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Effect of Different Fertilizer Regimes on Grain Yield,Protein Composition And Processing Quality in Winter Wheat

不同施肥处理对冬小麦产量、蛋白组分和加工品质的影响



全 文 :Vol. 31 , No. 6
pp. 772 - 776  Jun. , 2005
作  物  学  报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 31 卷 第 6 期
2005 年 6 月  772~776 页
不同施肥处理对冬小麦产量、蛋白组分和加工品质的影响
赵广才1 ,2  张 艳2  刘利华2  杨玉双2  常旭虹2 Ξ
(1 中国农业大学农学与生物技术学院 ,北京 100094 ;2 中国农业科学院作物科学研究所 ,北京 100081)
摘  要 :试验在中国农业科学院作物科学研究所试验基地进行 ,供试品种为强筋面包小麦品种中优 9701 ,试验地土质为
壤土。试验设不同肥料组合处理 ,研究对面包小麦产量和品质的影响。结果表明 ,在施肥量相同条件下 ,氮肥底施和追
施各半的处理产量最高 ,与氮肥全部底施和 70 %底施的处理相比产量差异达到显著水平。各施肥处理产量均比对照显
著提高。所有施肥处理均比对照 (不施肥)极显著提高了籽粒蛋白质总量和谷蛋白含量 ,清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白也有
所提高。各施肥处理均比对照极显著提高了沉降值、湿面筋、干面筋和吸水率及面包体积 ,面团形成时间和稳定时间也
有所延长。氮肥底施比例在 50 %以上的处理对改善品质性状更为有利。适当增施氮肥可以增加沉降值、湿面筋、干面
筋、吸水率、形成时间和面包体积 ,对产量也有正向调节效应。
关键词 :面包小麦 ;施肥 ;蛋白组分 ;加工品质
中图分类号 : S512
Effect of Different Fertilizer Regimes on Grain Yield , Protein Composition and
Processing Quality in Winter Wheat
ZHAO Guang2Cai1 ,2 , ZHANG Yan2 , LIU Li2Hua2 , YANG Yu2Shuang2 , CHANG Xu2Hong2
(1 College of Agronomy and Bio2technology , China Agricultural University , Beijing 100094 ; 2 Institute of Crop Sciences , Chinese Academy of Agricultural Sciences ,
Beijing 100081 , China)
Abstract :With the improvement of living standard , people make great effects not only for the increment of wheat grain
yield , but also for the improvement of wheat quality in China 1The experiment was carried out at the experimental station of
the Institute of Crop Sciences , Chinese Academy of Agricultural Sciences1 The strong gluten bread wheat cultivar Zhongyou
9701 and loam soil were used to study the effect of different fertilizer combinations on yield and quality1 The results showed
that under the condition of the same amount of fertilizer , the treatment (A4) of half basic N fertilizer and half top2dressing
