追氮量对不同粒色小麦籽粒产量、品质及硒吸收的影响

董 飞 闫秋艳 张敏敏 李 峰* 贾亚琴 鲁晋秀 申艳婷 杨 峰

(1.山西农业大学 小麦研究所，山西 临汾 041000; 2.山西农业大学 资源环境学院，山西 太谷 030801)

小麦(

Triticum

aestivum

L.)是我国主要粮食作物之一，提高小麦产量和品质一直是人们关注的重点。近年来，小麦优质、特色、专用等品种分类逐步细化，尤其是彩色小麦发展迅速，而针对不同粒色小麦品种产量潜力挖掘和品质提升的研究对彩色小麦优质栽培具有重要意义。

氮肥在调控小麦籽粒产量和品质过程中起着重要作用。施氮量、施氮比例和施氮时期均会对小麦的产量和品质产生影响。不同小麦品种适宜的施氮量存在差异。吕冰等研究指出，相同施氮量下，黑粒小麦的产量低于白粒小麦，且白粒小麦籽粒产量在不同施氮水平下的变异系数大于黑粒小麦，说明不同粒色小麦对氮肥的敏感度不同；氮肥对不同粒色小麦籽粒品质指标的影响程度和变异系数不同。黑粒小麦籽粒蛋白含量较白粒小麦高。因此，关于氮肥施用量对不同粒色小麦产量和品质调控效应方面的研究对进一步挖掘小麦产量和品质提升具有重要意义。

黑小麦籽粒硒营养价值已成为评价籽粒品质的新指标。食用富硒小麦是人体补硒的途径之一。而氮素除了调控籽粒加工品质外，也可影响硒在植物中的转运，进而影响籽粒硒含量。Govasmark等发现，营养生长阶段补施氮肥能促进茎叶中蛋白质含量，促进硒向籽粒中转运。黄鑫等指出不同粒色小麦籽粒铁锌含量对氮磷肥的响应存在差异。目前，关于追氮量对不同粒色小麦产量和品质调控效应、硒吸收影响的多品种比较研究鲜有报道。本研究选取晋南地区具有代表性的不同粒色冬小麦品种11个，设置不同的氮肥追施量，测定小麦籽粒产量、小麦籽粒品质、氮含量和氮吸收量、硒含量等指标，旨在探寻适宜不同粒色小麦的适宜追氮量，以期为实现小麦的优质、高产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

2019—2020年在山西省临汾市洪洞县辛村乡马三村(36°31′ N，111°65′ E)试验田进行，0～20 cm土壤基本理化性质为：pH 8.32、有机质含量12.23 g/kg、全氮0.94 g/kg、碱解氮73.3 mg/kg、速效磷7.76 mg/kg、速效钾93.5 mg/kg、全硒0.43 mg/kg。采用重铬酸钾法测定有机质、开氏消煮法测定全氮含量、碱解扩散法测定碱解氮、碳酸氢钠法测定有效磷、乙酸铵提取法测定速效钾含量、HNO-HClO消煮原子荧光光谱法测定硒含量。具体步骤参照鲁如坤的方法。

1.2 试验设计

供试的4个黑粒小麦品种为‘运黑161’、‘紫优5号’、‘冬黑1号’和‘临黑131’，7个白粒小麦品种为‘品育8012’、‘济麦23’、‘晋麦95’、‘济麦44’、‘石麦086’、‘邯农1412’和‘中农175’。设4个氮肥追施量处理为0(

N

)、34.5(

N

)、51.8(

N

)、69.0(

N

) kg/hm。采用裂区试验设计，主区为小麦品种，副区为追氮量。小区面积15 m(1.5 m×10.0 m)。每处理3 次重复。播种方式为常规条播，基本苗为450万株/hm，生育期浇水2次，越冬水(12月5日)和拔节水(3月20日)。氮肥追施时期为春季拔节期(3月20日)，浇水前将肥料撒施在各小区，氮肥为尿素。各处理前期底肥均为复合肥(含量53%，

w

(N)∶

w

(PO)∶

w

(KO)=22∶16∶15)，施用量为750.0 kg/hm，其中N、PO和KO施用量分别为165.0、120.0和112.5 kg/hm。

1.3 样品采集及测定方法

1

.

