灌浆期喷施叶面肥对优质强筋小麦产量和品质的调控

屈磊 程敦公 赵楠 黄杰 李华伟

摘要：为探寻优质强筋小麦产量和品质协同提升的栽培途径，以优质强筋小麦济麦44为材料，研究灌浆期喷施不同类型叶面肥对其产量和品质的影响，同时通过测定小麦旗叶光合特性、籽粒灌浆特性、物质积累及转运等指标以探究产量和品质协同提升的生理机制。结果表明，灌浆期喷施1%尿素、1%尿素硝酸铵和1%尿素+0.3%磷酸二氢钾均可显著提高济麦44灌浆前期旗叶净光合速率（Pn），减缓灌浆后期旗叶Pn降低，提高籽粒灌浆速率和延长缓增期、快增期持续时间，最终提高千粒重和产量;促进植株和籽粒氮素积累，籽粒蛋白质和湿面筋含量升高;与喷施纯氮叶面肥（1%尿素、1%尿素硝酸铵）相比，1%尿素配施0.3%磷酸二氢钾旗叶Pn、籽粒灌浆速率和产量的升幅更大。喷施纯氮叶面肥降低面团稳定时间，大多降低最大拉伸阻力。1%尿素配施0.3%磷酸二氢钾处理提高籽粒蛋白质含量，降低沉降值，提高面团稳定时间和最大拉伸阻力，有利于品质提高。喷施1% ALVEA海藻提取物提高旗叶净光合速率、氮素吸收指数、籽粒产量、蛋白质和湿面筋含量，面团稳定时间和最大拉伸阻力也有所改善。可见，灌浆期氮与磷钾肥配施或单独喷施ALVEA海藻提取物都可促进济麦44产量和品质的协同提高，考虑到经济投入，可选择在灌浆期喷施氮磷钾配比的叶面肥（1%尿素+0.3%磷酸二氢钾），而绿色有机农产品生产可考虑喷施海藻提取物。

关键词：优质强筋小麦;产量和品质协同提升;蛋白质;稳定时间

中图分类号：S512.1+10.62 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2022）01-0068-06

小麦是我国北方主要的口粮作物，是许多面食制品的原料。近年来，我国小麦生产总量节节攀升，但随着人民生活水平的改善和消费结构的优化，对优质专用小麦的需求量不断提升，目前在我国小麦供给总量充足的情况下每年仍需进口400万t左右的优质小麦[1]。优质小麦生产与食品工业需求之间存在着结构性矛盾[2]。口粮的绝对安全不仅包括粮食数量的安全，为防止需求外溢，也应保障质量安全，使国内小麦质量满足加工需求。然而我国目前优质小麦的生产技术还相对落后，优质小麦品种的产量和品质潜力不能充分发挥。因此，针对现有优质小麦品种制定配套的栽培措施对其产业化发展具有重要意义。

小麦的产量和品质主要在灌浆期形成，两者形成所需营养元素可通过根系和叶片两种方式吸收。小麦进入灌浆期，根系活力开始下降，其对土壤中营养元素的吸收能力下降[3]，此时叶面施肥成为土壤施肥的有效辅助手段。小麦叶片对喷施的外源营养元素具有很强的吸收能力，并可通过扩散方式直接被叶肉细胞吸收利用，见效快、养分吸收利用率高，能在较小肥料用量基础上发挥土壤施肥所不能及的作用[4，5]。加之现在完善的配套飞行喷施设备，使得叶面施肥变得简单快捷，成为轻简化高效农业必不可少的措施。研究表明，小麦生育后期喷施营养元素如氮、氮+磷、氮+磷+钾、氮+钾可提高小麦叶片叶绿素含量、改善叶片光合功能，促进物质转运，从而提高小麦千粒重，增加籽粒产量，提高籽粒粗蛋白含量[4，6，7]。海藻肥是一种天然肥料，为业界公认的第四代肥料，是继有机肥料和生物肥料之后的又一理想肥料。海藻肥富含海藻多糖、纤维素和生长素类、脂类、维生素类等多种营养物质和丰富的生物活性物质[8]。海藻肥可以显著促进植物生长[9，10]，提高豆类的发芽率、根长、芽长、蛋白质含量等[11]。可以看出，目前对叶面肥喷施效果的研究主要集中在产量提升上，而对产量和品质的协同调控研究较少。

