水氮互作下强筋小麦师栾02-1产量和品质

董志强 吕丽华 姚艳荣 张经廷 张丽华 姚海坡 申海平 贾秀领

河北省农林科学院粮油作物研究所 / 农业农村部华北地区作物栽培科学观测实验站 / 河北省作物栽培生理与绿色生产重点实验室,河北石家庄 050035

小麦是我国主要粮食作物, 也是耗水较多的作物, 小麦生产中普遍存在灌水量大、水资源浪费严重和氮肥过量施用造成氮肥利用率降低、NO3--N淋失, 环境污染等问题[1-3]。随着人民生活水平的不断提高, 我国对优质专用小麦的需求量呈持续增长趋势。因此, 明确强筋优质小麦最佳的水氮互作模式,对提高小麦产量和品质具有重要意义。在小麦生产中, 浇水和施肥往往被认为是改善品质的策略[4]。已有研究证实, 在小麦生长发育过程中, 水分通过参与小麦植株的生理生化反应, 对植株内干物质积累和运转起到调节作用, 进而影响产量形成[5-6]。水分通过改变小麦籽粒储藏物质比例来影响面粉的加工品质[7-9]。有研究表明, 小麦的加工品质与终端产品的营养价值和健康效果密切相关[10]。灌水过多或过少均不利于小麦产量和品质的形成, 只有合理灌溉,才能达到小麦高产优质的目的[11]。在播前土壤水分充足的条件下, 拔节期和开花期各灌溉75 mm是华北平原小麦生产中最佳限水灌溉方式[12]。小麦籽粒产量和品质受生态条件、年型、遗传因素及耕作栽培措施的调控, 且肥料的调控效果最明显[13-14]。氮是小麦最重要的营养元素之一, 在小麦生产中, 氮肥是同时提高籽粒蛋白质含量和产量的最有效投入[15-17]。华北平原小麦平均施氮量为325 kg hm-2,远超过其平均产量对应的需氮量160 kg hm-2[18]。华北平原小麦产量水平达到7000 kg hm-2时, 最佳施氮量在185 kg hm-2左右[19]。在华北平原以土壤相对含水量为基础进行补灌的条件下, 冬小麦获得稳定籽粒产量的适宜施氮量为180 kg hm-2[20]。在一定施氮量范围内, 小麦籽粒产量随施氮量的增加而增加,超过适宜施氮量范围产量反而会下降[21-22]。与农户施肥相比, 小麦玉米轮作推荐施肥小麦季氮肥减量11.8%, 产量提高7.4%[23]。不同氮肥施用量处理可显著影响小麦籽粒面包加工品质[24-25]。适当增加施氮量或提高小麦生育中后期施氮比例均能提高籽粒产量、品质, 如蛋白质含量、湿面筋含量和稳定时间等[26-27]。施用高氮肥料通常能提高谷物代谢产物、淀粉和蛋白质的合成及面包烘烤品质[28]。也有研究表明, 过量施氮会导致冬小麦产量、品质显著降低[29-31]。如何通过合理灌溉和优化氮肥施用量,协同提高籽粒产量和品质是当前强筋优质小麦生产中亟待解决的问题。大田条件下, 以强筋优质小麦品种师栾02-1为供试材料, 设置2个灌溉水平和6个氮肥水平, 研究不同水氮互作对小麦籽粒产量和加工品质的影响, 旨在明确强筋小麦最佳灌水次数和施氮量, 为强筋小麦科学浇水和施氮提供理论依据。

