旋耕方式下氮肥不同减施水平对小麦品质的影响

聂胜委，张巧萍，许纪东，张玉亭，何 宁，张浩光

（1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南郑州 450002；2.遂平县农业科学试验站，河南遂平 463100）

小麦生产在满足人类生活、保障食物供给等方面地位极其重要，为保障国家粮食安全作出了重要贡献。小麦产量与化肥施用量密切相关，适量增施化肥可以促进小麦增产，但自2000 年以来我国化肥施用量以年均3%的速度递增，2015 年达到6 022.6 万t[1]，小麦季氮肥施用量总体上也呈现较高的现象。在渭北地区的调查表明，施氮偏高的农户占20.2%，很高的农户占到43.5%，过量施氮的农户占63.7%[2]，施氮量最高达454 kg/hm2[3]。过量施用氮肥不仅易造成小麦倒伏减产，而且对土壤、水体和大气构成严重威胁[4-5]。因此，进行氮肥减量、适量研究，保护生态环境和保障粮食安全成为近年来关注的热点领域。

为促进小麦高产，除品种因素外，多数研究集中在小麦需肥特性[6-9]、施肥技术[2-3，10-19]、耕作方式[20-22]等方面。在氮肥减施研究中，在225 kg/hm2投入水平上，减施10%～20%氮肥不影响产量，且可提高产投比和经济效益[23]；在180 kg/hm2基准上，减氮5%～10%能增产4%～7%，同时氮肥利用率提高7%～8%[24]。可见，减施氮肥能够增产和提高效益。但已有研究采用的减施基准不统一，且多侧重于产量方面，对小麦品质等关注较少。

本研究结合统计资料和现有农户调查文献资料，采用华北平原区小麦季农田氮肥过量施用水平均值300 kg/hm2[25]为基准，研究旋耕方式下氮肥不同减施水平对小麦品质的影响，旨在为氮肥合理减施提供借鉴。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于河南省遂平县农业科学试验站（33°15′N、113°98′E）基地，属亚热带湿润大陆性季风型气候。气候温和，雨量充沛，光照充足，四季分明，年平均气温15.1 ℃、日照时数2 126 h、降水量927 mm、无霜期226 d。土壤类型为砂姜黑土，重壤偏黏；试验地基础土壤（0～20 cm 土层）基本理化性状为：pH 值5.9、有机质含量6.52 g/kg、碱解氮含量18.6 mg/kg、有效磷含量110.40 mg/kg、速效钾含量139.10 mg/kg。

1.2 试验材料

供试小麦品种为遂选101（豫审麦2015004）。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，氮肥投入基准为300 kg/hm2，小麦生长季设过量施氮（300 kg/hm2，CK）、减氮10%（270 kg/hm2，RF10）、减氮20%（240 kg/hm2，RF20）、减氮30%（210 kg/hm2，RF30）4 个氮肥处理，各处理磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）施用量相同，均为82.5 kg/hm2；每个处理重复3 次，共计12 个小区，小区面积24.5 m×6.0 m。施肥处理中，70%的氮肥和全部磷、钾肥作基肥在整地时一次性施入，剩余30%氮肥在拔节期作追肥施入，试验所用氮肥、磷肥、钾肥分别为尿素（CO（NH2）2）、磷酸一铵（NH4H2PO4）和氯化钾（KCl）。上茬作物为青贮玉米，分别于2017、2018 年10 月下旬机播楼播种，播量150 kg/hm2，行距20 cm，分别于次年（2018、2019 年）6 月上旬收获。收获后粉碎灭茬，然后用常规旋耕机旋耕2 遍，深度为（12±5）cm，施肥、播种。其他田间管理措施等保持一致。

1.4 测定项目及方法

小麦成熟期，每个小区实收4 m2测产，同时预留晒干后的小麦籽粒2.5 kg 用于分析籽粒品质、流变特性及拉伸性能等指标。水分（GB 5009.3—2016）、蛋白质（干基，GB 5009.5—2016）、容重（GB/T 5498—2013）、湿面筋（GB/T 5506.2—2008）、吸水量（GB/T 14614—2006）、形成时间（GB/T 14614—2006）、稳定时间（GB/T 14614—2006）、弱化度（GB/T 14614—2006）、能量（GB/T 14615—2006）、恒定变形拉伸阻力（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）等指标的分析方法均采用国家标准。

1.5 数据处理

数据采用Excel 2007、SPSS 25.0 等软件进行分析整理、作图；采用LSD 法进行显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 氮肥不同减施水平下小麦籽粒产量的变化