济麦44是山东省农业科学院作物研究所育成的绿色强筋小麦品种，2018年通过山东省审定，2015—2017年山东省小麦品种高肥组区试中平均单产9055.5kg/hm2，2017—2018年高产组生产试验中平均单产8100.0kg/hm2[12]。2017—2020年连续4年达到国标和郑州商品交易所强筋小麦标准，受到加工企业的高度认可。为实现该品种良种良法配套和高产优质相结合，充分发挥其优质小麦产量和品质潜力，特进行灌浆期叶面肥喷施试验，研究其对济麦44产量、品质的影响及其生理机制，以期为优质强筋小麦配套栽培技术的建立提供理论及实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019—2020年在济宁市兖州区小孟镇和淄博桓台县闫家村进行。试验地土质为壤土，耕作制度为一年两熟，前茬为玉米。2018年济宁点0～20cm土层土壤有机质含量11.55g/kg、碱解氮70.25mg/kg、速效磷25.68mg/kg和速效钾98.71mg/kg;淄博点0～20cm土层土壤有机质含量10.8g/kg、碱解氮82.1mg/kg、速效磷25.44mg/kg和速效钾88.91mg/kg。

1.2 试验设计

试验选用高产优质强筋小麦品种济麦44为材料。共设5个处理，即分别于小麥花后5、15天喷施1%尿素硝酸铵、1%尿素、1%尿素+0.3%磷酸二氢钾和1% ALVEA海藻提取物（法国Vivagro公司提供），以喷施同体积纯净水为对照，每次每处理用量均为3L。每处理15m2，重复3次。

2018年10 月15 日播种，基本苗225万/hm2，播前施入纯N 120kg/hm2、P2O5 60kg/hm2和K2O120kg/hm2，拔节期追施纯N120kg/hm2。其它管理措施同大田高产栽培。

1.3 样品采集与测定

单叶光合速率（Pn）：开花后10、20天，用美国产LI-6400（Li-CorInc）便携式光合作用测定系统测定。

成熟期每小区选取1m×2行计算单位面积穗数，随机取连续20个穗测取穗粒数，收获1.6m×2.0m小麦籽粒用于产量计算和品质测定。

籽粒收获并贮存2个月后，据AACC26-10方法润麦。采用BrabenderQuadrumatJunior实验磨制粉，面粉熟化1个月后用于品质测定。样品氮含量采用半微量凯氏定氮法测定，全氮含量乘以5.7即为蛋白含量，并折合成籽粒14%含水量下的含量。氮素收获指数：收获期籽粒氮素含量与植株氮素含量比值。湿面筋含量用Perten面筋洗涤仪，根据AACC38-12A方法测定;SDS沉淀值根据AACC56-70方法测定;粉质仪参数采用德国Brabender粉质仪按AACC54-21方法测定。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS软件对试验数据进行处理和统计分析，用MicrosoftExcel2010作图。

2 结果与分析

2.1 叶面肥对小麦旗叶光合作用的影响

图1显示，花后10天，两试验点济麦44旗叶净光合速率均表现为：喷施1%尿素+0.3%磷酸二氢钾、1%尿素硝酸铵两处理显著高于喷施1%尿素、1% ALVEA处理，4个处理均显著高于对照。花后20天，喷施1%尿素+0.3%磷酸二氢钾、1%尿素硝酸铵、1%尿素3个处理间旗叶净光合速率差异不显著，但均显著高于1% ALVEA和对照，而1% ALVEA处理在济宁点与对照无显著差异，淄博点显著大于对照。