3

.

1

籽粒产量测定

小麦成熟期，每个处理选取1 m的3个样点，将地上部麦穗全部收割，晾晒去壳后称取小区籽粒产量，折算公顷产量。

1

.

3

.

2

籽粒品质

小麦籽粒采用近红外谷物分析仪(瑞典Perten公司，DA 7200)测定：取干净小麦籽粒约100 g放置测量盘，测定籽粒蛋白质含量、湿面筋值、容重、沉降值、延展性、硬度、面团稳定时间和形成时间。

1

.

3

.

3

籽粒氮含量和氮吸收量

籽粒氮含量测定：籽粒粉碎后，称取0.5 g，用HSO·HO消煮，凯氏定氮仪测定，具体步骤参照鲁如坤等的方法进行。

籽粒氮吸收量(kg/hm)=(籽粒氮含量×产量)/100

1

.

3

.

4

籽粒硒含量植株样品硒含量使用AFS-3000原子荧光光度计进行测定：称取待测样品1.0 g 于消化管中，加入10 mL 混合酸(

V

HNO∶

V

HClO=4∶1)，160 ℃消化过夜，消化至灰白色，继续消化至冒白烟后，取下稍微冷却，加入10 mL 6 mol/L HCl，沸水浴加热10 min，冷却至室温，用去离子水将消化液转移至50 mL 容量瓶，定容至刻度，摇匀，待测，同时做空白。

1.4 数据处理

所有数据使用Excel进行初步处理，采用SPSS 19.0 统计软件分析数据，利用软件Sigmaplot 14.0作图。采用一般线性模型双因素方差法分析小麦品种、追氮量的交互效应。Duncan’s 多重比较分析同一品种不同追氮量之间差异显著性。

2 结果与分析

2.1 追氮量对不同粒色小麦产量的影响

由图1可知，与

N

比，追施氮肥均能增加黑粒小麦产量，

N

、

N

和

N

对黑粒小麦产量增幅分别为19.4%～30.8%、0.4%～21.1%和3.9%～23.4%。

N

处理的4个黑粒小麦产量均最高，

N

和

N

处理间差异不显著，但均显著低于

N

。与

N

比，

N

、

N

和

N

的白粒小麦产量增幅分别为11.3%～49.3%、20.8%～85.1%和21.7%～48.3%。其中‘品育8012’、‘济麦23’、‘晋麦95’、‘济麦44’和‘石农086’的

N

处理产量较其他处理高。‘邯农1412’和‘中农175’产量随追氮量增加而增加。品种对产量的影响作用不显著，追氮量、品种×追氮量对产量均具有显著影响。

同一品种不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。V，品种；N0、N1、N2和N3分别代表追氮量0、34.5、51.8和69.0 kg/hm2。ns，*，**分别代表差异不显著，0.05水平显著和0.01水平显著。下同。Values within the same variety followed by a different letter are significantly different at P<0.05. V, variety; N0， N1， N2， N3 indicate 0 (N0), 34.5 (N1), 51.8 (N2), 69.0 kg/hm2 (N3) four nitrogen supplemental treatment， respectively. ns, *, ** stand for non significant, significant at 0.05 level, significant at 0.01 level. The same below.图1 不同追氮量处理下小麦的籽粒产量Fig.1 Grain yield of different color grained wheat varieties response to nitrogen topdressing rates

2.2 追氮量对不同粒色小麦籽粒氮含量和吸收量的影响

由图2可知，与

N

相比，追氮均使黑粒小麦籽粒氮含量增加，其中

N

、

N

和

N

增幅分别为1.9%～4.7%、0.6%～7.4%和4.2%～18.3%。白粒小麦籽粒氮含量在追氮处理下增加，

N

、

N

和

N

较

N

增幅分别为0%～18.1%、3.9%～18.1%和0.7%～13.6%。品种、追氮量、品种×追氮量对籽粒氮含量具有极显著影响。由图3可知，2种粒色小麦籽粒氮素吸收量在追氮处理后均有增加。与

