施肥和地膜覆蓋對黃土高原旱地冬小麥籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

張禮軍，魯清林，白斌，汪恒興，張文濤，周剛，白玉龍，張耀輝

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，甘肅 蘭州 730070；2.天水市農(nóng)業(yè)學(xué)校，甘肅 清水 741400；3.天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 天水 741001)

小麥(Triticumaestivum)是全球最重要的糧食作物，每年播種面積2.20×108hm2左右，年產(chǎn)量7.49×108t，其中約75%來自旱地[1]。因此，旱地小麥生產(chǎn)對保障全球糧食安全有舉足輕重的作用[2]。黃土高原位于我國西部內(nèi)陸，面積約6.238×105km2，人口約9000萬，年降水量200～700 mm，其中大部分降水集中在6-9月[3]，是典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，水分脅迫是該地區(qū)作物生產(chǎn)最主要的制約因素[4]。近年來，以覆蓋(地膜和秸稈)為核心的免耕、少耕等保護性耕作技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有效地解決了水分不足對小麥生產(chǎn)的制約，并使年際產(chǎn)量相對穩(wěn)定[5]。研究表明，全膜覆土穴播小麥栽培使水分利用效率比裸地提高19.90%，產(chǎn)量提高29.13%[6]。在通過覆蓋和免耕栽培實現(xiàn)了高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目標后，如何調(diào)優(yōu)品質(zhì)，成為當前西北旱地小麥生產(chǎn)中亟待解決的首要問題。

盡管黃土高原干旱頻發(fā)，但該地區(qū)光熱充足，日照時間長，農(nóng)業(yè)面源污染相對較輕[7]，具有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥的巨大潛力，是未來保障區(qū)域乃至國家糧食安全的前沿陣地。小麥籽粒品質(zhì)受諸多因素的影響，主要包括基因型、環(huán)境和農(nóng)藝實踐[8-10]，其中農(nóng)藝實踐主要有耕作、覆蓋、施肥、灌溉、播期等[11-13]。覆蓋(秸稈、塑料膜等)對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境尤其是土壤水、肥、氣、熱的改善已被大量研究所證實[14-15]，但對小麥籽粒品質(zhì)影響的報道較少，僅有的結(jié)論也因地域環(huán)境、土壤質(zhì)地和肥力等條件的不同而發(fā)生變化[8,10,16]。與單施化肥相比，有機肥配施因改善土壤團粒結(jié)構(gòu)和孔隙度，降低土壤容重，增加了土壤酶活性和有機質(zhì)含量，提高保水保肥能力和水肥利用效率，從而增加單位面積產(chǎn)量，但有機肥施用如何調(diào)控小麥品質(zhì)的結(jié)論尚不明確[17-20]。因此，本研究選擇不同的施肥(無機+有機)和覆蓋模式，在典型的西北半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)進行大田試驗，研究不同“施肥(無機肥和有機肥)+覆蓋(地膜覆蓋)”對小麥產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成要素(葉面積、千粒重、穗長、穗粒數(shù))、籽粒品質(zhì)(蛋白質(zhì)含量、濕面筋、沉降值、粉質(zhì)參數(shù)和拉伸參數(shù))的影響，探索適宜于黃土高原旱地冬小麥優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)栽培的技術(shù)模式，為該地區(qū)冬小麥穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

圖1 試驗區(qū)長期月平均降水和試驗?zāi)暝缕骄邓瓼ig.1 Long-term average monthly rainfall and average monthly rainfall during two experimental years

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院清水試驗站進行，該區(qū)地理坐標34°70′ N，106°20′ E，海拔1450 m，為典型的半干旱氣候。 圖1展示了試驗區(qū)22年月平均降水和試驗?zāi)暝缕骄邓?2年平均年降水為547.38 mm(1994-2015年)，其中54%的降水發(fā)生在7-9月。2013-2014年，10月、5-8月降水量低于長期平均，2、4、9月高于長期平均，其余月份持平。2014-2015年，7-9月降水量低于長期平均，3-6月高于長期平均，其余月份持平。2013-2014年生育期降水量(10-6月，220.9 mm)低于長期平均(252.4 mm)，2014-2015年生育期降水量(309.6 mm)高于長期平均。 2014-2015年小麥關(guān)鍵生育期(4-6月，214.2 mm)降水量高于2013-2014年(154.8 mm)。圖2展示了試驗?zāi)暝缕骄鶞囟群腿照諘r數(shù)。2013-2014年11、1、2、5月月平均溫度比2014-2015年相應(yīng)月平均溫度分別低1.3、0.5、1.6、0.6 ℃，2013-2014年6月平均溫度比2014-2015年高0.8 ℃。 累計日照時數(shù)在年際間差異不顯著。但在籽粒灌漿期的5-6月，2014-2015年比2013-2014年有更多的日照時數(shù)。

