減量施氮對鄭麥101產(chǎn)量及加工品質(zhì)的影響

張　琨，秦毛毛*，劉艷喜，秦海霞，鄭春風(fēng)，車　軍，周正富，吳政卿，雷振生**

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，河南鄭州 450002；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 小麥研究所/小麥國家工程實驗室，河南 鄭州 450002；3.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所, 河南 鄭州 450002)

小麥?zhǔn)鞘澜缧缘闹匾Z食作物，在我國是僅次于水稻的第二大糧食作物[1]。小麥的產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)一方面受其遺傳因素和生態(tài)條件的影響[2-3]，另一方面栽培措施對其也有明顯的調(diào)控效應(yīng)[4]，其中氮肥運籌是小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的重要研究內(nèi)容。目前，關(guān)于施氮對強筋小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響報道較多。研究表明，施氮量對強筋小麥產(chǎn)量和加工品質(zhì)有明顯的調(diào)節(jié)作用，在施氮量120～180 kg/hm2時，蛋白質(zhì)含量、沉降值和穩(wěn)定時間均隨施氮量的增加而改善[5-7]。施氮可以直接影響小麥體內(nèi)的蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性糖含量等，進而影響產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。高肥田在施氮量202.5 kg/hm2、中肥田在施氮量270 kg/hm2時能夠較好地協(xié)調(diào)小麥籽粒淀粉品質(zhì)與濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、容重及沉降值[9]。Bly等[10]研究認為，葉面噴氮能有效提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量。Sanjeev等[11]認為，氮肥用量對硬粒小麥品質(zhì)有改善作用。Singh等[12]研究發(fā)現(xiàn)，施用20 t/hm2農(nóng)家肥和120 kg/hm2氮素，可提高籽粒產(chǎn)量并改善品質(zhì)。適當(dāng)減量施肥可以維持小麥產(chǎn)量，提高肥料利用率[13]。楊煥煥等[14]研究發(fā)現(xiàn)，等氮量控釋肥在提高氮肥利用率方面效果顯著，且適當(dāng)減少控釋尿素的施用量同樣能夠提高小麥產(chǎn)量。眾多試驗結(jié)果證實，合理施用氮肥可顯著提高小麥產(chǎn)量，改善小麥品質(zhì)。然而，近年來農(nóng)民為追求高產(chǎn)，小麥生產(chǎn)過于依賴氮肥，其施用量已高于作物的養(yǎng)分消耗量[15]。長期不科學(xué)的氮肥施用量，導(dǎo)致肥料利用率偏低，不僅沒有促進增產(chǎn)，還會對環(huán)境造成嚴重威脅[16]。雖然有大量研究表明，在常規(guī)施氮量基礎(chǔ)上適量減少氮肥施用量不會造成小麥產(chǎn)量下降[13-14，17]，但是在不影響小麥產(chǎn)量的情況下，關(guān)于減少施氮量對小麥加工品質(zhì)影響的研究鮮見報道。鄭麥101是河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種研究室以Ta1648為母本(Ta1648為太谷核不育系輪回選擇的中間育種材料)，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)材料鄭麥9023為父本，培育出的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、早熟小麥品種[18]。2014年經(jīng)國家農(nóng)作物品種審定委員會審定通過。鑒于此，研究了減量施氮對鄭麥101產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為進一步開展小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培研究和實現(xiàn)化肥零增長的目標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)參考。

1　材料和方法

1.1　試驗地概況及試驗材料

試驗于2016—2017年在河南省新鄉(xiāng)縣大西莊村試驗基地進行(35°16′N、113°52′E)，供試土壤為壤質(zhì)潮土，肥力上等。供試土壤含全氮1.02 g/kg、有機質(zhì)16.5 g/kg、速效氮102.09 mg/kg、速效磷18.3 mg/kg、速效鉀362.1 mg/kg，pH 值為7.5。供試小麥品種為鄭麥101，該品種由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所育成。供試肥料為普通尿素(含N 46.4%)、控釋尿素(含N 43.2%)、重過磷酸鈣(含P2O545%)和氯化鉀(含K2O 60%)。