N

比，

N

、

N

和

N

处理的黑粒小麦氮素吸收量分别增加22.5%～33.7%、0.5%～29.9%和18.7%～46.1%。

N

、

N

和

N

处理的白粒粒小麦氮素吸收量较

N

分别增加4.2%～60.6%、29.6%～107.1%和30.5%～64.0%。品种、追氮量、品种×追氮量对籽粒氮吸收量具有极显著影响。

图3 不同追氮量处理下小麦籽粒的氮吸收量Fig.3 Nitrogen uptake of different color-grained wheat varieties response to nitrogen topdressing rates

2.3 追氮量对不同粒色小麦籽粒硒含量的影响

由图4可知，与

N

相比，追氮均使黑粒小麦籽粒硒含量增加，且随追氮量增加而增加，

N

、

N

和

N

较

N

分别增加11.3%～17.7%、20.4%～38.7%和41.0%～121.8%。白粒小麦籽粒硒含量在追氮处理下降低，

N

、

N

和

N

较

N

降幅分别为6.7%～46.4%、21.3%～67.1%和21.9%～83.0%。品种对籽粒硒含量的影响作用不显著，追氮量、品种与追氮量交互对小麦籽粒的硒含量均具有显著影响。

图4 不同追氮量处理下小麦籽粒的硒含量Fig.4 Selenium content of different color-grained wheat varieties response to nitrogen topdressing rates

2.4 追氮量对小麦籽粒品质的影响

由表1可知，与

N

比，

N

、

N

和

N

的黑粒小麦籽粒蛋白含量增幅分别为0.7%～16.1%、2.1%～14.9%和3.6%～15.7%，白粒小麦籽粒蛋白含量增幅分别为0.85%～13.10%、11.60%～31.70%和2.30%～23.60%。品种对籽粒品质指标具有显著影响，追氮量对蛋白含量、湿面筋含量、沉降值、延展性和稳定时间具有显著影响，对容重、硬度和形成时间无显著影响。品种和追氮量对各品质指标均具有显著交互作用。

表1 不同追氮量处理下不同粒色小麦籽粒的品质
Table 1 Grain quality of different color-grained wheat varieties response to nitrogen topdressing rates

粒色Graincolor品种Varieties追氮量Nitrogentopdressingrate蛋白含量/(g/100 g)Proteincontent湿面筋/(g/100 g)Wetgluten容重/(g/L)Testweight沉降值/mLSedimentvalue延展性/mmTractility硬度Hardness面团稳定时间/minDoughstabilitytime面团形成时间/minDoughdevelop-menttimeN011.9 b25.6 b831 a32.0 b125.1 b56.8 ab4.6 b2.8 a运黑161Yunhei 161N112.6 b25.9 b840 a31.9 b124.8 b62.8 a4.0 b2.5 aN213.3 a23.7 b824 a25.9 c121.2 b50.1 b6.1 a2.5 aN313.3 a29.8 a836 a36.3a135.5 a60.3 a4.2 b2.9 aN011.8 b26.9 b824 a35.0 a135.2 a70.9 a3.8 a3.2 a紫优5号Ziyou 5N113.7 a27.8 b844 a33.3 a128.3 a56.5 b1.3 c2.1 bN213.2 a28.3 a818 a33.0 a128.8 a70.2 a2.8 b2.1 bN313.3 a29.0 a825 a33.6 a135.9 a72.0 a2.9 b2.4 bN014.0 a29.3 a833 a37.1 b154.3 a65.1 a6.0 a3.1 b黑粒Black-grain冬黑1号Donghei 1N114.1 a29.8 a828 a34.8 b140.0 a62.2 a5.4 a2.9 bN214.3 a31.3 a808 ab36.7 b146.5 a58.1 b6.5 a4.0 aN314.5 a32.8 a869 a42.8 a160.4 a65.4 a1.3 b4.7 aN012.7 b26.5 b836 a38.1 a158.0 a67.2 a6.5 a3.8 a临黑131Linhei 131N114.2 a29.5 a834 a33.5 b137.9 a71.9 a5.2 a3.4 aN214.6 a31.5 a835 a37.4 a151.6 a73.6 a3.1 b2.8 aN314.7 a31.4 a846 a38.2 a156.1 a75.1 a2.8 b3.2 aN012.9 b28.6 b781 a41.9 b150.6 a72.9 b8.7 a5.0 a品育8012Pinyu 8012N113.1 a29.0 b780 a41.2 b151.3 a71.5 b8.3 a4.8 aN214.6 a32.4 a785 a46.3 a161.9 a80.3 a6.2 b5.4 aN313.2 a29.9 ab797 a39.0 b147.0 a79.0 a4.5 c4.2 aN013.0 b28.9 c797 a42.6 b147.2 b80.6 a7.1 b4.9 a济麦23Jimai 23N113.6 b30.3 b806 a45.4 b148.9 b84.6 a6.1 b5.0 aN215.2 a32.8 a789 a50.5 a171.3 a74.7 b9.2 a6.3 a白粒White-grainN313.7 b29.8 b793 a45.8 b158.4 b72.6 b9.4 a5.6 aN011.3 c24.8 c781 a38.1 c132.2 a70.4 b8.6 a4.3 a晋麦95Jinmai 95N112.7 b28.1 b803 a45.1 b145.5 a80.9 a6.4 b4.8 aN213.5 a30.4 a810 a52.2 a159.5 a65.2 b6.8 b4.1 aN313.0 a28.6 c795 a45.2 b144.6 a81.5 a4.1 c4.9 a

