随着小麦科学研究的深入和技术水平的提高,我国小麦的单产和总产都有进一步提升^[1,2]。绿色优质高产成为当前小麦研究的重要内容之一。提高小麦产量和改善品质对实现国家粮食安全战略、促进我国农业生产发展和改善人民生活水平具有重要意义^[3]。小麦的产量和品质受品种遗传基因、生态环境和栽培措施等多种因素的影响。张艳华等^[4]和王丽娜等^[5]研究了不同土壤条件对小麦产量和品质的影响,表明土壤养分对小麦产量和植株性状有正向调节作用。陆晓松等^[6]研究认为,提高施氮量和土壤肥力有利于增加小麦籽粒产量,但不利于小麦氮素利用率的提高。很多研究认为合理施用肥料可以显著提高作物产量和品质^[7,8,9,10],不同的肥料处理小麦籽粒蛋白及其组分含量的影响不尽相同^[9,10,11]。适当增加中后期氮肥施用量可以促进小麦产量和品质协同提高^[12,13]。姜丽娜等^[14]研究施氮量对不同品种小麦物质积累、转运及产量的影响,认为同一品种不同施氮量以及不同品种相同施氮量对小麦的物质积累、氮素运转及籽粒产量的影响有很大差异,应根据不同品种合理施氮,才能实现高产。本试验利用黑土和潮土作为供试土壤,在不同生育期追施氮肥,以不追施氮肥为对照,研究不同土壤条件和追施氮肥处理对不同小麦品种的籽粒产量、蛋白质组分含量及蛋白质产量的影响,以期为小麦高产优质栽培提供技术参考。

试验采用盆栽方法,于2018-2019年在中国农业科学院作物科学研究所温室内进行。供试黑土取自黑龙江地区,供试潮土取自中国农业科学院（北京）。供试品种为Egypt1和津强7号,均为春小麦品种。Egypt1为埃及小麦品种,津强7号为国内品种（由天津市农业科学院供种）。

试验为三因素随机设计。A因素为土壤,黑土（A1）和潮土（A2）。B因素为品种,Egypt1（B1）和津强7号（B2）。C因素为氮肥处理,不施氮肥（对照,C1）;拔节期追施尿素,每盆1g（C2）;挑旗期追施尿素,每盆1g（C3）;追肥方式为按设计的追肥时期和数量用蒸馏水稀释尿素为50倍液,每盆施入50mL尿素溶液。于2018年10月18日将供试土壤混匀后装盆并播种,净重3kg/盆,盆内直径0.22m,高0.18m,每盆种15株,留苗8株,共12个处理,3次重复,合计36盆,各处理均只留主茎,收获时每盆均为8穗。2018年11月20日移入温室,2019年2月11日收获。成熟期整株取样待测,生育期间随时观察土壤墒情,及时补水,保证水分供应充足。2种土壤类型养分状况见表1。

采用连续震荡法依次提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白^[15]。采用凯氏定氮法,用FOSS Kjeltec2003全自动凯氏定氮仪（丹麦FOSS公司）测定籽粒蛋白质及其组分含量。蛋白质含量和含氮量的换算为N×5.7。

用Excel进行数据整理,用DPS软件进行方差分析。

本试验中A1的有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均高于A2,较多的土壤养分有利于小麦植株的生长发育和产量的形成。由表2可知,不同供试土壤的小麦植株及产量性状有一定差异,其中A1种植的小麦株高、穗长、穗粒数、千粒重和籽粒产量均高于A2,且株高和籽粒产量达到显著差异水平。

2个品种的植株性状和籽粒产量结果（表3）显示,B1的株高极显著低于B2,穗长显著低于B2,千粒重显著高于B2,籽粒产量极显著高于B2;穗粒数也多于B2,但未达到显著差异水平。该结果表明植株性状与产量水平的关系比较复杂,并非株高和穗长较大的品种产量就一定高,穗粒数和千粒重对产量的影响可能更重要。

