王文新 任明見 錢小康 等

摘要 [目的]研究施用化肥和農(nóng)家肥對白花麥品質(zhì)的影響。[方法]通過對未施肥料、單施化肥和單施農(nóng)家肥3個(gè)不同處理白花麥的蛋白質(zhì)品質(zhì)和淀粉品質(zhì)分別進(jìn)行綜合評價(jià)分析和對應(yīng)分析，著重分析單施農(nóng)家肥小麥具有的優(yōu)良品質(zhì)指標(biāo)。[結(jié)果]蛋白質(zhì)品質(zhì)分析結(jié)果表明，與未施肥料相比，施用農(nóng)家肥和施用化肥都能夠增強(qiáng)小麥面粉筋力（其形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間以及粉質(zhì)指數(shù)升高，而弱化度降低），從而提高小麥的加工品質(zhì)。RSR綜合評價(jià)分析表明，施用化肥的白花麥小麥的蛋白綜合品質(zhì)優(yōu)于未施肥料優(yōu)于施用農(nóng)家肥的;進(jìn)一步的對應(yīng)分析表明，施用化肥的小麥具有較高的穩(wěn)定時(shí)間和吸水率等，未施肥料的具有較高的沉降值和弱化度等分別是其蛋白綜合品質(zhì)好的主要原因。淀粉品質(zhì)分析結(jié)果表明，施用農(nóng)家肥使得小麥在淀粉糊化特性方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，其中峰值黏度、最終黏度、回升值、峰值溫度和稀懈值均高于未施肥處理的，從而提高了小麥的淀粉品質(zhì);相反地，施用化肥的則低于未施肥處理的。RSR綜合評價(jià)分析表明，施用農(nóng)家肥白花麥小麥的淀粉綜合品質(zhì)優(yōu)于施用化肥和未施肥料的;進(jìn)一步的對應(yīng)分析表明，施用農(nóng)家肥小麥淀粉綜合品質(zhì)好的主要原因是其具有較高的峰值黏度和較好的回升值等引起的。[結(jié)論]施用農(nóng)家肥能夠提高小麥加工品質(zhì)的面粉筋力部分指標(biāo)和淀粉品質(zhì)的糊化特性部分指標(biāo)，特別是提高了淀粉綜合品質(zhì)，從而改善小麥品質(zhì)。該研究為小麥減肥增效中農(nóng)家肥的科學(xué)施用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 化肥;農(nóng)家肥;小麥品質(zhì);減肥增效;RSR綜合評價(jià)

中圖分類號 S512.1;S14文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）04-0158-04

Abstract [Objective] The research aimed to study the effect of applying chemical fertilizer and farmyard manure on the quality of Baihuamai.[Method]We carried out comprehensive evaluation analysis and correspondence analysis to protein quality and starch quality of Baihuamai which with three different treatments of no fertilizer，chemical fertilizer alone and farmyard manure alone，respectively.And the excellent quality traits of wheat with farmyard manure alone were analyzed emphatically.[Result]Protein quality analysis demonstrated：Application of chemical fertilizer and farmyard manure both could increase gluten strength of wheat flour （its development time and stability time as well as farinogram quality number increased，but degree of softening decreased），therefore improve processing quality in wheat.The comprehensive evaluation of RSR showed that the comprehensive quality of protein of Baihuamai wheat applied to chemical fertilizer was better than that of no fertilizer application，which was better than the application of farmyard manure;Further correspondence analysis demonstrated Baihuamai with chemical fertilizer possess higher stability time and water absorption et al and no fertilizer possess higher zeleny and degree of softening et al which contributed the better protein comprehensive quality of wheat，respectively.Starch quality analysis demonstrated：Baihuamai with farmyard manure treatment showed significant advantage in starch gelatinization properties，among which peak viscosity，final viscosity，setback，peak temperature and breakdown all were higher than those with no fertilization，therefore improve the starch quality of wheat.The comprehensive evaluation analysis of RSR showed that the comprehensive quality of protein of Baihuamai wheat applied to farmyard manure was better than that of chemical fertilizer and no fertilizer application.Further correspondence analysis demonstrated Baihuamai with farmyard manure possess higher peak viscosity and better setback et al which contributed the better starch comprehensive quality of wheat.[Conclusion]Application of farmyard manure can improve partly gluten strength traits of wheat flour in processing quality and partly starch gelatinization properties traits of starch quality especially improve the starch comprehensive quality，furthermore improve wheat quality.This study provides a theoretical basis for the scientific application of farmyard manure in wheat.

