氮肥對(duì)淮北地區(qū)強(qiáng)筋小麥產(chǎn)量與品質(zhì)的調(diào)控效應(yīng)

易 媛，劉 靜，王 靜，劉立偉，趙 娜,2，劉東濤，馬紅勃，馮國(guó)華，張會(huì)云

(1.江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇徐州 221131；2.揚(yáng)州大學(xué)小麥研究中心，江蘇揚(yáng)州 225009)

氮素營(yíng)養(yǎng)是決定小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素之一。小麥生產(chǎn)中氮肥投入量大、氮肥利用率低等問(wèn)題已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。適量施用氮肥既能增加小麥籽粒產(chǎn)量又能提高蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量，延長(zhǎng)面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和斷裂時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的栽培目標(biāo)。施氮量過(guò)高時(shí)小麥籽粒產(chǎn)量不增甚至降低。氮肥運(yùn)籌對(duì)小麥籽粒品質(zhì)具有顯著的調(diào)節(jié)作用，適當(dāng)提高中后期追氮比例和追氮時(shí)期適當(dāng)后移可顯著提高籽粒產(chǎn)量且明顯改善籽粒的品質(zhì)。因此，如何合理調(diào)整氮肥用量和基追比例，使其在提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)的同時(shí)，最大限度地降低氮肥對(duì)環(huán)境的負(fù)面作用，已成為淮北地區(qū)強(qiáng)筋小麥生產(chǎn)中亟待解決的問(wèn)題。本試驗(yàn)選用適宜淮北地區(qū)播種的兩個(gè)強(qiáng)筋小麥品種，研究不同施氮量和基追比例對(duì)小麥產(chǎn)量及加工品質(zhì)的效應(yīng)，以期為強(qiáng)筋小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2019—2020年度在徐州農(nóng)科院試驗(yàn)田進(jìn)行，該區(qū)屬亞熱帶溫潤(rùn)氣候區(qū)。土壤類(lèi)型為輕壤土，質(zhì)地偏淤，0～20 cm耕層土壤pH為 7.6，有機(jī)質(zhì)含量20.2 g·kg，全氮含量1.08 g·kg，速效氮含量62 mg·kg，速效鉀105 mg·kg， 速效磷23.0 mg·kg。前茬為綠肥。

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用三因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以品種為主區(qū)，分別為徐麥32、新麥45兩個(gè)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種，兩品種具有豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆性較佳的特性，適宜在江蘇淮北麥區(qū)推廣種植；以施氮量為裂區(qū)，設(shè)氮肥225、270、315 kg·hm三個(gè)水平，所用氮肥為尿素(46.3%N)；以氮肥基追比為小裂區(qū)，設(shè)基肥∶拔節(jié)肥為60%∶40%(記為6∶4)、50%∶50%(記為5∶5)、40%∶60%(記為4∶6)三個(gè)水平。磷、鉀肥種類(lèi)為磷酸二胺(N∶PO=14%∶43%)和氯化鉀(KO≥60%)，磷、鉀肥各施用120 kg·hm，全部基施。2019年10月14日播種，基本苗225×10株·hm，2021年6月5日收獲。全生育期235 d，平均氣溫13.4 ℃，降水294.6 mm，日照時(shí)數(shù)1 255.6 h。小區(qū)面積為8.8 m(1.6 m×5.5 m)，精量機(jī)條播，等行距種植(23.3 cm)，其他田間管理同一般高產(chǎn)大田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

成熟期每小區(qū)田間取1 m樣方調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)；收獲、脫粒后稱(chēng)重并計(jì)算產(chǎn)量，測(cè)千粒重；測(cè)量籽粒含水率，換算成13%水分時(shí)的千粒重和產(chǎn)量。重復(fù)3次。

用實(shí)驗(yàn)?zāi)?Quadrumat Junior，德國(guó)Brabender公司)制粉，用2200型面筋數(shù)量和質(zhì)量測(cè)定系統(tǒng)(瑞典波通)測(cè)定干、濕面筋含量和面筋指數(shù)；利用粉質(zhì)儀(820604，德國(guó)Brabender)測(cè)定面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)等粉質(zhì)參數(shù)，測(cè)定方法參照GB/T14614-2006/ISO5530-1∶1997；利用10 g揉混儀(美國(guó)Ntional)測(cè)定和面時(shí)間、峰值面積、峰高、尾高和8 min尾高等揉混參數(shù)，測(cè)定方法參照 AACC08-01；籽粒容重用上海東方衡器廠(chǎng)產(chǎn)HGT-1000型容重器；利用全自動(dòng)定氮儀Kjeltec 8400(丹麥FOSS)測(cè)定籽粒含氮量，含氮量乘以 5.7 即為籽粒蛋白含量。SDS-沉降值的測(cè)定參照GB/T15685-1995進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥對(duì)強(qiáng)筋小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素效應(yīng)