由表4可知,不同施氮处理对小麦植株性状和产量有一定影响。氮是植物生长所必需的营养元素,施用氮肥除满足小麦正常生长外,还可以影响小麦产量构成因素。合理追施氮肥后小麦的植株性状和产量性状均有改善。试验结果表明,追施氮肥处理的株高、穗长和穗粒数均发生变化,但均未达到显著差异水平。与C1相比,C3的千粒重和产量显著提高,C2籽粒产量显著提高,千粒重有所提高,但差异不显著。C3千粒重和产量较C2均有所增加,但均未达到显著差异水平。从产量性状分析,挑旗期追施氮肥的效果优于拔节期,二者均优于不追施氮肥的处理。

不同处理组合的植株性状及籽粒产量差异显著,由表5可知,有A1的组合中除A1B1C3外,其他组合的株高均高于A2参与的组合;A1B2C2组合植株最高,A2B1C1植株最矮,二者差异显著。穗长表现为除A1B1C3外其他有A1参与的组合均显著长于A2参与的组合（除A2B1C3和A2B2C3外）。穗粒数的变异较大,但可以明显看出有A1参与的组合穗粒数较多,且与A2B2C1差异显著。千粒重表现为有A1B1参与的组合明显较重,以A1B1C3最高,且显著重于除A1B1C1、A1B1C2、A1B2C3和A2B1C2的其他组合;产量表现为有A1参与的组合均较高,且显著高于A2B2参与的组合;从不同处理组合各性状的变异分析,本试验中以千粒重的变异系数最小。籽粒产量的变异系数最大,有待进一步验证。

由图1可知,A2处理小麦籽粒总蛋白、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量均高于A1处理,但只有球蛋白和醇溶蛋白含量达到显著差异水平,其他处理差异不显著。在其他处理条件相同时,不同土壤条件下小麦籽粒蛋白组分含量表现存在差异。本试验中A2的小麦籽粒总蛋白及其蛋白组分含量较高,可能是由于潮土条件影响了小麦生长,显著降低了籽粒产量,而所施氮肥含量与A1相同,籽粒吸收的氮素相对较多,有待进一步验证。

不同品种间的籽粒蛋白质总量及其各种组分含量也有明显差别（表6）,其中B2的籽粒总蛋白质含量和谷蛋白含量均显著高于B1,清蛋白和球蛋白含量极显著高于B1,醇溶蛋白含量略高于B1,但未达到显著差异水平。本试验中品种间的蛋白质组分含量差异较大,品种间各种蛋白组分含量的变异程度亦有不同。

从图2可见,不同时期追施氮肥处理的小麦籽粒总蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量均比C1处理显著提高,其中C3处理的总蛋白含量与C1处理达极显著差异水平。球蛋白表现为C3处理最高,与C2和C1处理达极显著差异水平,C2与C1处理差异不显著。从图2中还可以看出,除谷蛋白外,总蛋白和其他蛋白组分含量均以C3处理最高。

由表7可知,不同处理组合对小麦籽粒蛋白质及其组分含量有显著影响。总的趋势为在其他处理相同时,有A2、B2、C2或C3参与的处理组合的蛋白质含量均较高,其中总蛋白、清蛋白和球蛋白含量均以A2B2C3处理最高,醇溶蛋白和谷蛋白含量均以A2B2C2处理最高。结果表明,在潮土条件下采用蛋白质含量较高的品种配合追施氮肥,是提高籽粒蛋白质含量的有效途径,但是在本试验中由于黑土条件下同等施肥处理中显著提高了籽粒产量,可能稀释了籽粒蛋白质含量,故蛋白质总量及各种蛋白组分含量均未达到最高。从表7中还可以看出,在各处理组合之间,球蛋白和醇溶蛋白的变异系数较大,总蛋白、清蛋白和谷蛋白含量的变异系数较小。

由图3可知,不同土壤条件下,小麦籽粒总蛋白产量及各种蛋白组分的产量均以A1处理的最高,A1处理的总蛋白、清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白产量均显著高于A2处理,球蛋白产量略高于A2处理,但未达到显著差异水平。表明A1条件下种植小麦有利于生产更多的总蛋白、清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。

