孫文彥， 趙秉強(qiáng)， 田昌玉， 李 娟， 林治安， So H B

(1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院德州鹽堿土改良實(shí)驗(yàn)站, 山東德州 253015；3 Environmental Futures Center, Griffith University, Nathan, QLD 4111, Australia)

氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥品質(zhì)的影響

孫文彥1, 2， 趙秉強(qiáng)1*， 田昌玉2， 李 娟1， 林治安2， So H B3

(1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院德州鹽堿土改良實(shí)驗(yàn)站, 山東德州 253015；3EnvironmentalFuturesCenter,GriffithUniversity,Nathan,QLD4111,Australia)

在連續(xù)4年有機(jī)無(wú)機(jī)氮肥配施試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)置不同冬小麥品種研究氮肥類(lèi)型(無(wú)機(jī)肥氮、 有機(jī)肥氮以及有機(jī)肥氮與無(wú)機(jī)肥氮配施)和用量(N 0、 45、 90、 120、 180和240 kg/hm2)對(duì)冬小麥子粒品質(zhì)的影響。結(jié)果表明， 中穗型品種石麥15和大穗型品種濰麥8的子粒產(chǎn)量和各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)差異顯著，其中石麥15的產(chǎn)量、 沉降值、 形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間分別比濰麥8高12.62%、 5.09%、 5.85%、 25.35%，而粗蛋白、 濕面筋和吸水率則比濰麥8顯著低11.03%、 15.51%、 5.49%。子粒產(chǎn)量、 粗蛋白、 濕面筋和沉降值及形成時(shí)間與植株吸氮量極顯著正相關(guān)，吸水率和穩(wěn)定時(shí)間與植株吸氮量的相關(guān)性較差。單施無(wú)機(jī)氮180 kg/hm2(0/180處理)和240 kg/hm2(0/240處理)及有機(jī)無(wú)機(jī)氮配施240 kg/hm2(120/120處理)植株吸氮量最高且三者差異不顯著，而單施有機(jī)氮240 kg/hm2(240/0處理)植株吸氮量顯著低于0/180、 0/240和120/120處理。施氮量小于240 kg/hm2時(shí)等氮量比較，單施無(wú)機(jī)氮吸氮量大于有機(jī)無(wú)機(jī)配施，單施有機(jī)氮最??；且施氮量越低，不同施氮類(lèi)型間吸氮量差異越小。兩品種均在單施無(wú)機(jī)氮180和240 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高且各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)，有機(jī)無(wú)機(jī)氮配施120/120處理對(duì)比等量無(wú)機(jī)氮單施0/240處理產(chǎn)量不降低且品質(zhì)指標(biāo)不下降，單施有機(jī)氮240/0處理產(chǎn)量和子粒品質(zhì)都較0/240和120/120處理差；施氮量低于240 kg/hm2時(shí)，單施無(wú)機(jī)氮處理的產(chǎn)量和各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于有機(jī)無(wú)機(jī)配施，有機(jī)無(wú)機(jī)配施又優(yōu)于單施有機(jī)氮，這與有機(jī)肥供氮不足有關(guān)。

氮肥類(lèi)型； 施氮量； 冬小麥； 子粒品質(zhì)

Abstract: A 4 years organic and inorganic N combined application experiment was conducted to study the effects of N input types and rates on the grain yield and quality of different winter wheat cultivars. Three N input types(organic N, inorganic N, organic N combined with inorganic N), six N input rates(N 0, 45, 90, 120, 180, 240 kg/ha) and two winter wheat cultivars(Shimai 15 and Weimai 8) were selected in this paper. The results showed that cultivars, N input types and rates had significant effects on grain yield and quality parameters. The grain yield, sedimentation value, development time, stability time of Shimai 15 were 12.62%, 5.09%, 5.85%, 25.35% higher than those of Weimai 8, crude protein, wet gluten and water absorption of Shimai 15 were 11.03%, 15.51%, 5.49% lower than those of Weimai 8. The grain yield, crude protein, wet gluten, sedimentation value and development time were significantly positive correlated with plant N uptake, while the water absorption and stability time had low correlations with plant N uptake. The treatments of 0/180 and 0/240(inorganic N 180 and 240 kg/ha) had the highest plant N uptakes and grain yields and improved grain quality which were also true in the treatment of 120/120(combined organic N 120 kg/ha with inorganic N 120 kg/ha). When organic N was single applied, all the high(240 kg/ha), middle(120 kg/ha) and low(45 kg/ha) N input rates had the lowest plant N uptake and grain yields and quality compared to the same N input rate of inorganic N single application and organic and inorganic N combined application due to the low nitrogen supply capacity of manure.

