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作物杂志, 2021, 37(6): 67-71 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.06.011

遗传育种·种质资源·生物技术

不同春小麦品种对氮肥处理的响应

高甜甜,, 王德梅, 王艳杰, 杨玉双, 常旭虹,, 赵广才,

中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点试验室,100081,北京

Response of Different Spring Wheat Varieties to Nitrogen Treatment

Gao Tiantian,, Wang Demei, Wang Yanjie, Yang Yushuang, Chang Xuhong,, Zhao Guangcai,

Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081, China

通讯作者: 赵广才,主要研究方向为小麦优质高产栽培理论与技术,E-mail： zhaoguangcai@caas.cn; 常旭虹为共同通信作者,主要研究方向为小麦优质高产栽培理论与技术,E-mail： changxuhong@caas.cn

收稿日期: 2021-02-6   修回日期: 2021-07-8   网络出版日期: 2021-11-05

基金资助: 国家重点研发计划(2016YFD0300407)
国家小麦产业技术体系(CARS-03)

Received: 2021-02-6   Revised: 2021-07-8   Online: 2021-11-05

作者简介 About authors

高甜甜,研究方向为小麦优质高产栽培理论与技术,E-mail： gtt1368518579@126.com

摘要

为探究春小麦品种对氮肥的响应特征,采用盆栽方式,选用来自埃及的Egypt1和Egypt2、来自我国天津的津强6号和津强11号4个春小麦品种,设不施氮（B1）、施尿素1g/盆（B2）和施尿素1.5g/盆（B3）3个施氮处理,于小麦成熟期测定植株性状、产量和籽粒蛋白质及其组分含量。结果表明,Egypt2的穗长、穗粒数、小穗数、千粒重、产量均高于津强6号,但津强6号的籽粒总蛋白、清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量最高;随着拔节期施氮量的增加,小麦穗粒数、千粒重、产量、蛋白质及其组分含量均逐渐增高,其中B3处理最高;不同处理组合中,施氮量较高处理下Egypt2的千粒重和产量最高,施氮量较高的津强6号的籽粒总蛋白质及其组分含量最高,拔节期施氮量增多,有利于提高小麦产量、总蛋白质及其组分含量。由此可知,不同品种中,Egypt2的产量最高,津强6号的总蛋白质含量最高;合理施氮肥可以提高小麦的产量和品质,施尿素1.5g/盆的氮肥处理小麦生长最好。品种和施氮量对小麦的产量和品质有较大影响。

关键词： 春小麦; 拔节期; 施氮量; 产量; 蛋白质含量

Abstract

To explore the response of spring wheat varieties to nitrogen treatment, pot experiment was conducted with Egypt1 and Egypt2 (coming from Egypt), Jinqiang 6 and Jinqiang 11 (coming from Tianjin, China) spring wheat varieties, under no nitrogen (B1), urea 1g/pot (B2), urea 1.5g/pot (B3) nitrogen treatments. Plant characteristics, yield, protein content and its components were measured at maturity stage. The results showed that the spike length, number of grains per spike, number of spikelets, 1000-grain weight, and grain yield of Egypt2 were all higher than those of Jinqiang 6, but Jinqiang 6 had the highest total protein content, albumin, prolamin and glutelin. With the increase in the amount of N applied at jointing stage, the number of grains per spike, the 1000-grain weight, the grain yield, the content of protein and its constituents of wheat gradually increased, and the B3 treatment was the highest. Among the different treatment combinations, Egypt2 with the higher nitrogen input had the highest 1000-grain weight and yield, while Jinqiang 6 with the higher nitrogen input had the highest content of total protein and its components in the grain. Increasing the nitrogen supply at jointing stage was beneficial to increase the wheat yield, the contents of total protein and its constituents. In conclusion, the yield of Egypt2 was the highest and the protein content of Jinqiang 6 was the highest. Wheat yield and quality were improved by the rational application of nitrogen fertilizer, and wheat growth was best when 1.5g/pot of urea was applied. The variety and the amount of nitrogen applied had a major influence on the yield and quality of wheat.