表1(续)

粒色Graincolor品种Varieties追氮量Nitrogentopdressingrate蛋白含量/(g/100 g)Proteincontent湿面筋/(g/100 g)Wetgluten容重/(g/L)Testweight沉降值/mLSedimentvalue延展性/mmTractility硬度Hardness面团稳定时间/minDoughstabilitytime面团形成时间/minDoughdevelop-menttimeN012.3 c27.4 b796 a38.4 c139.1 b85.9 a5.7 b4.3 b济麦44Jimai 44N113.8 b30.8 b792 a45.6 b157.0 b82.7 a6.3 b5.1 bN216.2 a35.0 a794 a50.7 a178.2 a78.7 b7.3 b6.4 aN315.2 a32.5 a785 a49.8 a178.6 a73.5 b9.7 a6.2 aN012.1 b27.4 b779 a36.0 b136.1 a77.8 a7.1 b4.2 a石农086Shinong 086N112.8 b28.5 b785 a44.2 a155.5 a73.5 a8.9 a5.1 aN213.5 a29.9 a793 a45.3 a158.4 a77.3 a8.2 a5.0 aN313.7 a30.5 a799 a41.5 b149.5 a79.3 a5.1 c4.2 aN011.7 b26.5 c773 a35.3 c135.3 b70.3 a8.0 a4.2 a邯农1412Hannong 1412N111.8 b24.8 c778 a32.4 c122.3 b75.6 a6.8 b3.6 bN213.5 a29.8 b787 a43.8 b152.7 a75.3 a8.6 a5.1 aN313.7 a31.7 a803 a50.2 a157.7 a67.9 b2.6 c2.8bcN010.7 b22.1 b803 a23.8 b124.7 a48.0 b5.6 a3.2 ab中农175Zhongnong 175N112.1 a24.9 a815 a30.9 a140.2 a50.9 b6.0 a4.0 aN212.4 a25.5 a815 a31.0 a143.4 a49.4 b6.1 a4.2 aN312.7 a26.8 a820 a33.8 a146.8 a60.6 a3.8 b3.9 a品种Verities (V)7.56**6.23**15.97**8.75**5.52**11.49**3.85**10.79**F追氮量 Topdressingrate (N)21.45**11.71**2.814.69**5.95**0.653.39*1.18品种×追氮量(V×N)13.42*7.89**11.32**2.21*10.23*21.23*2.14**1.37*