由表1可知，施氮量、基追比例及其二者的互作效應(yīng)對(duì)兩品種產(chǎn)量具有極顯著的調(diào)控作用 (<0.01)。施氮量225～270 kg·hm配以 6∶4或5∶5的基追比例，兩品種的產(chǎn)量均可達(dá)到7 500 kg·hm以上，略高于施氮量315 kg·hm、基追比4∶6條件下產(chǎn)量水平，說(shuō)明過(guò)高的氮肥投入并沒(méi)有達(dá)到增產(chǎn)效果。本試驗(yàn)條件下，合理設(shè)置氮肥運(yùn)籌小麥產(chǎn)量可達(dá)7 500 kg·hm以上，較常規(guī)施氮量減少約15%～30%的投入，有利于實(shí)現(xiàn)減氮增效栽培目標(biāo)。

表1 氮肥對(duì)籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 1 Effect of nitrogen application on grain yield and its components

基追比6∶4條件下的穗數(shù)顯著高于其他兩種基追比處理(<0.05)，說(shuō)明施足基肥有利于提高成熟期穗數(shù)。在基追比6∶4條件下，兩品種的穗數(shù)隨施氮量的增加而先增后降，在施氮量270 kg·hm水平下穗數(shù)最高，且顯著高于其他兩個(gè)氮肥水平。在基追比5∶5和4∶6條件下，穗數(shù)隨施氮量增加呈增加趨勢(shì)。氮肥基追比顯著調(diào)控(<0.05)穗粒數(shù)，兩個(gè)品種的最高穗粒數(shù)在施氮量225 kg·hm、基追比例5∶5(徐麥32)或6∶4(新麥45)條件下獲得。施氮量、基追比例及其二者的互作效應(yīng)對(duì)兩品種千粒重具有極顯著的調(diào)控作用(<0.01)；隨著施氮量增加，千粒重呈下降趨勢(shì)；而氮肥后移有利于提高千粒重。

2.2 氮肥對(duì)籽粒品質(zhì)的效應(yīng)

由表2可知，隨施氮量增加和拔節(jié)肥比例增加，兩個(gè)強(qiáng)筋小麥品種蛋白質(zhì)含量，干、濕面筋含量和沉降值均顯著或極顯著增加，但面筋強(qiáng)度呈顯著下降趨勢(shì)，說(shuō)明后期足夠的氮素供應(yīng)顯著提高了強(qiáng)筋小麥蛋白質(zhì)和面筋的數(shù)量，有利于改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，但面筋質(zhì)量有所下降。各氮肥處理對(duì)籽粒容重的影響較小。兩品種相比較，新麥45的蛋白質(zhì)含量、面筋含量、沉降值均顯著高于徐麥32，但面筋強(qiáng)度和容重較低。在施氮量225(新麥45)～270 kg·hm(徐麥32)水平下配以5∶5或 4∶6的基追比例，兩品種的蛋白質(zhì)和濕面筋含量均可達(dá)到國(guó)家強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。

表2 氮肥對(duì)強(qiáng)筋小麥品質(zhì)指標(biāo)的影響Table 2 Effect of nitrogen application on grain quality parameters of the two strong-gluten wheat varieties

2.3 氮肥對(duì)粉質(zhì)特性的效應(yīng)

兩個(gè)強(qiáng)筋小麥品種粉質(zhì)特性參數(shù)受到施氮量和基追比例的顯著(<0.05)或極顯著(< 0.01)調(diào)控作用，基追比例對(duì)粉質(zhì)特性的調(diào)控效應(yīng)大于施氮量的作用(表3)。增加拔節(jié)肥施用比例，吸水率呈極顯著增加趨勢(shì)(<0.01)。在基追比5∶5的處理下，面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的平均值均高于其他兩種基追比例處理，弱化度極顯著低于其他兩種基追比例處理，說(shuō)明5∶5的基追比例處理更有利于提高強(qiáng)筋小麥加工品質(zhì)。粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)受施氮量極顯著調(diào)控，基追比例對(duì)其影響不顯著。在施氮量225～270 kg·hm水平下配以 5∶5的基追比例，除粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)外，其他各粉質(zhì)參數(shù)與施氮量315 kg·hm、基追比 6∶4條件下的值差異不顯著。兩品種相比較，新麥45吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)在相同處理下均顯著高于徐麥32，說(shuō)明該品種面筋強(qiáng)度較高。

2.4 氮肥對(duì)揉混特性的效應(yīng)

方差分析結(jié)果(表4)表明，基追比例對(duì)兩個(gè)強(qiáng)筋小麥揉混特性參數(shù)(峰值時(shí)間除外)的調(diào)控效應(yīng)大于施氮量對(duì)其的影響。提高拔節(jié)肥施用比例顯著增加了峰值高度、峰值寬度、8 min帶寬、峰值面積和尾高，提高了面粉揉混耐受力。在施氮量225～270 kg·hm水平下配以5∶5的基追比例，各揉混參數(shù)與施氮量315 kg·hm、基追比6∶4條件下的值無(wú)顯著差異。兩品種相比較，新麥45峰值時(shí)間較小，而峰值高度、峰值寬度、峰值面積和尾高均顯著高于徐麥32，說(shuō)明該品種具有較好的揉混特性。

表3 氮肥處理對(duì)強(qiáng)筋小麥粉質(zhì)參數(shù)的影響Table 3 Effect of nitrogen application on farinograph parameters of the two strong-gluten wheat varieties