Keywords: nitrogen type; nitrogen rate; winter wheat; grain quality

近三十年來(lái)，我國(guó)小麥單產(chǎn)和總產(chǎn)不斷提高，但品質(zhì)并沒(méi)有同步提高[1]，隨著現(xiàn)代小麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及人們對(duì)質(zhì)量要求的提高，小麥品質(zhì)研究越來(lái)越引起人們的重視?；蛐妥鳛槠焚|(zhì)特性的基礎(chǔ)，決定了不同小麥品種間品質(zhì)存在顯著的差異[2]，但環(huán)境條件對(duì)小麥品質(zhì)的影響也不容輕視[3]。在環(huán)境因素中，施肥對(duì)品質(zhì)的影響尤為重要且易受調(diào)控，其中氮素是影響小麥品質(zhì)最重要的元素。研究表明，施氮量、 施氮時(shí)期均顯著影響小麥品質(zhì)[4]，在一定范圍內(nèi)增加施氮量，不僅可以使小麥產(chǎn)量得到顯著提高，而且可顯著增加子粒蛋白及面筋含量，增加形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間等，從而使小麥產(chǎn)量和子粒蛋白得到協(xié)同提高，但過(guò)量施氮在增加子粒蛋白含量的同時(shí)可能降低產(chǎn)量[5-7]；不同生育期追施氮肥對(duì)小麥品質(zhì)影響很大，前期施氮有利于提高產(chǎn)量而后期追氮更有利于蛋白質(zhì)含量的提高[8]。磷素對(duì)小麥品質(zhì)也有重要影響，缺磷土壤上施用磷肥可顯著提高小麥產(chǎn)量并改善品質(zhì)，而施磷量超過(guò)150 kg/hm2就會(huì)因產(chǎn)量提高的稀釋效應(yīng)降低子粒品質(zhì)[9]。鉀素可通過(guò)改善氮代謝而影響子粒品質(zhì)，適量施用鉀肥(90 kg/hm2左右)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)調(diào)提高，再過(guò)多投入鉀肥并不利于產(chǎn)量和品質(zhì)的同步改善[10]。而一般只有在缺素或有效養(yǎng)分含量不足的土壤中補(bǔ)充中、 微量元素才對(duì)小麥品質(zhì)有促進(jìn)作用[11]。

氮、磷、鉀適當(dāng)配比可以有效提高小麥品質(zhì)[12-13]。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究表明[14-15]，長(zhǎng)期只施用磷、鉀肥而不施氮肥則嚴(yán)重降低小麥產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)，長(zhǎng)期偏施氮肥雖然降低作物產(chǎn)量但沒(méi)有明顯降低蛋白質(zhì)含量和大多數(shù)加工品質(zhì)指標(biāo)；氮磷鉀適當(dāng)配比或在此基礎(chǔ)上配施有機(jī)肥或秸稈還田[13-15]不但可以提高小麥產(chǎn)量，而且對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)都有顯著的改善。雖然研究表明增施有機(jī)肥可增加子粒蛋白質(zhì)含量，還可提高子粒干、 濕面筋和氨基酸含量，使沉降值出現(xiàn)下降趨勢(shì)[13-14]，但是有機(jī)肥對(duì)小麥品質(zhì)影響機(jī)理仍需進(jìn)一步深入研究。

