减量施氮协同提升强筋小麦产量和品质_马瑞琦.pdf

减量施氮协同提升强筋小麦产量和品质减量施氮协同提升强筋小麦产量和品质马瑞琦1,2，常旭虹2，刘阿康2,3，王德梅2，陶志强2，王艳杰2，杨玉双2，王振林1*，赵广才2*（1山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018；2中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室，北京100081；3全国农业技术推广服务中心，北京100081）摘要:【目的目的】通过逐年精准缩小施氮量梯度，研究减量施氮对强筋小麦产量及籽粒品质的影响，探明实现产量品质协同稳定的适宜施氮量。【方法方法】于 20162019 连续 3 年以强筋小麦藁优 2018、师栾 02-1、石优 20 为试验材料，在 0480kg/hm2范围内，分年度设计逐年递减的施氮梯度，分别为 120、60 和 30kg/hm2，研究强筋小麦产量和籽粒品质对减量施氮的响应及最适施氮量。【结果结果】在施氮 0240kg/hm2范围内，增施氮肥可显著提高强筋小麦产量；施氮 240360kg/hm2范围内，各氮肥处理间小麦产量无显著差异；施氮 360480kg/hm2范围内小麦产量显著降低。3 个年度各施氮处理下均以石优 20 产量最高。施氮肥 0360kg/hm2有利于单位面积穗数和穗粒数的提高，不利于千粒重提高，施氮 240kg/hm2可实现产量三因素协调平衡，且氮肥农学效率最高。除容重、硬度外，不同年度间，其他品质指标均随着施氮量增加而提高，其中沉淀值、湿面筋含量和面团稳定时间受氮肥影响较大，对氮肥更为敏感。品种间结果比较表明，师栾 02-1 的品质总体上较好，其籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间和面包体积显著高于藁优 2018 和石优 20；此外，氮肥对 3 个强筋品种主要品质指标的调控效应相近。【结论结论】在河北省种植藁优 2018 施氮 270kg/hm2、师栾 02-1 和石优 20 施氮 210240kg/hm2，即能够满足该品种产量和品质协同改善的需求，保证强筋小麦达到高产优质高效的目的。关键词:强筋小麦；氮肥梯度；产量；品质；氮肥农学效率Coordinated improvement of yield and quality of strong gluten wheatby reducing exogenous nitrogen applicationMARui-qi1,2,CHANGXu-hong2,LIUA-kang2,3,WANGDe-mei2,TAOZhi-qiang2,WANGYan-jie2,YANGYu-shuang2,WANGZhen-lin1*,ZHAOGuang-cai2*(1 Agronomy College,Shandong Agricultural University/State Key Laboratory of Crop Biology,Taian,Shandong 271018,China;2 Institute of Crop Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Beijing 100081,China;3 National Agricultural TechnologyExtension Service Center,Beijing 100081)Abstract:【Objectives】Usinganannualgradient,theeffectofreducednitrogenapplicationontheyieldandgrainqualityofstrongglutenwheatwasstudied,andtheappropriatenitrogenapplicationrateforachievingcoordinatedstabilityofyieldandqualitysynergywasdetermined.【Methods】From2016to2019,thestrong-glutenwheatGaoyou2018,Shiluan02-1,andShiyou20wereusedastestmaterials,andNapplicationrateof0480kg/hm2,thenitrogenfertilizerdosagegradientwasdesignedtodecreaseyearbyyear,respectively:120,60and30kg/hm2,tostudytheresponseofstrongglutenwheatyieldandgrainqualitytonitrogenreductionandtheoptimumnitrogenapplicationrate.【Results】IntherangeofNapplicationrateof0240kg/hm2,increasing植物营养与肥料学报2023,29(1):172187doi:10.11674/zwyf.2022149JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20220324接受日期：20220721基金项目：财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系项目（CARS-03-16）；国家重点研发计划项目（2016YFD0300407）；中国农业科学院藏粮于技项目（CAAS-ZDRW202002）。