Keywords： Spring wheat; Jointing stage; Nitrogen application rate; Yield; Protein content

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本文引用格式

高甜甜, 王德梅, 王艳杰, 杨玉双, 常旭虹, 赵广才. 不同春小麦品种对氮肥处理的响应. 作物杂志, 2021, 37(6): 67-71 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2021.06.011

Gao Tiantian, Wang Demei, Wang Yanjie, Yang Yushuang, Chang Xuhong, Zhao Guangcai. Response of Different Spring Wheat Varieties to Nitrogen Treatment. Crops, 2021, 37(6): 67-71 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2021.06.011

小麦是世界第一大口粮作物[1],随着人们生活品质的提高,对小麦品质和产量提出了更高的要求。小麦的生长受品种、土壤和环境因素的影响,考虑环境和土壤条件的同时,选择优质小麦品种,可达到小麦高产优质的目标[2]。氮素是小麦生长发育期间必需的大量元素之一,其不仅影响小麦生长发育和品质形成[3,4,5],也是合成小麦蛋白质的物质基础。氮肥施用量会直接影响小麦的产量和品质[6],合理施用氮肥对小麦高产优质至关重要[7]。柏慧等[8]研究表明,随施氮量的增加,小麦产量有先升后降的趋势,且品种不同,达到较高产量的影响因素不同;合理的氮肥运筹可通过增加小麦有效穗数和穗粒数增加产量[9];马尚宇等[10]研究表明,增施氮肥有利于提高小麦产量,且在高施氮水平时穗粒数和千粒重较高。有研究[11,12]表明,在一定范围内,小麦蛋白质含量随施氮量的增加而增加,过量施氮会影响籽粒蛋白质含量;适当减少施氮量可实现强筋小麦的提质增效[13];吴培金等[14]研究表明,弱筋小麦品种的籽粒蛋白质及其组分含量均随施氮量增加而增加,与醇溶蛋白相比,氮肥对谷蛋白含量的影响较大。关于氮肥的研究已有很多报道,但对于地理远源的不同小麦品种对氮肥处理响应方面的研究较少。本试验以埃及和我国的4个春小麦品种为材料,研究其对氮肥处理的响应,为不同品种小麦优质高产栽培的氮肥运筹提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验采用盆栽方式,于2019-2020年在中国农业科学院作物科学研究所温室内进行,供试土壤为采集自内蒙古呼伦贝尔的黑土,pH 7.9,基础养分见表1。供试春小麦品种分别为来自埃及的Egypt1（A1）和Egypt2（A2）以及来自我国天津农业科学院的津强6号（A3）和津强11号（A4）,供试的4个品种虽然地理距离较远,但均为强筋小麦品种。

表1   土壤基础养分

Table 1  Basic nutrients of soil

土壤
类型
Soil
type		有机质
Organic
matter
(g/kg)		全氮
Total
nitrogen
(g/kg)		碱解氮
Alkaline hydrolysis
nitrogen
(mg/kg)		速效磷
Available
phosphorus
(mg/kg)		速效钾
Available
potassium
(mg/kg)
黑土
Black soil		26.1353.464276.6547.85234

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1.2 试验设计

采用随机区组设计。于2019年10月24日将供试土壤混匀后装盆并浇水,10月25日播种,11月25日移入温室,盆内径0.22m,高0.18m,每盆种12株,留苗8株。3个氮肥处理分别为B1：不施氮;B2：施尿素1g/盆;B3：施尿素1.5g/盆。共12个处理,3次重复,共计36盆。氮肥均在拔节初期（2019年12月16日）随水施入,生育期间及时观察土壤墒情,随时补水,保证水分供应充足。2020年3月3日收获,成熟期整株取样待测。

1.3 测定项目与方法

收获时进行室内考种,测定项目包括株高、穗长、穗粒数、总小穗数、籽粒产量和千粒重,采用凯氏定氮法测定籽粒蛋白质及其组分含量。籽粒蛋白质含量=籽粒全氮含量×5.7。

1.4 数据处理

用Excel进行数据整理和作图,用DPS 16.5软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同春小麦品种间农艺性状和产量的差异

