氮肥调控对强筋小麦籽粒产量和品质形成的影响

蔡 斌，王敏欣，丁传艳，任 昊

（1.中化现代农业有限公司，北京 100032；2.山东农业大学农学院，山东泰安 271000）

小麦是我国主要的粮食作物之一。随着耕地面积减少、人民生活水平提高以及对优质小麦的需求增加，我国小麦生产面临着改善品质、提高产量的双重压力，迫切需要通过栽培技术来进一步挖掘品种遗传潜力[1-2]。同一品种不同的栽培措施对小麦产量和品质的影响较大[3-4]。氮素是影响小麦产量和品质的重要因素，也是最主要的养分限制因子[5-7]。徐恒永等[3]研究表明，起身期追肥降低了小麦产量和有关品质指标，综合品质差，拔节期以后追肥可有效提高产量，并对提高蛋白质含量、湿面筋含量以及面团稳定时间等具有显著效果。崔秀珍等[8]研究表明，在相同施氮量下，分期追施氮肥的强筋麦产量显著提高，以拔节期40%+孕穗期10%的效果最好。董瑞等[9]研究表明，开花期喷施氮肥能显著提高小麦旗叶SPAD值，增加产量。抽穗后氮肥喷施浓度为2%时，可显著提高小麦籽粒容重、硬度、蛋白质含量、湿面筋含量和吸水率[10]。前人就追施氮肥对小麦产量和品质的影响已有大量研究，但是大部分局限在返青拔节期追肥或开花期喷氮等单一施肥，对关键生育时期氮肥调控的系统研究较少。师栾02-1 和济麦44 是黄淮海冬麦区2 个主推的强筋小麦品种，但近年来在实际种植中存在产量下降、品质不稳定的问题，本试验采用不同追肥方案，研究其对强筋小麦产量和品质的影响，以期为小麦返青后氮肥调控技术提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2020—2021年在山东省淄博市中化现代农业有限公司高青农场进行，试验地基础地力见表1。试验地地势平坦，前茬作物为玉米，耕作方式为深翻+旋耕，12 cm 等行距播种机播种，其他田间管理措施同当地大田常规栽培。

表1 试验地0～20 cm 土壤基本性状

1.2 试验设计

选用强筋小麦品种师栾02-1、济麦44 为试验材料，设置3 个处理：返青期（3月24日）施氮（N）112.5 kg/hm2（CK）；拔节期（4月1日）施氮（N）112.5 kg/hm2（T1）；拔节期（4月1日）施氮（N）112.5 kg/hm2+开花期（5月2日）叶面喷施2%尿素溶液450 kg/hm2（T2），随机区组设计，每个处理3 次重复。每小区面积为30 m×8 m=240 m2。氮肥的基肥与磷、钾肥于小麦播种前撒施，氮、磷、钾肥用量均为112.5 kg/hm2，旋耕2 遍。2020年10月8日播种，播种量225 kg/hm2，行距12 cm，播深3～5 cm。小麦播种前灌底墒水1 次，拔节期和灌浆期分别灌水1 次，每次灌水量700 m3/hm2，病虫、草害防治等其他田间管理措施均按当地习惯进行。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 叶绿素相对含量测定

开花期标记各处理长势一致小麦单株。于开花后7、14、21 和28 d 在9：00—11：00 采用日本柯尼卡美能达SPAD-502PLUS 叶绿素测定仪，测定30 株小麦旗叶叶绿素相对含量，并取平均值。

1.3.2 产量和产量构成因素

小麦收获期在各处理取4 m2（2 m×2 m），风干脱粒，测定穗数、穗粒数、千粒重，计算实际产量。

1.3.3 籽粒蛋白质及其组分含量

采用微量凯氏定氮法测定蛋白质含量；采用半微量凯氏定氮法[11]测定谷蛋白、醇溶蛋白含量。

1.3.4 面团流变学特性

采用德国Brabender 公司的粉质仪测定。

1.4 数据处理

采用SigmaPlot 14.0 软件绘图，DPS 7.5 数据分析软件进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 氮肥调控对强筋小麦旗叶叶绿素相对含量的影响

由图1 可知，师栾02-1、济麦44 在开花后旗叶SPAD 值均呈现下降趋势，T1 和T2 处理均大于CK。花后28 d，师栾02-1 T1 和T2 处理的SPAD 值较CK 分别高24.51%和33.01%，济麦44 T1 和T2 处理的SPAD 值较CK 分别高27.38%和32.30%，T2处理的作用更加显著。花后7～28 d，师栾02-1 T2处理SPAD 值最大，其次是T1 处理，均显著大于CK。花后14～28 d，师栾02-1 CK 的旗叶SPAD 值快速下降，而T2、T1 处理有利于减缓小麦灌浆中后期旗叶SPAD 值的下降速率，济麦44 品种与师栾02-1的表现基本一致。

图1 不同处理对强筋小麦旗叶SPAD 值的影响

2.2 氮肥调控对强筋小麦籽粒产量和产量构成因素的影响

氮肥后移显著提高了师栾02-1、济麦44 的籽粒产量（P＜0.05），师栾02-1 在T1 和T2 处理下籽粒产量分别比CK 提高了12.86%和7.76%，济麦44 在T1 和T2 处理下籽粒产量分别比CK 提高了8.17%和3.82%。氮肥后移对师栾02-1、济麦44 千粒重的影响不显著（P＞0.05），但显著提高了师栾02-1、济麦44 的穗数和穗粒数（P＜0.05），其中，师栾02-1 T1和T2 处理穗数分别比CK 提高了9.20%和5.89%，穗粒数分别比CK 提高了14.48%和3.44%；济麦44 T1 和T2 处理穗数分别比CK 提高了9.20%和5.89%，穗粒数分别比CK 提高了12.57%和18.85%（表2）。