由图1 可知，与CK 相比，RF20 处理在2 个年度（2018、2019 年）的小麦产量均略有增加，但差异不显著；RF10 和RF30 处理产量均下降，但只有RF30 处理在减施当季（2018 年）显著下降，减产幅度达13.35%。说明在旋耕方式下，连续减施10%和20%的氮肥不会显著影响产量，但减施30%氮肥则会造成小麦减产，且呈显著趋势。因此，在旋耕条件下，采用氮肥减施10%和20%的技术可以实现减施稳产的目的。

2.2 氮肥不同减施水平下小麦籽粒品质的变化

由表1 可知，氮肥减施当季（2018 年），RF10 处理籽粒含水量低于CK，RF20、RF30 处理则高于CK，且显著高于RF10 处理；氮肥减施后籽粒蛋白质（干基）含量均下降，降低2.14%～3.91%，但各处理之间差异均不显著；籽粒容重方面，氮肥减施后与CK（770.50 g/L）相比均有增大，RF10 处理增大0.91%，RF20 和RF30 处理显著增大，分别增加约1.36%、0.97%；出粉率与容重的变化趋势相似，其中，RF30 处理较CK增加1.31%，且差异达显著水平。

由表1 还可知，氮肥连续减施（2019 年），籽粒含水量与对照相比略有增加，但是处理间差异均不显著；RF10、RF20 处理籽粒蛋白质（干基）含量较CK 升高，RF30 处理下降，所有处理间差异均不显著；RF10、RF20 和RF30 处理籽粒容重与CK 相比均显著增大，分别增加0.74%、0.98%、1.11%；氮肥减施后对出粉率影响较小，各处理之间差异均不显著。

表1 氮肥不同减施水平下小麦籽粒品质的比较

2.3 氮肥不同减施水平下小麦面粉流变特性的变化

面粉流变特性方面，氮肥减施当季（2018 年），RF10，RF20 和RF30 处理的湿面筋含量较CK 均下降，而且随着减施量的增加，湿面筋含量降幅增大，但各处理间差异不显著；面粉吸水量减氮处理较CK 增加0.30～0.55 mL/100 g，但各处理之间差异均不显著；面团形成时间和稳定时间减氮处理较CK均显著缩短，分别缩短15.79%～23.68%、26.32%～28.95%；氮肥减施后面团弱化度较CK 升高6.86%～8.29%，但各处理间差异均不显著（表2）。

表2 氮肥不同减施水平下小麦面粉流变特性的比较

从表2 还可以看出，氮肥连续减施（2019 年），湿面筋含量较CK 均有提高，但是差异不显著；面粉吸水量稳中有增，其中，RF10 和RF20 处理分别显著增加2.26%、3.06%，也均显著高于RF30 处理；面团形成时间（RF30 处理除外）和稳定时间减氮处理较CK 均缩短，其中，RF20、RF30 处理的稳定时间均显著缩短75%以上；弱化度减氮处理较CK 升高27%以上，但各处理间差异均不显著。

2.4 氮肥不同减施水平下面粉拉伸指标的变化

从表3 可以看出，氮肥减施当季（2018 年），RF10、RF20 和RF30 处理的面粉能量、恒定变形拉伸阻力、最大拉伸阻力与CK 相比均下降，其中，RF30 处理恒定变形拉伸阻力下降显著，其他指标在各处理之间差异均不显著；面粉延伸性减氮处理与CK 持平或增大，但各处理间差异均不显著。

表3 氮肥不同减施水平下2018 年小麦面粉拉伸指标的变化

由表4 可知，氮肥连续减施（2019 年），RF10、RF20 处理面粉能量、恒定变形拉伸阻力、最大拉伸阻力较CK 均减少，但差异不显著；连续减施后，RF10 处理延伸性与CK 相比略有增加，RF20 处理延伸性下降，差异不显著；RF30 处理的面粉能量、恒定变形拉伸阻力、最大拉伸阻力较CK 均增加，延伸性下降，其中，恒定变形拉伸阻力RF30 处理显著高于CK、RF10、RF20 处理，最大拉伸阻力RF30处理显著高于RF20 处理。

表4 氮肥不同减施水平下2019 年小麦面粉拉伸指标的变化

3 结论

本研究表明，连续2 季减施氮肥处理（RF10、RF20 和RF30）对小麦籽粒水分、蛋白质、湿面筋、弱化度、面粉能量、延伸性和最大拉伸阻力都无显著影响，但显著增加了小麦籽粒容重，缩短了面团稳定时间。3 种减施氮肥处理中，减施10%和20%处理不会显著影响产量，但减施30%处理导致小麦减产，且当季显著减产。因此，在生产中，氮肥减施应控制在10%～20%的范围内，不仅可以实现减施稳产，而且不会显著降低籽粒的品质，进而保障粮食加工、营养及商业品质。综上，在旋耕方式及300 kg/hm2氮肥基准下，减施氮肥10%（270 kg/hm2）和20%（240 kg/hm2）处理不会造成小麦减产和品质降低，是该地区适宜的施氮量。