全 文 ：文章编号 :100028551 (2009) 042697206
灌水时期和施用硫锌对强筋小麦籽粒产量和品质的影响
丰　明　赵广才　常旭虹　杨玉双　马少康　杨桂霞
(中国农业科学院作物科学研究所 ,北京　100081)
摘 　要 :以强筋小麦济麦 20 为材料 ,在防雨棚池栽条件下 ,研究了灌水时期以及施用硫肥和锌肥对小麦
产量和品质的影响。结果表明 ,小麦生育后期灌水 ,有利于抑制旗叶叶绿素的降解 ,提高旗叶叶片含氮
量 ,延长旗叶的功能期 ,以开花期灌水最显著 ;施硫肥和锌肥也能减缓旗叶的衰老。籽粒产量、容重、千
粒重和穗粒数均随灌水时期的推迟而增加 ,以开花期灌水产量最高 ,各灌水处理间差异显著 ,总穗数以
春生 5 叶期灌水处理最高 ;硫肥和锌肥处理对籽粒产量及其构成因素没有显著影响。籽粒总蛋白质含
量和蛋白组分 ,除醇溶蛋白外 ,均随灌水时期的推迟而降低 ,以春生 2 叶期灌水含量最高 ;施硫肥能够显
著提高籽粒总蛋白质含量和谷蛋白含量 ,锌肥作用差异不显著。在干旱条件下 ,春生 5 叶期灌水有利于
强筋小麦籽粒产量和蛋白质含量的共同提高。
关键词 :强筋小麦 ;灌水时期 ;硫 ;锌 ;产量 ;品质
EFFECTS OF IRRIGATION TIME AND APPLICATION OF SULPLUR AND
ZINC ON YIELD AND QUALITY OF STRONG GLUTEN WHEAT
FENG Ming 　ZHAO Guang2cai 　CHANG Xu2hong 　YANG Yu2shuang 　MA Shao2kang 　YANG Gui2xia
( Institute of Crop Sciences , Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 　100081)
Abstract :Strong gluten wheat cultivar Jimai 20 was used to study the effects of irrigation time , and application of sulphur and
zinc on grain yield and protein quality of wheat . Experiment of three irrigation treatments and three fertilizer treatments in a
field with rain shelter in Beijing. The results showed that irrigation at the late stage of wheat growth period , especially at the
flowering stage , could suppress degrading of chlorophyll’s , keep the N content in flag at high level , prolong the function stage
of flag , and applying fertilizer of sulphur and zinc had the same function as above. The grain yield , test weight , thousand
grain weight were the highest when irrigated at anthesis , and significantly ( P < 0105) higher than those irrigated at the 2nd and
5th leaf emergence , and they all increased with delaying of irrigation time. There were no difference on grain yield and its
components with the three fertilizer treatments. The crude protein content and its components , except gliadin , decreased with
the delaying of irrigation time , and the maximum value appeared. When irrigated at the 2nd leaf emergence , the application
could increase the crude protein content and glutenin significantly ( P < 0105) , but there was no significant difference with
zinc treatment . Overall , for strong gluten under the drought condition , irrigating at the 5th leaf emergence could coordinate the
quality with the yield.
