肥密对春小麦群体质量及品质的影响

摘 要：本文探讨不同施肥和密度的情况对小麦群体质量指标、光合性能、品质、产量的影响。

关键词：施肥；春小麦；群体质量

中图分类号：S512.12 文献标识码：A

引言

小麦是世界主要的粮食作物之一，经过长期的发展，已经成为世界上分布广、面积大、总产高、贸易额多、营养价值高的粮食作物之一，在世界食品安全、战略贮备、农产品贸易中占有极其重要的地位。全世界有1/3以上的人口以小麦为主粮。小麦籽粒中含有人类所必须的营养物质，其中碳水化合物含量60%～80%，蛋白质8%～15%，脂肪1.5%～2.0%，矿物质1.5%～2.0%，以及各种维生素等，是一种营养丰富、经济价值较高的粮食作物。小麦特有的化学组成、独特的面筋蛋白和丰富的营养成分，使其可做成具有良好的黏弹性、胀发性、延伸性的各种面食；麦麸是优良的精饲料，麦秆是编织、造纸的好材料。

黑龙江省是农业大省，春小麦是黑龙江省的主要粮食作物之一。2008年黑龙江省春小麦种植面积为3.3万hm2左右，产量约为100万t，平均每667m产约200kg。黑龙江是自然条件特殊的粮食主产省，不能不种春小麦，因为春小麦在黑龙江国营农场和高纬度高寒地区具有其他作物不可替代的优势和作用，在作物轮作、食品加工及粮食保障方面具有重要意义。例如连续种植大豆，会导致大豆严重病虫害和大面积减产，春小麦可减少大豆重茬，并实现农作物合理轮作。因此，在黑龙江麦豆产区，春小麦应保留一定面积。因此，摆脱目前困境的出路之一是全面提高春小麦的品质和产量。

近几年，黑龙江省农业科研部门陆续培育了一批优质春小麦品种。因不同春小麦品种在生理、生态特性方面存在差异，所以在栽培技术上存在着一定的差别，因此有必要探讨优质春小麦品种在不同生态条件、土壤类型和耕作制度下，不同密度和施肥量对春小麦群体质量、光合特性及其品质、产量的影响，掌握其变化规律，明确不同春小麦品种的适宜种植密度和施肥量，建立一套完整的良种良法、高产优质栽培技术体系，充分发挥优质春小麦品种的生产潜力，这样才可以使春小麦生产高产、优质、高效，合乎市场需要。

1 国内外研究进展

1.1 小麦群体质量和光合特性的研究概况

我国开始大规模研究作物群体，始于1958年。上海植物生理研究所殷宏章领导的科研组，首先对作物群体结构开展了研究，提出了作物群体概念、群体结构涉及的内容、群体的发展动态、群体与个体的矛盾，以及群体的一些形态、生理的数量指标。1991年凌启鸿以水稻为研究对象，对高产群体的几项质量指标及其优化调控作了初步探讨。赵全志以水稻群体质量指标的研究为基础，搜集并研究了谷类作物产量形成的有关资料，比较系统的归纳了群体库、源的各项形态和生理的质量指标因素。合理的群体结构是指群体大小、组成、分布和动态发展等均适合于品种特性和当地自然条件及生产条件，使群体与个体协调发展，从而能够经济有效地利用光能与地力，使每667m2穗数、穗粒数和粒重有一个合理的组成，达到高产、稳产、优质、低消耗的目的；高产群体质量指标是指能反映个体与群体源库关系协调、具有高的群体光合效率和经济系数的群体的主要形态特征与生理特性的数量指标，主要包括以下几个指标体系：开花至成熟期群体光合生产量是小麦群体质量的核心指标；适宜叶面积指数是小麦高产群体质量的基础指标；在适宜叶面积指数条件下，提高总结实粒数；粒叶比是衡量群体库源协调水平的综合指标；茎蘖成穗率是群体质量的诊断指标；有效和高效叶面积率；高产群体的茎秆长度及其组成。

1.2 小麦品质的形成特性

小麦品质通常是指它对某种特定最终用途的适合性，即是一个根据其用途而改变的相对概念。通常所指的小麦品质主要包括形态品质、营养品质和加工品质，彼此交叉，密切相关。形态品质就是子粒的外观形状。小麦的营养品质主要指蛋白质含量和氨基酸含量及其组成的平衡程度。加工品质指其子粒和面粉对制粉和制作不同食品的适合性，包括子粒加工成面粉的一次加工品质和由面粉制成各类食品的二次加工品质。一次加工品质即磨粉品质，以子粒容重、硬度、出粉率、灰分、面粉白度为主要指标。二次加工品质即食品加工品质，主要以面粉的吸水率、面筋含量、面筋质量、面团特性和稳定时间等为主要指标，以此决定为强筋粉、中筋粉或弱筋粉。

1.3 肥料与密度对小麦群体质量与品质的调控

1.3.1 肥料与密度对小麦群体质量的调控效应

在小麦的生产栽培中，合理施肥是重要内容之一。对于施肥量及肥料运筹的研究较多，其中以对氮肥的研究为主。氮素是影响小麦产量和群体质量最为活跃的因素，供给不足或过量均会严重防碍小麦的正常生长，并影响植物对其他营养元素的吸收，最终导致产量下降。故合理施用氮肥是小麦高产栽培的一个重要措施。在适量施氮的前提下，减少前期氮肥用量，加大中后期追氮比例，实施“前氮后移”的运筹法则，一般基肥的比例降至40%～60%，拔节后追肥的比例增至40%～60%，可显著改善群体质量，增加植株基部节间重量、充实度，提高抗倒、抗旱能力及有效叶面积率、高效叶面积率，促进中后期光合生产；促进物质积累和籽粒灌浆，增加穗粒数和粒重。另外，小麦对磷、钾的需求量也较大，需要通过施肥予以满足。根据对肥料三因素的比例研究，在高产栽培条件下，应增施磷、钾肥，氮：磷：钾=1：1：0.5～0.6为宜。增施磷钾肥可促进根系发育，提高根系直径及根系表面积，促秆壮穗，提高抗倒、抗旱能力，促进物质转化运转，促进灌浆，增加粒重。

