李燕青，林治安，溫延臣，車升國，孫文彥，趙秉強*

（1 中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所，遼寧興城 125100；2 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，北京 100081；3 中國農(nóng)業(yè)科學院德州鹽堿土改良實驗站，山東德州 253015）

不同類型有機肥與化肥配施對小麥品質(zhì)的影響

李燕青1,2，林治安3，溫延臣3，車升國3，孫文彥3，趙秉強2*

（1 中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所，遼寧興城 125100；2 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，北京 100081；3 中國農(nóng)業(yè)科學院德州鹽堿土改良實驗站，山東德州 253015）

【目的】綜合分析不同類型有機肥與化肥配施對小麥籽粒、面粉、面團品質(zhì)指標的影響，為提升小麥品質(zhì)提供有機肥科學施用基礎?！痉椒ā恳噪u糞、豬糞和牛糞為供試有機肥料，冬小麥品種濟麥 22 為供試作物進行了田間試驗。在施 N 225 kg/hm2前提下，設單施化肥（尿素）、雞糞、豬糞、牛糞處理，及三種有機肥各自分別以25%、50% 和 75% 配合75%、50%、25% 的化肥處理，以及化肥、雞糞、豬糞、牛糞施肥料量加倍處理，共 18 個處理。小麥收獲后，分析了 3 個籽粒品質(zhì)指標、5 個面粉品質(zhì)指標、7 個面團品質(zhì)指標，運用多元統(tǒng)計分析方法評價了三種有機肥的不同利用方式和用量對小麥品質(zhì)的影響。【結(jié)果】施 N 225 kg/hm2條件下，單施雞糞、豬糞對小麥各品質(zhì)指標的提升作用與單施化肥處理相當，明顯優(yōu)于牛糞；與單施牛糞處理相比，單施雞糞、豬糞、化肥處理的平均面團形成時間延長了 50.85%，平均粉質(zhì)指數(shù)提高了 25.75%，平均濕面筋含量提升了 19.71%，平均沉淀值提升了 18.17%，平均粗蛋白含量提升了 14.37%，面團拉伸比降低了 36.84%。增加肥料用量一倍對小麥品質(zhì)指標的提升作用不顯著。常量處理中，25% 有機肥+75% 化肥最有利于籽粒蛋白含量的提高。將 15 個品質(zhì)指標分為 3 個主成分組，以濕面筋為代表的第一主成分方差貢獻率占到 60.2%，代表了大部分的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)各施肥處理對品質(zhì)指標影響的相似性，將18種施肥方式聚為四類：1) 不施肥；2) 單施常量、加倍牛糞處理；3) 常量雞糞、豬糞、化肥單施及常量配施處理；4) 加倍化肥、加倍雞糞和加倍豬糞處理，從 1）至 4）小麥多數(shù)品質(zhì)指標呈現(xiàn)依次升高的趨勢?！窘Y(jié)論】以常規(guī)施氮量 (225 kg/hm2) 為前提，雞糞、豬糞配施少量或者不配施化肥，牛糞配施75%化肥都可以顯著提升小麥品質(zhì)，單施牛糞提升小麥品質(zhì)作用不顯著。因此，在有機肥源充足的條件下，在總施氮量不增加的前提下，雞糞、豬糞氮的施用比例可提高至75%，牛糞的實用比例控制在25%，以獲得優(yōu)質(zhì)的小麥籽粒品質(zhì)。

有機肥類型；化肥；有機無機配施；冬小麥品質(zhì)；多元統(tǒng)計

小麥是我國最重要的糧食作物之一。隨著人們生活水平的逐步提高，在關注小麥產(chǎn)量的同時，對小麥品質(zhì)也提出了越來越高的要求[1]?；蛐瓦z傳因素是小麥品質(zhì)特性的基礎，不同品種間品質(zhì)存在明顯差異，但環(huán)境因素同樣強烈影響著小麥品質(zhì)[2–3]。施肥作為可以人工控制的重要措施，深刻影響著農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，因此不同的施肥制度對作物品質(zhì)也會產(chǎn)生不同影響[4–5]。氮肥用量和施用時期是影響小麥品質(zhì)的重要因素，在一定范圍內(nèi)，增加施氮量，可顯著增加籽粒蛋白質(zhì)、面筋含量，進而影響小麥其它品質(zhì)指標，使得小麥產(chǎn)量和品質(zhì)同步提高；小麥氮肥后移對籽粒蛋白質(zhì)含量有顯著影響[6–9]。長期定位試驗表明，氮磷鉀適當配比或在此基礎上配施有機物料，對于提高小麥產(chǎn)量，改善小麥營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)均有重要作用[10–12]。雖然大量研究揭示了各種施肥措施在影響小麥品質(zhì)方面的重要作用，但在同一個施氮水平下研究不同類型有機肥對小麥品質(zhì)的影響鮮有報道。

