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硫包膜緩釋肥運(yùn)籌方式對(duì)強(qiáng)筋小麥氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2022-10-03 02:25蔣文月張新缽李福建李天兵李春燕丁錦峰郭文善朱新開
中國(guó)土壤與肥料 2022年8期
關(guān)鍵詞:花后氮素籽粒

馬 泉,蔣文月#,張新缽,李福建,李天兵,李春燕,丁錦峰,朱 敏,郭文善,朱新開,3*

(1.江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/揚(yáng)州大學(xué)小麥研究中心,江蘇 揚(yáng)州 225009;2.漢楓緩釋肥料(江蘇)有限公司,江蘇 姜堰 225510;3.教育部農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品安全國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,江蘇 揚(yáng)州 225009)

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物之一,實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)在保障國(guó)家糧食安全中起著重要作用[1]。施用氮肥是提高小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的主要措施,氮肥用量和運(yùn)籌對(duì)調(diào)節(jié)小麥群體結(jié)構(gòu)、促進(jìn)物質(zhì)積累和提高產(chǎn)量具有重要作用[2]。根據(jù)小麥的需氮規(guī)律,通過合理施氮調(diào)控土壤氮素供應(yīng)可以促進(jìn)小麥植株對(duì)氮素的吸收和積累,提高營(yíng)養(yǎng)器官氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn),并顯著提高氮素利用效率,是保證小麥籽粒氮素積累和提高產(chǎn)量的重要栽培措施[3-4]。小麥籽粒蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量既受花前貯存的碳、氮物質(zhì)調(diào)控,又受開花后植株的氮積累轉(zhuǎn)運(yùn)能力和光合生產(chǎn)能力的影響[5-6]。小麥開花至成熟是氮素吸收和分配的關(guān)鍵時(shí)期,開花后營(yíng)養(yǎng)器官的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)是籽粒氮素積累和籽粒蛋白質(zhì)形成的主要貢獻(xiàn)因子[7],對(duì)小麥籽粒的蛋白質(zhì)質(zhì)量和加工品質(zhì)等均有明顯的調(diào)控作用[8-9]。因此,協(xié)調(diào)小麥生育期氮素供應(yīng),是促進(jìn)小麥氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn),保障小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的重要途徑。但在實(shí)際生產(chǎn)中,常規(guī)氮肥不合理的施用往往導(dǎo)致氮素難以被作物高效利用,易通過氨揮發(fā)、徑流、淋溶和反硝化作用等多種方式損失[10-12],不僅導(dǎo)致資源浪費(fèi)和肥料利用率下降,還造成土壤酸化、水體富營(yíng)養(yǎng)化和溫室氣體排放加劇等嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[13]。