土壤類型為黃沙土，耕層土壤有機質(zhì)含量0.931%，可溶性N為0.087 g·kg-1，有效磷17.52 mg·kg-1，速效鉀99.54 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2012年開始定位實施。品質(zhì)測定從第2年(2013-2014年)重復(fù)試驗開始。試驗設(shè)6個處理，分別為1)不施肥(T0)：不施任何肥料作為對照(CK)，小麥收獲時，留茬10～15 cm，其余秸稈隨籽粒帶走；2)常規(guī)化肥+秸稈還田(T1)：即施純氮150 kg·hm-2，純磷(P2O5)120 kg·hm-2；3)等量化肥+地膜覆蓋(T2)：秸稈還田+地膜覆蓋，同時計算前3年平均產(chǎn)量基礎(chǔ)上增加10%作為目標產(chǎn)量，計算小麥籽粒帶出的N、P量，施入等量的N、P肥，本試驗按前3年平均產(chǎn)量(5250 kg·hm-2)增加10%，合計為5775 kg·hm-2，施入純氮173 kg·hm-2，純磷(P2O5)87 kg·hm-2，氮肥和磷肥均做底肥一次性施入；4)等量化肥+有機肥(T3)：秸稈還田+小麥籽粒帶出的N、P量相等的化學(xué)肥料+有機肥(1500 kg·hm-2)，化肥用量與施用方式同T2；5)高量化肥+地膜覆蓋(T4)：秸稈還田+地膜覆蓋+小麥籽粒帶出的N、P量的1.5倍，施入純氮260 kg·hm-2，純磷(P2O5)130 kg·hm-2，氮肥和磷肥均做底肥一次性施入；6)高量化肥+有機肥(T5)，秸稈還田+小麥籽粒帶出的N、P量的1.5倍+有機肥(1500 kg·hm-2)，化肥用量與施用方式同T4。秸稈還田為典型的翻耕秸稈粉碎介入模式，前茬作物收獲后，結(jié)合傳統(tǒng)耕作將長度5 cm的秸稈翻入土壤，秸稈的用量為4500 kg·hm-2，之后將收獲秸稈全部歸還小區(qū)。地膜覆蓋為全膜覆土穴播栽培技術(shù)，該技術(shù)在前茬小麥收獲后，秸稈帶走并進行翻耕，種植前覆蓋塑料膜，并在膜上覆蓋1 cm厚的干土，該模式因其增產(chǎn)潛力高，并且克服了其他覆蓋模式膜穴錯位、冬前積溫不足、出苗不全等缺點，近年來在甘肅省旱地冬麥區(qū)得到大面積推廣。本研究應(yīng)用的有機肥為當?shù)厣a(chǎn)的精制雞糞，其中氮含量2.42%, 五氧化二磷1.08%，氧化鉀0.88%。

試驗小區(qū)20 m2(4 m×5 m)，重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。2013-2014年露地小麥(處理T0、T1、T3、T5)2013年10月7日播種，地膜覆蓋地小麥(處理T2和T4)10月15日播種，2014年7月4日收獲；2014-2015年露地小麥2014年10月2日播種，地膜小麥10月11日播種，2015年6月30日收獲。供試品種為蘭天26號，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所選育而成。該品種豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高抗條銹病，從2012年開始至今一直是甘肅省推廣面積最大的冬小麥品種。

