前景。因此，本研究以宁麦24为试验材料，研究不同种植密度和施氮量以及二者间互作对其籽粒产量和品质的影响，旨在明确宁麦24籽粒产量和品质协同提高的种植密度和施氮量的最佳组合，以期为该品种的栽培及标准化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2014—2015年在江苏省农业科学院六合试验基地进行。试验田前茬为水稻，土壤为板浆白土，壤质，0～20 cm 耕层土壤有机质含量为1.64%，全氮含量为0.114%，碱解氮含量为95.7 mg/kg，速效磷含量为42.5 mg/kg，速效钾含量为 89.7 mg/kg。小麦全生育期有效积温为 2 350.6 ℃，降水量为 340.0 mm，日照时数1 141.0 h。

1.2 试验设计

供试材料为优质中筋小麦品种宁麦24，由江苏省农业科学院选育。试验采用种植密度、施氮量2因素随机区组设计。种植密度即基本苗，设135万、180万、225万、270万、315万株/hm2，分别用A1、A2、A3、A4、A5表示。施氮量(纯氮)设210、270、330 kg/hm2，分别用B1、B2、B3表示。氮肥分基肥、苗肥和拔节孕穗肥3次施用，氮肥运筹比例为基肥 ∶苗肥 ∶拔节孕穗肥=5 ∶2 ∶3。氮肥、磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)施用比例为1 ∶0.5 ∶0.5，磷、钾肥全部基施。2014年10月28日采用人工开行条播，小区长5 m，行距26.7 cm，每小区种10行，小区面积13.3 m2，重复3次。

1.3 测定项目

成熟前每小区取中间2行调查成穗数，每小区随机取100穗测定穗粒数；小区收获后脱粒晒干扬净实测产量和千粒质量。籽粒样品经3个月生理后熟后采用瑞典Perten公司生产的DA7200固定光栅连续光谱近红外品质分析仪测定籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间。

1.4 数据分析

采用Excel 2003进行数据整理，用DPS统计分析软件进行显著性检验(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 密度和施氮量对籽粒产量及其产量构成因素的影响

2.1.1 籽粒产量 从表1可以看出，种植密度、施氮量以及二者间的互作对宁麦24籽粒产量的影响均达极显著水平。在本试验种植密度135万～270万株/hm2范围内，宁麦24的籽粒产量随种植密度的增加而显著提高，180万、225万、270万株/hm2处理的籽粒产量分别比135万株/hm2处理的籽粒产量增加13.75%、27.63%、36.94%。但当密度增加到315万株/hm2时，籽粒产量反而显著下降。尤其是在高氮 330 kg/hm2处理条件下，当密度增加到270万株/hm2时，再增加密度，籽粒产量下降幅度较B2、B1处理更加明显，达 9.55%。从表1还可以看出，增施氮肥能显著提高宁麦24的籽粒产量，低氮(210 kg/hm2)处理的籽粒产量为 7 014.0 kg/hm2，中氮(270 kg/hm2)处理的籽粒产量为 7 447.2 kg/hm2，B2处理较B1处理增产6.18%，达显著水平。但当氮肥用量由270 kg/hm2提高到330 kg/hm2时，籽粒产量反而略有下降。表明施氮水平达到270 kg/hm2时，再增加施氮量不利于提高籽粒产量。特别是在中高密度(270万株/hm2)和高密度(315万株/hm2)条件下，当施氮量增加到 270 kg/hm2时，再增加施氮水平，籽粒产量分别降低2.27%和7.96%。在本试验条件下，宁麦24籽粒产量以A4B2处理最高，达 8 377.8 kg/hm2。多重比较结果表明，该处理除与A4B3处理的产量差异不显著外，与其他处理的产量差异均达显著水平。表明在适宜播种期范围内，以中高密度和中等施氮量的组合，即种植密度为270万株/hm2配合施氮量 270 kg/hm2处理组合的籽粒产量最高。

2.1.2 产量构成因素 从产量结构分析来看，种植密度对宁麦24的产量构成因素中的穗数、穗粒数具有极显著影响，穗数随着种植密度的增加而增加，但当种植密度增加到270万株/hm2时，再增加种植密度穗数反而有所下降。穗粒数和千粒质量则随着种植密度的增加呈逐渐下降的趋势，但A1、A2、A3、A4处理间的穗粒数、千粒质量差异均不显著。施氮量对宁麦24的产量三因素中的穗数、千粒质量也具有极显著影响，穗数随着施氮量的增加而显著增加，B2、B3处理的穗数比B1处理分别增加 4.29%、6.29%。增施氮肥能显著提高宁麦24穗粒数，B2、B3处理的穗粒数分别比B1处理增加1.2、0.6粒。施氮量对宁麦24千粒质量也有一定的影响，千粒质量随施氮水平增加呈下降趋势，B3处理与B1、B2处理间差异均达显著水平(表1)。