雖然大量研究揭示了施肥尤其是氮肥在改善小麥品質(zhì)中的重要作用，但現(xiàn)有報(bào)道中有關(guān)有機(jī)無(wú)機(jī)氮肥定量施用對(duì)小麥子粒品質(zhì)的相關(guān)研究很少。本研究在連續(xù)4年有機(jī)無(wú)機(jī)肥氮定量配施試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)置不同小麥品種來(lái)研究氮肥類(lèi)型和用量對(duì)不同小麥品種品質(zhì)的影響，以期為實(shí)際生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定位試驗(yàn)于2007年10月開(kāi)始，在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院德州鹽堿土改良實(shí)驗(yàn)站陵縣試驗(yàn)基地(37.35°N, 116.57°E; 海拔21.4 m)進(jìn)行。陵縣試驗(yàn)基地位于黃淮海地區(qū)黃河下游平原，屬暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)季候，年均溫12.5℃，平均無(wú)霜期202 d，年均降水量550 mm。試驗(yàn)地屬于鹽化潮土，土壤質(zhì)地為輕壤，試驗(yàn)實(shí)施前土壤基本理化性狀見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)土壤理化性狀(0—40 cm)

從2009年10月夏玉米收獲后，施肥處理的肥料用量稍有變動(dòng)。每季作物的4個(gè)有機(jī)肥(牛糞)水平的投入量以氮量投入做標(biāo)定，投入量(本文稱作“有機(jī)氮”)分別為N 0、 45、 120、 240 kg/hm2，6個(gè)化肥氮(尿素)水平(簡(jiǎn)稱“無(wú)機(jī)氮”)對(duì)應(yīng)變更為N 0、 45、 90、 120、 180、 240 kg/hm2。施用方法為，小麥季化肥氮分次施用，其中50%用作基肥，50%在拔節(jié)期追肥，玉米季化肥氮100%用作基肥；有機(jī)肥在冬小麥和夏玉米上均做基肥一次性施用。各處理的磷、鉀肥用量按足量且等量的原則設(shè)計(jì)(冬小麥和夏玉米每季作物P2O5和K2O的用量分別按150 kg/hm2投入，且24個(gè)處理投入的磷、鉀量相同)。如果最高用量有機(jī)肥(牛糞)處理中的P2O5和K2O量超過(guò)150 kg/hm2時(shí)，則各處理的P2O5和K2O用量按最高有機(jī)肥(牛糞)處理中的實(shí)際P2O5和K2O量投入；如果最高用量有機(jī)肥(牛糞)處理中的P2O5和(或)K2O量低于150 kg/hm2，則各處理的P2O5和(或)K2O用量按150 kg/hm2投入；其中有機(jī)肥處理缺失的磷和(或)鉀肥，用化學(xué)磷肥(普鈣)和鉀肥(硫酸鉀)補(bǔ)足。磷、鉀肥在冬小麥和夏玉米播種前作基肥一次性施用。農(nóng)田其它農(nóng)事操作按豐產(chǎn)要求進(jìn)行。

圖1 20092011年小麥生育期月平均氣溫及降雨量Fig.1 Average monthly air temperature and rainfall in wheat growth stage from 2009 to 2011

本文對(duì)11個(gè)肥料處理(試驗(yàn)處理中有機(jī)肥氮和無(wú)機(jī)肥氮在文中分別記為有機(jī)氮/無(wú)機(jī)氮, kg/hm2： 0/0、 0/45、 0/90、 0/120、 0/180、 0/240、 45/0、 45/45、 120/0、 120/120、 240/0)的冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定，探討不同氮肥類(lèi)型和用量對(duì)不同基因型冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

冬小麥成熟后，每個(gè)小麥品種選取有代表性的樣區(qū)(4 m2)測(cè)定子粒和生物產(chǎn)量；子粒測(cè)定氮含量(N%)并折算粗蛋白含量(5.70×N%)[16]。

子粒品質(zhì)指標(biāo)： 濕面筋含量按照GB/T5006.2-2008進(jìn)行測(cè)定[17]；沉降值用BAU-A沉降值儀按照NY/T 1095-2006進(jìn)行測(cè)定[17]；粉質(zhì)儀指標(biāo)(吸水時(shí)間，形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間)用Brabender粉質(zhì)儀按照GB/T14614-2006進(jìn)行測(cè)定[17]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