1.3 測定指標和方法

小麥收獲后，各小區(qū)統(tǒng)計實收籽粒產(chǎn)量(grain yield，GY)，在籽粒風(fēng)干存放1個月后，每小區(qū)取樣3 kg進行品質(zhì)分析。收獲時從小區(qū)中部抽取20株，考種，計算穗長(spike length，SL)和穗粒數(shù)(grain number per spike，SGN)。籽粒收獲后，用常規(guī)計數(shù)法計算千粒重(thousand grain weight，TGW)。葉面積(leaf area，LA)在開花期測定[21]。面粉采用山東菏澤衡通公司生產(chǎn)的JMFD70*30型實驗?zāi)シ蹤C制備，出粉率65%，磨粉前不加水，用2.5 kg含水量10%左右的籽粒磨粉，得到1.95 kg面粉。蛋白質(zhì)含量(protein content，PC)的測定采用半微量凱氏定氮法，用ZDDN-11型自動凱氏定氮儀(浙江托普)測定氮含量[22]。面筋含量參照國標GB131506-85，分別用北京東孚久恒公司產(chǎn)JJJM54型洗滌儀和上海嘉定JZSM型面筋指數(shù)測定儀進行洗滌和測定。沉降值(sodium dodecyl sulphate sedimentation value，SDS)按照國際谷物化學(xué)學(xué)會(AACC)56-61標準[23]，用鄭州良源LYZY-1型沉降值測定儀測定。粉質(zhì)參數(shù)參照AACC-54-21方法[24]采用JFZD型粉質(zhì)儀(北京東孚久恒)測定。拉伸參數(shù)參照AACC-54-10[25]方法采用JMLD150型面團拉伸儀(北京東孚久恒)測定。淀粉黏度參數(shù)參照《小麥粉、黑麥及其分類和淀粉糊化特性測定-快速黏度儀法》(GB/T 28453-2010)測定。

1.4 試驗數(shù)據(jù)處理

采用隨機區(qū)組設(shè)計方法進行統(tǒng)計分析。用SPSS 20.0(SPSS，Cary，NC)進行方差分析。用OriginPro 9.1(www.originlab.com)進行主成分分析(principal component analysis，PCA)，并作圖。用LSD法進行處理間多重比較(P<0.05)。用Person相關(guān)系數(shù)法進行變量間相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 旱地冬小麥籽粒產(chǎn)量及相關(guān)參數(shù)

方差分析結(jié)果表明，“施肥+地膜覆蓋”組合對小麥籽粒產(chǎn)量(GY)有顯著影響，產(chǎn)量在年際間差異顯著(表1)。不同的“施肥+地膜覆蓋”處理(T1～T5)顯著增加了小麥籽粒產(chǎn)量，兩年平均產(chǎn)量依次為T3>T5>T4>T2>T1>T0，T1、T2、T3、T4、T5平均比T0分別增加85.60%、90.99%、118.32%、102.30%和106.65%。顯而易見，在化肥施用量相同的條件下，配施有機肥(T3、T5)比地膜覆蓋(T2、T4)有更高的籽粒產(chǎn)量。處理(Tr)和年份(Y)之間有顯著的相互作用(表1)，2014-2015年籽粒產(chǎn)量高于2013-2014年。

千粒重(TGW)、穗長(SL)、穗粒數(shù)(SGN)均顯著受“施肥+地膜覆蓋”組合影響(表1)。大部分施肥(T2～T5)和地膜覆蓋(T2、T4)顯著增加了千粒重、穗長和穗粒數(shù)。T1、T2、T3、T4、T5兩年平均千粒重比T0分別增加4.45%、6.54%、8.18%、0.29%和4.25%；穗長增加10.11%、15.10%、13.57%、17.87%和16.76%；穗粒數(shù)增加9.46%、12.47%、0.68%、21.09%和5.33%。千粒重最高的處理是T3，穗長和穗粒數(shù)最高的處理是T4。處理與年份之間的相互作用對千粒重有顯著影響，而對穗長和穗粒數(shù)的影響不顯著；千粒重、穗長、穗粒數(shù)2014-2015年顯著高于2013-2014年。

不同的“施肥+地膜覆蓋”組合顯著增加了旱地冬小麥開花期旗葉(FLA)、倒二葉(SLA)、倒三葉及其剩余葉面積(RLA)和總?cè)~面積(TLA，圖3)，總?cè)~面積依次為T4>T2>T5>T3>T1>T0，T1、T2、T3、T4、T5比T0分別增加25.89%、88.54%、52.37%、112.79%和64.27%。地膜覆蓋處理(T2、T4)比有機肥配施(T3、T5)有更高的總?cè)~面積。