Key words Chemical fertilizer;Farmyard manure;Wheat quality;Weight loss and efficiency;RSR comprehensive evaluation

小麥?zhǔn)俏覈钪匾募Z食作物之一。近年來隨著人們生活水平的提高，對小麥品質(zhì)提出了更高的要求[1]。研究認(rèn)為小麥品質(zhì)受到基因型和環(huán)境等因素的影響[2]，其中肥料施用既為植物的生長發(fā)育提供直接的營養(yǎng)來源，也影響著土壤的生態(tài)環(huán)境[3-4]。因此，肥料施用與小麥品質(zhì)緊密相關(guān)。氮肥施用對小麥品質(zhì)有明顯的調(diào)節(jié)作用，在一定范圍內(nèi)增施氮肥可以提高小麥的品質(zhì)[5-7]。然而，過量肥料的投入會導(dǎo)致環(huán)境污染和土地退化等一系列問題。

土壤退化日漸成為影響作物產(chǎn)量和食品安全的全球性問題，Rashid等[8]評估結(jié)果表明未來幾十年將有30%的農(nóng)田逐漸淪為退化土地。研究發(fā)現(xiàn)，化肥特別是氮肥的過量使用造成的不同組分土壤碳的分解[9]和低碳投入引起的土壤有機(jī)質(zhì)的嚴(yán)重下降[10]等是導(dǎo)致土地退化的重要原因。我國針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的過量使用現(xiàn)象，已經(jīng)提出化肥“減量增效”的綠色發(fā)展理念。Liu等[11]研究表明施用農(nóng)家肥有利于提高土壤有機(jī)碳含量。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)施用農(nóng)家肥能夠增加土壤中的總碳量，從而改善耕地土壤的質(zhì)量以及提高小麥對氮素的吸收等[12-13]，進(jìn)而減緩?fù)恋赝嘶?。農(nóng)家肥是普遍施用的2種有機(jī)肥料之一。與化學(xué)肥料相比，有機(jī)肥具有增加土壤有機(jī)質(zhì)、提高土壤保水能力以及減輕田間土壤侵蝕等優(yōu)勢[14-15]。早在20世紀(jì)80年代，我國河南省南陽地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所已經(jīng)報(bào)道通過有機(jī)肥和無機(jī)肥合理配合施用可以提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)以及改善土壤等[16]。可見，施用農(nóng)家肥對于改善土壤、減少環(huán)境污染以及提高小麥品質(zhì)等方面均有一定的調(diào)節(jié)作用。

長期施用農(nóng)家肥的土壤能夠促進(jìn)小麥生長和光合作用、提高小麥產(chǎn)量[17-18]、降低小麥對重金屬鎘的吸收[17，19]以及提高小麥對鋅的吸收[19-20]，從而改善小麥的品質(zhì)。雖然大量研究已經(jīng)揭示了農(nóng)家肥在影響小麥品質(zhì)方面的重要作用，然而農(nóng)家肥對小麥品質(zhì)（如蛋白質(zhì)品質(zhì)和/或淀粉品質(zhì)）中具體指標(biāo)（如沉降值和/或糊化溫度等）影響的報(bào)道相對較少。李燕青等[21]對施用當(dāng)量（施氮225 ?kg/hm2）雞糞、豬糞和牛糞的小麥品質(zhì)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)單施雞糞和豬糞對小麥各品質(zhì)指標(biāo)的提升作用與單施化肥相當(dāng)，表明一定條件下施用雞糞和豬糞可以替代化肥。筆者以未施肥料、單施農(nóng)家肥和單施化肥3種常規(guī)施肥的小麥為試驗(yàn)材料，采用秩和比（RSR）綜合分析和對應(yīng)分析方法對不同施肥方式的小麥蛋白質(zhì)品質(zhì)和淀粉品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，著重分析單施農(nóng)家肥小麥具有的優(yōu)良品質(zhì)指標(biāo)，以期為小麥減肥增效中農(nóng)家肥的科學(xué)施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

