李婷婷,姜小苓,冯素伟,王丹,杨艳艳,茹振钢,丁位华

（1.河南科技学院小麦中心,河南新乡453003；2.河南省作物育种协同创新中心,河南新乡453003）

氮肥减施对半冬性高产小麦产量和品质的影响

李婷婷1,2,姜小苓1,2,冯素伟1,2,王丹1,2,杨艳艳1,2,茹振钢1,2,丁位华1,2

（1.河南科技学院小麦中心,河南新乡453003；2.河南省作物育种协同创新中心,河南新乡453003）

于2015—2016年以半冬性高产小麦新品种百农418、百农矮抗58为供试品种,对其减氮下的产量以及品质性状进行研究,为高产小麦新品种合理施肥提供理论依据.结果表明：施氮量从300 kg/hm2降至240 kg/hm2,面团吸水率略有提升,弱化度明显增大,而出粉率、面粉白度、形成时间、稳定时间、粉质质量指数、湿面筋含量和面筋指数均呈下降趋势,籽粒产量有所降低；从品种比较来看,两种施氮条件下,百农418产量分别比矮抗58高出5.78%、4.39%,小麦新品种百农418对氮肥的利用效率高于矮抗58.

氮肥减施；半冬性小麦；产量；品质

小麦是我国的主要粮食作物之一,在粮食生产中占有重要的地位.近年来,随着现代农业生产的发展、人民生活水平的提高以及对优质小麦的需求,小麦品质越来越引起人们关注,小麦品质改良成为小麦育种的重要目标,小麦生产开始从数量型逐步向质量、产量并重型转变[1-3].加快小麦优质品种的选育,改进小麦品质性状,对我国经济的发展具有重要意义.

小麦的产量和品质不仅受到品种遗传特性的制约,还受到生态环境和栽培管理措施等多方面因素的影响[4-5],其中氮是影响小麦品质最重要的元素之一[6-7].大量研究表明,在一定范围内适量增施氮肥,可以增加小麦籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量以及沉降值,降低小麦千粒质量、出粉率和淀粉含量,提高面团吸水率、稳定时间、形成时间等品质指标,有效改善小麦加工品质[8-11].合理的施氮量可以协调小麦籽粒产量和品质之间的关系,实现高产优质高效同步增长的目标[12].

崔振岭等[13]指出,在华北平原地区,小麦平均施氮量达到424 kg/hm2,氮肥用量已远超同期作物养分消耗量；史常亮等[14]通过对全国8省农户化肥用量进行调查发现,我国大田作物的平均施肥量超过300 kg/hm2,平均过量投入程度达到30%以上.化肥的过量施用和盲目施用,使农业生产成本增加、农产品品质下降和农业面源污染严重等问题日益突出.国家“十三五”规划中明确提出,到2020年要在实现化肥减施20%的基础上保证主要农作物高产稳产.本试验在常规施肥的基础上,以半冬性高产小麦品种百农418、百农矮抗58为研究材料,通过减施20%的氮肥,初步分析氮肥减施对小麦籽粒产量和品质的影响,以期为高产小麦品种合理施肥提供理论依据.

1 材料与方法

1.1试验材料

参试材料为半冬性小麦新品种百农418和百农矮抗58（均由河南科技学院小麦中心提供）.

1.2试验方法

1.2.1 试验设计试验于2015—2016年在河南省新乡市朗公庙试验基地进行.试验田土质为沙壤土,肥力中等,田间管理水平一致.试验以施氮量（纯氮用量）为试验因子,设2个水平,分别为常规施氮处理300 kg/hm2（N300,当地种粮户常规施肥）和减氮处理240 kg/hm2（N240）,以N300处理为对照.随机区组排列,重复3次,小区面积24 m2（3 m×8 m）,每小区13行,行距0.23 m.于2015年10月8日人工开沟播种,单行播量相同.氮肥用量设置基追比为6∶4,底肥一致,追肥均在拔节期结合浇水一次性施用.各处理施P2O590 kg/hm2,K2O 135 kg/hm2,磷钾肥一次性基施.其他管理同一般大田高产栽培管理.成熟期按小区用小区收割机收获、计产,以hm2为单位进行产量折算.

1.2.2 小麦品质测定用LRMM8040-3-D试验磨粉机（江苏无锡产）磨取面粉.依据GB 50093—1985标准方法测定面粉水分含量；利用数显白度仪SBDY-1（上海悦丰仪器仪表有限公司）测定面粉白度；利用粉质仪（820604,德国Brabender公司）测定面团的吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质质量指数等粉质参数；采用瑞典Perten公司的2200型面筋仪,参阅AACC38-12测定湿面筋含量.