fertilizer had the highest yield , and there was a significant difference with treatments A1 and A2 which were applied with
100 % and 70 % basic N fertilizer treatment respectively ( Table 1) 1 The yield of all treatments fertilized was more
remarkable increased than that of control (A10 , no fertilizer applied) 1 Gross protein and glutenin contents of all were
improved mightily , and the content of albumin , globulin , gliadin improved too (Table 2) 1 Sedimentation , wet gluten , dry
gluten , water absorption rate and bread volume of the treatments with fertilizer application were increased more significantly
than those of control1 Dough development time and stability time were prolonged also (Table 3 ,4) 1 When the ratio of basic
N fertilizer was above 50 % , the effect of wheat quality improvement was more prominent1 In conclusion , sedimentation ,
wet gluten , dry gluten , water absorption rate , dough development time and bread volume will be improved and the grain
yield will be increased if nitrogen fertilizer is reasonably increased in wheat cultivation1
Key words :Bread wheat ; Fertilizer ; Protein composition ; Processing quality
  提高产量和改善品质是小麦生产的重要目标 ,
国内外许多学者从不同角度对此进行了研究[1~7 ] 。
小麦的产量和品质往往存在一定的矛盾 ,由于中国
人口众多 ,对粮食的需求量很大 ,长期以来 ,一直把
提高小麦产量放在首位 , 对其进行了大量研
究[1 ,8~10 ] ,通过几十年的努力 ,中国平均产量从 1949Ξ基金项目 : 国家“十五”科技攻关资助项目 (2001BA507A09) 。
作者简介 : 赵广才 (1951 - ) ,男 ,研究员 ,主要从事小麦栽培研究。Tel : 010268918576 ; E2mail : zhaogc1 @1631com
Received(收稿日期) :2004205208 ,Accepted(接受日期) :20042092111

年的 645 kgΠhm2 ,提高到 4 095 kgΠhm2 (1997 年 ,历史
最高水平) ,增加 5 倍多。但是中国多数高产小麦的
面包加工品质较差 ,近年来培育了一些品质较好的
面包小麦 ,但产量相对较低。众所周知 ,小麦的产量
和品质不仅受品种的遗传特性影响 ,更与栽培措施
和生态环境密切相关 ,合理的栽培措施可以有效提
高产量和改善品质。因此 ,许多学者都在研究小麦
产量和品质协同提高的栽培措施[2 ,3 ,11 ] 。在利用优
质小麦品种时 ,通过合理的栽培措施提高产量。在
利用高产小麦品种时 ,在保证产量的前提下 ,改善品
质 ,以进一步提高其经济效益。本研究利用优质面
包小麦品种 ,通过不同氮磷钾肥的组合试验 ,探讨优
质面包小麦产量提高和品质改善的合理栽培措施 ,
以期为冬小麦优质高产栽培研究和生产提供参考。
1  材料和方法
111  试验地情况
  试验于 2002~2003 年在中国农科院作物所任
丘试验基地进行。试验地前茬为玉米 ,土质为壤土 ,
0~ 20 cm 和 20~ 40 cm 土层内 , 土壤含有机质
1157 %和 0188 % , 全氮 01083 %和 01054 % , 全磷