緩釋肥由于具有省時(shí)省工、養(yǎng)分長(zhǎng)效釋放,且與作物吸收同步等特點(diǎn),成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)減少施肥勞動(dòng)力投入、提高肥料利用率和提升作物增產(chǎn)潛力的重要途徑之一[14]。與普通尿素相比,緩釋尿素一方面能減少氮素淋失,改善土壤供氮能力,提高氮素利用率;另一方面氮素供應(yīng)易符合作物需肥規(guī)律,能協(xié)調(diào)群體結(jié)構(gòu),促進(jìn)物質(zhì)積累,從而增加作物產(chǎn)量和氮素積累[15-16]。冬小麥?zhǔn)苌陂L(zhǎng)度和養(yǎng)分需求特性的限制,一次性施用緩釋肥的實(shí)際效果目前還存在較大爭(zhēng)議,緩釋肥一次基施難以保證小麥全生育期的氮素養(yǎng)分供應(yīng),限制了小麥的增產(chǎn)潛力[17-18]。當(dāng)前市場(chǎng)上推廣的緩釋肥養(yǎng)分控釋期多為30~180 d,控釋期較短的緩釋肥養(yǎng)分釋放難以滿足小麥生長(zhǎng)需求,而180 d以上控釋期的緩釋肥存在肥效不穩(wěn)定和養(yǎng)分釋放速率與小麥養(yǎng)分需求不匹配等局限性。根據(jù)我們前期的研究結(jié)果,控釋期為90~120 d的緩釋肥全量或與尿素?fù)交靸纱问┯?,是目前農(nóng)業(yè)條件下冬小麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)的緩釋肥合理施用模式[19-20]。但相關(guān)研究主要集中在緩釋肥兩次施用對(duì)小麥群體動(dòng)態(tài)、物質(zhì)積累和產(chǎn)量等方面的影響,尚未分析緩釋肥兩次施用對(duì)強(qiáng)筋小麥氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn)和品質(zhì)的調(diào)控效應(yīng)。本試驗(yàn)以硫包膜緩釋肥和普通尿素為材料,根據(jù)節(jié)本、省工、增產(chǎn)、增效和提質(zhì)等目標(biāo)設(shè)計(jì)不同的施肥模式,研究不同施肥模式下強(qiáng)筋小麥的氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量和蛋白質(zhì)品質(zhì)和加工品質(zhì)等方面的差異,探討硫包膜緩釋肥在強(qiáng)筋小麥上增產(chǎn)增效優(yōu)質(zhì)的施肥模式及其調(diào)控機(jī)制,為硫包膜緩釋肥在強(qiáng)筋小麥高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)中的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況與供試材料

田間試驗(yàn)于2019年11月~2020年5月在江蘇省海安縣周寶進(jìn)家庭農(nóng)場(chǎng)(32°40′N,120°33′E)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為砂壤土,耕層(0~20 cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量32.32 g·kg-1,全氮含量1.45 g·kg-1,堿解氮含量116.34 mg·kg-1,有效磷含量23.63 mg·kg-1,速效鉀含量133.76 mg·kg-1。前茬為水稻,秸稈全量還田。供試小麥品種為強(qiáng)筋小麥農(nóng)麥88,屬春性中熟品種。供試氮肥分別為硫包膜緩釋肥(SCU,N-P2O5-K2O=26-12-12,養(yǎng)分控釋期為3~4個(gè)月,漢楓緩釋肥料[江蘇]有限公司生產(chǎn))和普通尿素(U,N 46.3%,市場(chǎng)購買)。試驗(yàn)配施的磷、鉀肥分別為過磷酸鈣(P2O512%)和氯化鉀(K2O 60%),市場(chǎng)購買。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素設(shè)計(jì),以硫包膜緩釋肥(SCU)和尿素(U)共設(shè)計(jì)6個(gè)施肥模式,模式設(shè)計(jì)及施肥方案詳見表1。另設(shè)不施氮空白用以計(jì)算氮效率。CK和M1~M3模 式 中 氮 用 量 為270 kg·hm-2,M4和M5模式氮用量229.5 kg·hm-2。各模式下磷(P2O5)、鉀(K2O)肥用量均為124.6 kg·hm-2,除硫包膜緩釋肥中所含磷、鉀外,不足部分采用過磷酸鈣和氯化鉀補(bǔ)至同一水平,全部基施。2019年11月2日播種,機(jī)條播,行距25 cm,播種量統(tǒng)一為150 kg·hm-2,基本苗為240×104株·hm-2,生育期田間管理按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)大田進(jìn)行,每個(gè)處理面積1000 m2。

表1 施肥模式設(shè)計(jì)及氮肥用量

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成

小麥成熟期每個(gè)處理連續(xù)取50穗,計(jì)數(shù)每穗粒數(shù);選取3個(gè)長(zhǎng)勢(shì)均勻的1 m2樣方,計(jì)數(shù)穗數(shù)并人工收割脫粒,自然晾曬后稱重計(jì)產(chǎn);在測(cè)產(chǎn)的籽粒中計(jì)數(shù)測(cè)定千粒重,以含水率13%折算小麥產(chǎn)量和千粒重。