1.3数据处理

试验数据采用SAS（8.01版）与Excel 2007软件进行统计分析与作图.

2 结果与分析

2.1氮肥减施对半冬性高产小麦产量的影响

氮肥减施对百农418和矮抗58产量的影响见图1.

图1 氮肥减施对半冬性小麦产量的影响Fig.1 Effect ofnitrogen reduction on the yield ofsemi winter wheat

由图1可知,氮肥用量对百农418和矮抗58产量的影响趋势较为一致,当氮肥用量从300 kg/hm2降至240 kg/hm2时,两品种的籽粒产量均降低.方差分析结果表明,不同施氮水平间的产量差异均达到显著水平（P＜0.05）.随着施氮量的降低,百农418产量减少7.78%,矮抗58产量减少6.54%.两品种之间比较,籽粒产量在300 kg/hm2施氮水平上有显著差异,百农418比矮抗58增产5.78%；240 kg/hm2氮肥水平下差异未达到显著水平,百农418产量比矮抗58高出4.39%.可见,在本试验条件下,百农418在300kg/hm2的纯氮用量下,其籽粒产量（10 008.90 kg/hm2）高于240 kg/hm2下的籽粒产量（9 230.25 kg/hm2）；矮抗58的最高产量在300 kg/hm2条件下获得,为9 461.25 kg/hm2.

2.2氮肥减施对半冬性高产小麦品质的影响

2.2.1 氮肥减施对小麦出粉率、面粉白度的影响小麦出粉率和面粉白度是衡量小麦磨粉品质的主要指标.小麦出粉率与面粉企业的经济效益直接相关；面粉白度是划分面粉等级的重要标准,直接影响面包、馒头等食品的加工品质.氮肥减施对百农418和矮抗58出粉率的影响见图2,对其面粉白度的影响见图3.

图2 氮肥减施对小麦出粉率的影响Fig.2 Effect ofnitrogen reduction on yield ofwheat flour

图3 氮肥减施对面粉白度的影响Fig.3 Effect ofnitrogen reduction on flour whiteness

由图2可知,施氮量对出粉率的影响未达到显著水平（P＞0.05）,但出粉率与施氮量呈正相关.品种间比较可以看出,矮抗58出粉率分别比百农418高5.53%、6.09%.

由图3可知,随着施氮量的减少,矮抗58的白度存在显著性差异（P＜0.05）,而百农418的白度差异性不显著（P＞0.05）,但两品种都表现出白度随施氮量的减小而下降的趋势.品种间白度差异较小,300、240 kg/hm2两种处理下,百农418的白度分别比矮抗58高1.19%、0.81%.

2.2.2 氮肥减施对小麦粉质参数的影响粉质参数主要表征面团的流变学特性,是评价面粉质量的重要依据.氮肥减施对百农418和矮抗58粉质参数的影响见表1.

表1 氮肥减施对小麦粉质参数的影响Tab.1 Effect ofnitrogen reduction on the farinogramofwheat flour

由表1可知,各参数随施氮量的减少变化趋势不同,且除百农418的吸水率、矮抗58的形成时间外,不同施氮量间的粉质参数存在显著性差异（P＜0.05）.随着氮肥投入的减少,百农418和矮抗58面团吸水率升高,形成时间与稳定时间缩短,弱化度增大,粉质质量指数减小,说明减少施氮量可显著改变面团的流变学特性.品种间比较显示,百农418各品质指标均显著优于矮抗58（吸水率除外）,从均值来看,百农418的形成时间、稳定时间、弱化度、粉质质量指数分别比矮抗58优37.81%、155.00%、71.49%、89.00%.施氮量为300 kg/hm2时,百农418的吸水率比矮抗58高0.84；施氮量为240 kg/hm2时,百农418与矮抗58的吸水率相同.说明氮肥用量对两个品种的吸水率影响较小,矮抗58对氮元素反应不敏感.

2.2.3 氮肥减施对湿面筋含量及面筋指数的影响小麦样品中的湿面筋含量,特别是面筋指数是鉴定小麦粉品质优劣的重要指标.氮肥减施对百农418和矮抗58湿面筋含量的影响见图4,对其面筋指数的影响见图5.

图4 氮肥减施对湿面筋含量的影响Fig.4 Effect ofnitrogen reduction on wet gluten

图5 氮肥减施对面筋指数的影响Fig.5 Effect ofnitrogen reduction on gluten index

由图4和图5可知,不同施氮量间的湿面筋含量和面筋指数均不存在显著性差异（P＞0.05）,但都与氮肥投入量呈正相关.从品种间表现来看,施氮量为300 kg/hm2时,百农418湿面筋含量比矮抗58高3.57%,施氮量为240 kg/hm2时,比矮抗58高9.26%；两处理下百农418面筋指数分别比矮抗58高11.25%、19.08%.

