旋耕方式下氮肥不同減施水平對小麥品質的影響

聶勝委，張巧萍，許紀東，張玉亭，何 寧，張浩光

（1.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所，河南鄭州 450002；2.遂平縣農業科學試驗站，河南遂平 463100）

小麥生產在滿足人類生活、保障食物供給等方面地位極其重要，為保障國家糧食安全作出了重要貢獻。小麥產量與化肥施用量密切相關，適量增施化肥可以促進小麥增產，但自2000 年以來我國化肥施用量以年均3%的速度遞增，2015 年達到6 022.6 萬t[1]，小麥季氮肥施用量總體上也呈現較高的現象。在渭北地區的調查表明，施氮偏高的農戶占20.2%，很高的農戶占到43.5%，過量施氮的農戶占63.7%[2]，施氮量最高達454 kg/hm2[3]。過量施用氮肥不僅易造成小麥倒伏減產，而且對土壤、水體和大氣構成嚴重威脅[4-5]。因此，進行氮肥減量、適量研究，保護生態環境和保障糧食安全成為近年來關注的熱點領域。

為促進小麥高產，除品種因素外，多數研究集中在小麥需肥特性[6-9]、施肥技術[2-3，10-19]、耕作方式[20-22]等方面。在氮肥減施研究中，在225 kg/hm2投入水平上，減施10%～20%氮肥不影響產量，且可提高產投比和經濟效益[23]；在180 kg/hm2基準上，減氮5%～10%能增產4%～7%，同時氮肥利用率提高7%～8%[24]。可見，減施氮肥能夠增產和提高效益。但已有研究采用的減施基準不統一，且多側重于產量方面，對小麥品質等關注較少。

本研究結合統計資料和現有農戶調查文獻資料，采用華北平原區小麥季農田氮肥過量施用水平均值300 kg/hm2[25]為基準，研究旋耕方式下氮肥不同減施水平對小麥品質的影響，旨在為氮肥合理減施提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河南省遂平縣農業科學試驗站（33°15′N、113°98′E）基地，屬亞熱帶濕潤大陸性季風型氣候。氣候溫和，雨量充沛，光照充足，四季分明，年平均氣溫15.1 ℃、日照時數2 126 h、降水量927 mm、無霜期226 d。土壤類型為砂姜黑土，重壤偏黏；試驗地基礎土壤（0～20 cm 土層）基本理化性狀為：pH 值5.9、有機質含量6.52 g/kg、堿解氮含量18.6 mg/kg、有效磷含量110.40 mg/kg、速效鉀含量139.10 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試小麥品種為遂選101（豫審麥2015004）。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，氮肥投入基準為300 kg/hm2，小麥生長季設過量施氮（300 kg/hm2，CK）、減氮10%（270 kg/hm2，RF10）、減氮20%（240 kg/hm2，RF20）、減氮30%（210 kg/hm2，RF30）4 個氮肥處理，各處理磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）施用量相同，均為82.5 kg/hm2；每個處理重復3 次，共計12 個小區，小區面積24.5 m×6.0 m。施肥處理中，70%的氮肥和全部磷、鉀肥作基肥在整地時一次性施入，剩余30%氮肥在拔節期作追肥施入，試驗所用氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素（CO（NH2）2）、磷酸一銨（NH4H2PO4）和氯化鉀（KCl）。上茬作物為青貯玉米，分別于2017、2018 年10 月下旬機播樓播種，播量150 kg/hm2，行距20 cm，分別于次年（2018、2019 年）6 月上旬收獲。收獲后粉碎滅茬，然后用常規旋耕機旋耕2 遍，深度為（12±5）cm，施肥、播種。其他田間管理措施等保持一致。

1.4 測定項目及方法

小麥成熟期，每個小區實收4 m2測產，同時預留曬干后的小麥籽粒2.5 kg 用于分析籽粒品質、流變特性及拉伸性能等指標。水分（GB 5009.3—2016）、蛋白質（干基，GB 5009.5—2016）、容重（GB/T 5498—2013）、濕面筋（GB/T 5506.2—2008）、吸水量（GB/T 14614—2006）、形成時間（GB/T 14614—2006）、穩定時間（GB/T 14614—2006）、弱化度（GB/T 14614—2006）、能量（GB/T 14615—2006）、恒定變形拉伸阻力（GB/T 14615—2006）、延伸性（GB/T 14615—2006）、最大拉伸阻力（GB/T 14615—2006）、出粉率（NY/T 1094.1-4—2006）等指標的分析方法均采用國家標準。

1.5 數據處理

數據采用Excel 2007、SPSS 25.0 等軟件進行分析整理、作圖；采用LSD 法進行顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 氮肥不同減施水平下小麥籽粒產量的變化