小麥籽粒品質(zhì)包括形態(tài)品質(zhì)、加工品質(zhì)以及營養(yǎng)品質(zhì)，其中加工品質(zhì)的好壞直接影響其利用價值與經(jīng)濟效益。小麥籽粒的加工品質(zhì)指標有許多，且很多指標相互影響，存在復雜的聯(lián)系，直接進行簡單比較不易得出簡明的規(guī)律。多元統(tǒng)計分析是從經(jīng)典統(tǒng)計學中發(fā)展起來的一個分支，是一種綜合分析方法，能夠在多個對象和多個指標互相關聯(lián)的情況下分析它們的統(tǒng)計規(guī)律，可以作為綜合分析評價小麥品質(zhì)指標的重要手段[13–16]。

本研究選取了牛糞、雞糞、豬糞三種農(nóng)田常用的有機肥種類，設置常規(guī)及加倍兩個施肥水平，并且在常規(guī)施肥水平下設置有機肥與化肥不同配比的多種施肥方式，利用多元統(tǒng)計方法，分析研究三種有機肥與化肥的不同配施方式對小麥品質(zhì)的影響，以期從小麥品質(zhì)調(diào)優(yōu)的角度為不同類型有機肥的科學利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗位于中國農(nóng)業(yè)科學院禹城試驗基地(116°34′E，36°50′N) , 屬暖溫帶半濕潤季風氣候，年平均氣溫 13.4℃，大于 10℃積溫 4441℃，年降水量569.6 mm，年蒸發(fā)量 2095 mm，無霜期 206 d。試驗地土壤類型為鹽化潮土，土壤質(zhì)地為輕壤土，成土母質(zhì)為黃河沖積物。種植制度為冬小麥–夏玉米一年兩熟輪作制。試驗開始前土壤表層養(yǎng)分含量見表 1。

表1 試驗地基礎養(yǎng)分含量Table 1 Basic nutrients of the experiment soil

1.2 試驗設計

試驗從 2014 年 10 月小麥季開始，設置一個對照 (不施肥，CK) 處理和四個常量施肥處理。常量施肥分別為化肥 (CF)、雞糞 (CHM100)、豬糞 (PM100)、牛糞 (CM100)；三個牛糞與化肥常量配施處理，分別為 25% 牛糞配施 75% 化肥 (CM25)、50% 牛糞配施 50% 化肥 (CM50)、75% 牛糞配施 25% 化肥(CM75)；三個雞糞與化肥常量配施處理，分別為25% 雞糞配施 75% 化肥 (CHM25)、50% 雞糞配施50% 化肥 (CHM50)、75% 雞糞配施 25% 化肥(CHM75)；三個豬糞與化肥常量配施處理，分別為25% 豬糞配施 75% 化肥 (PM25)、50% 豬糞配施 50%化肥 (PM50)、75% 豬糞配施 25% 化肥 (PM75)；四個加倍施肥處理，分別為加倍化肥 (DCF)、加倍雞糞(DCHM)、加倍豬糞 (DPM)、加倍牛糞 (DCM)。共18 個處理，隨機區(qū)組設計，重復3次。

試驗中常規(guī)肥料用量是參考當?shù)剞r(nóng)民施肥量。常量化肥處理 (CF) 具體肥料用量為每季作物氮肥225 kg/hm2(以 N 計)，磷肥 75 kg/hm2(以 P2O5計)，鉀肥 75 kg/hm2(以 K2O 計)，氮肥基追比為 1∶1，全年磷、鉀肥在小麥播前一次性施入。常量有機肥處理(CM100、CHM100、PM100) 具體肥料用量為每季作物施氮量 225 kg/hm2，有機肥具體肥料用量根據(jù)所用糞肥風干樣品中養(yǎng)分分析測定結(jié)果，以全氮含量為標準折算，全年的有機肥在小麥播前一次性施入，不再施用磷、鉀肥。本試驗 2014～2015 年度施用的三種有機肥具體養(yǎng)分含量及性質(zhì)見表 2。常規(guī)配施的處理具體為：每季作物中有機肥氮和化肥氮的加和為 225 kg/hm2，磷、鉀肥用量根據(jù)化學氮肥的比例依次施入，全年的有機肥和磷、鉀肥在小麥播前一次性施入。加倍肥料用量為常規(guī)肥料用量的 2 倍?；瘜W氮肥用尿素 (N 46%)，磷肥為磷酸二銨 (N 18%、P2O546%)，鉀肥用硫酸鉀 (K2O 50%)。各處理具體肥料用量及施用時期見表 3。

