氮密互作对弱筋小麦长麦8号产量和品质的影响

摘要  为研究弱筋小麦产量和品质协同提高的最佳施氮量和种植密度，以优质高产弱筋小麦长麦8号为试材，设计大田双因素裂区试验，设置120  kg/hm2（N1）、180  kg/hm2（N2）和300 kg/hm2（N3）3个施氮水平以及180万株/hm2（D1）、270万株/hm2（D2）和360万株/hm2（D3）3个种植密度，分别调查氮密互作对小麦物候期、株高、穗长、穗数、穗粒数、千粒重及产量的影响，并系统分析氮密互作对籽粒蛋白质含量和湿面筋含量的影响。结果表明：种植密度和施氮量对弱筋小麦长麦8号的生长发育、产量及其构成因素、籽粒外观性状与品质性状均造成了不同程度的影响，在该条件下，实现长麦8号产量和品质协同提高的最适氮密组合为180  kg/hm2施氮量和360万株/hm2种植密度。

关键词  弱筋小麦；施氮量；种植密度；产量；品质

中图分类号  S512.1  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）05-0023-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.006

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The Effect of Nitrogen Density Interaction on the Yield and Quality of Weak Gluten Wheat Changmai 8

YANG Zhu，ZHOU Bin-han，WU Cui-cui et al

（Key Laboratory of Green and Efficient Crop Production in the Middle Reaches of the Yangtze River，Ministry of Agriculture and Rural Affairs （Jointly Established by the Ministry and Province）/College of Agriculture，Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434025）

Abstract  To study the optimal nitrogen application rate and planting density for synergistic improvement of yield and quality in weak gluten wheat.Using high-quality and high-yielding weak gluten wheat Changmai 8 as the material，a field double factor split plot experiment was designed，with three nitrogen application levels of 120  kg/hm2 （N1），180  kg/hm2 （N2），and 300  kg/hm2 （N3），as well as three planting densities of 1.8 million plants/hm2 （D1），2.7 million plants/hm2 （D2），and 3.6 million plants/hm2 （D3）.The effects of nitrogen density interaction on wheat phenology，plant height，spike length，number of spikes，number of grains per spike，thousand grain weight，and yield were investigated，and the effects of nitrogen density interaction on grain protein content and wet gluten content were systematically analyzed.The results showed that the planting density and nitrogen application rate had varying degrees of impact on the growth and development，yield and its constituent factors，as well as grain appearance and quality traits of weak gluten wheat Changmai 8.The optimal nitrogen density combination for achieving synergistic improvement of yield and quality of Changmai 8 is a nitrogen application rate of 180  kg/hm2 and a planting density of 3.6 million plants/hm2.

Key words  Weak gluten wheat;Nitrogen application rate;Planting density;Yield;Quality

基金项目  国家重点研发计划项目（2017YFD0100800）;国家转基因生物新品种培育重大专项（2018ZX0800909B）;湖北省重点研发计划项目（2022BBA0035）;湖北省科学技术重大创新专项（2018ABA085）。