1.3.2 氮素積累和轉(zhuǎn)運(yùn)

小麥開花期和成熟期每個(gè)處理分別取代表性植株20株,分器官置于烘箱105℃殺青1 h,80℃烘干至恒重,測(cè)定干物質(zhì)積累量;采用凱氏定氮法測(cè)定各器官氮含量,并計(jì)算植株地上部氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)指標(biāo)[21]以及氮效率相關(guān)指標(biāo)[22]。

花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量(kg·hm-2)=開花期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量-成熟期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量

花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率(%)=花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/開花期植株氮素積累量×100

花后轉(zhuǎn)運(yùn)氮貢獻(xiàn)率(%)=花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期籽粒氮素積累量×100

花后氮素積累量(kg·hm-2)=成熟期植株氮素積累量-開花期植株氮素積累量

花后積累氮貢獻(xiàn)率(%)=花后植株氮素積累量/成熟期籽粒氮素積累量×100

氮肥表觀利用率(%)=(施氮區(qū)地上部氮積累量-不施氮區(qū)地上部氮積累量)/施氮量×100

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg·kg-1)=(施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量

氮肥生理利用率(kg·kg-1)=(施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量)/(施氮區(qū)地上部氮積累量-不施氮區(qū)地上部氮積累量)

1.3.3 品質(zhì)指標(biāo)

籽粒收獲后采用HGT01000型容重儀測(cè)定籽粒容重;采用JYDB100X40硬度儀測(cè)定籽粒的硬度;采用Quadrumat Junior磨粉機(jī)磨粉并計(jì)算出粉率;采用凱氏定氮法測(cè)定籽粒全氮含量,按系數(shù)5.7折算蛋白質(zhì)含量;采用JJJM54S型面筋測(cè)定儀測(cè)定籽粒濕面筋含量;采用SDS常量法測(cè)定籽粒沉降值;采用Farino Graph-E型粉質(zhì)儀測(cè)定面團(tuán)粉質(zhì)指標(biāo);采用Brabender 86003302型拉伸儀測(cè)定小麥拉伸特性。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪圖;采用DPS 7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,檢驗(yàn)處理間的差異顯著性(P<0.05);采用Origin 2021進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 緩釋肥不同施肥模式下小麥產(chǎn)量差異分析

由表2可以看出,施肥模式對(duì)小麥產(chǎn)量及構(gòu)成均有顯著或極顯著的影響,以M3模式增產(chǎn)幅度最大。不同模式比較,M1模式下產(chǎn)量最低,與CK相比降幅達(dá)7.10%;M2和M3模式采用兩次施肥方式,與CK相比均實(shí)現(xiàn)增產(chǎn),增幅分別為3.22%和7.01%;在2個(gè)減氮模式中,M4模式較CK減產(chǎn)3.15%,M5模式增產(chǎn)2.44%。與CK相比,M2、M3和M5模式均提高了小麥穗數(shù),但差異未達(dá)顯著水平;M1模式下小麥穗數(shù)和千粒重均最低,但每穗粒數(shù)最高;與CK相比,M3模式在穗數(shù)和千粒重方面表現(xiàn)優(yōu)勢(shì),且每穗粒數(shù)無顯著差異;2個(gè)減氮處理M4和M5模式下穗數(shù)和千粒重均高于M1模式,但每穗粒數(shù)最低,與M1模式差異顯著。

表2 緩釋肥施肥模式對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量的影響

相關(guān)分析表明,穗數(shù)和千粒重與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,每穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但未達(dá)顯著水平(表3)。通徑分析表明,本試驗(yàn)條件下,穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)分別為0.552、0.090和0.491,間接通徑系數(shù)分別為0.405、-0.314和0.483,表明在不同施肥模式下,穗數(shù)和千粒重是產(chǎn)量形成的主要貢獻(xiàn)因子。