由图4可知,B1的总蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的产量均极显著高于B2,B1的清蛋白产量显著高于B2,球蛋白产量B1和B2差异不显著。蛋白质产量为蛋白质含量和籽粒产量的乘积,虽然B2的蛋白质含量较高,但其籽粒产量较低,导致其籽粒蛋白产量低于B1。

不同追施氮肥处理对小麦籽粒蛋白产量有显著影响,从图5可见,C2和C3均比C1极显著提高了籽粒总蛋白、清蛋白和谷蛋白产量;C3比C2和C1极显著提高了球蛋白产量,C2和C1的籽粒球蛋白产量差异不显著;醇溶蛋白产量表现为C2比C1显著提高,C3比C1极显著提高,C2和C3处理差异显著。这表明不同时期追施氮肥均有利于提高籽粒蛋白质产量,但以C3的效果最好。

土壤类型、品种和追施氮肥的交互作用结果（表8）表明,不同处理组合的交互作用显著,总体趋势为有A1处理的组合总蛋白和各种蛋白组分的产量较高,其中A1B1C3处理组合的总蛋白产量最高;清蛋白产量以A1B1C3、A1B2C2和A1B2C3处理并列最高;球蛋白产量以A1B2C3处理最高;谷蛋白产量以A1B1C2处理最高,但醇溶蛋白产量以A2B1C3处理最高。在其他因素相同时,有C3处理的组合总蛋白和各蛋白组分产量相对较高;在其他因素相同时,有C1处理参与的组合蛋白质产量相对较低,其中A2B2C1处理的总蛋白和各组分产量均为最低。从表8还可以看出,总蛋白和各蛋白组分产量在不同处理组合间的变异均较大,其变异系数为18.36%~20.92%。综上所述,本试验中,不同土壤条件下不同品种追施氮肥均可以提高小麦籽粒蛋白质产量,一般以黑土配合追施氮肥的效果更佳。

不同土壤类型对小麦籽粒产量和品质性状有较大影响。本试验中,黑土的土壤养分高于潮土,在其他条件相同时,黑土条件下种植的小麦植株性状和产量性状均优于潮土,表明小麦植株性状和产量与土壤养分含量呈正相关。但是从籽粒品质分析表明,供试小麦的籽粒总蛋白及其组分含量均表现为潮土高于黑土,可能是由于黑土条件有利于小麦生长,产量显著提高,而所施氮素与潮土相同,从而稀释了籽粒中吸收的氮素,导致籽粒蛋白质含量下降,这与张艳华等^[4]和王丽娜等^[5]在不同类型土壤条件下小麦籽粒产量及蛋白质含量的研究结果相似。田纪春等^[16]研究认为,小麦蛋白质含量与籽粒产量一般呈负相关,但未涉及到土壤类型。

氮是小麦生长发育的必需元素,对小麦籽粒产量和品质都有重要影响。本试验中不同时期追施氮肥均使籽粒产量比对照有所提高,但在不同土壤条件下和不同品种中表现并不一致。不同时期追施氮肥均比对照提高了籽粒总蛋白质含量,但对不同土壤条件下不同品种处理间的效果亦有差异,各蛋白组分的表现也不尽相同。李升东等^[7]研究了在潮土和棕壤条件下不同施氮量对小麦产量和氮素利用效率的影响,发现在2种土壤条件下,在一定范围内籽粒产量均随施氮量增加而提高,与本试验结果相似。

在施氮量和小麦品种相同时,在黑土条件下比潮土条件更有利于改善小麦植株性状,提高籽粒产量;但籽粒总蛋白、清蛋白和谷蛋白含量在2种土壤条件下差异不显著。挑旗期追施氮肥均比对照显著提高了总蛋白和各蛋白组分的含量,拔节期追施氮肥显著提高了除球蛋白含量以外的总蛋白及各组分的含量。黑土条件下,小麦籽粒蛋白质及其组分产量除球蛋白外均显著高于潮土。挑旗期追施氮肥比对照显著提高了总蛋白及各组分的蛋白产量,拔节期追施氮肥显著提高了除球蛋白外的各组分蛋白产量。本试验条件下,在土壤养分含量较高的黑土种植小麦,配合拔节期或挑旗期追施氮肥,有利于提高小麦的产量和品质。