由表2可知,不同春小麦品种的农艺性状、产量及其构成因素存在显著差异。其中A1和A2的株高、穗长、穗粒数、千粒重和产量均存在极显著差异（P<0.01）,总小穗数存在显著性差异（P<0.05）。A3和A4的株高、总小穗数存在极显著差异（P<0.01）,穗长存在显著差异（P<0.05）。A2的穗长、穗粒数、总小穗数、千粒重和产量均最高,A1的穗长、穗粒数和产量均为最低,籽粒产量表现为A2>A4>A3>A1。

表2   春小麦品种之间农艺性状和产量的差异

Table 2  Agronomic characteristics and yield differences among spring wheat varieties

品种
Variety		株高
Plant height (cm)		穗长
Spike length (cm)		穗粒数
Grains per spike		总小穗数
Total spikelet		千粒重
1000-grain weight (g)		产量（g/盆）
Grain yield (g/pot)
A148.06±1.51cC6.29±0.28cC21.38±0.56cB17.16±0.41bAB46.13±3.16bB7.86±0.59cC
A257.83±1.70bB7.16±0.20aA32.79±1.56aA18.00±0.38aA55.88±1.81aA14.66±0.77aA
A361.30±2.94aA6.98±0.22aAB31.61±1.55abA15.17±0.59dC44.08±1.35cB11.16±0.79bB
A440.54±3.06dD6.68±0.37bB31.38±0.66bA16.30±0.87cB45.70±0.62bcB11.49±0.23bB

同列不同小写字母表示差异达到0.05显著水平;不同大写字母表示差异达到0.01显著水平。下同

Different lowercase letters in the same column indicate a significant difference level of 0.05; different capital letters indicate a significant difference level of 0.01. The same below

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2.2 施氮量对春小麦农艺性状和产量的影响

拔节期施氮量不同对小麦农艺性状和产量有不同影响。由表3可知,B3与B1、B2的千粒重存在显著性差异（P<0.05）,其他指标各处理间均无显著差异。穗粒数、千粒重和产量均表现为B3>B2>B1,随着拔节期施氮量的增加,穗粒数、千粒重和产量增加。结果表明适量的施氮对小麦的产量及其构成因素有促进作用。

表3   施氮量对春小麦农艺性状和产量的影响

Table 3  Effects of nitrogen application amount on agronomic characteristics and yield of spring wheat

处理
Treatment		株高
Plant height (cm)		穗长
Spike length (cm)		穗粒数
Grains per spike		总小穗数
Total spikelet		千粒重
1000-grain weight (g)		产量（g/盆）
Grain yield (g/pot)
B152.51±9.30aA6.92±0.38aA29.08±5.09aA16.65±1.35aA47.30±4.57bA11.03±2.64aA
B252.57±8.77aA6.68±0.48aA29.33±4.54aA16.78±1.09aA47.51±5.38bA11.22±2.47aA
B350.73±8.36aA6.73±0.41aA29.46±5.17aA16.54±1.26aA49.03±5.48aA11.62±2.62aA

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2.3 不同处理组合对春小麦农艺性状和产量的影响

由表4可知,处理组合间小麦农艺性状和产量有不同程度的差异。其中A3B1的株高最高,极显著高于除A3B2外的其他处理（P<0.01）;穗长、穗粒数和总小穗数以A2B1最大,与A2B3不存在显著性差异,A2B1的穗粒数极显著高于A1B1、A1B2和A1B3（P<0.01）;千粒重和产量以A2B3最高,除A2B1和A2B2外,与其他处理有极显著差异（P<0.01）。综上可知,A2B3处理的千粒重和产量最高,表明品种A2在拔节期施尿素1.5g/盆可更大程度地促进籽粒的生长,提高产量。

表4   不同处理组合对春小麦农艺性状和产量的影响

Table 4  Effects of different treatment combinations on agronomic traits and yield of spring wheat