合理密植是构建合理群体结构的基础。密度合理，个体健壮，群体质量高，个体和群体在一定的时间和空间范围内协调生长，可以得到穗数、穗粒数、千粒重的最佳组合，从而获得较高产量。关于密度对小麦群体质量及产量的影响，科研人员研究的较多，结果表明：适宜密度随品种、播期、土壤、栽培管理状况而有所不同。但在当前的高产栽培条件下，适宜密度应偏低，即通过“小群体，壮个体，高积累”来获得优质高产群体。

1.3.2 肥料与密度对小麦品质的调控效应

氮素是影响小麦品质的主要营养元素，施氮可以提高小麦的产量，并影响小麦品质。彭永欣认为在一定氮素用量范围内增加用量，能够提高单位面积上子粒粗蛋白、赖氨酸、人体必需氨基酸及干湿面筋的产量，此时，子粒粗蛋白含量、赖氨酸含量与产量呈正相关。一般施氮量增加，蛋白质含量增加。但施氮量不同，对子粒蛋白质含量、子粒产量和蛋白质产量及其关系有不同的影响。当施氮量较少时，随施氮量增加，子粒产量明显增加，但子粒蛋白质含量只保持在最低水平上不变，或稍有降低。施氮量增加，产量逐渐提高，蛋白质含量和蛋白质产量也逐渐增加，子粒产量可以达到一个最高点，以后再增加施氮量时，子粒产量开始下降，但子粒蛋白质含量却继续增加，蛋白质产量也稍有增加，其后，蛋白质产量达到最大值。之后继续施肥，子粒产量明显下降，蛋白质产量也因此而下降，但子粒蛋白质含量仍在增加，从经济效益上看是不可取的。明确不同投肥量的效应，预期其增产和增质的效果，对挖掘品种的蛋白质生产潜力，指导合理施肥实现高产、优质、高效栽培有重要实践意义。

在施氮充足的条件下，施用磷、钾肥有利于改善小麦品质。赵会杰等研究表明，在速效磷含量为26.7mg/kg的供试土壤上施用磷肥，对小麦子粒的品质性状有明显的调节效应，表现在随着施磷量的增加，籽粒粗蛋白、赖氨酸、容重和出粉率提高。施钾增加蛋白质中赖氨酸、蛋氨酸、精氨酸和苯丙氨酸的含量，减少多数非必需氨基酸的含量。贾振华认为，钾能提高氨基酸向子粒转移的速度和子粒中氨基酸再转化为蛋白质的速度。

关于密度对小麦品质的影响，诸多学者进行了研究，由于品种特性和生产区域不同，其研究结果不尽一致。徐恒永等对冬小麦的研究认为，播种密度会造成小麦群体结构不同而带来温光等生态条件的差异，从而影响小麦群体质量进而影响品质。陈天房等研究表明，河南冬小麦在一定的播种密度范围内，小麦子粒蛋白质含量及赖氨酸含量随着密度的增加而呈上升的趋势，而子粒产量及蛋白质产量随密度增加呈下降趋势。胡承霖的研究结果表明，密度对小麦子粒蛋白质含量的影响呈二次曲线关系，密度过大和过小均会引起蛋白质含量的降低，只有在一定区域内较高。

2 研究目的和意义

小麦是世界上重要的粮食作物，全球有35%～40%的人口以小麦作为主要粮食。在新中国成立后一段相当长的时间内，由我国的国情所决定，人们片面追求产量的提高，而忽视了小麦的品质。近年来，随着种植业结构调整，再加上气候的影响，小麦种植面积和产量大幅下降，已严重威胁到我国的粮食安全，粮食安全问题已提到各级政府的议事日程上来。因此，为解决上述问题，迫切需要小麦栽培研究在产量和品质的协调提高、肥密合理运筹等方面有实质性的进展。

肥料在提高春小麦产量和品质方面具有非常重要的作用，合理使用肥料可以使产量和品质得到同步提高。过量施肥使春小麦群体质量、农作物抗病害能力下降，而且化肥、农药的大量施用，既增加农业成本，又使得环境质量下降，形成恶性循环。因此，深入研究施肥量对春小麦群体质量、产量、品质的影响，确定适宜的肥料施用量，提高肥料利用率，使产量的提高和品质的改善得到协调统一。

群体密度是小麦栽培由来己久的研究课题，但随着生产水平的逐步提高和品种的不断更换，以及生产目标的变化，种植密度问题亦是小麦高产优质高效栽培的一个重要课题。

群体密度与肥料的施用是各项栽培技术中的重要措施，因此，研究群体密度与施肥量对春小麦各项群体质量指标、光合性能、产量及品质形成特点的影响是十分必要的，从而可以为探索建立黑龙江地区春小麦高产优质群体的配套栽培技术措施提供理论依据与技术支撑。

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作者简介：于省元（1967-）， 黑龙江人，现职称为硕士。研究方向：农业资源与环境。