Key words :strong gluten wheat ; irrigation ; sulphur ; zinc ; yield ; quality
收稿日期 :2008212203 　接受日期 :2009202222
基金项目 :国家“十一五”支撑计划资助项目 (2006BAD02A132224) ,农业部专项 (070101)
作者简介 :丰　明 (19822) ,男 ,山东曲阜人 ,硕士研究生 ,主要从事小麦优质高产栽培研究。E2mail :yundongwujixiang @163. com
通讯作者 :赵广才 (19512) ,男 ,北京人 ,博士 ,研究员 ,主要从事小麦优质高产栽培研究。Tel :010282108576 ; E2mail :zhaogc1 @mail . caas. net . cn　　小麦的品质受农艺措施、环境和基因型等综合因素的影响[1 ] ,乔玉强等研究表明 ,不同品种的小麦品质 性状在环境间的变异程度存在差异 ,同一品种的不同品质指标受环境条件的影响也不同[2 ] 。适宜的水分供
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给是保证小麦产量的重要因素。王俊儒等的研究认
为 ,拔节期水分亏缺使穗粒数、千粒重显著降低 ,苗期
和灌浆期水分亏缺对产量构成因素影响不大[3 ] 。马瑞
昆等研究结果表明 ,高产小麦在播前底墒水较好的情
况下 ,省去越冬水和返青水 ,将春季首次灌水推迟到拔
节期可达到既高产又节水的效果[4 ] 。土壤的水分状况
对小麦籽粒品质有重要影响。许振柱等研究表明 ,干
旱能够促进清蛋白和球蛋白含量在灌浆初期的积累 ,
但灌浆末期转为降低 ;土壤水分亏缺严重或过多均不
利于贮藏蛋白的积累[5 ] 。硫在作物新陈代谢中的作用
仅次于氮、磷、钾对小麦品质和产量的影响。Gilbert 发
现 , 缺硫使叶片气孔开度减小 , 羧化效率降低 , RUBP
酶活性下降 , 硝酸盐积累 , 影响了光合性能 , 最终使
产量降低[6 ] 。灌水和硫锌单因素以及水肥互作对小麦
产量和品质影响的研究已有报道 ,但灌水试验大部分
是大田试验 ,试验结果往往会受到自然降水的干扰 ,本
试验在自动防雨棚进行 ,研究了灌水时期配合硫肥和
锌肥对小麦产量和蛋白质品质的影响 ,为干旱地区的
小麦生产提供理论参考。
1 　材料与方法
111 　试验材料与设计
供试品种为强筋小麦济麦 20。试验于 2007～
2008 年在中国农业科学院作物科学研究所自动防雨
棚进行 ,试验地 0～20cm 耕层土壤养分含量为 :有机质
01923 % ,全氮 01048 % , 水解氮 7015mgΠkg , 有效磷
28mgΠkg ,速效钾 123mgΠkg ,有效硫 1116mgΠkg ,pH812。
试验采用两因素完全随机排列 ,一个因素为灌水
时期 ,设 3 个水平 :春生 2 叶期灌水 (A1) ,春生 5 叶期
灌水 (A2) ,开花期灌水 (A3) ,每次灌水定额为 900m3Π
hm2 。另一个因素为微量元素做底肥处理 ,设 3 个水
平 :施硫肥 (B1) ,施锌肥 (B2) ,不施微量元素 (B3) 。硫
肥 (市售硫黄粉) 45kgΠhm2 ;锌肥 (硝酸锌) 3617kgΠhm2 。
每处理均施纯氮 270kgΠhm2 ,底肥和追肥各占一半。播
种期为 2007 年 10 月 15 日 ,基本苗为 180 万Πhm2 。小
区面积 312m2 ,3 次重复。
出苗后在小区内选取固定样点 ,收获前拔取样点
植株进行室内考种 ,成熟时 ,按小区人工收获 ,测定籽
粒产量 ,小麦籽粒贮藏 3 个月后测定品质。
112 　测定项目及方法
叶绿素测定 :取长势一致的新鲜叶片 ,剪碎称重
011g ,采用丙酮2无水乙醇浸提法测定[7 ] ;籽粒蛋白质
含量采用 FOSS 公司的 Kjeltec2300 自动定氮仪测定 ,含
氮量乘以 517 为蛋白质含量。叶片含氮量测定 :将取
回的长势一致的新鲜叶片 ,先 105 ℃杀青 ,然后在烘箱
内、85 ℃下烘干 ,剪碎 ,称取 011000g ,采用 FOSS 公司的
Kjeltec2300 自动定氮仪测定含氮量。籽粒蛋白组分含
量选用 Kjeltec2300 自动定氮仪测定 ,采用连续振荡法
顺序提取清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白 ;容重按
GB21351278 ,用上海东方衡器厂产 HGT21000 型容重器
测定 ;千粒重测定选用数粒仪数 500 粒称重 ,再换算成
千粒重 ,2 次重复。干湿面筋含量采用瑞典 Perton 公
司 2200 型面筋仪测定。参阅美国谷物化学家协会标
准 AACC No138212[8 ]方法进行测定 ;Zeleny 沉降值采用
德国 Brabender 公司的专用仪器 ,按美国谷物化学家协
会标准 AACC56260Zeleny[8 ]方法测定。
113 　统计分析
试验数据先用 Excel 作初步处理 ,再用 DPS 统计