表3 緩釋肥不同施肥模式下小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的通徑分析

2.2 緩釋肥不同施肥模式下小麥氮素積累和轉(zhuǎn)運(yùn)差異分析

由圖1可以看出,M2和M3模式成熟期地上部氮素積累量顯著高于CK,增幅分別為7.03%和10.62%;M1模式成熟期地上部氮素積累量和CK相比降低了3.10%,但差異不顯著;2個(gè)減氮處理M4和M5模式的成熟期地上部氮素積累量與CK也無顯著差異。M2和M3模式的籽粒氮素積累量呈最高水平,并顯著高于其它模式;CK、M1、M4、M5模式之間籽粒氮素積累量無顯著差異。

圖1 緩釋肥施肥模式對(duì)小麥成熟期植株地上部和籽粒氮素積累量的影響

CK花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率均最高,但與M1、M2和M3模式差異未達(dá)顯著。M2和M3模式花后氮素積累量顯著高于CK和M1模式,并顯著提高花后氮素累積對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率,其中M3模式貢獻(xiàn)率最高,為33.49%。2個(gè)減氮處理M4和M5模式的花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率(M4與CK差異未達(dá)到顯著水平外)顯著低于CK,花后氮素積累量與對(duì)應(yīng)的未減氮模式相比呈下降趨勢(shì),但顯著高于CK,對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率也顯著提高(表4)。

表4 緩釋肥施肥模式對(duì)小麥氮素積累及轉(zhuǎn)運(yùn)特征的影響

2.3 緩釋肥不同施肥模式下小麥氮效率差異分析

不同施肥模式極顯著地影響小麥氮肥表觀利用率(表5),其中M1模式氮肥表觀利用率最低,但與CK無顯著差異;M2和M3模式氮肥表觀利用率顯著高于CK和M1模式,與CK相比分別增加5.67和8.56個(gè)百分點(diǎn);減氮15%條件下M4和M5模式氮肥表觀利用率和對(duì)應(yīng)的未減氮模式相比均呈上升趨勢(shì),但差異未達(dá)顯著水平,與CK相比分別增加8.15和10.74個(gè)百分點(diǎn),差異均達(dá)顯著水平。M1模式的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和生理利用率均最低,但與CK差異未達(dá)顯著水平;M2、M3和M5模式的氮肥農(nóng)學(xué)利用率和生理利用率均顯著高于M1模式;M4模式氮肥農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)出高于CK的趨勢(shì),但氮肥生理利用率顯著低于CK。

表5 緩釋肥施肥模式對(duì)小麥氮效率的影響

2.4 緩釋肥不同施肥模式下小麥品質(zhì)指標(biāo)差異分析

施肥模式對(duì)所有測(cè)定的品質(zhì)指標(biāo)的影響均達(dá)顯著或極顯著水平(表6)。在蛋白質(zhì)質(zhì)量方面,CK的蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量均最高,但與M3模式無顯著差異;M1模式下蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值均呈最低水平;減氮處理M5模式的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值均低于CK,但顯著高于M1模式。在加工品質(zhì)指標(biāo)方面,CK和M3模式下的吸水率(除CK小于M2外)、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、延展性和最大拉伸阻力均呈最高水平,且相互之間無顯著差異;M2模式面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和拉伸面積與M3模式無顯著差異,但延展性和最大拉伸阻力顯著低于M3模式;M1模式除拉伸面積和弱化度外,其余各項(xiàng)加工品質(zhì)指標(biāo)均表現(xiàn)出最低水平。在磨粉品質(zhì)方面,與M1模式相比,CK與M3模式降低了小麥容重和硬度,但顯著提高了小麥出粉率;M4和M5模式與對(duì)應(yīng)未減氮模式相比硬度呈上升趨勢(shì),但容重和出粉率呈下降趨勢(shì),且出粉率差異顯著。