表2 雞糞、豬糞、牛糞養(yǎng)分含量 (%，dry basis)Table 2 Nutrient contents of chicken manure, pig manure and cow manure

1.3 樣品采集及測定

容重按 GB 5498-1985《糧食、油料檢驗容重測定法》測定；濕面筋含量采用瑞典波通公司面筋分析儀測定，參照 GB/T14608-1993 方法進行；沉降值測定參照 GB/T 15685-1995 方法進行；粉質(zhì)參數(shù)采用德國 Brabender 粉質(zhì)儀測定，參照 AACC-54-20 方法進行；拉伸參數(shù)采用德國 Brabender 拉伸儀測定，參照 AACC-54-20 方法進行；小麥籽粒粗蛋白含量 = 5.70 × N%。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)用 Excel 整理后進行方差分析，LSD 法進行多重比較；數(shù)據(jù)標準化處理后，用 SAS 9.2 進行多元相關分析、主成分及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各指標間的簡單相關

由表 4 中可以看出，15 個指標中共有 28 對指標間 |r| ＞ 0.7，表現(xiàn)出了高度相關性，且相關系數(shù)的 P值到達了極顯著水平。其中，與面團形成時間 (DT)表現(xiàn)出高度相關性的有 7 個指標，分別是吸水率 (WA)、粉質(zhì)指數(shù) (FQN)、面團延伸線 (EX)、拉伸比 (VR)、濕面筋 (WG)、沉淀值 (SV)、粗蛋白 (PC)；與 FQN表現(xiàn)出高度相關性的指標有 5 個，分別是 DT、穩(wěn)定時間 (ST)、籽粒硬度 (HA)、WG、SV；與 VR 表現(xiàn)出高度相關性的指標有 5 個，分別是 DT、EX、最大拉伸阻力 (MR)、WG、PC；與 WG 表現(xiàn)出高度相關性的有 7 個指標，分別是 WA、DT、FQN、EX、VR、SV、PC；與 SV 表現(xiàn)出高度相關性的指標有 6個，分別是 WA、DT、FQN、HA、WG、PC；與PC 表現(xiàn)出高度相關性的指標有 5 個，分別是 DT、EX、SV、VR、WG。出粉率 (FY)、面筋指數(shù) (GI)、容重 (VW) 未與任何其它指標達到高度相關。

本試驗中相關性分析表明，籽粒品質(zhì)指標粗蛋白含量 (PC)和面粉品質(zhì)指標粉質(zhì)指數(shù) (FQN)、沉淀值 (SV)、濕面筋含量 (WG)，面團品質(zhì)指標形成時間(DT)、拉伸比 (VR) 6 個指標與多數(shù)指標間存在高度相關性，可作為反映小麥品質(zhì)狀況的重要因子。

表3 各處理肥料用量Table 3 Fertilizer rates of different treatments

2.2 不同施肥處理對部分小麥加工品質(zhì)指標的影響

2.2.1 面團形成時間 由表 5可以看出，施氮量為 450 kg/hm2時，化肥、雞糞、豬糞處理的面團形成時間差異不顯著，但三者均顯著長于施用牛糞的處理，平均延長了 50.85%；施氮量為 225 kg/hm2時，化肥處理的面團形成時間顯著長于施用雞糞和牛糞的處理，豬糞處理的面團形成時間顯著長于牛糞處理，而與施用雞糞的處理沒有顯著性差異，施用牛糞處理的面團形成時間與 CK 處理之間無顯著性差異。與常規(guī)施肥量相比，加倍施用化肥、雞糞、豬糞、牛糞的處理面團形成時間均有所延長，但均未達到顯著性水平。施氮量為 225 kg/hm2時，牛糞與化肥配施的三個處理之間，雞糞與化肥配施的三個處理之間，豬糞與化肥配施的三個處理之間面團穩(wěn)定時間均沒有顯著性差異；但化肥比例高而有機肥比例低的處理 (25% 有機肥 + 75% 化肥) 面團的形成時間較長。