处理
Treatment		株高
Plant height (cm)		穗长
Spike length (cm)		穗粒数
Grains per spike		总小穗数
Total spikelet		千粒重
1000-grain weight (g)		产量（g/盆）
Grain yield (g/pot)
A1B146.43dCD6.43defCDE21.07bB17.23abcABC45.30cdBC7.47cC
A1B249.00dC6.10fE21.90bB17.23abcABC44.77dBC7.83cC
A1B348.73dC6.33efDE21.17bB17.00abcABC48.33cB8.27cC
A2B157.80bcB7.27aA33.27aA18.23aA53.77bA14.30aA
A2B258.43bcB6.97abcABCD32.00aA17.93aA56.30abA14.43aA
A2B357.27cB7.23aAB33.10aA17.83abAB57.57aA15.23aA
A3B164.03aA7.10abABC31.20aA15.07dD44.23dBC11.07bB
A3B261.67abAB7.00abcABCD31.70aA15.27dD43.70dC11.10bB
A3B358.20bcB6.83abcdeABCD31.93aA15.17dD44.30dBC11.30bB
A4B141.77eDE6.87abcdABCD30.77aA16.07cdCD45.90cdBC11.30bB
A4B241.17eE6.63bcdeABCDE31.73aA16.67bcABCD45.27cdBC11.50bB
A4B338.70eE6.53cdefBCDE31.63aA16.17cdBCD45.93cdBC11.67bB

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2.4 不同春小麦品种蛋白质含量的差异

不同小麦品种的籽粒蛋白质含量分析结果（表5）表明,A3的总蛋白含量最高,并且与A1、A2、4的差异达到极显著水平（P<0.01）,A1和A4之间差异不显著,A3的总蛋白含量分别较A1、A2和A4高11.93%、19.19%和10.77%;A3的清蛋白含量最高,与A1、A2、A4的差异达到极显著水平（P<0.01）,A1与A2之间有显著性差异（P<0.05）;A2的球蛋白含量最高,且与A1存在极显著差异（P<0.01）,与A3和A4无显著性差异;A3的醇溶蛋白含量最高,与A4差异达到极显著水平（P<0.01）,与A2差异达到显著水平（P<0.05）;A3的谷蛋白含量最高,与A1、A2差异达到极显著水平（P<0.01）,与A4有显著性差异（P<0.05）,A1、A2、A4间差异达到极显著水平（P<0.01）。A3的总蛋白质、清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量均高于其他3个品种。

表5   不同春小麦品种蛋白质含量的差异

Table 5  Protein contents differences among different spring wheat varieties %

品种Variety总蛋白质Total protein清蛋白Albumin球蛋白Globulin醇溶蛋白Prolamin谷蛋白Glutelin
A116.26±1.04bB3.61±0.22bB1.93±0.09bB4.44±0.46abAB5.95±0.39cB
A215.27±0.38cC3.45±0.12cB2.13±0.08aA4.35±0.30bcAB5.06±0.31dC
A318.20±0.94aA3.92±0.20aA2.09±0.10aA4.66±0.28aA6.73±0.27aA
A416.43±0.79bB3.51±0.11bcB2.08±0.17aA4.11±0.15cB6.41±0.32bA

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2.5 施氮量对春小麦蛋白质含量的影响

不同施氮量条件下,总蛋白质含量以B3最高,且与B1、B2存在极显著差异（P<0.01）,B1、B2之间不存在显著差异,B3的总蛋白质含量分别较B1、B2高4.54%和4.48%;清蛋白含量以B3最高,与B1、B2存在显著性差异（P<0.05）,B1和B2之间不存在显著差异;球蛋白含量以B3最高,与B2存在显著性差异（P<0.05）,与B1差异不显著,且B1、B2之间无显著差异;醇溶蛋白和谷蛋白含量均以B3最高,且B1、B2、B3之间无显著差异（表6）。结果表明增施氮肥可以提高籽粒总蛋白质及其组分的含量。