01166 %和 01132 % ,全钾 2149 %和 2150 % ,碱解氮
59172 mgΠkg 和 50165 mgΠkg ,速效磷 2313 mgΠkg 和
2813 mgΠkg ,速效钾 11510 mgΠkg 和 8215 mgΠkg。
112  试验材料与设计
供试品种为中优 9701 ,试验为不同氮磷钾组合
处理 ,其中氮肥在拔节中后期追施 ,磷钾肥全部底
施 ,共设 10 个处理 (见表 1) 。
表 1 试验设计
Table 1 The design of the experiment
处理代号
Experiment
code
氮肥
底施∶追施
Basic fertilizer
N∶top
dressing N
施氮量
Amount of N
applied
(kgΠhm2) 施磷量Amount ofP2O5 applied(kgΠhm2) 施钾量Amount ofK2Oapplied(kgΠhm2)
A1 10∶0 270 16215 135
A2 7∶3 270 16215 135
A3 6∶4 270 16215 135
A4 5∶5 270 16215 135
A5 4∶6 270 16215 135
A6 3∶7 270 16215 135
A7 0∶10 270 16215 135
A8 5∶5 270 0 135
A9 5∶5 270 16215 0
A10 (CK) 0 0 0
10 月 2 日播种 ,基本苗为 300 万Πhm2 ,小区面积
6166 m2 ,随机区组排列 ,3 次重复。生长期间进行化
学除草及人工除草各 1 次 ,防治蚜虫 1 次。每小区
内设 2 个样点 ,定期调查田间生育状况 ,收获时拔取
样本考种。成熟时用奥地利小区收割机收获 ,测定
籽粒产量 ,并按小区抽取样本测定籽粒品质、营养品
质和加工品质。
113  品质性状分析
数 500 粒称重 (精确到 2 位小数) ,做 2 个平行
样 ,2 次相差不得超过 015 g ,换算成千粒重 ,再根据
3 次重复求平均数。籽粒硬度用瑞典波通仪器公司
(Perten Instruments ) 的单粒谷物硬度仪测定。容重
按国家粮食标准 ( GB21351278) 用上海东方衡器厂生
产的 HGT2100 型容重器测量 ,做 2 个平行样 ,再根据
3 次重复求平均数。籽粒蛋白质及其组分含量用半
微量凯氏定氮法测定 ,采用连续振荡法[12 ] 顺序提取
清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白。湿面筋含量用
瑞典波通仪器公司 2200 型面筋仪 ,参阅 AACC3822
方法进行测定。沉降值用德国 Brabender 公司的沉
降值仪 ,按 AACC56263 ZELENY 沉降值方法测定。
面团流变学特性用德国 Brabender 公司的粉质仪 ,按
AACC56221 方法测定 ;烘烤试验按 AACC10201 方法
测定。
2  结果与分析
211  不同肥料组合处理对产量的影响
  从表 2 可见 ,不同氮磷钾肥料的处理对冬小麦
中优 9701 籽粒产量有很大影响 ,在施肥量完全相同
的条件下 ,以底肥和追施氮肥比例 5∶5 的处理 4 产
量最高 ,追肥比例较高的处理 5、处理 6 和处理 7 产
量也较高 ,与产量 4 差异不显著。全部底施的处理
产量显著低于有追肥的处理 ,完全不施肥的处理显
著低于各施肥处理的产量。不施磷肥的处理 8 和不
施钾肥的处理 9 ,氮肥施用量和施用方法与处理 4
相同 ,但产量显著低于处理 4 ,表明在本试验中 ,磷
钾肥有显著增产作用。
212  不同处理对籽粒蛋白质含量及其组分的影响
小麦籽粒蛋白质主要是由清蛋白、球蛋白、醇溶
蛋白和谷蛋白 4 种成分组成 ,其中谷蛋白所占比例
最大 ,在本试验中 ,谷蛋白占 4 种组分总和的41 %~
43 % ,球蛋白所占比例最小 ,为 14 %~16 %。清蛋白
和醇溶蛋白含量居中 ,为 20 %~25 % ,两者含量接
近。不同肥料处理对各蛋白组分含量有一定影响
(表 3) 。在清蛋白中 ,增加追施氮肥比例有增加清
蛋白的趋势 ,但差异不显著。所有施肥处理均比对
377 第 6 期 赵广才等 :不同施肥处理对冬小麦产量、蛋白组分和加工品质的影响    

表 2 不同肥料组合处理对产量的影响
Table 2 The effect of different fertilizer combinations on yield
处理
Treatment
穗数
Ear No1
( ×104Πhm2) 穗粒数GrainnumberΠear 千粒重1 0002grainweight (g) 产量Yield(kgΠhm2)