1.1 试验设计

试验于2017—2020年在河北省农林科学院粮油作物研究所藁城堤上试验站(38°41′ N, 116°85′ E, 海拔51.2 m)进行, 该试验站属于河北太行山山前平原区。本试验用地自2006年小麦播种开始已开展11年冬小麦—夏玉米一年两熟水氮耦合定位试验。小区面积为37.8 m2(5.4 m × 7.0 m), 灌水设计: 冬小麦季设一水(W1, 拔节水)和两水(W2, 拔节水+开花水) 2个灌溉水平, 夏玉米季设限水和适水两个水分处理, 灌水次数根据当季的降水量来定, 采用小畦漫灌方式, 单次灌水量75 mm, 冬小麦季一水对应夏玉米季限水, 冬小麦季两水对应夏玉米季适水。施肥设计: 冬小麦和夏玉米均设N0、N1、N2、N3、N4和N5 (0、60、120、180、240和300 kg hm-2) 6个施氮水平, 以尿素(含氮量46%)为氮源, 小麦播种前基施和拔节期追施各占50%, 所有处理磷钾肥施用量均一致, 小麦季各处理均于播种前旋地时施入P2O5150 kg hm-2(过磷酸钙, 含P2O515%)和K2O 105 kg hm-2(颗粒氯化钾, 含K2O 60%), 夏玉米季不施磷钾肥。冬小麦、夏玉米收获后秸秆全部还田。试验田土质为壤土, 2018年小麦播种前各水氮互作处理耕层(0～20 cm)土壤基础养分含量见表1。

表1 试验区土壤(0～20 cm)基础养分含量Table 1 Soil basic nutrient content in experimental area (0-20 cm)

供试品种为强筋优质小麦师栾02-1。2017年10月15日播种, 2018年6月9日收获; 2018年10月10日播种, 2019年6月8日收获; 2019年10月9日播种, 2020年6月8日收获。本试验为浇水次数和施氮量2因子裂区试验设计, 主区为浇水次数, 副区为施氮量(详情见上), 播量180 kg hm-2, 3次重复。其他田间管理与当地生产习惯相同, 小麦生育期内未发生严重病虫害。试验区降水情况见表2。

表2 2017-2020年试验区降水情况Table 2 Rainfall in experiment area from 2017 to 2020 (mm)

1.2 测定项目与方法

1.2.1 土壤肥力测定 土壤肥力性状指标有机质、全氮、有效磷、速效钾按照NY525-2012标准检测。

1.2.2 产量 小麦成熟期, 采用专用小型小区收获机单独收获脱粒, 待籽粒自然风干后分别称重,采用谷物水分测定仪测定籽粒含水量, 折算为含水量13%的标准产量。

1.2.3 籽粒品质性状 小麦收获后, 籽粒自然风干存放2个月后, 每小区取样2.5 kg进行品质分析。湿面筋含量采用面筋分析仪(Glutomatic 2100, 瑞典波通公司)依据 GB/T 5506.2-2008测定; 采用BAU-A型沉淀仪依据AACC-56-61A方法测定沉降值; 采用电子粉质仪(810106002型, 德国Brabender公司)依据GB/T 14614-2006方法测定面团稳定时间; 采用拉伸仪(86003302型, 德国Brabender公司)依据GB/T 14615-2006方法测定拉伸能量和最大拉伸阻力。

1.3 数据分析

为了便于分析, 采用小麦生育年[即休闲期(7月至9月)+生育期(10月至次年6月)]概念, 生育年降水量=休闲期降水量+生育期降水量。将生育年降水量划分为干旱年型、平水年型和丰水年型3种类型。用DI表示干旱指数, AnP表示生育年降水量, M1表示多年生育年平均降水量, σ表示多年生育年降水量的标准差。公式为DI = (AnP - M1)/σ。当DI＞0.35为丰水年型, -0.35≤DI≤0.35为平水年型, DI＜-0.35为干旱年型[32]。1976—2016年河北省石家庄市藁城区年均降水量480.6 mm, 均方差153.1 mm,2017— 2018年度属丰水年型, 2018—2019年度、2019—2020年度属干旱年型。

用Microsoft Excel 2007处理数据, 采用SPSS 25.0软件进行统计分析, 最小极差(LSD)法检验差异显著性。

2.1 水氮互作对小麦产量的影响

施氮量0～300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水小麦籽粒产量随施氮量的增加均先增加后减少, 产量最高值对应的施氮量为N4处理(表3、表4和表5)。且小麦产量不同降水年型间存在较大差异, 2017—2018年度(丰水年型)春浇一水产量平均值略低于春浇两水, 较春浇两水减少3.5%;2018—2019年度(干旱年型)和2019—2020年度(干旱年型)春浇一水产量平均值远低于春浇两水, 较春浇两水分别减少26.2%和24.4%。