利用SAS V8.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，并用LSD(P<0.05)法多種比較。利用SAS V8.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響

表2 氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響(kg/hm2)

注(Note)： *為每個(gè)施肥處理的年際和品種效應(yīng)的平均值 Mean value means the average of different years and cultivars. 不同小寫(xiě)字母表示同一列中不同肥料處理間在5%水平差異顯著；不同大寫(xiě)字母表示品種間在5%水平差異顯著 Different smaller letters indicate the difference between fertilizations at the 5% level and different capital letters indicate the difference between cultivars at the 5% level(LSD test).

品種之間進(jìn)行比較(兩年均值)可以看出(表2)，石麥15產(chǎn)量高于濰麥8(增產(chǎn)幅度達(dá)12.62%)，且在各個(gè)氮肥處理中石麥15均比濰麥8表現(xiàn)出增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。在單施無(wú)機(jī)氮處理0/45、 0/90、 0/120，單施有機(jī)氮處理120/0、 240/0及有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理45/45、 120/120中兩品種的產(chǎn)量差異大于10%，而在其余處理中產(chǎn)量差異小于10%；在不同氮肥類(lèi)型中，兩個(gè)品種均表現(xiàn)為產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，且當(dāng)施氮量小于240 kg/hm2時(shí)，單施無(wú)機(jī)氮處理的產(chǎn)量高于等氮量有機(jī)無(wú)機(jī)配施，有機(jī)無(wú)機(jī)配施又高于單施有機(jī)氮處理；等氮量為240 kg/hm2的不同處理之間比較，單施無(wú)機(jī)氮與有機(jī)無(wú)機(jī)配施產(chǎn)量差異不顯著，但兩者均顯著高于單施有機(jī)氮處理。品種在不同年際間表現(xiàn)為兩年趨勢(shì)一致；由此可知，兩個(gè)品種對(duì)氮肥類(lèi)型和用量的反應(yīng)一致，但中穗型品種石麥15在本試驗(yàn)中有明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。

2.2 氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥品質(zhì)的影響

表3 氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥子粒粗蛋白含量的影響(%)

注(Note)： *為每個(gè)施肥處理的年際和品種效應(yīng)的平均值 Mean value means the average of different years and cultivars.不同小寫(xiě)字母表示同一列中不同肥料處理間在5%水平差異顯著；不同大寫(xiě)字母表示品種間在5%水平差異顯著 Different smaller letters indicate the difference between fertilizations at the 5% level and different capital letters indicate the difference between cultivars at the 5% level(LSD test).

品種間兩年均值顯示，濰麥8濕面筋含量比石麥15高15.51%，且各個(gè)處理表現(xiàn)趨勢(shì)一致，除不施氮和單施有機(jī)肥120/0 處理兩品種濕面筋含量差異小于5%外，其他處理濰麥8均比石麥15高15%以上；兩品種均表現(xiàn)為隨氮肥投入的增加濕面筋含量也相應(yīng)增加，0/180和0/240處理粗蛋白含量最大且與120/120處理差異不顯著，施氮量低于240 kg/hm2時(shí)，兩品種均是單施無(wú)機(jī)氮高于等量有機(jī)無(wú)機(jī)配施，單施有機(jī)氮最差。兩品種在年際間的表現(xiàn)趨勢(shì)一致。由此可知，兩個(gè)品種的濕面筋含量對(duì)氮肥類(lèi)型和用量的反應(yīng)一致，但濰麥8的濕面筋含量明顯高于石麥15，這與粗蛋白在兩個(gè)品種間的表現(xiàn)趨勢(shì)一致。

表4 氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥子粒濕面筋含量的影響(%)

注(Note)： *為每個(gè)施肥處理的年際和品種效應(yīng)的平均值 Mean value means the average of different years and cultivars.不同小寫(xiě)字母表示同一列中不同肥料處理間在5%水平差異顯著， 不同大寫(xiě)字母表示品種間在5%水平差異顯著 Different smaller letters indicate the difference between fertilizations at the 5% level and different capital letters indicate the difference between cultivars at the 5% level(LSD test).