1.2　試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為品種，副區(qū)為施氮量，共設(shè)6個施氮量(折純氮)處理，分別為不施氮肥(CK)、普通尿素常規(guī)施氮量(N1,225 kg/hm2)、普通尿素常規(guī)施氮量減少10%(N2,202.5 kg/hm2)、普通尿素常規(guī)施氮量減少20%(N3,180 kg/hm2)、普通尿素常規(guī)施氮量減少30%(N4,157.5 kg/hm2)及控釋尿素常規(guī)施氮量減少20%(N5,180 kg/hm2)處理。小麥播種前，P2O5120 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2均作基肥一次性施入；普通尿素分2次施用，50%作底肥，50%于拔節(jié)期隨水追施；控釋尿素全部基施。小區(qū)面積30 m2，每個處理3次重復(fù)。2016年10月12日播種，播量為187.5 kg/hm2，基本苗為225萬株/hm2，試驗田栽培管理采用當(dāng)?shù)卮筇锍Ｒ?guī)方法。統(tǒng)一播種，統(tǒng)一打藥，期間病蟲害防治與大田相同，同一作業(yè)當(dāng)日完成。

1.3　測定項目和方法

1.3.1產(chǎn)量及其構(gòu)成因素在小麥生育期選取有代表性的2個樣點，成熟期調(diào)查兩點平均穗數(shù)并計算出單位面積穗數(shù)。各處理隨機抽取30株，進行室內(nèi)考種。用小區(qū)收割機收獲，折算出單位面積產(chǎn)量。

1.3.2加工品質(zhì)指標(biāo)容重：用HGT—1000型容重器，按國家糧食標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 5498—2013)方法測定；籽粒粗蛋白含量：用瑞典FOSS TECATOR公司8400凱氏定氮儀，參照GB/T 5511—2008方法測定；硬度：用Perten SKCS 4100單粒谷物質(zhì)量分析儀，按AACC 55-31測定；出粉率：將自然曬干的樣品統(tǒng)一放置30 d后使用布勒磨粉機參照NY/T 1094.2—2006方法制粉，分別對各系統(tǒng)粉進行檢測并計算最終出粉率；濕面筋含量：用Perten 2200型面筋儀，按GB/T 14608—1993測定；沉降值：用SDS法按照GB/T 15685—1995測定；粉質(zhì)特性：用Brabender Farinograph-E 粉質(zhì)儀，按AACC54-21方法測定吸水率、面團形成時間、穩(wěn)定時間、弱化度等。

1.4　數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所得試驗數(shù)據(jù)用Excel和SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計與分析，LSD法進行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1　減量施氮對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可以看出，各施氮處理穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量及產(chǎn)量均顯著性高于不施氮處理。其中，N2、N3和N5處理穗數(shù)分別較N1處理減少3.0萬穗/hm2、7.5萬穗/hm2和6.0萬穗/hm2；穗粒數(shù)分別減少0.5粒、0.9粒和0.5粒；千粒質(zhì)量分別減少0.1 g、0.2 g和0.1 g；產(chǎn)量分別減少0.51%、6.96%和5.64%，以上各指標(biāo)處理間差異均不顯著。進一步比較N4處理與N1處理發(fā)現(xiàn)，前者較后者穗數(shù)減少30.0萬穗/hm2，穗粒數(shù)減少2.5粒，千粒質(zhì)量減少2.2 g，產(chǎn)量減少了4.93%，且各指標(biāo)均達到顯著水平?？偟膩碚f，鄭麥101各施氮處理產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均顯著高于不施氮處理，普通尿素常規(guī)施氮量減少20%和控釋尿素常規(guī)施氮量減少20%時均不會對鄭麥101的產(chǎn)量造成顯著影響。

表1　減量施氮對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母代表處理間在0.05水平上差異顯著，下同。

2.2　減量施氮對小麥一次加工品質(zhì)的影響

小麥的一次加工品質(zhì)指標(biāo)包括容重、粗蛋白含量、籽粒硬度、面粉白度和灰分含量等[19]。由表2可知，各施氮處理鄭麥101的粗蛋白含量、籽粒硬度和出粉率均顯著高于CK。其中，粗蛋白含量、籽粒硬度和出粉率均為N1處理最高，N5處理次之，N1、N2、N5處理之間差異均不顯著，而容重則表現(xiàn)為CK最高。 除容重外，其他一次加工品質(zhì)均隨著施氮量的減少逐步降低。籽粒粗蛋白含量對氮肥調(diào)控反應(yīng)較敏感；籽粒硬度和出粉率雖有降低趨勢，但與N1處理相比，差異并未達到顯著水平。