由表2可知，蛋白含量与多数品质指标呈正相关关系，其中与湿面筋含量、沉降值和延展性均呈极显著正相关，与形成时间呈显著正相关。

表2 蛋白含量与其他品质指标间的相关系数
Table 2 Correlation coefficient between protein content and other quality indicators

项目Item湿面筋/(g/100 g)Wet gluten容重/(g/L)Test weight沉降值/mLSediment time延展性/mmTractility硬度Hardness面团稳定时间/minDough stabilitytime面团形成时间/minDoughdevelopment time相关系数Correla-tioncoeffi-cient0.895**0.2300.563**0.729**0.244-0.0610.335*

注：*和**分别表示在0.05、0.01水平显著和极显著相关。下同。
Note: * and ** stand for significant and very significant correlations at <0.05 and <0.01, respectively. The same below.

2.5 相关分析

由表3和表4可知，追氮量与黑小麦产量呈正相关，与白粒小麦产量呈显著正相关(

P

<0.05)。追氮量与黑粒小麦籽粒氮含量和蛋白含量均呈显著正相关；与白粒小麦的籽粒氮含量和蛋白含量分别呈正相关和极显著正相关。追氮量与黑粒小麦籽粒硒含量正相关，而与白粒小麦籽粒硒含量呈极显著负相关(

P

<0.01)。黑粒小麦产量与籽粒氮含量负相关，但不显著，白粒小麦则表现为显著正相关(

P

<0.05)。籽粒氮含量与籽粒蛋白含量存在正相关。黑粒小麦籽粒氮与籽粒硒含量表现为正相关，白粒小麦表现为负相关。籽粒蛋白含量与籽粒硒含量在黑粒小麦表现为正相关，白粒小麦表现为极显著负相关。

表3 追氮量与黑粒小麦的产量、品质指标间相关分析
Table 3 Correlation analysis of nitrogen topdressing rate and yield, quality indicators of black-grained wheat

指标Index追氮量Nitrogentopdressing rate产量Grain yield籽粒氮含量Grain nitrogencontent籽粒蛋白含量Grain proteincontent籽粒硒含量Grain seleniumcontent追氮量1.000产量0.3221.000籽粒氮含量0.535*-0.2821.000籽粒蛋白含量0.580*0.1570.2881.000籽粒硒含量0.387-0.1850.504*0.0061.000

表4 追氮量与白粒小麦产量、品质指标间的相关分析
Table 4 Correlation analysis of nitrogen topdressing rate and yield, quality indicators of white-grained wheat

指标Index追氮量Nitrogentopdressing rate产量Grain yield籽粒氮含量Grain nitrogencontent籽粒蛋白含量Grain proteincontent籽粒硒含量Grain seleniumcontent追氮量1.000产量0.711**1.000籽粒氮含量0.3730.586*1.000籽粒蛋白含量0.582**0.381*0.3291.000籽粒硒含量-0.794**-0.530*-0.293-0.586**1.000

3 讨 论

3.1 追氮量对不同粒色小麦产量的影响

适宜的施氮量可以提高小麦成穗率，增加穗粒数，从而增加小麦籽粒产量。但过量施用氮肥易造成小麦植株贪青晚熟，制约籽粒产量提高。不同筋型小麦品种对氮素的敏感度也不尽相同。本研究发现2种粒色小麦产量对追氮量的响应程度不同。黑粒小麦产量在追氮量为34.5 kg/hm时较高，追氮量为51.8和69.0 kg/hm时产量不再增加，而参试的7个白粒小麦品种中有5个在追氮量为51.8 kg/hm时产量达到最大值，表明在一定范围内增施氮，可以提高小麦籽粒产量，同时也反映了不同粒色小麦品种对氮肥的敏感度不同。吕冰等研究也表明，相对于黑粒小麦，对白粒小麦增施氮肥更有利于提高产量。王美等研究表明，在适宜范围内增加施氮量能够减缓黑粒小麦花后叶片衰老，维持较长的光合周期，积累更多的光合产物，籽粒灌浆期延长，粒重增加。关于追氮量对产量的影响还受到前期底肥量的影响，本研究中基肥氮保持在165 kg/hm，较追氮量大。在