分析软件进行统计分析。
2 　结果与分析
211 　灌水时期和硫、锌对济麦 20 旗叶叶绿素含量的
影响
由图 1 可以看出 ,旗叶叶绿素含量呈现先升后降
的趋势。旗叶叶绿素含量最高值出现在旗叶展开后
21d ,之后逐渐下降。开花期灌水处理的旗叶叶绿素含
量保持在最高水平 ,说明灌水时期后移 ,旗叶功能期延
长有利于延缓旗叶的衰老。施硫肥和锌肥处理 ,旗叶
叶绿素含量在 42d 时比不施的含量高 ,说明施用硫肥
和锌肥能够减缓旗叶叶绿素下降的速度。
212 　灌水时期和硫、锌对济麦 20 旗叶含氮量的影响
从图 2 可以看出 ,自旗叶展开后 ,各处理叶片含氮
量的变化趋势与叶绿素一致 ,亦呈先升后降变化趋势。
所有处理的叶片含氮量均在旗叶展开后 7d 达到最大
值 ,之后下降 ,14d 之后下降速度较快 ,各处理含氮量
变化趋势相同。开花期灌水 (A3) 对旗叶影响较大 ,叶
片含氮量下降较慢 ,这表明后期灌水有利于提高旗叶
中含氮量。不施硫肥和锌肥的处理旗叶含氮量下降速
度较快 ,说明硫肥和锌肥处理有利于旗叶叶片含氮量
在生育后期保持较高的水平。
213 　灌水时期和硫、锌对济麦 20 籽粒产量及其构成
因素的影响
由表 1 可以看出 ,籽粒产量随灌水时间的推迟而
增加 , 理论方程是 Y = 321198 X + 200143 ( R2 =
019999) 。籽粒产量以开花期灌水 (A3) 最高 ,比春生 2
叶期灌水 (A1) 和春生 5 叶期灌水 (A2) 分别提高
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图 1 　灌水时期和硫锌对小麦旗叶叶绿素含量的影响
Fig. 1 　Effects of irrigation time and application of sulphur and zinc on chlorophyll content in wheat flag leaves
A1 :春生 2 叶灌水 ;A2 :春生 5 叶灌水 ;A3 :开花期灌水。下图表同
A1 :irrigation at the 2nd leaf emergence ; A2 :irrigation at the 5 th leaf emergence ; A3 :irrigation at anthesis stage. The same as following tables and figures.
图 2 　灌水时期和硫锌对小麦旗叶叶片含氮量的影响
Fig. 2 　Effects of irrigation time and sulphur and zinc on N content in wheat flag leaves
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2117 %和 1111 % ,A3 和 A2 处理间差异不显著 ,与 A1
比较差异显著。容重、千粒重和穗粒数在各灌水处理
间差异显著 ,且均以 A3 最高 ;总穗数以 A2 最高 ,A1 次
之 ,两处理间无显著差异 ,说明小麦生育期前期灌水有
利于提高成穗率。施肥处理对济麦 20 的籽粒产量及
其构成因素的影响差异不显著。
表 1 　灌水时期和硫锌处理下小麦籽粒产量及其构成因素
Table 1 　Grain yield and its components of wheat under
irrigation time and application of sulphur and zinc
处理
treatments
穗粒数
No1of grain
per spike
总穗数
No1of
total spikes
千粒重
10002grain
weight (g)
容重
test weight
(gΠl) 籽粒产量grain yield(kgΠhm2)
A1 27146ab 555186ab 28194b 775167b 3490188b
A2 26182b 557132a 29131b 767114b 3963188ab
A3 29181a 498128c 36107a 808122a 4456133a
B1 28161a 543171a 30139a 782117a 3883106a
B2 28159a 541153a 32136a 783153a 4338171a
B3 26189a 526122a 31156a 785133a 3689131a
　　注 :B1、B2 和 B3 分别代表施硫肥、施锌肥和不施肥料 ;同一列的小
写字母代表在 0. 05 水平上差异显著 ,下表同。
Note: B1 , B2 and B3 indicate applying sulphur , zinc and no fertilizer
application , respectively ; the small letters stand for significant at 0105 levels ;
the same as in following tables.