3 討 論

趙俊曄等研究認(rèn)為，施氮105～195 kg·hm顯著提高了小麥籽粒產(chǎn)量，繼續(xù)增施氮肥至285 kg·hm，粒重和籽粒產(chǎn)量均降低。趙廣才等研究認(rèn)為，中產(chǎn)條件下施氮量以225 kg·hm左右較為適宜。石 玉等認(rèn)為，適量施氮并增加追施氮肥的比例可顯著提高小麥籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量，改善籽粒加工品質(zhì)，施氮量為168 kg ·hm及底追比例為 1∶2的處理是兼顧產(chǎn)量、品質(zhì)、效益和生態(tài)的合理氮肥運(yùn)籌方式。朱新開(kāi)等認(rèn)為，稻田套播強(qiáng)筋小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培的氮肥運(yùn)籌宜采用基肥∶分蘗肥∶拔節(jié) 肥∶孕穗肥為3∶3∶2∶2 的比例；后期施肥比例過(guò)高,產(chǎn)量有所下降。本試驗(yàn)條件下，施氮量、基追比例及其二者的互作效應(yīng)均對(duì)兩個(gè)品種產(chǎn)量具有極顯著的調(diào)控作用(<0.01)。在施氮量 225～270 kg·hm水平下配以5∶5(基肥∶拔節(jié)肥)的基追比例，兩品種均可達(dá)到7 500 kg·hm以上的產(chǎn)量水平，略高于施氮量315 kg·hm、基追比4∶6條件下產(chǎn)量水平，且較其節(jié)氮約15%～30%。因此，在淮北冬麥區(qū)，施氮量225～270 kg·hm、基追比5∶5(基肥∶拔節(jié)肥)是兼顧產(chǎn)量和生態(tài)效益的合理氮肥施用方式。

表4 氮肥處理對(duì)強(qiáng)筋小麥揉混參數(shù)的影響Table 4 Effect of nitrogen application on mixograph parameters of the two strong-gluten wheat varieties

前人研究發(fā)現(xiàn)，冬小麥的濕面筋含量隨著施氮量的增加呈先增后降的變化趨勢(shì)。徐鳳嬌等認(rèn)為，施氮量控制在180～270 kg·hm的范圍內(nèi)，可以有效改善強(qiáng)筋小麥的加工品質(zhì)，提高其沉淀值、濕面筋含量、吸水量、面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，降低弱化度。而曹承富等研究結(jié)果表明，施氮量與強(qiáng)筋小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)。陳愛(ài)大等、郭 瑞等研究結(jié)果表明，小麥籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋和穩(wěn)定時(shí)間均隨追氮水平的增加呈拋物線(xiàn)變化。馬瑞琦等研究認(rèn)為，強(qiáng)筋小麥于拔節(jié)期追氮135 kg·hm時(shí)，可獲得較高的沉淀值、濕面筋、吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間。本試驗(yàn)條件下，隨施氮量增加和拔節(jié)肥比例增加，兩個(gè)強(qiáng)筋小麥品種蛋白質(zhì)含量，干、濕面筋含量和沉降值均顯著增加，這與代新俊等、池忠志等的研究結(jié)果基本一致，但面筋強(qiáng)度呈顯著下降趨勢(shì)，說(shuō)明后期足夠的氮素供應(yīng)大大提高了強(qiáng)筋小麥的蛋白質(zhì)和面筋的數(shù)量，有利于營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改善，但面筋的質(zhì)量有所下降。在施氮量225(新麥45)～270 kg·hm(徐麥32)水平下配以5∶5或4∶6的基追比例，兩品種的蛋白質(zhì)和濕面筋含量均可達(dá)到國(guó)家強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。施氮量和基追比例對(duì)兩個(gè)強(qiáng)筋小麥品種粉質(zhì)特性和揉混特性具有明顯的影響作用，其中基追比例的調(diào)控效應(yīng)較大。增加拔節(jié)肥施用比例，兩個(gè)強(qiáng)筋小麥品種的吸水率、峰值高度、峰值寬度、8 min帶寬、峰值面積和尾高均呈增加趨勢(shì)，面粉揉混耐受力顯著提高。各基追比例處理中，在基肥：拔節(jié)肥=5∶5的處理下，面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間均顯著高于其他兩種基追比例處理，弱化度極顯著降低，說(shuō)明5∶5的基追比例下更有利于提高強(qiáng)筋小麥加工品質(zhì)。

綜上，淮北地區(qū)強(qiáng)筋小麥生產(chǎn)上通過(guò)合理調(diào)整基追比例(基肥∶拔節(jié)肥=5∶5)，可將氮肥施用量從315 kg·hm減少至225～270 kg·hm，產(chǎn)量水平仍可維持在7 500 kg·hm以上，且品質(zhì)不下降，而氮肥投入減少約15%～30%，可緩解肥料過(guò)量施用對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的不利影響，有利于實(shí)現(xiàn)強(qiáng)筋小麥減氮、增效、優(yōu)質(zhì)的綠色栽培目標(biāo)。