表6 緩釋肥施肥模式對(duì)小麥品質(zhì)指標(biāo)的影響

小麥品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析表明,蛋白質(zhì)含量與8項(xiàng)指標(biāo)(濕面筋含量、沉降值、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、延展性、最大拉伸阻力、弱化度和硬度)呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系(圖2);濕面筋含量與10項(xiàng)指標(biāo)(蛋白質(zhì)含量、沉降值、吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、延展性、最大拉伸阻力、弱化度、硬度和出粉率)呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系;面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間與10項(xiàng)指標(biāo)(蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、拉伸面積、延展性、最大拉伸阻力、弱化度和硬度)呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系;所有品質(zhì)指標(biāo)中,只有容重與蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間無顯著相關(guān)性,且變異系數(shù)(1.07%)較小,受施肥模式的調(diào)控較弱。以上表明,蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間作為強(qiáng)筋小麥的主要品質(zhì)指標(biāo),可以作為衡量緩釋肥施肥模式下小麥品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖2 緩釋肥不同施肥模式下小麥品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討論

3.1 緩釋肥施肥模式對(duì)強(qiáng)筋小麥氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控

在小麥生長(zhǎng)發(fā)育過程中,適量施氮是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要保障,合理的氮肥運(yùn)籌有利于協(xié)調(diào)小麥各時(shí)期的氮素吸收,增加小麥的氮素積累和籽粒產(chǎn)量[23]。李欣欣等[24]指出,施氮可增強(qiáng)小麥的吸氮強(qiáng)度,增加植株氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量,但氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率以及轉(zhuǎn)運(yùn)氮素對(duì)籽粒氮的貢獻(xiàn)率隨施氮量的增加呈下降的趨勢(shì),且氮肥利用率隨施氮量增加而遞減?;ê鬆I(yíng)養(yǎng)器官氮素的轉(zhuǎn)移對(duì)籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量有顯著的調(diào)控效應(yīng)[25]。氮肥適度后移,有利于增加植株開花期和成熟期氮含量、花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后氮素積累量,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)器官氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)和花后積累氮素對(duì)籽粒氮素的貢獻(xiàn),提高氮肥的吸收與利用[9]。與單施尿素相比,施用緩釋尿素可協(xié)調(diào)作物生育前后期氮素供應(yīng),增加植株地上部氮素積累量和籽粒氮素積累量[14]。緩釋肥兩次施用,通過氮素適當(dāng)后移,促進(jìn)了小麥花后氮素積累和轉(zhuǎn)運(yùn),從而提高成熟期氮素積累和氮素收獲指數(shù)[20]。本研究中,基施緩釋肥+追施緩釋肥或尿素的兩次施肥模式與對(duì)照相比,由于花后氮素供應(yīng)充足,促進(jìn)了強(qiáng)筋小麥花后氮素積累,顯著提高了花后累積氮素對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率,成熟期地上部和籽粒氮素積累量也顯著提升;花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率較對(duì)照呈降低的趨勢(shì),但差異未達(dá)顯著水平。2個(gè)減氮15%的模式(M4和M5)與未減氮模式相比,地上部氮素積累量和籽粒氮素積累量呈下降趨勢(shì),但與對(duì)照無顯著差異。緩釋肥一次基施模式與基施緩釋肥+追施緩釋肥或尿素的兩次施肥模式相比,花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率無顯著差異,但由于后期氮素供應(yīng)不足,花后氮素積累量顯著下降,花后累積氮素對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率顯著下降,僅為22.34%。