表6   施氮量对春小麦蛋白质含量的影响

Table 6  Effects of nitrogen application amount on protein contents of spring wheat %

处理Treatment总蛋白质Total protein清蛋白Albumin球蛋白Globulin醇溶蛋白Prolamin谷蛋白Glutelin
B116.29±1.18bB3.58±0.18bA2.07±0.16abA4.29±0.27aA5.95±0.83aA
B216.30±1.21bB3.59±0.22bA2.01±0.13bA4.40±0.32aA5.96±0.69aA
B317.03±1.55aA3.70±0.31aA2.10±0.11aA4.47±0.48aA6.20±0.63aA

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2.6 不同处理组合对春小麦蛋白质含量的影响

由表7可知,不同处理组合的蛋白质及其组分含量存在差异。总体来说,同一品种间差异不显著,不同品种间存在较大差异,相同品种间,B3处理的蛋白质及其组分含量较高。总蛋白质含量以A3B3最高,与除A3B2外其他处理组合有极显著差异（P<0.01）,较A3B1和A3B2处理分别高9.47%和7.09%;清蛋白含量以A3B3最高,与除A1B3和A3B2外的其他处理有极显著差异（P<0.01）,与A1B3存在显著性差异（P<0.05）;醇溶蛋白含量以A3B3最高,与A1B1、A4B2和A4B3差异达到了极显著水平（P<0.01）;谷蛋白含量以A3B3最高,与A1和A2品种组合均有显著差异（P<0.05）。综上可知,不同处理组合的籽粒总蛋白质、清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量均以A3B3最高,说明蛋白质及其组分含量受品种和施氮量影响较大。

表7   不同处理组合对春小麦蛋白质含量的影响

Table 7  Effects of different treatment combinations on protein contents of spring wheat %

处理Treatment总蛋白质Total protein清蛋白Albumin球蛋白Globulin醇溶蛋白Prolamin谷蛋白Glutelin
A1B115.55±0.91efEF3.50±0.27cdCDE1.94±0.07cdCD4.12±0.42cdBC5.73±0.33deCDE
A1B215.97±0.87defCDEF3.51±0.10cdCDE1.85±0.08dD4.43±0.54abcdABC5.95±0.52cdBCD
A1B317.25±0.64bcBCD3.82±0.10bABC2.00±0.06bcdBCD4.77±0.28abAB6.18±0.29bcdABC
A2B115.02±0.08fF3.53±0.13cdCDE2.16±0.10abABC4.26±0.04bcdABC4.80±0.14fF
A2B215.45±0.51efF3.48±0.09dCDE2.15±0.08abABC4.52±0.21abcABC5.07±0.37fEF
A2B315.34±0.41efF3.34±0.04dE2.08±0.06abcABC4.26±0.49bcdABC5.32±0.16efDEF
A3B117.52±0.61bBC3.74±0.15bcBCD2.03±0.08bcABCD4.58±0.24abcABC6.67±0.20abAB
A3B217.91±0.75bAB3.92±0.13abAB2.04±0.04bcABCD4.51±0.30abcABC6.60±0.35abAB
A3B319.18±0.59aA4.11±0.13aA2.20±0.03aAB4.89±0.22aA6.93±0.17aA
A4B117.06±0.11bcdBCDE3.56±0.12cdCDE2.24±0.19aA4.22±0.00cdABC6.62±0.28abAB
A4B215.87±1.05efDEF3.44±0.11dDE1.98±0.09cdCD4.14±0.04cdBC6.22±0.39bcdABC
A4B316.36±0.54cdeBCDEF3.53±0.18cdCDE2.00±0.12bcdBCD3.97±0.21dC6.39±0.23abcABC