2.2 叶面肥对济麦44粒重及灌浆速率的影响

与对照相比，灌浆期喷施含氮叶面肥（1%尿素、1%尿素硝酸铵和1%尿素+0.3%磷酸二氢钾）可显著增加济麦44千粒重（表1），两试验点千粒重均表现为1%尿素+0.3%磷酸二氢钾处理显著大于1%尿素、1%尿素硝酸铵处理，而后两者无显著差异;1% ALVEA处理千粒重济宁点与对照无显著差异，淄博点显著高于对照。喷施叶面肥对籽粒到达最大灌浆速率的时间（Tmax）无显著影响。喷施含氮叶面肥均显著提高籽粒最大灌浆速率（Rmax），其中1%尿素+0.3%磷酸二氢钾处理Rmax增幅最大，济宁和淄博点分别较对照提高6.4%和6.7%;但1% ALVEA处理对Tmax和Rmax均无显著影响。与对照相比，灌浆期喷施含氮叶面肥显著提高籽粒渐增期（1%尿素处理除外）、快增期和缓增期的灌浆速率，同时显著提高渐增期和快增期的持续时间。喷施1% ALVEA对灌浆二级参数影响的效果两试验点表现不一致，淄博点显著增加渐增期灌浆速率以及快增期、缓增期的持续时长，济宁点只显著增加渐增期的灌浆持续时间。

2.3 叶面肥对济麦44氮素吸收转运的影响

从图2可以看出，和对照相比，灌浆期喷施含氮叶面肥可显著提高植株总氮素积累量和籽粒氮素积累量，其中1%尿素+0.3%磷酸二氢钾处理籽粒氮素积累量最高，其次是1%尿素硝酸铵和1%尿素处理，都显著大于1%ALVEA处理和对照。与对照相比，灌浆期喷施1%ALVEA对成熟期植株氮素积累无显著影响，但籽粒氮素积累量却显著提高。

氮素收获指数，1%尿素+0.3%磷酸二氢钾处理，济宁和淄博点分别比对照提高2.60%和2.50%，喷施1% ALVEA处理，分别比对照提高2.60%和1.25%。与1%尿素和1%尿素硝酸铵处理的氮素收获指数较对照降低。

2.4 叶面肥对济麦44产量和面粉品质的影响

喷施含氮叶面肥后，两试点济麦44产量较对照都有显著提高，其中1%尿素+0.3%磷酸二氢钾处理增幅最大;1% ALVEA处理产量济宁点无显著变化，淄博点显著提高。两试点小麦籽粒蛋白质和湿面筋含量均表现为1%尿素+0.3%磷酸二氢钾处理最大，其次为1%尿素硝酸铵处理，1%尿素和1%ALVEA处理间无显著差异，且都显著大于对照。灌浆期喷施1%尿素+0.3%磷酸二氢钾、1% ALVEA均显著降低面粉沉降值，显著提高面团形成时间、稳定时间和最大拉伸阻力。喷施1%尿素显著增加济宁点面粉沉降值、显著降低面团形成时间和稳定时间，对最大拉伸阻力无显著影响;显著降低淄博点面团稳定时间和最大拉伸阻力，但对面粉沉降值和形成时间无显著影响。喷施1%尿素硝酸铵后，两试验点小麦面团形成时间、稳定时间和最大拉伸阻力显著降低，沉降值未受影响。