灌水次数相同, 不同施氮量处理间小麦产量相比较。2017—2018年度, 春浇一水、春浇两水产量除N3、N5处理外, 其他处理均显著低于N4处理(表3)。2018—2019年度, W1N0、W1N1、W1N2处理产量较W1N4处理分别减少52.6%、17.9%和8.7%,W2N0、W2N1处理较W2N4处理分别减少61.9%和20.8%, 差异均显著(表4)。2019—2020年度, 春浇一水、春浇两水除N5处理外, 其他处理均显著低于N4处理(表5)。以上结果表明, 一般降水年型强筋优质小麦最佳施氮量范围为180～240 kg hm-2。施氮量相同, 不同灌水次数小麦产量相比较。2017—2018年度, 施氮量120～300 kg hm-2时, 春浇一水不同施氮量处理产量均显著低于施氮量相同的春浇两水处理; 2018—2019年度, 春浇一水所有施氮量处理产量均显著低于施氮量相同的春浇两水处理; 2019—2020年度, W1N1处理产量较W2N1处理减少2.6%,差异不显著, 其他春浇一水各施氮量处理均显著低于施氮量相同的春浇两水处理。表明, 丰水年型和干旱年型春季浇两水均有利于强筋优质小麦产量的提高。

表3 2017-2018年度不同水氮互作对小麦产量及产量构成的影响Table 3 Effects of different water and nitrogen interaction on wheat yield and yield composition in 2017 and 2018

表4 2018-2019年度不同水氮互作对小麦产量及产量构成的影响Table 4 Effects of different water and nitrogen interaction on wheat yield and yield composition in 2018 and 2019

表5 2019-2020年度不同水氮互作对小麦产量及产量构成的影响Table 5 Effects of different water and nitrogen interaction on wheat yield and yield composition in 2019 and 2020

(续表5)

2.2 水氮互作对小麦产量构成因素的影响

小麦产量高低由收获时单位面积穗数、穗粒数和千粒重三者的乘积决定。本试验中, 不同水氮互作对单位面积收获穗数的影响最大, 其次是千粒重,对穗粒数的影响最小。施氮量0～300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水小麦收获穗数随施氮量的增加呈先增加后减少或逐渐增加的趋势, 收获穗数最大值对应的施氮量为N4或N5处理, 变化趋势和产量基本相同。灌水次数相同, 不同施氮量处理收获穗数相比较, 2017—2018年度, W1N0、W1N1处理小麦收获穗数较W1N4处理分别减少28.3%和10.8%; W2N0、W2N1处理较W2N4处理分别减少48.4%和27.5%, 差异均显著。2018—2019年度, W1N0、W1N1、W1N2处理收获穗数较W1N5处理分别减少51.3%、14.2%和11.5%; W2N0、W2N1处理较W2N4处理分别减少54.9%和17.5%, 差异均显著。2019—2020年度, W1N0、W1N1、W1N2、W1N3处理收获穗数较W1N4处理分别减少69.5%、24.4%、17.1%和13.1%; W2N0、W2N1、W2N2处理较W2N5处理分别减少61.8%、29.3%和13.5%, 差异均显著。春浇一水和春浇两水收获穗数平均值的差值不同降水年型间存在较大差异。丰水年型, 春浇一水收获穗数平均值略低于春浇两水, 较春浇两水减少2.5%; 干旱年型, 春浇一水收获穗数平均值远低于春浇两水, 较春浇两水分别减少16.8%和18.5%, 变化趋势和产量相同。

施氮量相同, 不同灌水次数收获穗数间比较。丰水年型, 不施氮情况下, 春浇一水处理收获穗数高于春浇两水处理, 差异不显著; 施氮量60～240 kg hm-2时, 春浇一水处理收获穗数显著低于施氮量相同的春浇两水处理; 施氮量300 kg hm-2时, 春浇两水处理收获穗数高于春浇一水处理, 差异不显著。干旱年型, 施氮量0～300 kg hm-2时, 春浇一水不同施氮量处理收获穗数均显著低于施氮量相同的春浇两水处理。以上结果表明, 小麦生育期降水量偏少的情况下, 春浇两水较春浇一水能显著增加收获穗数, 进而增加产量。