氮肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)利用率是反映作物對(duì)土壤中肥料吸收與利用效應(yīng)的重要指標(biāo),氮肥用量及運(yùn)籌對(duì)肥料利用率均有顯著影響[14]。緩釋肥由于氮素緩慢釋放,大大減少了土壤中的氨揮發(fā)和氮素淋溶損失,保證了作物生育期內(nèi)的土壤氮素供應(yīng),從而促進(jìn)了作物對(duì)氮素的吸收利用[26]。馮愛青等[27]研究認(rèn)為,與普通尿素相比,包膜尿素一方面增加了土壤無機(jī)氮含量,減少了氮素?fù)p失,另一方面提高了土壤酶活性,改善土壤生物化學(xué)環(huán)境,促進(jìn)了小麥的養(yǎng)分吸收能力,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和肥料利用率的提升。本研究表明,基施緩釋肥+追施緩釋肥或尿素的兩次施肥模式,氮肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)利用率均顯著高于對(duì)照和緩釋肥一次基施模式,表明2次施肥模式有利于協(xié)調(diào)小麥生育前后期的氮素供應(yīng),在保障花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)的同時(shí)促進(jìn)花后氮素積累,有利于延緩小麥后期衰老,提高籽粒產(chǎn)量、籽粒氮素積累和氮肥利用率[28-29]。

3.2 緩釋肥施肥模式對(duì)強(qiáng)筋小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控

氮肥的合理供應(yīng)是協(xié)調(diào)單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)和粒重之間關(guān)系,實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收的重要途徑。小麥生育前期,充足的氮素有利于形成壯苗,促進(jìn)分蘗發(fā)生;小麥拔節(jié)期,氮素供應(yīng)促進(jìn)分蘗成穗,提高小穗分化強(qiáng)度,增加穗粒數(shù);小麥生育中后期,維持一定的氮素水平有利于延緩植株衰老,增加光合產(chǎn)物積累,促進(jìn)粒重增長(zhǎng)[3]。馬富亮等[30]認(rèn)為,包膜尿素基施和普通尿素相比,能有效控制氮素釋放,促進(jìn)小麥生長(zhǎng)發(fā)育,同時(shí)單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重均有不同程度地提升。也有研究指出,緩釋氮肥與尿素?fù)交靸纱问┯?,有利于氮素釋放后移,滿足小麥生育中后期氮素需求,促進(jìn)小麥的氮素吸收和積累,顯著提高小麥成穗數(shù),較尿素分施可增產(chǎn)10%以上[14]。本研究表明,穗數(shù)和粒重與產(chǎn)量均極顯著相關(guān),是籽粒產(chǎn)量的主要貢獻(xiàn)因子。緩釋肥一次基施不利于穗數(shù)和千粒重的形成,導(dǎo)致產(chǎn)量顯著低于對(duì)照;緩釋肥兩次施用模式通過增加穗數(shù)和千粒重獲得增產(chǎn),較對(duì)照增產(chǎn)7.01%。緩釋肥一次基施在前期養(yǎng)分供應(yīng)充足,但生育中后期存在養(yǎng)分缺乏情況,影響分蘗成穗和后期籽粒灌漿,而緩釋肥兩次施用有利于協(xié)調(diào)生育前后期氮素需求矛盾,實(shí)現(xiàn)穗數(shù)和粒重的協(xié)同提升,證實(shí)了前人[19-20]的研究結(jié)論。本研究還表明,2個(gè)減氮模式的產(chǎn)量和對(duì)照無顯著差異,均實(shí)現(xiàn)基本穩(wěn)產(chǎn),其中減氮15%條件下緩釋肥采用基施60%N+返青期追施40%N的模式有明顯的減氮增效優(yōu)勢(shì),其生態(tài)效應(yīng)可能更加明顯,也是生產(chǎn)中可以采用的一種施肥模式。