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3 讨论

小麦品种是影响产量和品质的因素之一。品种遗传因素对小麦产量和蛋白质含量有决定作用[15]。本试验结果表明,4个优质强筋小麦中,Egypt2的产量更高,而津强6号更优质。有研究[6]表明,增施氮肥及氮肥后移均能使小麦的产量得到提高,品质得到改善;这与本试验拔节期适量提高施氮量可以提高小麦产量和品质的结果一致。张定一等[16]研究结果表明,施氮使小麦成穗数和穗粒数增加,产量提高,营养品质有所改善,但品种间存在差异,与本试验不尽一致;本试验得出随着拔节期施氮量的增加,小麦千粒重逐渐增高,与施氮使小麦千粒重降低的研究[16]结果相反,原因可能是供试小麦品种和栽培的环境不同。

不同施氮水平对不同品种小麦品质有明显的调节作用[17],且不同施氮水平对籽粒蛋白质及其组分的影响研究结果颇有分歧。关于施氮量对各组分占蛋白质的比例,Martre等[18]研究表明,随施氮量增加,清蛋白和球蛋白含量降低,谷蛋白和醇溶蛋白含量提高。张冀涛等[19]研究得出,随施氮量的增加,球蛋白和醇溶蛋白含量增加,清蛋白和谷蛋白含量降低。而赵广才等[20]认为,增施氮肥对醇溶蛋白和谷蛋白影响较大,对清蛋白和球蛋白影响较小。吴培金等[14]研究表明,与醇溶蛋白相比,氮肥对谷蛋白含量的影响较大,以上2个研究结果均表明,在一定范围内,籽粒蛋白质及其组分含量均随施氮量增加而增加,与本研究结果一致。

4 结论

不同品种比较中,埃及小麦品种Egypt2的产量性状均高于来源于我国天津的小麦品种津强6号,但津强6号的品质性状均最好,Egypt2的产量最高,津强6号的总蛋白质含量最好。合理施氮肥可以提高小麦的产量和品质。随着拔节期施氮量的增加,小麦穗粒数、千粒重、产量、蛋白质及其组分含量均逐渐增高,施尿素1.5g/盆的处理小麦生长最好。不同处理组合中,施氮肥较高的Egypt2的千粒重和产量最高,追施氮肥较高的津强6号的籽粒总蛋白质及其组分含量最高,拔节期施氮量增多,有利于提高小麦产量、总蛋白质及其组分含量。拔节期适量施氮可以提高小麦产量和品质。

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Canadian Journal of Plant Science, 2003, 83(4):699-707.

DOI:10.4141/P02-166      URL     [本文引用: 1]

李亚静, 郭振清, 杨敏, 等.

施氮量对强筋小麦氮素积累和氮肥农学利用效率的影响

麦类作物学报, 2020, 40(3):343-350.

[本文引用: 1]

吴培金, 闫素辉, 邵庆勤, 等.

施氮量对弱筋小麦籽粒品质形成的影响

麦类作物学报, 2020, 40(10):1-7.

[本文引用: 2]

杨延兵, 高荣岐, 尹燕枰, 等.

氮素与品种对小麦产量和品质性状的效应

麦类作物学报, 2005, 25(6):86-89.

[本文引用: 1]

张定一, 党建友, 王姣爱, 等.

施氮量对不同品质类型小麦产量、品质和旗叶光合作用的调节效应

植物营养与肥料学报, 2007, 13(4):535-542.

[本文引用: 2]

陆增根, 戴廷波, 姜东, 等.

不同施氮水平和基追比对弱筋小麦籽粒产量和品质的影响

麦类作物学报, 2006, 26(6):75-80.

[本文引用: 1]

Martre P, Porter J R, Jamieson P D.

Modeling grain nitrogen accumulation and protein composition to understand the Sink/ Source regulations of nitrogen remobilization for wheat

Plant Physiology, 2003, 133(4):1959-1967.

DOI:10.1104/pp.103.030585      URL     [本文引用: 1]

张冀涛, 李硕碧, 张联会.

不同栽培条件与小麦籽粒品质的关系

干旱地区农业研究, 1991(2):16-21.

[本文引用: 1]

赵广才, 常旭虹, 刘利华, 等.

施氮量对不同强筋小麦产量和加工品质的影响

作物学报, 2006, 32(5):723-727.

[本文引用: 1]

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