品種間兩年均值顯示，石麥15沉降值比濰麥8高5.09%，兩者差異顯著，但不同的氮肥用量下兩者表現(xiàn)不同。無(wú)機(jī)氮量小于90 kg/hm2時(shí)，石麥15的沉降值高于濰麥8，無(wú)機(jī)氮量大于90 kg/hm2時(shí)濰麥8的沉降值高于石麥15，而單施有機(jī)氮和有機(jī)無(wú)機(jī)配施時(shí)均是石麥15的沉降值高于濰麥8，由此可知，在高氮投入下濰麥8有明顯的優(yōu)勢(shì)，而在低氮投入時(shí)石麥15表現(xiàn)較好；兩品種沉降值隨施氮量的變化在不同氮肥類(lèi)型間相似，均是隨施氮量增加沉降值提高，單施無(wú)機(jī)氮180或240 kg/hm2時(shí)達(dá)最大且與配施處理120/120無(wú)顯著差異；兩個(gè)品種均為單施無(wú)機(jī)氮高于有機(jī)無(wú)機(jī)配施，而單施等量有機(jī)氮處理沉降值較低；在施氮量小于45 kg/hm2時(shí)肥料類(lèi)型間沉降值無(wú)顯著差異，施氮量大于45 kg/hm2時(shí)肥料類(lèi)型間差異顯著。兩品種在不同年際間的表現(xiàn)趨勢(shì)與兩年均值一致。

表5 氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥沉降值的影響(mL)

注(Note)： *為每個(gè)施肥處理的年際和品種效應(yīng)的平均值 Mean value means the average of different years and cultivars. 不同小寫(xiě)字母表示同一列中不同肥料處理間在5%水平差異顯著，不同大寫(xiě)字母表示品種間在5%水平差異顯著 Different smaller letters indicate the difference between fertilizations at the 5% level and different capital letters indicate the difference between cultivars at the 5% level(LSD test).

品種間兩年均值(表6)顯示，濰麥8的吸水率比石麥15高5.49%，且各處理均是濰麥8高于石麥15。兩個(gè)品種的吸水率對(duì)氮肥類(lèi)型和用量的反應(yīng)不同，濰麥8吸水率高但對(duì)氮反應(yīng)不敏感，石麥15吸水率低且對(duì)氮反應(yīng)敏感。石麥15的吸水率隨無(wú)機(jī)氮投入增加而增加，到180 kg/hm2時(shí)為最大，隨后顯著下降，各有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理與單施有機(jī)氮的吸水率無(wú)顯著差異且兩者都低于單施等量無(wú)機(jī)氮，濰麥8吸水率受氮肥類(lèi)型和用量的影響較小，沒(méi)有表現(xiàn)出隨施氮量增加而顯著變化的趨勢(shì)。兩品種年際間雖有差異，但濰麥8吸水率始終顯著高于石麥15。

表6 氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥面粉吸水率的影響(%)

注(Note)： *為每個(gè)施肥處理的年際和品種效應(yīng)的平均值 Mean value means the average of different years and cultivars.不同小寫(xiě)字母表示同一列中不同肥料處理間在5%水平差異顯著；不同大寫(xiě)字母表示品種間在5%水平差異顯著 Different smaller letters indicate the difference between fertilizations at the 5% level and different capital letters indicate the difference between cultivars at the 5% level(LSD test).

分別比不施氮處理提高22.92%、 20.14%、

注(Note)： *為每個(gè)施肥處理的年際和品種效應(yīng)的平均值 Mean value means the average of different years and cultivars.不同小寫(xiě)字母表示同一列中不同肥料處理間在5%水平差異顯著；不同大寫(xiě)字母表示品種間在5%水平差異顯著 Different smaller letters indicate the difference between fertilizations at the 5% level and different capital letters indicate the difference between cultivars at the 5% level(LSD test).