作者简介  杨竹（1999—），女，安徽滁州人，硕士研究生，研究方向：小麦遗传育种。*通信作者，副教授，博士，从事小麦遗传育种和种质资源创新研究。

收稿日期  2023-07-26

小麦是我国的主要粮食作物之一，具有重要的商品价值和战略储备价值，其高产稳产对于保障我国粮食安全极其重要［1-2］。近年来，随着国家对农业供给侧结构性改革的深入推进及人民生活水平的不断提高，粮食生产已向提质增效转变，其中，绿色、优质专用小麦如弱筋小麦新品种越来越受到市场的青睐。江汉平原属亚热带季风气候区，气候温暖潮湿，小麦生育中后期雨水量大，日照偏少，籽粒蛋白质和面筋含量较低，是我国长江中下游弱筋小麦主产区［3］。而生产上为了提高弱筋小麦的产量，通常采用增加施氮量来实现，从而导致籽粒品质下降，出现弱筋不弱的现象［4］。因此，在选育优质弱筋小麦品种的基础上，如何建立健全配套的保优栽培技术，对促使长江中下游麦区成为全国最大的弱筋小麦生产基地，打破对进口弱筋小麦的依赖以及提升国产弱筋小麦的国际竞争力具有重要意义［5］。弱筋小麦具有蛋白质含量低、面筋强度弱等特殊品质性状，多项研究表明，小麦的籽粒产量和品质受遗传特性和生态环境及栽培措施的重要调控，其中施氮量和种植密度是关键因子［2，6］，在生产中通过降低氮肥施用量来保持弱筋小麦的优良品质，但由此会导致小麦产量降低［1］。而二者的合理搭配可以促进产量和品质的协同提高［4，7-9］。陆增根等［10］研究认为，弱筋小麦籽粒产量与施氮量呈二次曲线关系，增加施氮量可以提高籽粒蛋白质含量和湿面筋含量，弱筋小麦的施氮量在180  kg/hm2的条件下可实现高产与优质的协调。葛自强［8］研究认为，采用210 kg/hm2施氮量和225万株/hm2种植密度可同步协调弱筋小麦产量和品质的关系，达到高产优质。胡文静等［11］研究发现，施氮量和密度均对弱筋小麦产量造成了显著影响，蛋白质含量随施氮量的增加而增加，在施氮量为270 kg/hm2和种植密度为225万株/hm2的条件下，弱筋小麦的产量和品质最为协调。有研究发现，迟播弱筋小麦高产优质的最佳处理组合为施氮量180 kg/hm2和种植密度300万株/hm2［12］，而稻茬弱筋麦区较为适宜的施氮量为225 kg/hm2［6］。此外，适当的增密减氮也有利于弱筋小麦的优质稳产，而过量增密减氮则会导致小麦产量下降，品质不稳定［1］。目前，有关施氮量和种植密度对弱筋小麦产量和品质的研究较多，但小麦的高产优质因品种类型和生态环境的不同而存在差异。笔者以优质高产弱筋小麦长麦8号为试验材料，研究了不同施氮量和种植密度对籽粒产量和品质的影响，旨在明确长麦8号产量和品质协同提高的最佳施氮量和种植密度组合，为长江中下游地区弱筋小麦的优质高产种植提供理论依据和技术支撑。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验于2021—2022年在长江大学农业科技产业园（112°08′E，30°37′N）进行，该基地位于江汉平原腹地，属亚热带季风气候区，年日照时数1 500～1 900 h，年无霜期242～263 d，光能充足，无霜期长，适宜多种农作物生长。该地区平均海拔在27 m左右，年降雨量为1 257.9 mm，属于降雨多发地区，土壤为黏质土［13-14］。

1.2  试验材料

供试材料为优质高产弱筋小麦品种长麦8号。

1.3  试验设计

试验采用大田种植，设计大田双因素裂区试验，种植密度为主区，施氮量为副区。种植密度设180万、270万、360万株/hm2 3个水平，分别用D1、D2、D3表示；施氮量设120、180、300 kg/hm2，分别用N1、N2、N3 表示。试验为9个处理，每个处理设3次重复，共27个小区，小区面积为13.75 m2，采用25 cm等行距播种，行长2.5 m，每个小区种植22行，人工开沟播种，试验区四周均有保护行。前茬为大豆，秸秆全量还田，小麦生长至三叶期按试验设计的基本苗数进行疏苗，病虫害防治及其他田间管理措施同一般高产田块。

1.4  测定指标及方法

1.4.1  农艺性状测定。参考段保权等［15］的方法调查并记录小麦生长的主要物候期，包括播种期、出苗期、开花期及成熟期。于成熟收获前每小区五点取样，每点各取长势均匀、有田间代表性的10株测量株高（地面至穗顶的高度，不包括芒）和穗长（穗基部至穗顶部，不包括芒），各取平均值。

1.4.2  产量及其构成因素测定。成熟期取2.5 m双行小麦进行常规考种，测定单位面积穗数、每穗粒数和千粒重，全小区收获后脱粒、晒干、扬净实测产量。

1.4.3  籽粒外观性状的测定。采用托普智能考种分析系统（TPKZ-3型）测定籽粒长、籽粒宽、周长和面积。

1.4.4  籽粒蛋白质含量和湿面筋含量的测定。参考胡文静等［11］的方法进行，采用瑞典Perten公司生产的DA 7200固定光栅连续光谱近红外品质分析仪测定籽粒蛋白质含量和湿面筋含量。测定前去除样品中的杂质、病粒和不完善粒。

1.5  数据处理

采用Microsoft Excel 2013整理数据，利用DPS v7.5数据处理软件进行方差分析，使用Origin 2017制图。数据均以调查数据平均数为准，主要指标的显著性分析采用最小显著差数法（least significant difference，LSD）进行多重比较。

2  结果与分析

2.1  氮密互作对物候期的影响

由表1可知，不同施氮量和种植密度对长麦8号后期的生殖生长均造成了不同程度的影响，使开花期和成熟期随着施氮量和种植密度的增大表现出延迟现象。进一步分析发现，施氮量和种植密度的互作效应对生育期的影响达到了显著水平（P＜0.05）。