2.2.2 粉質(zhì)指數(shù) 由表 5 可以看出，在加倍施肥和常規(guī)施肥條件下，單施化肥、雞糞、豬糞處理之間的粉質(zhì)指數(shù)均無顯著性差異；施用化肥、雞糞、豬糞的處理在加倍施肥條件下與牛糞處理間沒有顯著性差異，但常規(guī)施肥條件下平均比牛糞處理的粉質(zhì)指數(shù)高出 25.75%。加倍施肥量與常規(guī)施肥量相比，施用化肥、雞糞、豬糞、牛糞處理的粉質(zhì)指數(shù)均有所提高，但差異不顯著。施氮量為 225 kg/hm2時，牛糞與化肥配施的三個處理之間，雞糞與化肥配施的三個處理之間，豬糞與化肥配施的三個處理之間粉質(zhì)指數(shù)均沒有顯著性差異；但是化肥比例高而有機肥比例低的處理 (25% 有機肥 + 75% 化肥) 面粉粉質(zhì)指數(shù)均較高。

2.2.3 拉伸比 由表 5 可以看出，在加倍施肥量和常規(guī)施肥量條件下，化肥處理的面團拉伸比均為最小值 (0.73、0.97)，其次是施用雞糞 (0.93、1.30) 和豬糞 (0.80、1.33) 的處理，牛糞處理的拉伸比值達到了1.83 和 1.90，與不施肥的處理接近。加倍施肥量與常規(guī)施肥量相比，施用化肥、雞糞、豬糞、牛糞的處理面團拉伸比值均有所降低，但均無顯著性差異。施氮量為 225 kg/hm2時，三種有機肥與化肥不同配比配施的處理之間沒有顯著性差異，化肥比例高而有機肥比例低的處理 (25% 有機肥 + 75% 化肥)拉伸比值相對較小。

表4 各指標間的相關系數(shù)Table 4 Correlation coefficients between wheat quality properties

2.2.4 濕面筋含量 由表 5 可以看出，加倍施肥條件下，雞糞、豬糞和化肥處理之間，小麥面粉的濕面筋含量無顯著性差異，且均顯著高于牛糞處理。常規(guī)施肥量條件下，單施雞糞、豬糞和化肥處理間的濕面筋含量無顯著性差異，且均顯著高于施用牛糞的處理，平均比牛糞處理高出 19.71%。與常規(guī)施肥量相比，加倍施用化肥、雞糞、豬糞、牛糞處理的面粉濕面筋含量均有所提高，其中加倍化肥處理與常規(guī)化肥處理沒有表現(xiàn)出顯著性差異，而加倍施用雞糞、豬糞、牛糞處理的濕面筋含量與常規(guī)肥料用量之間均表現(xiàn)出了顯著性差異。常規(guī)配施時，三種有機肥與化肥不同配比配施的處理之間沒有表現(xiàn)出顯著性差異，化肥比例高而有機肥比例低的處理(25% 有機肥 + 75% 化肥) 濕面筋含量相對較高。

2.2.5 沉淀值 由表 5 可以看出，加倍施肥的 4 個處理中，雞糞、豬糞和化肥處理之間小麥面粉的沉淀值無顯著性差異，但均顯著高于牛糞處理的沉淀值。常規(guī)施肥量的四個處理中，化肥和豬糞處理的面粉沉淀值最大，顯著高于施用牛糞的處理，其次是施用雞糞的處理，三者沉淀值平均比牛糞處理提升 18.17%。加倍施肥量與常規(guī)施肥量相比，施用化肥、雞糞、豬糞、牛糞處理的面粉沉淀值均有所增加，但均無顯著性差異。常規(guī)配施時，三種有機肥與化肥不同配比配施的處理之間差異均不顯著，化肥比例高而有機肥比例低的處理 (25% 有機肥 + 75%化肥) 面粉沉淀值較大。

2.2.6 粗蛋白 由表 5 可以看出，加倍施肥的 4 個處理中，雞糞、豬糞和化肥處理之間小麥籽粒粗蛋白含量無顯著性差異，但均顯著高于牛糞處理的粗蛋白含量。常規(guī)施肥量的四個處理中，施用化肥的處理粗蛋白含量最高，明顯高于施用雞糞和豬糞的處理，三者平均比施用牛糞處理的粗蛋白含量高出14.37%。與常規(guī)施肥量相比，加倍施用化肥和牛糞沒有顯著提高籽粒粗蛋白含量，而加倍雞糞與加倍豬糞處理小麥籽粒的粗蛋白含量均顯著高于常量單施雞糞和豬糞的處理。施氮量為 225 kg/hm2時，三種有機肥與化肥不同配施比例的處理之間無顯著性差異，化肥比例高而有機肥比例低的處理 (25% 有機肥 + 75% 化肥) 籽粒粗蛋白含量較高。