表2　減量施氮對小麥一次加工品質(zhì)的影響

2.3　減量施氮對小麥二次加工品質(zhì)的影響

小麥的二次加工品質(zhì)指標(biāo)包括面筋質(zhì)量、吸水率、沉降值、面團形成時間、面團穩(wěn)定時間、弱化度等[19]。由表3可知，沉降值隨施氮量降低而降低，但施氮量在減少30%范圍內(nèi)對沉降值的影響未達到顯著水平?？蒯屇蛩爻Ｒ?guī)施氮量減少20%的情況下(N5處理)，沉降值比普通尿素常規(guī)施氮量(N1)處理只降低了0.4 mL。濕面筋含量隨著施氮量的減少呈現(xiàn)逐步降低的趨勢。除N4處理外，其他各減氮處理濕面筋含量與N1處理差異均未達到顯著水平。

施氮量在減少30%范圍內(nèi)對吸水率和形成時間影響都不大，而穩(wěn)定時間以N3和N5處理較高，分別為9.1 min和10.9 min，顯著高于其他處理?？梢?，施氮量過低和過高都會顯著降低面團的穩(wěn)定時間。N5處理的弱化度最低，為26.7 F.U.，表明N5處理是改善鄭麥101粉質(zhì)特性的最佳施氮方案。

表3　減量施氮對小麥二次加工品質(zhì)的影響

3　結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，與普通尿素常規(guī)施氮量相比，普通尿素常規(guī)施氮量減少20%和控釋尿素常規(guī)施氮量減少20%處理對鄭麥101產(chǎn)量的影響均不顯著，這與前人的研究結(jié)果基本一致[13-14,17]。從加工品質(zhì)上看，鄭麥101的粗蛋白含量、硬度、出粉率、沉降值和濕面筋都表現(xiàn)出隨氮肥用量的減少而降低的趨勢，但控釋尿素常規(guī)施氮量減少20%(N5)和普通尿素常規(guī)施氮量減少20%(N3)處理與普通尿素常規(guī)施氮量(N1)處理差異均不顯著。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，普通尿素常規(guī)施氮量減少20%(N3)和控釋尿素常規(guī)施氮量減少20%(N5)處理，即施氮180 kg/hm2，可顯著延長鄭麥101的穩(wěn)定時間，提高二次加工品質(zhì)。該結(jié)果與前人稍有不同，前人認為增施氮肥可提高小麥各項品質(zhì)指標(biāo)[19]。這可能與供試品種對氮肥用量的敏感性和種植栽培條件有關(guān)。

綜上所述，本試驗條件下普通尿素常規(guī)施氮量減少20%和控釋尿素常規(guī)施氮量減少20%(N3和N5)時，鄭麥101的產(chǎn)量并未顯著下降。粗蛋白含量對氮肥用量較敏感，隨施氮量的減少呈現(xiàn)下降趨勢。對小麥的一次加工品質(zhì)進行研究發(fā)現(xiàn)，減施氮肥會造成鄭麥101籽粒粗蛋白含量降低，在普通尿素常規(guī)施氮量減少20%時達到顯著水平。對小麥的二次加工品質(zhì)進行研究發(fā)現(xiàn)，小麥沉降值、吸水率和形成時間對施氮量并不敏感；濕面筋含量雖表現(xiàn)出隨一定范圍內(nèi)施氮量的減少而降低的趨勢，但在普通尿素常規(guī)施氮量減少20%及等量控釋尿素減少20%時并沒有顯著變化；等量控釋尿素減氮20%(180 kg/hm2)時可以顯著延長面團的穩(wěn)定時間，降低弱化度。因此，要實現(xiàn)化肥減施20%的目標(biāo)并實現(xiàn)小麥高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的平衡，首先要確定土壤的基礎(chǔ)肥力，再根據(jù)小麥品種的產(chǎn)量潛力和對氮肥的敏感性預(yù)測科學(xué)的簡化施肥方案。