該試驗(yàn)地位于貴州省黔西南州貞豐縣龍場鎮(zhèn)坡柳村（105°32′E，25°24′N），屬亞熱帶高原季風(fēng)濕潤氣候，年平均氣溫15.3 ℃，年降水量1 352 mm，無霜期318 d。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為弱酸性黃壤，種植制度為冬小麥-夏水稻或者冬小麥-夏高粱一年兩熟輪作制。

1.2 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料為小麥（品種為白花麥）。

由于白花麥做出的面條口感好，因而受到當(dāng)?shù)鼐用竦那嗖A，自20世紀(jì)50年代至今該地區(qū)一直延續(xù)種植該小麥品種。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 該試驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)處理：空白對照（不施任何肥料）;只施用農(nóng)家肥，小麥播種前一次性施入（農(nóng)家肥，7 500 ?kg/hm2）;只施用化肥（尿素，750 kg/hm2），小麥播種前一次性施入;試驗(yàn)中常規(guī)肥料用量是參考當(dāng)?shù)剞r(nóng)民（生產(chǎn)實(shí)際）施肥量。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，田間管理方式一致。

1.4 樣品處理和測定

此次試驗(yàn)使用超微粉碎機(jī)粉碎進(jìn)行全麥粉樣品的制備，使用Bradender小型實(shí)驗(yàn)?zāi)ミM(jìn)行面粉樣品的制備。

蛋白質(zhì)含量采用FOSS8400型全自動定氮儀（凱氏定氮法）測定，參照GB 5009.5—2016方法進(jìn)行，其中換算系數(shù)為6.25;濕面筋含量采用儀器法進(jìn)行測定，參照GB/T 5506.2—2008方法進(jìn)行;沉降值采用Zeleny法測定，參照NY/T 1095—2006方法進(jìn)行;總淀粉含量參照雙波長法方法[22]進(jìn)行;淀粉糊化特性采用粘度儀法測定，參照GB/T 14490—2008方法進(jìn)行。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

運(yùn)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及整理，SAS（statistics analysis system）進(jìn)行數(shù)據(jù)的對應(yīng)分析和RSR（rank sum ratio）綜合分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對白花麥品種（系）蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)的影響

小麥的蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)包括蛋白質(zhì)含量（PC）、濕面筋含量（GC）、面筋指數(shù)（GI）、形成時(shí)間（DT）、吸水率（WA）、穩(wěn)定時(shí)間（ST）、弱化度（DOS）以及粉質(zhì)指數(shù)（FQN）等因子。其中蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和沉降值是反映小麥蛋白質(zhì)品質(zhì)的重要因子。從表1可以看出，白花麥品種（系）蛋白質(zhì)含量（13.74%±1.36%）和濕面筋含量（27.61%±3.73%）屬于國標(biāo)中筋標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)含量（11.5%～15.0%）和濕面筋含量（22%～35%）的范圍內(nèi)，基本判定為中筋小麥品種（系），適宜制作饅頭和面條。