表2 不同处理对小麦籽粒产量及产量构成因素的影响

2.3 氮肥调控对强筋小麦蛋白质组分和面团流变学特性的影响

不同施肥处理对济麦44 的籽粒粗蛋白含量无显著影响（P＞0.05），但对师栾02-1 籽粒粗蛋白含量影响显著（P＜0.05），T1 和T2 处理较CK 处理分别提高了6.53%和9.94%（图2）。不同施肥处理对师栾02-1、济麦44 的籽粒谷蛋白含量存在显著影响（P＜0.05），师栾02-1 T1 和T2 处理分别比CK 提高了5.48%和16.21%，济麦44 T1 和T2 处理分别比CK 提高了6.53%和9.94%（图3）。两个品种不同处理间籽粒醇溶蛋白含量无显著差异（P＞0.05，图4）。师栾02-1、济麦44 的谷蛋白/醇溶蛋白含量（谷醇比）变化趋势一致，均为T2>T1>CK，其中师栾02-1在T1 和T2 处理下分别比CK 提高了6.45%和13.98%，济麦44 在T1 和T2 处理下分别比CK 提高了4.04%和13.29%（图5）。

图2 不同处理对小麦籽粒粗蛋白含量的影响

图3 不同处理对小麦籽粒谷蛋白含量的影响

图4 不同处理对小麦籽粒醇溶蛋白含量的影响

图5 不同处理对小麦籽粒谷醇比含量的影响

氮肥后移显著提升小麦面团的稳定时间（P＜0.05），师栾02-1 T1 和T2 处理分别比CK 提高了25.51%和40.89%，济麦44 T1 和T2 处理分别比CK 提高了31.86%和13.97%。氮肥后移也会显著提升小麦面团的拉伸面积，师栾02-1 T1 和T2 处理分别比CK 提高了12.93%和19.83%，济麦44 T1 和T2 处理分别比CK 提高了5.83%和29.16%（表3）。

表3 不同处理对小麦面团流变学特性的影响

3 讨论

3.1 氮肥调控对强筋小麦旗叶SPAD 值和籽粒产量的影响

合理的氮肥运筹对小麦各生育时期的旗叶SPAD 值和籽粒产量均有显著的影响[12]。施氮能够促进叶片叶绿素的合成，而拔节期作为小麦需氮的关键时期，在拔节期施肥有利于促进小麦叶片的发育[13-14]。氮肥后移可以降低小麦叶片生育后期SPAD值的衰减速率[15]。本试验结果表明，T1 和T2 处理均显著提升了小麦旗叶SPAD 值，并延缓了小麦生育后期叶片的衰老。前人研究表明，小麦开花前施氮主要影响分蘖数及单位面积穗数和小花数[16]，拔节期追施氮肥则可显著增加穗粒数和千粒重，进而提高产量[17-18]。本试验中，T1 和T2 处理显著提升了2 个品种小麦的穗数和穗粒数（P＜0.05），进而提高了籽粒产量，氮肥后移对师栾02-1 的籽粒产量提升幅度高于济麦44。

3.2 氮肥调控对强筋小麦籽粒品质和面团流变学特性的影响

合理的氮肥运筹对于正向调控小麦籽粒品质具有重要作用[19]。温明星等[20]研究表明，在拔节期追施一定的氮肥可以显著提高小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间。本试验中，T1 和T2 处理通过拔节期追施氮肥，济麦44 显著提高了籽粒粗蛋白含量（P＜0.05），师栾02-1 和济麦44 均显著提升了籽粒谷蛋白含量（P＜0.05），从而提高了师栾02-1和济麦44 的谷醇比，进而使面团稳定时间和拉伸面积增加，提升了小麦籽粒品质。吴培金等[21]研究认为，与醇溶蛋白相比，氮肥对谷蛋白的影响更大，谷蛋白可以形成支撑面筋结构的骨架，可以显著提高面团的弹性和抗延伸性[22]。与前人研究结果较为一致的是，本试验中，氮肥后移对强筋小麦谷蛋白的影响更为显著。张春明等[23]研究认为，喷施叶面肥可以显著提高春小麦旗叶的抗氧化功能，延缓衰老，从而提高籽粒蛋白质含量和面团稳定时间。孙笑梅等[24]研究发现，喷施叶面肥还可显著提高小麦籽粒粗蛋白含量。郭瑞等[25]研究发现，拔节期和抽穗期配施叶面肥对小麦籽粒品质的作用更为显著。LYU 等[26]研究发现，在花后20～28 d 时，叶面喷施NO3-和尿素上调了控制谷蛋白和二硫键合成的基因，有助于提高籽粒蛋白质含量和品质。本试验中，T2 处理在开花期配施叶面肥，师栾02-1、济麦44 籽粒的谷蛋白含量平均较CK 增加，从而提升了面团稳定时间和拉伸面积，T2 处理对师栾02-1 的面团稳定时间和面团拉伸面积提升幅度均高于济麦44。

4 结论

氮肥后移可以有效提高师栾02-1、济麦44 各生育时期旗叶SPAD 值，延缓叶片衰老，显著提高小麦收获期穗数和穗粒数，师栾02-1 在T1 和T2 处理下产量分别比CK 提高了12.86%和7.76%，济麦44在T1 和T2 处理下籽粒产量分别比CK 提高了8.17%和3.82%。氮肥后移和花期喷施叶面肥处理可以提高小麦籽粒粗蛋白和谷蛋白含量，增加谷醇比，从而使小麦面团稳定时间和拉伸面积显著提升，进而提升了强筋小麦的籽粒品质。