表5 不同施肥方式對小麥品質(zhì)指標的影響Table 5 Effect of different fertilization strategies on wheat quality properties

根據(jù)表 5 中變異系數(shù)可知，各種不同施肥方式對面團拉伸比 (VR) 產(chǎn)生了較大的影響，變異系數(shù)達到了27.87%。其次是面團形成時間 (DT)、濕面筋含量 (WG)、面粉指數(shù) (FQN)、沉淀值 (SV)、粗蛋白(PC)。

2.3 小麥加工指標的主成分分析

各主成分的特征根與方差貢獻率(表 6)，前三個特征根的方差累積貢獻率已經(jīng)超過 80%，基本可以反映出系統(tǒng)的變異信息。

拋光液中加入適宜比例的表面活性劑能有效改善 CMP的平坦化效果，而且不同種類表面活性劑的復配對改善拋光后表面缺陷有明顯的效果。本文探究了阻擋層拋光液中陽離子表面活性劑與非離子表面活性劑的復配對晶圓表面缺陷的影響，并通過調(diào)節(jié)復配比例進行優(yōu)化，將晶圓表面缺陷數(shù)量從大于30 000個降至420個。本研究工作為進一步探究晶圓表面缺陷控制指明了方向，對相關科研工作具有指導與借鑒意義。

表6 主成份分析特征根及方差貢獻率Table 6 Eigenvalues and proportion of the variance

由表 6 及各主成分表達式可知，第一主成分的方差貢獻率占到 60.22%，代表了大部分的數(shù)據(jù)信息，其中 WA、DT、FQN、EX、VR、WG、SV、PC等指標在特征向量中的系數(shù)均達到了 0.3 左右 (VR為負值)，其次是 HA 的特征向量系數(shù)達到了 0.27。結(jié)合表 4 中各指標間的相關性可知，上述指標與WG 含量指標間的相關系數(shù)都達到 0.7 以上，表現(xiàn)出強相關性，其中 VR 為負相關。第二主成分的方差貢獻率為 18.16%，解釋其中變異的指標主要是 ST、AR、MR、GI 和 VW，特征向量系數(shù)達到 0.3 以上。第三主成分只占到數(shù)據(jù)總變異的 6.88%，解釋其中變異的指標主要是 FY，其特征向量系數(shù)達到了 0.8756。

各主成份特征向量表達式：

PC1 = WA × 0.2925 + DT × 0.3152 + ST × 0.1906 + FQN × 0.2952 + AR × 0.0789 + EX × 0.3155 + MR × (–0.2186) + VR × (–0.3106) + FY × 0.0903 + HA × 0.2744 + WG × 0.3223 + GI × (–0.1288) + SV × 0.3217 + VW × 0.2074 + PC × 0.3020

PC2 = WA × (–0.1858) + DT × (–0.0365) + ST × 0.3733 + FQN × 0.1838 + AR × 0.4664 + EX × (–0.0856) + MR × 0.4124 + VR × 0.1290 + FY × 0.1064 + HA × 0.3047 + WG × (–0.07050) + GI × 0.3847 + SV × 0.0690 + VW × 0.3069 + PC × (–0.1556)

PC3 = WA × 0.1013 + DT × 0.0054 + ST × 0.1022 + FQN × 0.1116 + AR × (–0.2818) + EX × (–0.2075) + MR × (0.0401) + VR × 0.0949 + FY × 0.8756 + HA × (–0.1452) + WG × (–0.0498) + GI × 0.1443 + SV × 0.1046 + VW × (–0.1046) + PC × 0.0260

圖 1 為各品質(zhì)指標在三個主成分上的增強型負荷圖，從圖中可以看出，在第一主成分上負荷較重的指標，PC、DT、EX、WG、SV、WA、FQN 等與處理 DPM、DCHM、DCF 關系較為密切，表明加倍施用雞糞、豬糞以及化肥有助于上述指標的提升；在第二主成分上負荷較重的指標，如 ST、AR 和MR、GI 與常量雞糞、豬糞，大部分常量配施處理關系較為密切；在第三主成分上負荷較重的指標，F(xiàn)Y未與任何處理表現(xiàn)出密切關系，表明各施肥措施對出粉率的影響不大。