小麥生育期內(nèi)的氮素供應(yīng)不僅影響籽粒產(chǎn)量的形成,對(duì)小麥蛋白質(zhì)質(zhì)量和加工品質(zhì)均有顯著的調(diào)控效應(yīng)[8]。高振賢等[31]研究指出,籽粒氮素含量是決定蛋白質(zhì)產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ),氮素供應(yīng)不足,會(huì)延長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在植株內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間,造成蛋白質(zhì)含量下降。追氮比例和追氮時(shí)期是調(diào)控籽粒氮素濃度,影響強(qiáng)筋小麥蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量的重要途徑[9]。朱新開等[32]認(rèn)為,適當(dāng)增加氮肥用量和氮肥后移可明顯改善不同類型專用小麥的加工品質(zhì),提高其面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間,降低弱化度。楊兵兵等[33]研究認(rèn)為,在施氮0~300 kg·hm-2范圍內(nèi),小麥面粉面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間隨施氮量減少呈下降趨勢(shì);而聶勝委等[34]認(rèn)為,氮肥減量10%~20%施用,小麥濕面筋含量、面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間等指標(biāo)略有下降,但對(duì)品質(zhì)影響較??;減氮30%后,各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)顯著下降。本研究結(jié)果表明,對(duì)照處理由于孕穗期追施尿素,有利于植株中后期的氮素吸收與轉(zhuǎn)運(yùn),蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值均呈最高水平;緩釋肥兩次施用模式由于后期氮素供應(yīng)相對(duì)也比較充足,在促進(jìn)籽粒氮素積累增加的同時(shí)也改善了籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量,蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量均與對(duì)照無顯著差異。緩釋肥2次施用模式與對(duì)照的吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積、延展性和最大拉伸阻力均呈最高水平且互相無顯著差異,與緩釋肥一次基施相比顯著降低了容重和硬度,提高了出粉率,表明這2種施肥方式均有利于強(qiáng)筋小麥加工品質(zhì)和磨粉品質(zhì)的提升。緩釋肥減氮15%兩次施用模式的籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量和加工品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)中除弱化度外,其它指標(biāo)和對(duì)應(yīng)的未減氮模式相比均呈下降趨勢(shì),但均優(yōu)于緩釋肥一次基施模式,表明緩釋肥減氮15%兩次施用,強(qiáng)筋小麥在獲得穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)在一定程度上能保持品質(zhì)的基本穩(wěn)定。趙廣才等[35]認(rèn)為,強(qiáng)筋小麥的品質(zhì)指標(biāo)對(duì)氮素調(diào)節(jié)具有顯著的響應(yīng),并提出在小麥品質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)中,為節(jié)省人力物力,應(yīng)挑選相關(guān)性強(qiáng)的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),如蛋白質(zhì)含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間等主要品質(zhì)指標(biāo)。本研究觀點(diǎn)與之一致,認(rèn)為在眾多品質(zhì)指標(biāo)中,蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間與其它指標(biāo)有密切的相關(guān)性,可以作為緩釋肥施用模式下強(qiáng)筋小麥品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4 結(jié)論

緩釋肥不同運(yùn)籌的氮素供應(yīng)對(duì)強(qiáng)筋小麥的氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量和品質(zhì)均有顯著的調(diào)控效應(yīng)。(1)緩釋肥一次基施由于后期氮素供應(yīng)不足,粒重和產(chǎn)量均呈最低水平,且不利于蛋白質(zhì)品質(zhì)和加工品質(zhì)的形成。(2)硫包膜緩釋肥60%N基施+40%N返青期追施的模式,在保障花后氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率的同時(shí),增加花后氮素積累及其貢獻(xiàn)率,促進(jìn)氮效率和產(chǎn)量的提升,同時(shí)維持較高的籽粒蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量,且面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和延展性等加工品質(zhì)與尿素4次分施相比均未顯著下降,是強(qiáng)筋小麥?zhǔn)」?、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的施肥方式;且在減氮15%條件下和緩釋肥一次基施相比,仍具有產(chǎn)量和品質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。(3)60%N硫包膜緩釋肥基施+40%N尿素拔節(jié)期追施的模式,和尿素4次施用相比增產(chǎn)了3.22%,氮肥表觀利用率提升了8.56%,雖然品質(zhì)指標(biāo)有所下降,但和全量緩釋肥兩次施用相比,協(xié)調(diào)了肥料成本和產(chǎn)量之間的矛盾,可提高農(nóng)民對(duì)肥料成本的接受程度,在生產(chǎn)上也有一定的推廣價(jià)值。

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