N

处理下，黑粒小麦的产量平均为4 091.3 kg/hm，较白粒小麦产量平均值(3 787.4 kg/hm)高8.0%。

3.2 追氮量对不同粒色小麦籽粒氮和硒吸收的影响

追氮量影响小麦产量首先是通过籽粒吸收氮来实现的。籽粒氮素含量是评价追氮对小麦产量调控作用的前提。同时，氮素是影响小麦籽粒蛋白质和氨基酸合成的重要元素。本研究中追氮处理均增加小麦籽粒的氮素含量。这与王新媛等研究结果一致。本研究中黑粒小麦品种氮含量表现为随追氮量增加而增加，而白粒小麦品种在较高追氮量

N

处理中籽粒氮含量最高。氮素影响植物对硒的吸收和转运。在低硒水平下，高氮促进硒向小麦籽粒中转运，使分配到籽粒中的硒所占的比例提高了18.4%。营养生长阶段补施氮肥能促进茎叶中蛋白质含量，促进硒向籽粒中转运。增加氮水平对硒在小麦各器官中(除颖壳外)的富集均有协同促进作用。本研究土壤基础硒含量为0.43 mg/kg，属于富硒土壤范围，黑粒小麦在

N

处理下籽粒硒含量平均为0.19 mg/kg，达到富硒小麦标准。而白粒小麦在

N

和

N

处理的平均籽粒硒含量为0.21和 0.15 mg/kg，均达到富硒小麦标准。根据拟合曲线，当土壤基础硒质量分数为0.69 mg/kg时，籽粒硒含量为0.15 mg/kg。在本研究中黑粒小麦籽粒体现了氮对籽粒硒吸收的协同作用，但是白粒小麦则表现出一定的拮抗作用。这可能与追氮对2种粒色小麦籽粒产量和蛋白含量的影响有一定关系。但对于2种粒色小麦对硒吸收所表现出的不同响应机制还有待进一步研究和验证。

3.3 追氮量对不同粒色小麦籽粒品质的影响

小麦籽粒中的氮素主要以蛋白质形式存在，适当提高氮素供应在多数情况下均可提高小麦籽粒蛋白质含量进而提高小麦品质。施氮量对小麦籽粒加工品质的影响主要侧重于不同筋型品种的研究，对不同粒色小麦品质的影响报道较少。吕冰等研究表明，在施氮量240 kg/hm下黑粒小麦和白粒小麦的部分加工品质均有所提高。小麦籽粒品质主要评价指标还包括沉降值、湿面筋含量、吸水率、面团形成时间和稳定时间等。本研究中，籽粒蛋白含量与多数品质指标呈正相关关系。唐继伟等研究指出，与籽粒蛋白质含量高度相关的有7个指标，分别是籽粒容重 (负相关)、沉淀值、面团吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、湿面筋含量、出粉率。因此，可以将蛋白含量指标作为加工品质的主要评价指标。在本研究追氮条件下，2种粒色小麦蛋白含量均有增加，追氮量与蛋白含量均呈显著正相关。也有研究表明籽粒粗蛋白含量随施氮量的增加呈现“先增后减少”趋势。本研究基肥氮以常规施肥量为参照，在今后研究中应从基肥氮用量角度分析不同粒色小麦的生理差异。

4 结 论

在基施氮量165.0 kg/hm的基础上，追氮有利于提高黑粒小麦产量以及籽粒氮含量、蛋白含量和硒元素吸收量，追氮量在51.8～69.0 kg/hm，产量提高幅度降低，综合考虑产量、品质和氮肥利用率等因素，应以追氮量34.5 kg/hm为主。追氮量对白粒小麦则表现出提高产量以及籽粒氮素含量和籽粒蛋白含量，但较高追氮量不利于白粒小麦籽粒硒含量提高，综合考虑产量、品质和氮肥利用率等因素，白粒小麦应以追氮量51.8 kg/hm为宜。