2.2 旱地冬小麥籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)

“施肥+地膜覆蓋”組合對蛋白質(zhì)含量(PC)、濕面筋含量(WG)、沉降值(SDS)均有顯著影響，不同的“施肥+地膜覆蓋”處理(T1～T5)顯著提高了蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值(表2)。與不施肥的T0處理相比，T1、T2、T3、T4、T5處理蛋白質(zhì)含量分別提高7.63%、12.11%、21.37%、25.67%和35.97%；WG提高8.59%、9.86%、34.58%、25.45%和46.07%；沉降值提高21.10%、8.33%、21.66%、32.23%和47.23%。在化肥施用量相同的條件下，配施有機肥(T3、T5)比地膜覆蓋(T2、T4)有更高的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值，三者最高值均在T5處理，分別為14.25%、32.31%、44.17 mL。蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值在年際間差異顯著(表2)，2013-2014年蛋白質(zhì)含量和沉降值顯著高于2014-2015年，而2013-2014年濕面筋含量低于2014-2015年。

表1 施肥和地膜覆蓋對谷物產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響Table 1 Effect of combination of fertilizer application and plastics film mulch on grain yield and some yield parameters

注：不同字母表示處理間差異顯著，LSD顯著性檢驗，P<0.05。 *、**、***分別表示方差分析在0.05、0.01、0.001水平顯著。GY: 籽粒產(chǎn)量; TGW: 千粒重; SL: 穗長; SGN: 穗粒數(shù)。下同。

Note: Values followed by different letters are significantly different atP<0.05. *, **, *** represents significant differences at the level 0.05, 0.01 and 0.001, respectively. GY: Grain yield; TGW: Thousand grain weight; SL: Spike length; SGN: Grain number per spike. The same below.

兩年方差分析表明，“施肥+地膜覆蓋”組合對面團穩(wěn)定時間(ST)、吸水率(WA)、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)(FQI)均有顯著影響，相反對形成時間(DT)效應(yīng)不顯著(表2)。與不施肥T0相比，不同的“施肥+地膜覆蓋”處理(T1～T5)提高了面團吸水率，但降低了面團穩(wěn)定時間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)。穩(wěn)定時間和吸水率在年際間差異顯著(表2)，2013-2014年穩(wěn)定時間低于2014-2015年，相反前者吸水率高于后者。處理和年份的互作效應(yīng)對穩(wěn)定時間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)有顯著影響。

圖3 不同“施肥+地膜覆蓋”組合處理對小麥葉面積的影響 Fig.3 Effect of different combining treatment of fertilizer application and plastics film mulch on leaf area FLA: Leaf area of the first leaf below the spike; SLA:Leaf area of the second leaf below spike; RLA: Leaf area of the remain leaves besides FLA and SLA; TLA: Total leaf area; 下同 The same below.

兩年方差分析結(jié)果表明，“施肥+地膜覆蓋”組合處理對面團延伸性(EX)、抗延阻力(RE)、拉伸比(R/E)均有顯著影響。不同的“施肥+地膜覆蓋”處理(T1～T5)顯著增加了面團延伸性，相反降低了抗延阻力和拉伸比。與T0相比，T1、T2、T3、T4、T5兩年平均延伸性分別提高13.33%、20.95%、28.57%、28.57%、14.28%，抗延阻力分別降低7.27%、13.64%、15.45%、23.64%、32.72%。處理與年份的相互作用對3個指標均有顯著影響。2013-2014年延伸性顯著高于2014-2015年，相反2014-2015年抗延阻力顯著高于2013-2014年。

2.3 旱地冬小麥籽粒淀粉糊化特性

方差分析表明(2014-2015年)，“施肥+地膜覆蓋”組合對淀粉糊化峰值時間(PP)、峰值粘度(PV)、最低粘度(MV)、最終粘度(FV)、崩解值(BD)、回生值(SB)均有顯著影響，而對糊化溫度(PT)效應(yīng)不顯著(表3)。比較不施肥對照(T0)，不同“施肥+地膜覆蓋”組合(T1～T5)增加了峰值時間、峰值粘度、最低粘度、最終粘度和回生值，降低了崩解值。T5峰值粘度、最低粘度、最終粘度最高，比T0分別增加57.56%、96.32%和72.58%。相反，T5崩解值最低，比T0低23.88%。