　　不同灌水时期和施肥组合对济麦 20 籽粒产量影
响明显 ,各处理组合间差异显著 ,以 A2B2 (春生 5 叶期
灌水和施锌肥)处理产量最高 ,显著高于其他处理 (表
2) 。千粒重和容重以 A3B3 (开花期灌水和不施微量元
素)最高 ,与 A3B1 和 A3B2 差异不显著 ;总穗数在各组
合间差异不显著。
表 2 　不同处理组合对小麦籽粒产量及其构成因素的影响
Table 2 　Effects of different combination treatments
on grain yield and its components
处理组合
treatment
combination
穗粒数
No. of grains
per spike
总穗数
No. of otal
spikes
千粒重
10002grain
weight (g)
容重
test weight
(gΠl) 籽粒产量grain yield(kgΠhm2)
A1B1 28100a 580116a 28122c 776150bcd 3553188ab
A1B2 27125a 565157a 29132c 771167cd 3607175ab
A1B3 27114a 521184a 29128c 778183bcd 3311101b
A2B1 27109a 567177a 291263c 763133d 3800137ab
A2B2 27165a 534123a 31127bc 773192bcd 4905121a
A2B3 25172a 569197a 27139c 764117d 3186106b
A3B1 30175a 483121a 33169abc 806167ab 4294194ab
A3B2 30187a 524179a 36149ab 805100abc 4503118ab
A3B3 27180a 486186a 38102a 813100a 4570186ab
214 　灌水时期和硫、锌对济麦 20 蛋白质及其组分含
量的影响
由表 3 可以看出 ,济麦 20 总蛋白含量随着灌水时
期的推迟而降低 ,以春生 2 叶期灌水 (A1) 处理最高 ,
显著高于其他两个灌水处理。灌水时期与总蛋白含量
呈负相关 ,拟合方程是 Y = - 016764 X + 171233 ( R2 =
01804 , X = 灌水时期 , Y = 总蛋白含量) 。籽粒中各蛋
白组分含量除醇溶蛋白外 ,均随灌水时期的推迟而降
低 ,以春生 2 叶期灌水 (A1) 含量最高 ;醇溶蛋白在各
灌水处理间差异不显著。济麦 20 的蛋白质含量及其
组分含量在各施肥处理间表现不一致 ,总蛋白含量和
谷蛋白含量以施硫肥处理 (B1) 最高 ,清蛋白和醇溶蛋
白以不施肥 (B3) 处理的含量最高 ,球蛋白、可溶性蛋
白和贮藏蛋白在各施肥处理间差异不显著。
表 3 　灌水时期和施肥处理下小麦籽粒蛋白组分含量
Table 3 　Grain protein components of wheat under irrigation time and application of sulphur and zinc ( %)
处理
treatment
总蛋白
crude protein
清蛋白
albumin
球蛋白
globulin
醇溶蛋白
gliadin
谷蛋白
glutenin
清蛋白 + 球蛋白
albumin + globulin
醇溶蛋白 + 谷蛋白
gliadin + glutenin
A1 17114a 3119a 1199a 4121a 5196a 5118a 10117a
A2 16138b 3117a 1195ab 4123a 5188a 5111a 10111a
A3 15101c 3101b 1180b 3189a 5151b 4181b 9141b
B1 16159a 3110b 1186a 3196b 5194a 4197a 9190a
B2 15187b 3103b 1193a 4105ab 5189a 4196a 9193a
B3 16108b 3124a 1193a 4132a 5153b 5117a 9186a
　　从表 4 可以看出 ,不同灌水施肥组合对蛋白质含
量及其各组分的含量均有显著影响 ,总蛋白含量和球
蛋白含量以 A1B1 的处理最高 ,清蛋白含量以 A1B3 的
处理最高 ,醇溶蛋白和可溶性蛋白含量以 A2B3 最高 ,
谷蛋白含量以 A1B2 和 A2B1 最高。由此可以看出 ,不
同蛋白组分对各处理的反应不同 ,均以开花期以前灌
水含量最高 ,表明灌水时期提前有利于蛋白质含量的
提高。
3 　讨论
311 　灌水时期对小麦生理指标的影响
土壤水分亏缺会影响小麦植株的生理代谢功能 ,
许振柱等研究表明 ,水分胁迫会损害小麦旗叶细胞质
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膜及叶肉细胞的超微机构 ,质膜透性明显加大 ,致使旗