从3年的试验结果可以看出, 不同施氮量处理春浇两水小麦千粒重平均值均高于春浇一水, 且不同降水年型间存在较大差异。丰水年型, 春浇两水千粒重平均值略高于春浇一水, 较春浇一水增加0.3%; 干旱年型, 春浇两水千粒重平均值明显高于春浇一水, 较春浇一水分别增加18.6%和6.7%。施氮量0～300 kg hm-2时, 施氮量相同, 不同灌水次数千粒重相比较。2017—2018年度, W2N0处理较W1N0处理增加7.2%, 差异显著, 其他施氮量相同的春浇两水处理与春浇一水处理均无显著差异;2018—2019年度, 春浇两水处理千粒重均显著高于施氮量相同的春浇一水处理; 2019—2020年度,W2N0、W2N2、W2N4、W2N5处理千粒重分别显著高于施氮量相同的春浇一水处理。

穗粒数随施氮量的增加3年间变化无明显规律可循。不同降水年型春浇一水穗粒数平均值与春浇两水差异不大。总体来说, 春浇两水穗粒数高于春浇一水, 如丰水年型春浇两水穗粒数平均值较春浇一水增加1.6%, 干旱年型春浇两水穗粒数平均值较春浇一水分别增加2.3%和3.1%。收获指数受降水年型的影响较大, 不同降水年型收获指数的变化完全不同。施氮量0～300 kg hm-2时, 施氮量相同, 不同灌水次数收获指数相比较, 2017—2018年度, 不同施氮量春浇一水处理收获指数均显著高于施氮量相同的春浇两水处理, 春浇一水收获指数平均值较春浇两水增加9.3%; 2018—2019年度, 不同施氮量春浇两水处理均显著高于施氮量相同的春浇一水处理,春浇两水收获指数平均值较春浇一水增加15.7%。

2.3 水氮互作对小麦湿面筋含量、沉降值和吸水率的影响

不同水氮互作下小麦湿面筋含量不同降水年型间存在较大差异, 2017—2018年度, 春浇一水湿面筋含量平均值略低于春浇两水, 较春浇两水减少3.2%。施氮量为0～60 kg hm-2时春浇一水湿面筋含量显著高于春浇两水, 施氮量120～300 kg hm-2时春浇两水显著高于春浇一水, 变化趋势与收获穗数相同(表3和表6)。2018—2019年度, 施氮量0～300 kg hm-2时, 春浇一水湿面筋含量平均值较春浇两水增加7.2%, 春浇一水处理湿面筋含量均显著高于施氮量相同的春浇两水处理(表7)。2019—2020年度, 春浇一水湿面筋含量平均值较春浇两水增加7.3%, 其中, W1N0、W1N1、W1N2处理分别显著高于施氮量相同的春浇两水处理(表8)。施氮量0～300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水小麦湿面筋含量随施氮量的增加先增加后减少或逐渐增加, 最大值对应的施氮量为240 kg hm-2或300 kg hm-2。2017—2018年度, W1N4处理较W1N0、W1N1、W1N2、W1N5处理分别增加37.2%、17.6%、5.5%和7.2%; W2N4处理较W2N0、W2N1、W2N2处理分别增加66.5%、37.4%和5.4%, 差异均显著。2018—2019年度, W1N4处理较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3处理分别增加75.7%、57.8%、14.5%和6.9%; W2N4处理较W2N0、W2N1、W2N2、W2N3处理分别增加69.4%、59.6%、18.1%和4.1%, 差异均显著。2019—2020年度, W1N5处理较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3、W1N4处理分别增加30.6%、28.7%、13.1%、5.5%和4.6%; W2N5处理较W2N0、W2N1、W2N2、W2N3处理分别增加57.9%、52.5%、29.0%和7.5%, 差异均显著。