2.4 旱地冬小麥籽粒產(chǎn)量與品質(zhì)參數(shù)的關(guān)系

2013-2014年兩個主成分解釋了變異的77.32%(圖4A)。T0被聚為一類，具有低的蛋白質(zhì)含量和籽粒產(chǎn)量。T3千粒重和籽粒產(chǎn)量高，面團延伸性好，沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量處于中等水平。T4和T5具有高的沉降值和蛋白質(zhì)含量，籽粒產(chǎn)量居中等水平。2014-2015年，第一主成分解釋了變異的56.29%，第二主成分解釋了變異的19.21%(圖4B)。T0和T1籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量均較低，面團穩(wěn)定時間、抗延阻力、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)較高；T3千粒重和籽粒產(chǎn)量高，面團延伸性好，濕面筋含量、沉降值、蛋白質(zhì)含量中等；T4和T5蛋白質(zhì)含量、吸水率、沉降值較高，籽粒產(chǎn)量中等。

相關(guān)分析結(jié)果表明(表4)，籽粒產(chǎn)量和千粒重、蛋白質(zhì)含量、沉降值、濕面筋含量、延伸性呈顯著正相關(guān)，與穩(wěn)定時間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、抗延阻力呈負相關(guān)。籽粒產(chǎn)量與吸水率之間相關(guān)性不顯著。千粒重與沉降值、吸水率呈負相關(guān)，蛋白質(zhì)含量與沉降值、濕面筋含量、吸水率、延伸性呈正相關(guān)，與穩(wěn)定時間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、抗延阻力呈負相關(guān)。穩(wěn)定時間與粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、抗延阻力呈正相關(guān)，與吸水率、延伸性呈負相關(guān)。粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)與抗延阻力呈正相關(guān)，與延伸性呈負相關(guān)。籽粒產(chǎn)量與峰值時間、峰值粘度、最低粘度、最終粘度、回升值呈顯著正相關(guān)，與崩解值呈負相關(guān)，與糊化溫度相關(guān)性不顯著。除崩解值和糊化溫度，大多數(shù)淀粉糊化參數(shù)相互呈正相關(guān)。另外，產(chǎn)量與穗長、葉面積(一葉、二葉、三葉及剩余、總?cè)~面積)呈正相關(guān)(表4)。

3 討論

3.1 不同“施肥+地膜覆蓋”組合對旱地冬小麥籽粒產(chǎn)量的影響

覆蓋提高耕層5 cm的土壤濕度和溫度，降低無效蒸發(fā)[26]，地膜覆蓋增加有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，提高水分利用效率和單位面積產(chǎn)量[27]。本試驗結(jié)果表明，與T0相比，在相同的無機化肥條件下，地膜覆蓋(T2、T4)和有機肥配施(T3、 T5)均能顯著增加旱地冬小麥冠層3片葉葉面積、千粒重、穗長、穗粒數(shù)及其籽粒產(chǎn)量。 T3產(chǎn)量和千粒重最高，籽粒產(chǎn)量與千粒重、穗長、葉面積之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系。比較地膜覆蓋，有機肥配施能提高土壤有機質(zhì)含量，增加養(yǎng)分有效性，延緩葉片衰老，維持生育后期良好的冠層結(jié)構(gòu)和較高的光合能力[28]，而且能促進花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)移，提高干物質(zhì)轉(zhuǎn)移對籽粒的貢獻率，增加粒重和有效穗數(shù)[29]。本研究展示T1產(chǎn)量顯著高于T0，但T5產(chǎn)量低于T3，說明化肥的施用對產(chǎn)量的正效應(yīng)是顯著的，但不是越多越好，Simonetta等[30]2009年報道過高的氮肥應(yīng)用會誘發(fā)庫的過度增長，導(dǎo)致源庫失衡和早衰，縮短灌漿時間，減少粒重和產(chǎn)量。本研究高量施肥處理(T4和T5)在兩年試驗中均存在不同程度的倒伏，尤其在2013-2014年，T5處理的3個重復(fù)均發(fā)生嚴重倒伏，這可能是T5產(chǎn)量低于T3的原因之一。比較2013-2014年，2014-2015年有更高的千粒重、穗長、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量。2013-2014年小麥生育期(10-6月)降水量(220.9 mm)顯著低于2014-2015年(309.6 mm)，特別是小麥抽穗灌漿的關(guān)鍵時期(4-6月)降水量2014-2015年比2013-2014年高59.4 mm，充足的降水為2014-2015年后期籽粒灌漿和產(chǎn)量形成提供了保障。