A1 459 3519 3412 4 215 e G
A2 495 3513 3315 4 575 d EF
A3 534 3411 3316 4 523 d F
A4 600 3311 3318 5 108 a A
A5 570 3219 3415 5 003 ab AB
A6 547 3610 3212 4 988 ab ABC
A7 585 3318 3215 4 980 ab ABC
A8 495 3516 3418 4 763 c DE
A9 540 3515 3119 4 860 bc BCD
A10 405 2910 3310 2 933 f H
  注 :表中带有不同小写字母的数字在 0105 水平上差异显著 ,带
有不同大写字母的数字在 0101 水平上差异显著 ,下同。
Notes: Values followed by different small letters are significantly
different at 0105 level and that by different capital letters at 0101 level1 The
same below1
表 3 不同处理对籽粒蛋白组分含量( %)的影响
Table 3 Effect of different treatments on grain
protein composition content ( %)
处理
Treatment
清蛋白
Albumin
球蛋白
Globin
醇溶蛋白
Gliadin
谷蛋白
Glutenin
总蛋白
Total protein
A1 2195 ab 1179 cd 2182 c 5130 A 14132 b B
A2 2197 ab 1177 d 2190 bc 5168 A 14190 ab AB
A3 3112 a 1187 abcd 2197 abc 5158 A 15103 ab AB
A4 2192 ab 1193 ab 3104 ab 5170 A 15117 a AB
A5 3101 a 1193 ab 3116 ab 5162 A 15121 a AB
A6 3104 a 1199 a 3119 ab 5162 A 15124 a AB
A7 3114 a 1192 ab 3122 a 5162 A 15150 a A
A8 2192 ab 1184 bcd 3114 ab 5158 A 15122 a AB
A9 2199 a 1191 abc 3108 abc 5134 A 15121 a AB
A10 2172 b 1159 e 2116 d 4113 B 11192 c C
照 (不施肥)提高了清蛋白含量 ,而且多数施肥处理
均与对照达到显著差异水平。在球蛋白中 ,所有施
肥处理均比对照显著提高了含量 ,而以处理 6 含量
最高。在醇溶蛋白中 ,以处理 7 含量最高 ,各施肥处
理的含量均显著高于对照 ,谷蛋白各施肥处理之间
差异不显著 ,但显著高于对照。表明肥料对各蛋白
组分均有一定影响 ,不施肥处理的各组分含量都显
著降低。不同施氮比例处理对各组分的效应不同 ,
但增加追施氮肥比例有提高各蛋白组分的趋势。籽
粒中总蛋白含量以氮肥全部追施的处理 7 最多 ,显
著高于氮肥全部底施的处理 1 ,各施肥处理均显著
高于对照。不同蛋白组分的含量与籽粒总蛋白含量
均呈正相关 ,清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白与总
蛋白的相关系数依次为 0181 3 3 、0189 3 3 、0198 3 3 和
0196 3 3 ,均达到极显著水平 ,表明提高籽粒总蛋白
质含量的因素对各蛋白组分也有一定影响 ,但在其
他试验中不同品种表现并不一致 ,有待进一步研究。
处理 4 与处理 8 和处理 9 的氮肥用量和施肥方法相
同 ,磷钾肥有差异 ,但其蛋白质含量及组分的差异均
不明显 ,表明磷钾肥对品质的影响较小。
213  不同氮磷钾组合对籽粒硬度和面粉品质的
影响
  从表 4 可见 ,不同处理之间籽粒硬度虽然不同 ,
但差异均不显著。沉降值以不施肥的对照最少 ,与
各施肥处理的差异均极显著。各施肥处理之间无显
著区别。湿面筋含量也表现为施肥处理之间差异不
显著 ,而均比对照极显著提高。干面筋含量与湿面
筋的结果相似 ,且两者有极显著的正相关 ( r =
0198 3 3 ) 。表明适当增施肥料可以显著增加沉降
值、湿面筋和干面筋含量。
表 4 不同处理的籽粒硬度及面粉品质