联系方式：马瑞琦E-mail:*通信作者王振林E-mail:；赵广才E-mail:nitrogenfertilizerapplicationsignificantlyimprovedtheyieldofstrongglutenwheat;however,intherangeof240360kg/hm2,nitrogenfertilizerhadnosignificanteffectonwheatyield.Intherangeof360480kg/hm2,thewheatyieldwassignificantlyreduced.TheyieldofShiyou20wasthehighestundereachnitrogenapplicationineachyear.Nitrogenfertilizerresultedintheincreaseofspikenumberperareaandgrainnumberperear.ApplyingN240kg/hm2coordinatedthebalanceofspikenumberperarea,grainnumberperearandthe1000-grainweightandachievedthehighestnitrogenagronomicefficiency.Exceptfortestweightandhardness,otherqualityindicatorsincreasedwiththeincreaseinNapplicationrateindifferentyears.Thesedimentation,wetglutencontentandstabletimeweremarkedlyaffectedbynitrogenfertilizerandweremoresensitivetonitrogenfertilizer.ThecomparisonamongcultivarsshowedthatthequalityofShiluan02-1wasgenerallybetter,anditsgrainproteinandwetglutencontents,stabletimeandbreadvolumeweresignificantlyhigherthanthoseofGaoyou2018andShiyou20.Inaddition,theregulationeffectsofnitrogenfertilizeronthemainqualityindexesofthethreestrongglutencultivarsweresimilar.【Conclusions】PlantingGaoyou2018withN270kg/hm2,Shiluan02-1andShiyou20withN210240kg/hm2inHebeiProvincemeetstheneedsofsynergisticimprovementinyieldandqualityofthewheatcultivars.Key words:strongglutenwheat;nitrogenfertilizergradient;yield;quality;nitrogenagronomicefficiency氮素营养对强筋小麦产量和加工品质有明显的调节作用13，强筋小麦产量与品质形成及同步提高，均与氮肥合理施用密切相关。强筋小麦产量与施氮量在一定范围内呈二次曲线关系4。近年来，河北省强筋小麦生产中普遍存在施氮量过大的问题，不仅影响小麦生长和品质稳定，而且降低氮肥利用效率，浪费资源，污染环境。播种前 030cm 土壤无机氮大于 30kg/hm2时，就能满足小麦从出苗到返青所需的氮量5。北方麦区土壤无机氮含量大多高于此值，因此该区降低施氮量能显著提高氮肥利用率，缓解环境压力67。崔振岭等8、Tiwari 等9指出，华北平原地区的小麦平均施氮量已达到 424kg/hm2，远高于同时期的养分消耗量。有研究发现我国大田作物的平均氮肥施用量超过 300kg/hm2，平均过量投入程度甚至达到了 30%以上10。目前很多专家对减量施氮进行了研究，梁二等11、韩瑞芸等12研究发现减量施用 15%氮后，玉米产量无显著变化，减氮 25%反而获得的产量最高。目前我国小麦生产的氮素利用率仅为 21.2%35.9%，远低于国外 40%60%的水平13。合理减施氮肥已成为小麦施肥研究的热点。已有研究表明，在农户生产施氮量基础上适当减氮不会降低小麦产量1416。强筋小麦品质对氮素的要求较高，与产量存在一定的矛盾，需要产量和品质协同提高的施氮措施，但是不同生态区域实现强筋小麦优质高产的最佳施氮量并不完全一致。我们在河北省强筋小麦优势产业带开展了精确施氮技术田间试验，通过逐步降低氮肥用量，重点研究强筋小麦产量和籽粒品质对施氮量的响应，为探索适合河北省强筋小麦生产的高效节氮施肥技术及高产优质高效研究提供理论依据。1 材料与方法1.1 试验地概况试验于 20162019 年在河北省石家庄市农林科学院赵县实验基地(3544N，11855E)进行。土壤质地为壤土，养分含量见表 1。20162019 年月降水量和月平均气温见图 1。1.2 试验方案试验分 3 个年度进行，采用裂区设计，主区为施氮量，副区为品种。年度间氮肥施用量及梯度设计逐年递减。20162017 年，氮肥梯度为 120kg/hm2。5 个处理(N0、N120、N240、N360、N480)施氮量分别为:0、120、240、360、480kg/hm2。20172018 年，氮肥梯度为 60kg/hm2。5 个处理(N0、N180、N240、N300、N360)施氮量分别为:0、180、240、300、360kg/hm2。20182019 年，氮肥梯度为 30kg/hm2。5 个处理(N0、N180、N210、N240、N270)施氮量分别为:0、180、210、240、270kg/hm2。3 年供试品种均为 3 个强筋品种：藁优 2018(A1)、师栾 02-1(A2)、石优 20(A3)。氮肥施用分为播种前底施和拔节期追施，底1期马瑞琦，等：减量施氮协同提升强筋小麦产量和品质173追比例为 55，采用微喷