2.2 密度和施氮量对籽粒品质的影响

从表2可以看出，不同种植密度处理的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间差异不显著，表明密度对宁麦24籽粒品质没有显著影响。施氮量显著影响宁麦24籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间。籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间均随施氮量的增加而增加，高氮处理的籽粒蛋白质含量分别比中氮、低氮处理的提高2.81%、6.85%；湿面筋含量分别提高3.26%、6.34%；面团稳定时间分别提高 6.15%、16.95%，且差异均达显著水平，表明增施氮肥对提高宁麦24籽粒品质具有明显作用。2因素方差分析表明，种植密度与施氮量的互作效应对宁麦24籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间影响均不显著。

3 讨论

3.1 种植密度对小麦籽粒产量和品质的影响

Johnson等认为，种植密度在288万、576万株/hm2的2种处理条件下，种植密度对5个小麦品种的籽粒产量均未有明显影响[19]。陆成彬等认为，增加种植密度有利于提高扬麦9号的籽粒产量，当种植密度为300万株/hm2时籽粒产量最高，但与225万株/hm2间籽粒产量差异不显著[20]。刘萍等研究表明，小麦籽粒产量随种植密度增加呈先升后降变化趋势[21-22]。本试验与其研究结论趋势基本相似，在种植密度为135万～270万株/hm2范围内，籽粒产量随种植密度增加而增加，当种植密度由270万株/hm2增加至315万株/hm2时，籽粒产量反而下降。但不同基因型品种即使在同一生态条件下获得最高产量的最佳种植密度也存在一定差异。赵永萍等研究发现，冬小麦品种小偃22、普泳176、32-62-6-2的最佳种植密度分别为315万、420万、420万株/hm2[23]。在生产实践中，应根据生态区、播种时期、土壤肥力以及具体品种来确定适宜的种植密度。有关种植密度对小麦籽粒品质的影响国内外已有报道，但结论不完全一致。Gooding等认为，籽粒蛋白质含量随种植密度的增加而降低[24-25]。Zecevic等利用4个小麦品种的试验结果表明，高密度处理的湿面筋含量比低密度处理的平均提高6.8百分点[26]。徐月明等认为，籽粒蛋白质含量和湿面筋含量与种植密度呈二次曲线关系[27]。本研究结果表明，籽粒蛋白质含量和湿面筋含量随种植密度的增加呈先降低后上升的趋势，但处理间差异不显著，本结论与Otteson等的研究结果[11，28]基本一致。种植密度对面团稳定时间的影响未达到显著水平，与陈爱大等利用不同品质类型[9，29]和查菲娜等利用不同穗型小麦品种得出的结论[30]一致，但与张赵星等的研究结果[7]不同，其结论是种植密度在180万～300万株/hm2范围内，增加种植密度会显著提高稳定时间，而在300万～360万株/hm2种植密度范围内，增加种植密度对稳定时间影响不大。有关种植密度对品质性状影响的研究结果不尽相同，可能因不同研究者所选用的品种、试验地土壤条件以及气候条件等因素不同所致，种植密度对籽粒品质的影响还有待于进一步探讨。

表1 种植密度和施氮量对宁麦24籽粒产量及其构成因素的影响

注：同行和同列平均值后标有不同小写字母分别表示不同种植密度和施氮量处理间差异显著(P<0.05)。表2同。

3.2 施氮量对小麦籽粒产量和品质的影响

关于施氮量对小麦籽粒产量和品质影响的研究较多。赵广才等利用强筋小麦济麦20进行试验，在150～300 kg/hm2施氮范围内，产量随施氮量增加而增加，且处理间差异显著[31]。姜朋等利用弱筋小麦生选6号进行试验，在150～300 kg/hm2施氮范围内，产量随施氮量增加而增加，但差异不显著[32]。张定一等利用中筋和强筋2个小麦品种为试验材料，在施氮量为0～300 kg/hm2范围内，2品种分别在施氮量150、225 kg/hm2处的产量最高[33]。张耀兰等以强筋小麦济麦20、中强筋小麦烟农19和皖麦50为材料，在0～360 kg/hm2施氮范围内，籽粒产量与施氮量呈极显著二次曲线关系，济麦20和皖麦50在施氮量300 kg/hm2时籽粒产量最高，但与施氮量为240 kg/hm2的处理差异不显著；烟农19则以施240 kg/hm2氮素时籽粒产量最高[34]。本研究表明，在 210～330 kg/hm2施氮范围内籽粒产量呈先增加后降低趋势，以施氮量为270 kg/hm2处理的籽粒产量最高，本结论与徐凤娇等的研究结果[35-36]完全一致。有关施氮量对小麦籽粒产量的影响结果不尽相同，主要是由于不同研究者所选用的品种、肥料运筹方式、试验地土壤条件以及气候条件等因素不同所致。大量研究表明，施氮量对小麦品质有重要影响。Ducsay等研究指出，随着施氮量的增加，小麦籽粒蛋白质含量和湿面筋含量显著提高[37-38]，本试验进一步证实了此结论。试验还表明，增施氮肥能显著延长面团稳定时间，有利于改善籽粒加工品质，这与曹承富等利用不同筋力小麦品种获得的研究结果[17，39-40]一致。本试验结果表明，在施氮量为210～330 kg/hm2范围内，增施氮肥能显著提高中筋小麦宁麦24的营养品质和加工品质，本结论为生产实践中制定宁麦24氮素调优栽培技术提供了理论依据。