品種間兩年均值顯示，石麥15的穩(wěn)定時(shí)間顯著高于濰麥8(25.35%)，各個(gè)處理年際間表現(xiàn)趨勢(shì)一致，均為石麥15高于濰麥8，但兩個(gè)品種對(duì)氮肥類(lèi)型和用量的反應(yīng)有很大的不同，對(duì)于石麥15而言，不施氮和單施無(wú)機(jī)氮0/120的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間最低，而單施低量無(wú)機(jī)氮和高量無(wú)機(jī)氮的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間都較高，有機(jī)無(wú)機(jī)配施的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間要高于單施有機(jī)氮。而濰麥8的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間在三個(gè)氮肥類(lèi)型間差異較石麥15小，不同氮肥用量間差異也不大。兩品種在年際間的表現(xiàn)也有所差異，其中2010年不同氮肥處理間的差異(CV24.98%)顯著大于2011年(CV14.31%)。

2.3 子粒品質(zhì)與植株吸氮量的關(guān)系

表8 氮肥類(lèi)型和用量對(duì)冬小麥面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的影響(min)

注(Note)： *為每個(gè)施肥處理的年際和品種效應(yīng)的平均值 Mean value means the average of different years and cultivars. 不同小寫(xiě)字母表示同一列中不同肥料處理間5%差異顯著；不同大寫(xiě)字母表示品種間5%差異顯著 Different smaller letters indicate the difference between fertilizations at the 5% level and different capital letters indicate the difference between cultivars at the 5% level(LSD test).

圖2 施氮量與植株吸氮量的關(guān)系Fig.2 Correlation between N input rates and plant N uptakes

由圖3可以看出，子粒產(chǎn)量(y)與植株吸氮量(x)有極顯著的相關(guān)性(r=0.9735，P<0.0001)，可用y=-0.1819x2+75.83x-277.78表示。單施無(wú)機(jī)氮0/180、 0/240及120/120處理有最高的吸氮量而子粒產(chǎn)量也達(dá)到最高(7600 kg/hm2)，單施有機(jī)氮處理240/0(吸氮量為100 kg/hm2)的子粒產(chǎn)量?jī)H為5290 kg/hm2。施氮量小于240 kg/hm2時(shí)，單施無(wú)機(jī)氮子粒產(chǎn)量大于有機(jī)無(wú)機(jī)配施，有機(jī)無(wú)機(jī)配施又大于單施有機(jī)氮。此外，施氮量越小，子粒產(chǎn)量差異越小(表2和圖3)，這與不同施氮處理的地上部吸氮量密切相關(guān)(圖2和圖3)，也進(jìn)一步說(shuō)明了有機(jī)肥中的氮素供應(yīng)不足導(dǎo)致產(chǎn)量偏低。

由圖4、 圖5和圖6可以看出，子粒粗蛋白含量(y)與植株吸氮量(x)有極顯著的相關(guān)性(r=0.9779，P<0.0001)，可用y=0.0273x+6.1767表示(圖4)。濕面筋含量(y)與地上部吸氮量(x)也具有顯著的相關(guān)性(r=0.9812，P<0.0001)，可用y=0.0737x+17.93表示(圖5)。沉降值(y)與植株吸氮量(x)有顯著的相關(guān)性(r=0.9834，P<0.0001)，具體可用y=0.04x+11.43表示(圖6)。

圖3 植株吸氮量與子粒產(chǎn)量的關(guān)系Fig.3 Correlation between plant N uptake and grain yield

圖4 植株吸氮量與子粒粗蛋白含量的關(guān)系Fig.4 Correlation between plant N uptake and crude protein

圖5 植株吸氮量與濕面筋含量的關(guān)系Fig.5 Correlation between plant N uptake and wet gluten

由圖4、 圖5和圖6還可以看出，0/180和0/240及120/120的吸氮量最高且差異不大，三者具有最高的子粒粗蛋白含量和濕面筋含量及沉降值，且顯著高于240/0處理。施氮量小于240 kg/hm2時(shí)，單施無(wú)機(jī)氮處理的子粒粗蛋白含量和濕面筋含量及沉降值高于有機(jī)無(wú)機(jī)配施，而單施有機(jī)氮的上述指標(biāo)最低(表3、 表4、 表5)，這與不同氮肥類(lèi)型下植株吸氮量差異有關(guān)(圖2、 圖4、 圖5、 圖6)。