3 结论与讨论

氮肥是决定小麦产量的关键因子,合理的氮肥运筹有利于提高小麦成穗率,增加穗粒数,充分发挥小麦品种优势,提高产量.关于施氮量对小麦籽粒产量的影响已有较多报道[15-18],在一定范围内增加施氮量,小麦籽粒产量逐渐提高.本研究结果与前人的研究结果基本一致,随着氮肥投入的减少,小麦籽粒产量显著降低,其中百农418减少7.78%,矮抗58减少6.54%.从品种间比较来看,高、低氮肥处理下百农418产量分别比矮抗58高出5.78%、4.39%.说明小麦新品种百农418对氮肥的利用效率高于矮抗58.

不同施氮量对小麦籽粒出粉率影响的研究结论不一致.葛鑫[19]研究认为,当每hm2施氮量小于196.30 kg时,小麦籽粒的出粉率随着施氮量的增加而提高；当每hm2施氮量大于196.30 kg时,出粉率有所下降.张铭等[8]研究发现,随着施氮量的增加,出粉率呈下降趋势.本试验中,小麦出粉率随施氮量的减少逐渐降低,说明在合理用量范围内,减少氮肥用量影响小麦的加工品质,与郭明明等[5]的研究结果基本一致.

吸水率不仅与蛋白质的量和质有关,还与面团的黏弹性有一定的关系,吸水率过高或过低均不利于优质加工品质的获得.氮肥的用量同样对吸水率有着重要的作用.有些学者[12,20]认为,增施氮肥能提高面团的吸水率.但本试验结果表明吸水率随施氮量的减小而增大,具体原因有待进一步研究.品种间比较显示,氮肥用量对两个品种的吸水率影响较小,尤其是矮抗58对氮肥用量反应不敏感.

本研究结果还表明,随着施氮量的减少,百农418和矮抗58面粉白度降低,面团形成时间与稳定时间显著缩短,弱化度明显增大,粉质质量指数显著减小,湿面筋含量下降,面筋指数减小.这可能与氮肥用量减少,蛋白质合成降低有关,与孙文彦等[11]的结果一致.

总的来看,施氮量对小麦产量和品质性状有着明显的影响,在合理范围内减少氮肥用量不仅减少冬小麦籽粒产量,而且降低了小麦的加工品质.从品种比较来看,新品种百农418利用氮肥的能力明显好于老品种矮抗58.因此,要想在2020年实现化肥减施20%并且保证农作物高产稳产的目标,育成对氮肥利用效率较高的品种是当务之急.当然,要获得高产还与施氮时期、施氮方式、施氮形态、氮肥种类以及各种栽培管理措施密切相关.本研究主要是从氮肥减施对小麦产量和品质性状影响的角度进行初步探讨,如何既减少氮肥的施入量又提高小麦的产量和品质,还需要我们进一步深入研究.

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（责任编辑：邓天福）

Effects of nitrogen reduction on yield and quality of semi winter wheat with high yield

LI Tingting1,2,JIANG Xiaoling1,2,FENG Suwei1,2,WANG Dan1,2,YANG Yanyan1,2,RU Zhengang1,2, DING Weihua1,2
（1.Center ofWheat,Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang453003,China；2.Center of Crops BreedingCollaborative Innovation in Henan,Xinxiang453003,China）

In order to study the difference of yield and quality characters of semi-winter wheat under the condition of nitrogen reduction,the theoretical basis was provided for reasonable fertilization of new wheat varieties with high yield.In this study,the yield and quality of Bainong 418 and Aikang 58 under the condition of nitrogen reduction were studied in 2015―2016 growing season.The results showed that the amount of nitrogen from 300 kg/hm2to 240 kg/hm2, the dough water absorption rate increased slightly,softening degree increased significantly,while the flour yield,flour whiteness,formation time,stability time,farinograph quality numbers,wet gluten content and gluten index decreased, grain yield was lower；from variety comparison view,the yield of Bainong 418 was 5.78%,4.39%higher than Aikang 58 under the two conditions of nitrogen application,and the utilization efficiency of the new wheat variety Bainong 418 was higher than Aikang 58.

nitrogen reduction；semi-winter wheat；yield；quality

S512

A

1008-7516（2017）01-0001-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2017.01.001

2016-11-29

国家重点研发计划项目（2016YFD0101602）；河南省科技攻关计划项目（172102110163）

李婷婷（1987―）,女,河南焦作人,硕士研究生.主要从事作物遗传育种研究.

丁位华（1979―）,男,河南鹿邑人,博士,讲师.主要从事小麦高产栽培生理研究.