表2 不同“施肥+地膜覆蓋”組合對旱地冬小麥籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響Table 2 Effect of combination of fertilizer application and plastics film mulch on protein quality parameters

PC: 蛋白質(zhì)含量Flour protein content; WG: 濕面筋含量Flour wet gluten content; SDS: 沉降值Sodium dodecyl sulphate sedimentation value; DT: 面團形成時間Dough development time; ST: 面團穩(wěn)定時間Dough stability time; WA: 面團吸水率Dough water absorption; FQI: 粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)Farinograph quality index; EX: 面團延伸性Dough extensibility; RE: 面團抗延阻力Dough resistance; R/E: 拉伸比 RE/EX.下同The same below.

表3 不同“施肥+覆蓋”組合對旱地冬小麥籽粒淀粉糊化特性的影響Table 3 Effect of combination of fertilizer application and plastics film mulch on starch paste properties (2014-2015)

PT: 淀粉糊化溫度Starch paste temperature; PP: 峰值時間Peak time; PV: 峰值粘度Peak viscosity; MV: 最低粘度Minimum viscosity; FV: 最終粘度Final viscosity; BD: 崩解值Breakdown; SB: 回生值Set back.下同The same below.

圖4 2013-2014年(A)和2014-2015年(B)不同“施肥+地膜覆蓋”組合條件下谷物產(chǎn)量和品質(zhì)參數(shù)的主成分分析 Fig.4 Bi-plots of the first two components of the principle component analysis for grain yield and some quality parameters under the combination of fertilizer application and plastics film mulch in 2013-2014 (A) and in 2014-2015 (B)

品質(zhì)參數(shù) Quality parametersGYTGWPCSDSWGSTWAFQIEXTGW0.515??PC0.498??-0.272SDS0.397??-0.359?0.869??WG0.649??0.3180.668??0.470??ST-0.655??0.111-0.821??-0.791??-0.605??WA-0.012-0.619??0.604??0.688??0.053-0.520??FQI-0.683??-0.203-0.638??-0.486??-0.662??0.753??-0.089EX0.549??0.0020.517??0.528??0.268-0.605??0.269-0.526??RE-0.375?0.099-0.588??-0.469??-0.510??0.612??-0.427??0.485??-0.170品質(zhì)參數(shù) Quality parametersGYTGWPCSDSWGSTWAFQIEXPT0.003PP0.806??-0.254PV0.869??-0.0110.814??MV0.859??-0.0380.856??0.986??FV0.829??0.0180.806??0.989??0.988??BD-0.526?0.284-0.639??-0.519?-0.637??-0.543?SB0.748??0.1050.706??0.950??0.931??0.976??-0.392產(chǎn)量參數(shù) Yield parametersSLSGNFLASLARLATLAGY0.714??0.3210.586?0.571?0.656??0.628??

3.2 不同“施肥+地膜覆蓋”組合對旱地冬小麥籽粒蛋白質(zhì)含量的影響

蛋白質(zhì)含量是衡量小麥籽粒加工品質(zhì)的重要指標。肥料是影響籽粒蛋白質(zhì)含量最重要的因素[31]。本研究結(jié)果表明，比較不施肥對照T0，化肥施用(T1)顯著增加籽粒蛋白質(zhì)含量，高量氮肥(T5和T4)高于等量氮肥(T3和T2)。地膜覆蓋減少無效蒸發(fā)，增加水分的吸收和養(yǎng)分有效性，從而提高了土壤肥力和改善籽粒品質(zhì)[26,29]。比較不施肥對照T0，化肥+地膜覆蓋(T2、T4)和化肥+有機肥(T3、T5)均顯著增加了籽粒蛋白質(zhì)含量，但后者效應(yīng)強于前者。小麥籽粒氮主要有兩個來源，一是開花前營養(yǎng)器官累積氮的再轉(zhuǎn)移，二是開花后吸收氮素的再同化[32]。配施有機肥延緩了籽粒灌漿后期植株衰老，增強了小麥N的同化和轉(zhuǎn)移[29]。相比之下，地膜覆蓋提高地溫，縮短灌漿時間，降低花后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)移，尤其是減少后期氮素同化[29]，從而導(dǎo)致籽粒蛋白質(zhì)含量低于有機肥處理。另外，由于淀粉累積的稀釋效應(yīng)，較高的粒重和籽粒產(chǎn)量往往導(dǎo)致較低蛋白質(zhì)含量[33]。相比2013-2014年，2014-2015年較高的籽粒產(chǎn)量和較低的蛋白質(zhì)含量也進一步印證了這一觀點。但當前研究結(jié)果也表明，同一年度籽粒產(chǎn)量和千粒重、蛋白質(zhì)含量、沉降值、濕面筋含量、延伸性呈顯著正相關(guān)，這也說明在供試區(qū)域品質(zhì)和產(chǎn)量的同步提高是可行的。