圖1 小麥品質(zhì)指標在三個主成分上的增強型負荷分布圖Fig. 1 Distribution of quality properties in enhanced components loading plot

2.4 不同施肥方式聚類分析

針對小麥各品質(zhì)指標，使用類平均數(shù)法對各處理進行了系統(tǒng)聚類，按圖 2 所示，在馬氏距離為0.85 時可以將本試驗中的 18 個處理分成 4 類。

圖2 不同施肥方式的聚類樹狀圖Fig. 2 Clustering figure of different fertilization strategies

第二類：CM100 和 DCM 處理。由于牛糞中的氮素有效性很低，而且肥料在小麥播前一次性施入，后期沒有追肥。小麥大部分指標處于較差水平，但優(yōu)于第一類中不施肥處理，如吸水量、面團形成時間、面粉指數(shù)、拉伸比、濕面筋、沉淀值、容重、粗蛋白、硬度指數(shù)等。

第三類：CF、CHM100、PM100 處理以及化肥與有機肥配施的處理 (CM25、CM50、CM75、CHM25、CHM50、CHM75、PM25、PM50、PM75)。由于化肥的分次施用，而且雞糞和豬糞中氮的有效性明顯高于牛糞。相對于第二類中的單施牛糞的處理，這些處理改善了土壤中氮素的供應，更有利于小麥品質(zhì)的優(yōu)化[11]。

第四類：DCF、DCHM 和 DPM 處理。加倍化肥處理由于化學氮肥的大量施用，作物氮素供應充足，與籽粒氮含量相關的指標粗蛋白 (39.86)、濕面筋 (35.53)、沉淀值 (24.73) 都明顯高于前三類處理，粉質(zhì)指數(shù)、面團的形成時間、穩(wěn)定時間、拉伸面積以及延伸性等指標也都得到提升。由于雞糞和豬糞中氮素有效性與牛糞明顯不同，而且全年的雞糞和豬糞在小麥播前一次性投入，加倍雞糞和加倍豬糞處理的有效氮素得到了充足供應，多數(shù)品質(zhì)指標與加倍化肥的處理相當。

3 討論

3.1 不同施肥措施對小麥品質(zhì)指標的影響

氮肥在小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的形成過程中有著極為重要的作用，關于氮的施用量[8,17]及施用時期、方法等[18–20]對作物產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究已有很多。一定范圍內(nèi)，增加施氮量能提高小麥籽粒產(chǎn)量及蛋白含量，提升面團和面粉等多項品質(zhì)指標；施氮量150～300 kg/hm2，可實現(xiàn)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的同步提升[8]。超過一定范圍，單位氮肥在提質(zhì)增產(chǎn)方面的效益會逐漸降低[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，化肥在常規(guī)施用量(225 kg/hm2) 的基礎上施肥量提高一倍小麥蛋白含量、面粉及面團指標均有所提升，但差異并不顯著；豬糞、雞糞的處理只有濕面筋和粗蛋白含量等個別指標在常量和加倍施肥水平下表現(xiàn)出了顯著性差異。秦武發(fā)等研究表明，對于確定的品種，在不減少籽粒產(chǎn)量的條件下，蛋白質(zhì)含量的提高有一個臨界值[22]。本研究中常規(guī)化肥用量已基本能滿足作物需求，土壤中氮水平已不再是籽粒蛋白質(zhì)等品質(zhì)指標提升的限制性因子，因此加倍施肥并未對小麥的品質(zhì)產(chǎn)生質(zhì)的變化。有機肥中，豬糞和雞糞氮的有效性較高，礦化分解快[23–24]，且全年有機肥在小麥播前全部施入，在小麥季基本可以提供足夠的氮素供應，因此加倍施肥量與低施肥量之間僅在籽粒蛋白含量和濕面筋含量顯示出顯著性差異。牛糞處理由于氮的有效性過低，加倍牛糞處理和常量牛糞處理所提供的速效氮的水平均較低，因此二者在小麥品質(zhì)的大部分指標上也未表現(xiàn)出顯著性差異。