圖6 植株吸氮量與沉降值的關(guān)系Fig.6 Correlation between plant N uptake and sedimentation value

圖7 植株吸氮量與面粉吸水率的關(guān)系Fig.7 Correlation between plant N uptake and water absorption of flour

圖8 植株吸氮量與面團(tuán)形成時(shí)間的關(guān)系Fig.8 Correlation between plant N uptake and development time of wheat paste

圖7、 圖8和圖9顯示了表征面粉面團(tuán)流變學(xué)特性的粉質(zhì)儀指標(biāo)與植株吸氮量的關(guān)系。由此可以看出，植株吸氮量與吸水率(r=0.6380，P=0.0190)、 形成時(shí)間(r=0.9237，P<0.0001)和穩(wěn)定時(shí)間(r=0.5740，P=0.0403)有顯著或極顯著的正相關(guān)。其中形成時(shí)間(y)與植株吸氮量(x)的關(guān)系可以表示為y=0.004x+1.4788，0/180及0/240和120/120 因有最高的植株吸氮量而有最高的形成時(shí)間，三者均顯著高于240/0；施氮量小于240 kg/hm2，單施有機(jī)氮的形成時(shí)間大于有機(jī)無(wú)機(jī)配施，有機(jī)無(wú)機(jī)配施又大于單施有機(jī)氮，而且施氮量越小，形成時(shí)間差異越小(表7)，這與不同處理的植株吸氮量關(guān)系密切。雖然吸水率和穩(wěn)定時(shí)間也與植株吸氮量有顯著的相關(guān)性，但是并沒(méi)有表現(xiàn)出類(lèi)似其他指標(biāo)與植株吸氮量的規(guī)律性(表6、 表8、 圖7、 圖9)，這可能與這兩個(gè)指標(biāo)與子粒蛋白含量的相關(guān)性較低有關(guān)(表9)。

圖9 植株吸氮量與面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的關(guān)系Fig.9 Correlation between plant N uptake and stability time of wheat paste

表9 不同施氮類(lèi)型下冬小麥品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性(r)

注(Note)： 不同類(lèi)型的氮量為無(wú)機(jī)氮N 0、 45、 90、 120、 180、 240 kg/hm2， 有機(jī)氮N 0、 45、 120、 240 kg/hm2， 有機(jī)無(wú)機(jī)氮配施=0、 90(45/45)、 240(120/120) kg/hm2Different N input types are single inorganic N 0, 45, 90, 120, 180, 240 kg/ha, and single organic N 0, 45, 120, 240 kg/ha, and combined N(organic/inorganic) 0, 90(45/45), 240(120/120) kg/ha. *—P<0.05; **—P<0.01; ***—P<0.001; ns—No Significant.