3.3 不同“施肥+地膜覆蓋”組合對旱地冬小麥面團流變學(xué)特性的影響

面團流變學(xué)特性是小麥加工品質(zhì)的重要參數(shù)。本試驗表明，無論是單施化肥(T1)還是配施有機肥(T3、T5)均能顯著增加濕面筋含量、沉降值、面團吸水率和延伸度。這與劉樹堂等[34]的研究結(jié)論相似，即高量施用有機肥和化肥均能增加面團吸水率和沉降值，延長面團形成時間和穩(wěn)定時間。樊虎玲等[33]也報道氮肥和有機肥應(yīng)用大幅度提高了面團強度和彈性。對于同一個給定的品種，蛋白質(zhì)含量的提高往往伴隨著濕面筋含量、沉降值、面筋強度的增加和面包烘烤品質(zhì)的同步改善[35]。本研究也表明，籽粒蛋白質(zhì)含量與濕面筋、沉降值、面團吸水率、延伸性等指標存在顯著正相關(guān)。然而，研究也發(fā)現(xiàn)不同“施肥+覆蓋”組合(T2～T5)在增加產(chǎn)量的同時，卻不同程度地降低了面團穩(wěn)定時間和抗延阻力。小麥面團強度取決于醇溶蛋白、麥谷蛋白的分布和組成，醇溶蛋白決定面團的延伸性，麥谷蛋白決定彈性[36]。施氮往往會增加籽粒醇溶蛋白含量，降低谷醇比，從而增加了面團吸水率和延伸性[37]。另外，基因型差異也會導(dǎo)致面團流變學(xué)特性的改變，今后有必要選擇不同類型的品種開展相類似的研究。我國西北面制品以面條和饅頭為主，面筋強度和淀粉糊化特性是決定面條和饅頭加工品質(zhì)的兩個重要因素。本試驗供試品種蘭天26號籽粒蛋白質(zhì)含量約12%，面筋強度偏弱，延展性較差，適當增加蛋白質(zhì)含量和面筋強度有利于面條加工品質(zhì)的改進[38]。本研究選擇的化肥+有機肥(T3、T5)、化肥+地膜(T2、T4)等處理組合均能顯著增加面團延展性和淀粉峰值粘度，有利于面條加工品質(zhì)的改善。

4 結(jié)論

比較不施肥對照T0，不同“施肥+地膜覆蓋”組合模式(T1～T5)顯著提高籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值，增加面團吸水率、延伸性和淀粉糊化粘度，相反降低了面團穩(wěn)定時間和拉伸阻力。兩年平均產(chǎn)量依次為T3>T5>T4>T2>T1>T0。增施有機肥(T3、T5)對籽粒產(chǎn)量和加工品質(zhì)的改善優(yōu)于地膜覆蓋(T2、T4)。籽粒產(chǎn)量的提高是葉面積、千粒重、穗長、穗粒數(shù)協(xié)同增加的結(jié)果，加工品質(zhì)的改變部分原因是蛋白質(zhì)含量的變化。生育期降水量和分布影響谷物產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究結(jié)果證實，等量化肥+有機肥(T3)不僅能達到地膜覆蓋的增產(chǎn)效果，而且有利于小麥加工品質(zhì)的改善，在降水量500 mm左右的黃土高原半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)是更加持續(xù)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的冬小麥栽培模式。