有學者指出，有機肥對小麥品質(zhì)的影響小于氮素化肥[5,25]。本研究中發(fā)現(xiàn)，加倍和常規(guī)施肥兩種水平下牛糞對小麥品質(zhì)的影響都遠小于化肥，而雞糞和豬糞對小麥品質(zhì)的影響與化肥對小麥品質(zhì)的影響基本相當；三種糞肥的施用方式完全相同 (全部作為基肥)，但對小麥品質(zhì)的影響卻有顯著差異。因此，有機肥和化肥對小麥品質(zhì)的影響主要取決于二者在小麥生育期內(nèi)所提供的速效氮水平。牛糞處理由于提供的速效氮水平遠不能達到化肥中速效氮的水平，因此對小麥品質(zhì)的影響遠小于化肥；而雞糞和豬糞處理在小麥生育期內(nèi)提供的速效氮水平較高，因此對小麥品質(zhì)的影響與化肥處理接近。

長期定位試驗表明，在氮、磷、鉀均衡施肥的情況下，配施一定量的有機肥可以明顯改善小麥的各種品質(zhì)指標[26]。南鎮(zhèn)武等[21]的研究表明，等施氮量條件下，有機無機配施時化肥比例的提高有利于蛋白質(zhì)和氨基酸含量的增加。本研究等施氮量條件下，有機肥與化肥以不同比例施用后對小麥各品質(zhì)指標的影響雖然沒有表現(xiàn)出顯著性差異，但化肥比例高的處理在提升小麥品質(zhì)方面顯示出了一定優(yōu)勢。

3.2 多元統(tǒng)計分析在綜合評價小麥品質(zhì)方面的應用

多元統(tǒng)計分析是綜合分析評價小麥品質(zhì)的有效方法。了解多元統(tǒng)計分析結(jié)果在實際問題中的具體意義，并最終給出專業(yè)的解釋，是使用多元統(tǒng)計方法進行分析問題的最終目的。張桂英等[27]對陜西關中地區(qū) 92 個樣品 29 個品質(zhì)指標因子分析的結(jié)果表明，29 個指標可以壓縮為 7 個公共因子，達到數(shù)據(jù)總變異的 82.14%，其中反映蛋白質(zhì)含量的因子貢獻最大，占到總變異的 26.22%。雷加容等[28]在對 16 個小麥品種的 9 個品質(zhì)指標的主成分分析中，反映蛋白含量的第一主成分占到總變異的 51.94%。王格格[29]對陜西關中地區(qū)的 179 個品種利用主成分法將 14 個指標壓縮為 5 個主成分，占到數(shù)據(jù)總變異的80.13%，反映蛋白含量的因子貢獻占到總變異的16.52%。本研究經(jīng)過主成分分析后將 15 個指標壓縮為 3 個主成分，且數(shù)據(jù)信息達到總變異的 85% 以上，其中反映濕面筋含量的第一主成分也占到總變異的 60%。雖然由于選取指標有所差異，導致了不同研究者對公共影響因子的解釋有所差異，但是可以看出反映蛋白含量的因子總是占據(jù)了相對較多的數(shù)據(jù)信息，可見蛋白質(zhì)對小麥其它品質(zhì)指標的影響有著至關重要的作用。小麥生長過程中氮素營養(yǎng)狀況直接決定了小麥蛋白質(zhì)的含量與質(zhì)量，因此氮肥是對小麥品質(zhì)影響最大的因素[30]。本研究中對不同施肥方式的聚類主要依據(jù)施氮量與氮肥的有效性，各施肥方式在小麥生長過程中所能提供的有效氮 (數(shù)量、時間、持續(xù)性) 是影響小麥品質(zhì)的關鍵因素。本研究中可以用相對較少的公共因子解釋大部分的數(shù)據(jù)變異 (前三個解釋了 85% 的數(shù)據(jù)變異)， 主要是由于本研究著重于不同的施肥措施對同一個小麥品種的指標產(chǎn)生的影響，數(shù)據(jù)本身變異相對較小。

4 結(jié)論

1) 肥料單施時，雞糞、豬糞處理與化肥處理對小麥各品質(zhì)指標的提升作用相當，且明顯優(yōu)于施用牛糞處理。與常規(guī)施肥量相比，高施肥量條件下小麥各品質(zhì)指標均有所提升，但大部分指標均無顯著性差異。常量配施時化肥比例高而有機肥比例低的處理 (25% 有機肥 + 75% 化肥) 更有利于籽粒蛋白含量的提高，改善小麥品質(zhì)。