由圖1 可知，與CK 相比，RF20 處理在2 個年度（2018、2019 年）的小麥產量均略有增加，但差異不顯著；RF10 和RF30 處理產量均下降，但只有RF30 處理在減施當季（2018 年）顯著下降，減產幅度達13.35%。說明在旋耕方式下，連續減施10%和20%的氮肥不會顯著影響產量，但減施30%氮肥則會造成小麥減產，且呈顯著趨勢。因此，在旋耕條件下，采用氮肥減施10%和20%的技術可以實現減施穩產的目的。

2.2 氮肥不同減施水平下小麥籽粒品質的變化

由表1 可知，氮肥減施當季（2018 年），RF10 處理籽粒含水量低于CK，RF20、RF30 處理則高于CK，且顯著高于RF10 處理；氮肥減施后籽粒蛋白質（干基）含量均下降，降低2.14%～3.91%，但各處理之間差異均不顯著；籽粒容重方面，氮肥減施后與CK（770.50 g/L）相比均有增大，RF10 處理增大0.91%，RF20 和RF30 處理顯著增大，分別增加約1.36%、0.97%；出粉率與容重的變化趨勢相似，其中，RF30 處理較CK增加1.31%，且差異達顯著水平。

由表1 還可知，氮肥連續減施（2019 年），籽粒含水量與對照相比略有增加，但是處理間差異均不顯著；RF10、RF20 處理籽粒蛋白質（干基）含量較CK 升高，RF30 處理下降，所有處理間差異均不顯著；RF10、RF20 和RF30 處理籽粒容重與CK 相比均顯著增大，分別增加0.74%、0.98%、1.11%；氮肥減施后對出粉率影響較小，各處理之間差異均不顯著。

表1 氮肥不同減施水平下小麥籽粒品質的比較

2.3 氮肥不同減施水平下小麥面粉流變特性的變化

面粉流變特性方面，氮肥減施當季（2018 年），RF10，RF20 和RF30 處理的濕面筋含量較CK 均下降，而且隨著減施量的增加，濕面筋含量降幅增大，但各處理間差異不顯著；面粉吸水量減氮處理較CK 增加0.30～0.55 mL/100 g，但各處理之間差異均不顯著；面團形成時間和穩定時間減氮處理較CK均顯著縮短，分別縮短15.79%～23.68%、26.32%～28.95%；氮肥減施后面團弱化度較CK 升高6.86%～8.29%，但各處理間差異均不顯著（表2）。

表2 氮肥不同減施水平下小麥面粉流變特性的比較

從表2 還可以看出，氮肥連續減施（2019 年），濕面筋含量較CK 均有提高，但是差異不顯著；面粉吸水量穩中有增，其中，RF10 和RF20 處理分別顯著增加2.26%、3.06%，也均顯著高于RF30 處理；面團形成時間（RF30 處理除外）和穩定時間減氮處理較CK 均縮短，其中，RF20、RF30 處理的穩定時間均顯著縮短75%以上；弱化度減氮處理較CK 升高27%以上，但各處理間差異均不顯著。

2.4 氮肥不同減施水平下面粉拉伸指標的變化

從表3 可以看出，氮肥減施當季（2018 年），RF10、RF20 和RF30 處理的面粉能量、恒定變形拉伸阻力、最大拉伸阻力與CK 相比均下降，其中，RF30 處理恒定變形拉伸阻力下降顯著，其他指標在各處理之間差異均不顯著；面粉延伸性減氮處理與CK 持平或增大，但各處理間差異均不顯著。

表3 氮肥不同減施水平下2018 年小麥面粉拉伸指標的變化

由表4 可知，氮肥連續減施（2019 年），RF10、RF20 處理面粉能量、恒定變形拉伸阻力、最大拉伸阻力較CK 均減少，但差異不顯著；連續減施后，RF10 處理延伸性與CK 相比略有增加，RF20 處理延伸性下降，差異不顯著；RF30 處理的面粉能量、恒定變形拉伸阻力、最大拉伸阻力較CK 均增加，延伸性下降，其中，恒定變形拉伸阻力RF30 處理顯著高于CK、RF10、RF20 處理，最大拉伸阻力RF30處理顯著高于RF20 處理。

表4 氮肥不同減施水平下2019 年小麥面粉拉伸指標的變化

3 結論

本研究表明，連續2 季減施氮肥處理（RF10、RF20 和RF30）對小麥籽粒水分、蛋白質、濕面筋、弱化度、面粉能量、延伸性和最大拉伸阻力都無顯著影響，但顯著增加了小麥籽粒容重，縮短了面團穩定時間。3 種減施氮肥處理中，減施10%和20%處理不會顯著影響產量，但減施30%處理導致小麥減產，且當季顯著減產。因此，在生產中，氮肥減施應控制在10%～20%的范圍內，不僅可以實現減施穩產，而且不會顯著降低籽粒的品質，進而保障糧食加工、營養及商業品質。綜上，在旋耕方式及300 kg/hm2氮肥基準下，減施氮肥10%（270 kg/hm2）和20%（240 kg/hm2）處理不會造成小麥減產和品質降低，是該地區適宜的施氮量。