Table 4 The effects of different treatments on grain
hardness and flour quality
处理
Treatment
硬度
Hardness
沉降值
Sedimentation
湿面筋
Wet gluten
( %)
干面筋
Dry gluten
( %)
A1 65 a 6210 A 3315 A 1115 b B
A2 60 a 6316 A 3412 A 1116 bc B
A3 58 a 6316 A 3412 A 1117 bc AB
A4 63 a 6217 A 3318 A 1114 c B
A5 60 a 6214 A 3412 A 1117 bc AB
A6 64 a 6319 A 3317 A 1116 bc B
A7 61 a 6416 A 3512 A 1211 a A
A8 60 a 6312 A 3412 A 1116 bc B
A9 60 a 6216 A 3415 A 1118 ab AB
A10 55 a 3816 B 2419 B 9190 e C
214  不同氮磷钾组合处理对粉质仪参数和面包品
质的影响
  从表 5 可见 ,不同施肥处理均比对照极显著地
增加面粉吸水率。而在施氮量相同条件下 ,不同底
施和追施比例 ,以及不同磷钾处理对吸水率均无显
著影响 ,一般认为吸水率与蛋白质含量和加工品质
有关 ,因此吸水率被认为是品质的重要指标之一。
形成时间和稳定时间的变化趋势相似。各施肥处理
均比对照有较大增加 ,其中 A7 的形成时间和稳定
时间均最长。表明与不施肥比较施肥对改善面团品
质有明显作用 ,而增加追施氮肥比例对提高吸水率
和延长面团稳定时间有正效应。不同处理间面包体
积有很大差异 ,其极差达 84 mL。各施肥处理均比
对照显著增加面包体积。而施肥处理中以处理 5 的
面包体积最大。面包评分是根据面包体积、颜色、弹
性、孔隙均匀度等多项指标的综合评价 ,其中处理
4、5、7、8 均比对照显著提高面包评分。
477     作   物   学   报 第 31 卷  

表 5 不同处理对粉质仪参数和面包品质的影响
Table 5 Effect of different treatments on the
farinograph parameter and bread quality
处理
Treatment
吸水率
Absorption
( %)
形成时间
Development
time (min)
稳定时间
Stability
(min)
面包体积
Bread volume
(mL)
面包评分
Bread
score
A1 5914 A 611 a A 1514 ab 701 b B 7017 ab
A2 5919 A 512 a AB 1518 ab 710 b AB 7018 ab
A3 5916 A 515 a A 1510 abc 718 ab AB 7412 ab
A4 5914 A 510 a AB 1511 ab 718 ab AB 7418 a
A5 5912 A 513 a AB 1519 ab 742 a A 7612 a
A6 5917 A 517 a A 1611 ab 702 b B 7315 ab
A7 5918 A 615 a A 1714 a 729 ab AB 7515 a
A8 5911 A 515 a A 1412 bc 730 b AB 7515 a
A9 5913 A 515 a A 1413 bc 712 b AB 7217 ab
A10 5513 B 218 b B 1217 c 663 c C 6815 b
从不同品质性状的相关性分析 (表 6) 可以看
出 ,吸水率与形成时间、稳定时间、面包体积、面包评
分均呈正相关关系 ,除面包评分外 ,均达显著或极显
著水平。形成时间与稳定时间极显著正相关 ,与面
包体积显著正相关 ,与面包评分正相关 ,但未达到显
著水平。稳定时间与面包体积和面包评分均正相
关 ,但均未达到显著水平。面包体积与面包评分极
显著正相关。
表 6 不同品质性状的相关性分析
Table 6 The analysis of correlation between different
quality characters
品质性状
Quality
character
吸水率
Absorption
形成时间
Develop2
ment
time
稳定
时间
Stability
面包体积
Bread
volume
面包
评分
Bread
score
吸水率
Absorption 1
形成时间
Development
time
01903 3 3 1