2) 不同施肥措施對各品質(zhì)指標的影響強度不同，由大到小依次為面團拉伸比、面團形成時間、濕面筋含量、面粉指數(shù)、沉淀值、粗蛋白。

3) 主成分分析表明，以吸水率、面團形成時間、粉質(zhì)指數(shù)、面團延伸性、面團拉伸比、濕面筋、沉淀值、粗蛋白等指標為代表的第一主成分方差貢獻率占到 60.22%，代表了大部分的數(shù)據(jù)信息。施氮量高且氮素有效性高的施肥處理，如加倍豬糞、加倍雞糞、加倍化肥，對改善小麥品質(zhì)指標有重要影響。

4) 由于氮肥施用量及所施肥料中氮的有效性不同，18 個處理可以聚為四類。第一類是不施肥的處理；第二類是氮素有效性很低的常量牛糞和加倍牛糞處理；第三類是常規(guī)施肥量，氮肥有效性較高的常量單施化肥、雞糞、豬糞的處理以及牛糞、雞糞、豬糞與化肥配施的處理；第四類是施肥量和氮素有效性都較高的加倍化肥、加倍雞糞和加倍豬糞處理。

5) 常規(guī)施肥量條件下，施用雞糞、豬糞時可以配施少量或者不配施化肥，牛糞施用時配施較多比例化肥都可以起到提升小麥品質(zhì)的作用，而過量施用化肥或有機肥對小麥品質(zhì)的提升作用并不明顯。

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Effects of combined application of chemical fertilizers with different sources of organic manure on the grain quality of winter wheat

LI Yan-qing1,2, LIN Zhi-an3, WEN Yan-chen3, CHE Sheng-guo3, SUN Wen-yan3, ZHAO Bing-qiang2*
( 1 Institute of Pomology of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xingcheng, Liaoning 125100; 2 Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Ministry of Agriculture/Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 3 Dezhou Experiment Station, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Dezhou, Shandong 253015, China )

【Objectives】The objectives of this study were to improve winter wheat grain quality and provide a theoretical basis for efficiently using different types of organic fertilizers by optimizing fertilization techniques.【Methods】A field experiment was conducted in whinter wheat using chicken fest, pig manure and cattle manure as orgain N resources. At base of total N input of 225 kg/hm2, single applicaion of chicken, pig and cattle manure and urea, combined application of the three manures with urea in ratio of 25%, 50% and 75%, and thedouble single N input treatments (total 18 treatments) were designed. Three wheat grain indexes, 5 flour indexes, and 7 dough indexes were measured. Principal component and cluster analyses were applied to assess the effects of different fertilization treatments in wheat quality.【Results】At the N input level of 225 kg/hm2, single application of chicken and pig manure had the same effect on wheat quality with urea, and distinctly superior to cattle manure. Compared with the cattle manure, the average dough development time of applying chicken manure, pig manure, or chemical fertilizer alone was extended by 50.85%. As well, the average farinogram quality number was increased by 25.75%, the average wet gluten was increased by 19.71%, the average sedimentation value increased by 18.17%, the average crude protein content increased by 14.37%, and the average dough viscoelastic ratio decreased by 36.84%. When N input was doubled, the wheat quality indices were not increased obviously. In the urea and manure combination treatments, lower manure proportion (25%) were more effective to increase grain protein contents and winter wheat quality under normal N rate. 15 indexes of wheat quality were divided into 3 priciple components. The variance proportion of the first component was 60.22% and it also contained the most data information (e.g. wet gluten).With the the tested indices from high to low, the 18 fertilization treatments were classified to 4 clusters: no fertilizer treatment; conventional cattle and double cattle manure treatments; conventional chicken manure, pig manure, and chemical fertilizer treatments, combined under conventional rates; double chemical fertilizer, chicken manure, and pig manure treatments.【Conclusions】Under conventional N rate, chicken or pig manure can be applied alone or combined with 25% of urea, cattle manure have to be combined with large proportions of urea. Overuse of urea or manures should not be recommonded for good winter wheat quality.

organic manure; chemical fertilizer; application of organic manure with chemical fertilizer; wheat quality; multi-factor analysis

S141.2; S143.1; S512.1.02

A

1008–505X(2016)06–1513–10

2016–01–13 接受日期：2016–05–18

國家科技支撐計劃（2015BAD23B02）資助。

李燕青（1987—），男，山東聊城人，博士研究生，主要從事土壤培肥研究。E-mail：abcd7931@163.com

* 通信作者 E-mail：zhaobingqiang@caas.cn