不同水氮互作下小麦沉降值不同降水年型间亦存在较大差异。施氮量0～300 kg hm-2时, 丰水年型,春浇一水小麦沉降值平均值略低于春浇两水, 较春浇两水减少1.7%。W2N2处理较W1N2处理增加4.0%, W2N4处理较W1N4处理增加5.9%, 差异均显著。干旱年型, 春浇一水处理沉降值均显著高于施氮量相同的春浇两水处理。施氮量0～300 kg hm-2时,不同降水年型春浇一水、春浇两水沉降值随施氮量的增加先增加后减少或逐渐增加, 最大值对应的施氮量为240 kg hm-2或300 kg hm-2。2017—2018年度, W1N5处理沉降值较W1N0、W1N1、W1N2处理分别增加7.1%、5.8%和4.9%; W2N4处理较W2N0、W2N1、W2N2处理分别增加13.8%、11.8%和5.0%, 差异均显著。2018—2019年度, W1N4处理沉降值较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3处理分别增加42.5%、30.0%、7.7%和6.4%; W2N4处理较W1N0、W1N1、W1N2处理分别增加34.1%、26.3%和6.0%, 差异均显著。2019—2020年度, W1N5处理沉降值较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3处理分别增加31.0%、23.1%、10.2%和8.2%; W2N4处理较W1N0、W1N1、W1N2处理分别增加22.9%、22.1%和11.5%, 差异均显著。

吸水率相对于其他小麦加工品质指标不同降水年型间差异较小。丰水年型, 春浇两水小麦吸水率平均值略高于春浇一水, 较春浇一水增加0.2%; 干旱年型, 春浇一水吸水率平均值较春浇两水分别增加1.0%和1.6% (表6、表7和表8)。

表6 2017-2018年度不同水氮互作下小麦加工品质的变化Table 6 Changes of wheat processing quality under different water and nitrogen interaction in 2017 and 2018

表7 2018-2019年度不同水氮互作下小麦加工品质的变化Table 7 Changes of wheat processing quality under different water and nitrogen interaction in 2018 and 2019

2.4 水氮互作对小麦面团稳定时间、拉伸能量和最大拉伸阻力的影响

施氮量0～300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水小麦面团稳定时间随施氮量增加均先增加后减少, 最大值对应的施氮量均为240 kg hm-2(表6、表7和表8)。2017—2018年度, W1N4处理稳定时间较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3、W1N5处理分别增加35.7%、16.3%、10.7%、5.6%和6.5%;W2N4处理稳定时间较W2N0、W2N1、W2N2、W2N3、W2N5处理分别增加34.3%、16.5%、11.0%、8.5%和9.3%, 差异均显著。2018—2019年度, W1N4处理稳定时间较W1N0、W1N1、W1N2、W1N5处理分别增加66.7%、64.3%、11.6%和8.8%; W2N4处理稳定时间较W2N0、W2N1、W2N2、W2N3、W2N5处理分别增加88.0%、84.7%、24.8%、19.5%和8.5%, 差异均显著。2019—2020年度, W1N4处理稳定时间较W1N0、W1N1、W1N2、W1N5处理分别增加46.4%、43.0%、27.5%和11.3%; W2N4处理稳定时间较W2N0、W2N1、W2N2、W2N3、W2N5处理分别增加15.5%、13.6%、10.7%、7.2%和5.5%,差异均显著。丰水年型, 春浇两水小麦稳定时间平均值较春浇一水增加22.5%, 各施氮量春浇两水处理均显著高于施氮量相同的春浇一水处理; 干旱年型, 春浇一水稳定时间平均值较春浇两水分别增加20.2%和24.7%, 各施氮量春浇一水处理均显著高于施氮量相同的春浇两水处理。

表8 2019-2020年度不同水氮互作下小麦加工品质的变化Table 8 Changes of wheat processing quality under different water and nitrogen interaction in 2019 and 2020

施氮量0～300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水小麦拉伸能量随施氮量的增加均先增加后减少, 施氮量240 kg hm-2时达到最大值。2017—2018年度, W1N4处理拉伸能量较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3处理分别增加22.1%、12.7%、9.2%和9.2%; W2N4处理较W2N0、W2N1、W2N2、W2N5处理分别增加21.7%、10.2%、5.1%和5.9%, 差异均显著。2018—2019年度, W1N4处理拉伸能量较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3、W1N5处理分别增加97.8%、84.2%、66.1%、18.5%和15.5%; W2N4处理较W2N0、W2N1、W2N2、W2N3、W2N5处理分别增加88.2%、66.2%、49.5%、18.3%和15.4%, 差异均显著。2019—2020年度, W1N4处理拉伸能量较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3、W1N5处理分别增加29.4%、22.2%、20.0%、6.5%和4.8%; W2N4处理较W2N0、W2N1、W2N2、W2N3、W2N5处理分别增加10.4%、8.2%、6.0%、5.0%和7.1%, 差异均显著。丰水年型, 春浇两水拉伸能量平均值较春浇一水增加9.9%, 各施氮量春浇两水处理均显著高于施氮量相同的春浇一水处理; 干旱年型, 春浇一水拉伸能量平均值较春浇两水分别增加15.6%和17.0%, 各施氮量春浇一水处理均显著高于施氮量相同的春浇两水处理。