稳定时间
Stability 01766 3 3 01799 3 3 1
面包体积
Bread volume 01743 3 01696 3 01599 1
面包评分
Bread score 01591 01578 01518 01905 3 1
3  小结与讨论
311  本试验中各施肥处理均比对照 (不施肥) 极显
著地提高了产量。其中以磷、钾肥全部底施 ,氮肥底
施和追施各占一半的处理 A4 产量最高 ,其次为底
施和追施比例 4∶6 的处理 A5。在施氮总量相同的
条件下 ,全部底施的处理 A1 产量极显著地降低 ,表
明不同的肥料运筹对产量有很大影响。本试验中 ,
在氮肥运筹相同的条件下 ,增施磷钾肥有显著的增
产作用。在我国有灌溉条件的小麦生产中 ,一般应
把氮肥底施和追施比例控制在 5∶5 或 4∶6。既保证
幼苗前期的生长 ,又有利于生长中后期对肥料的需
求 ,同时要注意合理增施磷钾肥 ,以获得较高的产
量。
本试验中 ,由于没有施用有机肥 ,因此 ,氮施用
量较多 ,Ravindra Singh 等人 (2002) 的试验结果认为
施用 20 tΠhm2 农家肥和 120 kg 氮素 ,可以提高籽粒
产量和改善品质[11 ] 。比我们施用的氮素节约了很
多 ,可能与不同的生产条件有关。
312  在灌水条件相同的条件下 ,肥料处理对籽粒蛋
白组分和总蛋白含量有显著影响 ,但对产量影响不
尽一致。本试验中 ,以增加拔节期追施氮肥比例或
全部在拔节期追施的处理籽粒蛋白质含量最高 ,表
明这些处理对改善籽粒品质有较好的作用。不同施
肥处理的籽粒蛋白质含量均显著高于对照 (不施
肥) ,表明肥料对品质有重要作用。蛋白质产量是由
籽粒产量和蛋白质含量 2 个因素决定 ,本试验以 A4
的籽粒蛋白质产量最高。在小麦生产中 ,既要保证
产量 ,又要获得较好品质 ,产量和品质协同提高的措
施是本研究的目标之一。本试验中以处理 A4 的产
量和品质均较好 ,可以为生产提供参考。
313  本试验中 ,施肥处理比对照极显著提高了沉降
值、湿面筋和吸水率。在施氮量相同的条件下 ,不同
底施和追施比例的处理对上述指标均无显著影响 ,
干面筋含量、形成时间和稳定时间均以全部追施处
理 (A7)最高。面包体积以氮肥底施和追施比例 4∶6
的处理 (A5)最大 ,面包评分也最高。综合分析可以
看出 ,不同施肥处理均比对照的产量和品质有不同
程度的提高 ,其中底肥与追施比例为 5∶5 和 4∶6 的
处理 ,主要产量性状和品质性状均较好 ,说明适当增
加中后期的氮肥施用量对提高产量和品质有利 ,而
且可以使产量和品质协同提高。张洪程等[ 9 ] 研究
认为基肥占 50 %与一般占 60 %~70 %的麦田相比 ,
增加了中后期吸氮量和群体生产力 ,为产量形成提
供了合理的氮素营养。本试验结果表明 ,合理增加
追肥比例 ,不仅对产量而且对品质都有正向调节效
应。
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(上接第 735 页)
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全书共二十八章。第一、二、三章介绍我国小麦生产概况、种植历史和现行种植区划 ;第四、五、六、七章
阐述小麦生长发育与器官建成、生理生化、育种的遗传学基础和遗传资源 ;第八章至第十五章为育种部分 ,论
述了小麦育种目标与育种策略、品种间杂交育种、轮回选择、诱变育种、远缘杂交、双单倍体育种、杂 种小麦
以及目标性状选育的原理、方法、成就和经验 ;第十六章至第二十一章为栽培部分 ,论述了小麦栽培的基本原
则和技术体系、麦田土壤耕作、培肥与灌排、麦田种植制度、北方冬小麦栽培技术、南方冬小麦栽培技术以及
春小麦栽培技术 ;第二十二章至第二十八章 ,论述小麦主要气候灾害、病害、虫害、草害、产量预测预报、收获
与干燥、品质和大规模机械化生产。
作物生态学 ———农业系统的生产力及管理
(美) R. S. LOOMIS(澳) D.J . CONNOR  李雁鸣译 定价 :120. 00 元
原著作者是世界著名农学家、国际性学术期刊 Field Crops Research 的主编。全书 18 章 ,中心问题为大田
条件下的光合作用和水分及无机营养的利用、作物和牧草的生产过程 ,以环境物理学、土壤学以及植物生理
学和形态学为立足点 ,尝试运用综合方法分析大田生产系统。
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677     作   物   学   报 第 31 卷