2.4 不同施氮類(lèi)型下品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性

由表9可以看出，品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性在不同氮肥類(lèi)型下有所差別。 單施無(wú)機(jī)氮時(shí)，粗蛋白與濕面筋、 沉降值、 吸水率和形成時(shí)間顯著正相關(guān)，但與面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間無(wú)顯著相關(guān)性，濕面筋與各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)均顯著相關(guān)，沉降值與穩(wěn)定時(shí)間無(wú)顯著相關(guān)性，吸水率與形成時(shí)間也無(wú)顯著相關(guān)性；單施有機(jī)氮時(shí)，粗蛋白與形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間均無(wú)顯著相關(guān)性，濕面筋與沉降值及三個(gè)粉質(zhì)儀參數(shù)均無(wú)顯著相關(guān)性，沉降值、 面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間與吸水率也無(wú)顯著相關(guān)性；有機(jī)無(wú)機(jī)配施時(shí)，粗蛋白僅與面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間相關(guān)性達(dá)不到顯著水平，濕面筋和沉降值均與吸水率和穩(wěn)定時(shí)間無(wú)顯著相關(guān)性，吸水率與面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間亦不相關(guān)。由此可知，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理的各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性要優(yōu)于單施有機(jī)氮而差于單施無(wú)機(jī)氮(表9)。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)還表明，有機(jī)無(wú)機(jī)氮配施對(duì)產(chǎn)量及各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)均有顯著影響，且高量的有機(jī)無(wú)機(jī)配施120/120處理要優(yōu)于低量的(45/45)處理，前人研究也表明有機(jī)無(wú)機(jī)肥交互效應(yīng)對(duì)子粒產(chǎn)量和大部分品質(zhì)性狀均有顯著影響[21]，有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配合施用提高了小麥粗蛋白、 面筋含量、 沉降值及面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間等大部分品質(zhì)性狀[13-14]；此外，有研究表明，施用氮肥N 120 kg/hm2配合有機(jī)肥20 t/hm2可以提高子粒產(chǎn)量并改善品質(zhì)[23]，我們的研究表明在有機(jī)無(wú)機(jī)氮配比為1 ∶1條件下總量為N 240 kg/hm2可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高。

氮肥作為極為重要的營(yíng)養(yǎng)元素，在小麥開(kāi)花之前主要影響分蘗數(shù)以及單位面積的穗數(shù)和小花數(shù)；開(kāi)花后，主要通過(guò)影響灌漿過(guò)程來(lái)影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)形成[1-4]。本研究表明， 一方面施氮可以提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)，另一方面不同基因型小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)對(duì)氮肥類(lèi)型和用量的調(diào)控反應(yīng)不同，這可能與不同品種花前營(yíng)養(yǎng)器官氮素的積累狀況及其向子粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)速率有關(guān)[29]；此外，氮素的吸收和利用受氮肥類(lèi)型和施肥量以及施肥時(shí)期，施肥方式，還有溫度和土壤水分含量的影響，而這些都與品質(zhì)的形成關(guān)系密切[1]，研究表明，在增加氮肥總投入量的基礎(chǔ)上提高生育后期氮肥施用比例是取得小麥高產(chǎn)和高蛋白的有效措施[4, 8]，在本試驗(yàn)中單施有機(jī)氮和低量有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理的產(chǎn)量和品質(zhì)較差，而高量且分次單施無(wú)機(jī)氮處理和高量有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理均可以獲得較高的產(chǎn)量和品質(zhì)，這一方面與有機(jī)氮全部做基肥有關(guān)，另一方面還可能與小麥生長(zhǎng)期間有機(jī)肥中氮素的釋放速率緩慢，供氮不足有關(guān)。如果考慮到有機(jī)無(wú)機(jī)配施較單施無(wú)機(jī)氮更能降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響及其在培肥地力和持續(xù)提高農(nóng)田生產(chǎn)力方面的效果[13-15]，有機(jī)無(wú)機(jī)以1 ∶1配合且總氮量為N 240 kg/hm2為最優(yōu)選擇。

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Effectsofnitrogenfertilizertypesandinputratesonwinterwheatquality

SUN Wen-yan1, 2, ZHAO Bing-qiang1*, TIAN Chang-yu2, LI Juan1, LIN Zhi-an2, So H B3

(1InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofPlantNutritionandFertilizer,MinistryofAgriculture,Beijing100081,China; 2DezhouSaline-alkaliSoilReclamationExperimentalStationofChineseAcademyofAgriculturalSciences,DezhouShandong253015; 3EnvironmentalFuturesCenter,GriffithUniversity,Nathan,QLD4111,Australia)

2013-02-03接受日期2013-05-07

European Community financial participation for the Integrated Project (NUE-CROPSFP7-CP-IP222645); 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金(CARS-03); 中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(202-14)資助。

孫文彥(1982—), 男, 山東東營(yíng)人, 博士, 助理研究員, 主要從事水肥資源管理方面的研究。E-mail: wenyansun@126.com * 通信作者 E-mail: zhaobingqiang@caas.cn

S512.1.062

A

1008-505X(2013)06-1297-15