最大拉伸阻力的变化和拉伸能量相同: 随施氮量的增加先增加后减少, 春浇一水、春浇两水最大拉伸阻力最大值对应的施氮量均为240 kg hm-2。2017—2018年度, W1N4处理最大拉伸阻力较W1N0、W1N1处理分别增加18.4%和8.0%, W2N4处理较W2N0、W2N1处理分别增加7.5%和4.7%, 差异均显著; 2018—2019年度, W1N4处理最大拉伸阻力较W1N0、W1N1、W1N2、W1N5处理分别增加36.1%、32.2%、26.4%和14.6%, W2N4处理较W2N0、W2N1、W2N2、W2N5处理分别增加20.0%、12.5%、9.0%和6.1%, 差异均显著; 2019—2020年度, W1N4处理最大拉伸阻力较W1N0、W1N1、W1N2、W1N3处理分别增加19.5%、18.3%、11.2%和9.0%, W2N4处理较W2N0、W2N1、W2N2、W2N3处理分别增加28.8%、23.5%、23.2%和18.5%, 差异均显著。施氮量0～300 kg hm-2时, 丰水年型, 春浇两水最大拉伸阻力平均值较春浇一水增加16.4%, 各施氮量春浇两水处理最大拉伸阻力均显著高于施氮量相同的春浇一水处理; 干旱年型, 春浇一水最大拉伸阻力平均值较春浇两水分别增加6.1%和23.0%。

黄淮海平原是我国主要的小麦产区[33]。近些年由于投入成本不断增加导致小麦种植效益较低, 进而影响该区小麦持续稳定发展。因此, 通过合理调控灌水次数和优化氮肥施用量, 降低生产成本, 减少水资源的浪费, 最终实现小麦高产、优质、高效是该区当前小麦研究的核心。

3.1 水氮互作对小麦产量的影响

前人关于水氮互作对小麦籽粒产量的影响已做了大量研究。张秀等[31]研究表明, 施氮量为180 kg hm-2与240 kg hm-2间冬小麦籽粒产量无显著性差异,施氮量增至300 kg hm-2时产量反而降低。与全生育期不灌溉相比, 冬小麦拔节期灌一水产量显著提高,施氮量为240 kg hm-2结合拔节期灌水处理籽粒产量最高[34]。房琴等[35]研究结果表明, 施氮量为240～300 kg hm-2时小麦产量最高。综合施氮量对小麦产量及构成因素的影响效应, 在较高土壤肥力麦田适宜施氮量为240 kg hm-2左右[15]。本研究结果表明, 施氮量0～300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水强筋优质小麦师栾02-1产量随施氮量增加均表现出先增加后减少的趋势, 施氮量240 kg hm-2时产量最高, 这与上述结论相一致。春浇一水、春浇两水情况下, 施氮量为180 kg hm-2与240 kg hm-2间冬小麦产量2017—2018年度和2018—2019年度均无显著性差异, 与张秀等[31]结论相同; 而2019—2020年度施氮量240 kg hm-2显著高于180 kg hm-2, 这与张秀等[31]结论存在差异。Li等[36]研究指出, 在我国华北平原微喷灌条件下, 灌溉量120 mm和总施氮量195 kg hm-2的处理较灌溉量120 mm和总施氮量240 kg hm-2的处理显著增加冬小麦籽粒产量和水分利用效率, 与本研究结论存在一定差异。施氮量为120～300 kg hm-2时, 春浇两水小麦产量显著高于春浇一水。进一步分析表明, 不同水氮互作对小麦单位面积收获穗数的影响最大, 其次是千粒重, 对穗粒数的影响最小。增加春季浇水次数和增加施氮量对小麦籽粒产量的提高主要是通过增加单位面积有效穗数来实现的。