3 讨论与结论

小麦的生育期较长，灌浆期是小麦产量和品质形成的最重要时期，而此时根系施肥不能及时补充生殖器官发育养分所需，叶面肥可方便、快速、高效地为其生长提高营养。叶面喷施N、NPK或者海藻提取物都有利于作物的生长发育和产量形成[4，6，7]，本研究与前人研究结果相同，即花后5、15天（灌浆期）喷施1%尿素、1%尿素硝酸铵、1%尿素+3%磷酸二氢钾和1% ALVEA海藻提取物都可提高济麦44产量。花后光合作用是小麦产量形成的主要物质来源，灌浆期增施氮肥可提高叶片叶绿素含量，同时提高参与光合作用各种酶的活性，从而提高小麦的光合生产能力[4，6，7]。本研究中，喷施含氮叶面肥都可提高小麦旗叶灌浆中期净光合速率，同时减缓其灌浆后期的下降，提高叶片的光合作用强度，延缓其衰老。磷和钾都是小麦籽粒和品质形成必需的大量元素，磷参与ATP的形成、CO2的固定以及同化产物的转运输出等生理过程[13]，钾参与多种代谢过程的酶系活化[14，15]。灌浆期喷施磷或钾都可促进小麦籽粒发育，提高小麦产量[4，6，7]。本研究中，1%尿素配施0.3%磷酸二氢钾具有明显的复合增效作用，对济麦44旗叶光合作用、千粒重和最终产量的提高显著高于单独喷施1%尿素、1%尿素硝酸铵。天然海藻提取物富含多种营养物质和丰富的生物活性物质[8]，有利于植物生长。本研究中，喷施1% ALVEA海藻提取物提高灌浆中期旗叶光合速率，有利于光合物质积累和产量提高。

蛋白质含量是小麦品质的一个重要指标，含量多少及质量与小麦的最终加工品质息息相关。优质专用小麦生产，在充分发挥品种产量潜力的同时更应注重品质的稳定。氮素施用直接影响小麦植株中氮素的积累和分配，从而影响籽粒蛋白质含量与质量[16，17]。本研究中，灌浆期喷施含氮叶面肥可显著提高小麦植株和籽粒的氮素积累量，从而提高籽粒蛋白质含量。尿素硝酸銨含有硝态氮、铵态氮和酰胺态氮，可以满足小麦对不同氮形态的需求。本研究中，与喷施相同浓度的尿素相比，含多元氮形态的尿素硝酸铵更有利于氮素吸收，植株和籽粒的氮素积累量更高;而尿素配施磷钾肥对植株氮素积累具有复合正效应，即1%尿素+0.3%磷酸二氢钾处理小麦植株氮素积累量最高，并提高其氮素收获指数，这与冯斌等[7]的研究结果一致。有意思的是，本研究中1% ALVEA海藻提取物对小麦植株氮素积累并无显著影响，但却提高籽粒蛋白质含量。这可能是由于海藻提取物能提高氮素收获指数所致，换言之海藻提取物促进氮素从营养器官向生殖器官的转运，继而促进籽粒蛋白质积累。

小麦籽粒湿面筋含量和面团流变学特性等品质指标直接决定了小麦加工品质和经济价值。小麦品质由遗传因素决定，同时也受外部环境因素影响，包括温光水肥及人为给予的栽培措施等[18-20]。赵广才等[21]研究发现，增施氮肥能够显著增加强筋小麦籽粒蛋白质含量，进而改善加工品质。徐恒永等[22]也指出，施氮量的多少与强筋小麦籽粒湿面筋增加量呈正比关系，与面团稳定时间则呈现出开口向下的二次函数关系。本研究中，灌浆期喷施含氮叶面肥都显著提高济麦44籽粒的湿面筋含量，但对面团流变学特征参数影响不同，总的来说单独喷施含氮叶面肥（尿素或尿素硝酸铵）对小麦面团形成时间、稳定时间和最大拉伸阻力都有不利影响，但配施磷酸二氢钾可改善小麦面团形成时间、稳定时间和最大拉伸阻力。

综上所述，灌浆期喷施含氮叶面肥可显著提高优质强筋小麦44籽粒产量，氮肥配施磷钾肥可促进产量和品质的协同提高。灌浆期喷施1%海藻提取物（1% ALVEA）可促进营养器官氮素向籽粒的转运，从而协同提高产量和品质。灌浆期喷施氮磷钾配比的叶面肥或1% ALVEA海藻提取物都可促进济麦44产量和品质协同提高，考虑到经济投入，可选择前者（1%尿素+3%磷酸二氢钾），而绿色有机农产品生产可考虑喷施海藻提取物。