叶的光合速率降低[9 ] 。王月福等报道 ,随土壤水分含
量的降低 ,开花后小麦旗叶叶绿素含量、光合速率和群
体光合速率均降低 ,旗叶衰老进程加快[10 ] 。本试验研
究表明 ,随灌水时期的推迟 ,旗叶功能期延长 ,灌水时
期较早 ,造成在生育期后期缺水 ,旗叶叶绿素含量和含
氮量均明显降低 ,光合速率降低 ,这与前人的研究结果
一致。
表 4 　不同处理对小麦籽粒蛋白质组分含量的影响
Table 4 　Effects of different combination treatments on grain protein components of wheat ( %)
处理
treatments
combination
总蛋白
crude protein
清蛋白
albumin
球蛋白
globulin
醇溶蛋白
gliadin
谷蛋白
glutenin
清蛋白 + 球蛋白
albumin + globulin
醇溶蛋白 + 谷蛋白
gliadin + glutenin
A1B1 17155a 3116abc 2102a 4134ab 5177b 5118ab 10110a
A1B2 16175bc 3117abc 1196a 3199b 6140a 5113ab 10139a
A1B3 17112ab 3124ab 1199a 4130ab 5171b 5123ab 10101a
A2 B1 17102ab 3116abc 1194a 3183b 6143a 5110ab 10126a
A2B2 15186d 2198c 1193a 4113ab 5172b 4190bc 9185a
A2B3 16126ab 3137a 1197a 4173a 5150b 5134a 10124a
A3B1 15120e 2199c 1163b 3171b 5162b 4162c 9133a
A3B2 14198e 2195c 1192a 4103b 5154b 4186bc 9156a
A3B3 14185e 3111bc 1184ab 3194b 5139b 4195abc 9133a
312 　灌水时期和施用硫、锌对小麦产量及其构成因素
的影响
山仑研究表明 ,水分对小麦产量的影响有两个关
键时期 ,拔节期到抽穗期水分胁迫造成的减产幅度最
大 ,灌浆期的水分胁迫同样可以造成产量的降低 ,相比
较而言 ,拔节期的水分胁迫影响小花的分化 ,造成穗粒
数下降[11 ] 。王敏等试验表明 ,灌浆期是形成千粒重的
灌浆时期 ,此时干旱胁迫将降低灌浆持续期 ,使千粒重
大幅度下降[12 ] 。赵世伟等研究认为 ,从拔节至灌浆的
各生育期水分亏缺均引起产量的极显著下降 ,其中灌
浆期的表现尤其突出[13 ] 。本试验研究表明 ,籽粒产量
随灌水时期的后移而增加 ,以开花期灌水产量最高 ,春
生 2 叶期灌水产量最低 ;容重、千粒重也以开花期灌水
最高 ,这与前人研究基本一致[11～13 ] 。
很多温室和大田的研究表明 , 硫的作用首先表现
在影响成粒数上 , 硫缺乏导致减少小穗、小花分化 ,
或者降低小花的结实率[14 ,15 ] 。锌与碳水化合物转化有
密切关系 ,并参与叶绿素的合成 ,从而促进光合作用 ,
提高作物的产量。本试验中 ,施用硫肥和锌肥对济麦
20 的产量及其构成因素的影响差异不显著 ,有可能与
硫肥和锌肥的施用量有关 ,水分胁迫也可能影响了微
量元素的吸收 ,其原因有待于进一步探索。
313 　灌水时期和施用硫、锌对小麦蛋白质及其组分含
量的影响
水是小麦品质的重要影响因素 ,这方面的研究已
有很多 ,王育红等研究表明 ,小麦生育后期灌水及灌水
次数增加对强筋小麦的品质不利 ,特别是浇灌浆水大
大降低了强筋小麦的品质[16 ] 。许振柱等研究表明 ,干
旱能够促进清蛋白和球蛋白含量在灌浆初期的积累 ,
但至灌浆末期转为降低 ;土壤水分亏缺严重或过多均
不利于贮藏蛋白的积累[5 ] 。本试验研究表明 ,灌水时
期对小麦蛋白质含量和各蛋白组分有明显影响 ,小麦
总蛋白含量和各蛋白组分含量均随灌水时间的推迟而
降低 ,与王育红[16 ] 、许振柱[5 ] 等的研究结果一致。本
试验结果表明 ,在干旱条件下 ,春生 5 叶灌水 (A2) ,能
够兼顾产量和品质的共同提高。
硫和锌是小麦生长发育必须的营养元素 ,对改善
小麦的品质起着十分重要的作用。王东的研究结果证
明了施硫显著促进籽粒谷蛋白的积累 , 但对醇溶蛋白
积累不利[17 ] 。杨光梅等研究表明 ,在高肥力缺硫严重
的土壤中 ,增施硫肥对于提高籽粒的蛋白质品质是有
利的 ,显著提高了籽粒中醇溶蛋白含量 ,不同小麦品种
蛋白质组分对硫肥的反应表现不同[18 ] 。本试验结果
表明 ,施硫肥能够改善小麦籽粒的总蛋白含量和谷蛋
白含量 ,施锌肥对小麦的蛋白质品质各项指标均没有
明显影响 ,其原因有待于进一步研究。
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