3.2 水氮互作对小麦加工品质的影响

小麦加工品质常以湿面筋含量、沉降值、吸水率、面团形成时间和稳定时间、拉伸能量、最大拉伸阻力等为主要评价指标。栽培环境对小麦品质影响很大, 同一小麦品种品质因栽培环境的改变而表现出不同的特征[26,37]。随灌水量的增加, 小麦湿面筋含量及沉降值均呈递减趋势[7]。减少灌水次数可提高小麦沉降值、面团形成时间和稳定时间[38]。本研究表明, 施氮量0～300 kg hm-2时, 丰水年型春浇两水小麦湿面筋含量、沉降值、吸水率、面团稳定时间、拉伸能量、最大拉伸阻力平均值均高于春浇一水, 这不同于上述结论, 原因可能是所选小麦品种不同、栽培环境改变、气候条件(尤其是生育期降水量多少)不同等。而干旱年型的表现相反: 春浇一水小麦湿面筋含量、沉降值、吸水率、面团稳定时间、拉伸能量、最大拉伸阻力平均值均高于春浇两水,与上述研究结论基本一致。

徐恒永等[39]研究指出, 强筋小麦湿面筋含量和沉降值随施氮量的增加而增加, 稳定时间则随施氮量的增加而呈先增后降的变化趋势。强筋小麦济麦20达到高产优质的最优施氮量为225 kg hm-2[26]。干旱条件下, 适量施用高氮肥料可改善小麦面筋积累、面筋二级结构形成和烘焙品质[16]。张秀等[31]研究结果表明, 施氮量由180 kg hm-2增加至240 kg hm-2时, 2个强筋小麦品种面团形成时间、稳定时间、沉降值和面包体积均显著上升, 但施氮量从240 kg hm-2增加至300 kg hm-2时, 面团形成时间、稳定时间和面包体积均显著下降。本研究中, 施氮量为0～300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水强筋优质小麦师栾02-1湿面筋含量、吸水率和沉降值随施氮量的增加先增加后减少或逐渐增加, 施氮量240 kg hm-2或300 kg hm-2时达到最大值; 面团稳定时间、拉伸能量和最大拉伸阻力随施氮量增加均先增加后减少, 施氮量240 kg hm-2时达到最大值。这与上述研究结论基本相同。赵广才等[37]指出,施氮量0～300 kg hm-2时, 强筋小麦湿面筋含量、沉降值、吸水率、形成时间、稳定时间、延伸性和面包体积均随施氮量增加逐渐提高。蔡金华等[40]研究表明, 增施氮肥(3个施氮水平: N 240、300、360 kg hm-2)能显著提高镇麦136的湿面筋含量、面团形成时间和稳定时间。施氮量在150～300 kg hm-2范围内,随施氮量的增加, 小麦沉降值、湿面筋含量、面团形成时间和稳定时间均增加, 加工品质明显改善[41]。这与本试验结果不完全一致, 可能与小麦品种特性、土壤基础肥力和生育期气象因子等因素有关。

施氮量0～300 kg hm-2时, 不同降水年型春浇一水、春浇两水强筋优质小麦师栾02-1产量随施氮量的增加均先增加后减少, 产量最高值对应的施氮量为240 kg hm-2。施氮量120～300 kg hm-2时, 春浇两水产量显著高于春浇一水。水氮互作对小麦单位面积收获穗数的影响最大, 其次是千粒重, 对穗粒数的影响最小。丰水年型春浇两水小麦湿面筋含量、沉降值、吸水率、面团稳定时间、拉伸能量、最大拉伸阻力平均值均高于春浇一水, 而干旱年型的表现相反: 春浇一水高于春浇两水。小麦湿面筋含量和沉降值随施氮量的增加先增加后减少或逐渐增加,施氮量240 kg hm-2或300 kg hm-2时达到最大值; 稳定时间、拉伸能量和最大拉伸阻力随施氮量的增加均先增加后减少, 施氮量240 kg hm-2时达到最大值。本试验条件下, 小麦生育期春浇两水和施氮量240 kg hm-2时, 籽粒产量和加工品质表现最佳。

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