2.1.1 蛋白質(zhì)品質(zhì)綜合分析。

該試驗(yàn)運(yùn)用RSR綜合評價(jià)法對未施肥料、施用農(nóng)家肥和施用化肥3種不同處理白花麥品種（系）的蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析（表1），結(jié)果發(fā)現(xiàn)3種不同處理白花麥品種（系）的RSR值表現(xiàn)為施用化肥（0.79）>未施肥料（0.71）>施用農(nóng)家肥（0.50）。該試驗(yàn)蛋白質(zhì)品質(zhì)綜合分析結(jié)果表明，施用化肥的白花麥品種（系）的蛋白質(zhì)綜合品質(zhì)優(yōu)于未施肥料的，但是沒有顯著差異;施用化肥和未施肥料的蛋白質(zhì)綜合品質(zhì)顯著優(yōu)于施用農(nóng)家肥的（P<0.05）（圖1A）。然而，施用化肥和農(nóng)家肥使得白花麥品種（系）在小麥粉質(zhì)指標(biāo)方面表現(xiàn)出施用化肥的>施用農(nóng)家肥的>未施肥料的趨勢。施用農(nóng)家肥小麥的形成時(shí)間（DT）和穩(wěn)定時(shí)間（ST）以及粉質(zhì)指數(shù)（FQN）高于未施肥料的，而弱化度（DOS）低于未施肥料的，表明施用農(nóng)家肥能夠增強(qiáng)小麥面粉筋力。

2.1.2 蛋白質(zhì)品質(zhì)對應(yīng)分析。

進(jìn)一步對3種不同處理白花麥品種（系）的蛋白質(zhì)品質(zhì)進(jìn)行對應(yīng)分析（圖2）。按照不同處理與性狀的距離可以看出，施用化肥的白花麥品種（系）具有較高的形成時(shí)間（DT）和吸水率（WA），其次是較高的粉質(zhì)指數(shù)（FQN）和蛋白質(zhì)含量（PC）等;未施肥料的白花麥品種（系）具有較高的沉降值和弱化度（DOS），其次是較高的濕面筋含量（GC）和蛋白質(zhì)含量（PC）等。可見，施用化肥和不施肥料白花麥品種（系）具有更好的蛋白質(zhì)綜合品質(zhì)分別是由上述蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)造成的。

2.2 不同處理對白花麥品種（系）淀粉品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.2.1 淀粉品質(zhì)綜合分析。

該試驗(yàn)運(yùn)用RSR綜合評價(jià)法對未施肥料、施用農(nóng)家肥和施用化肥3種不同處理白花麥品種（系）的淀粉品質(zhì)（包括淀粉含量SC、糊化溫度GT、峰值黏度PV、峰值溫度PT、最終黏度FV、稀懈值BD和回升值SB）進(jìn)行綜合分析（表2），結(jié)果發(fā)現(xiàn)3種不同處理白花麥品種（系）的RSR值表現(xiàn)出施用農(nóng)家肥（0.76）大于施用化肥（0.62）和未施肥料（0.62）。該試驗(yàn)結(jié)果表明，施用農(nóng)家肥的白花麥品種（系）的淀粉綜合品質(zhì)顯著優(yōu)于施用化肥和未施肥的（P<0.05）;施用化肥和未施肥的沒有顯著性差異（圖1B）。同樣的，從表2可以看出，施用農(nóng)家肥使得白花麥品種（系）在淀粉糊化特性方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，其中PV、FV、SB、PT和BD均高于未施肥處理的;相反地，施用化肥的則低于未施肥處理的?？梢娛┯棉r(nóng)家肥能夠提高小麥的淀粉品質(zhì)。

2.2.2 淀粉品質(zhì)對應(yīng)分析。

進(jìn)一步對3種不同處理白花麥品種（系）的淀粉品質(zhì)進(jìn)行對應(yīng)分析（圖3）?？傮w觀察可知施用農(nóng)家肥的淀粉品質(zhì)與未施化肥和施用化肥的不同，進(jìn)一步分析3種不同處理與淀粉品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的距離發(fā)現(xiàn)，施用農(nóng)家肥的白花麥品種（系）具有較高的峰值黏度（PV）和較好的回升值（SB），其次是最終黏度（FV）、稀懈值（BD）等，表明施用農(nóng)家肥白花麥品種（系）具有更好的淀粉綜合品質(zhì)是由上述淀粉糊化特性指標(biāo)的升高造成的，特別是PV和SB。

3 結(jié)論與討論

小麥的蛋白質(zhì)品質(zhì)與施氮量有著直接的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)施氮量在150～300 kg/hm 施氮量增加能夠提高面團(tuán)和面粉等多項(xiàng)蛋白質(zhì)品質(zhì)指標(biāo)[23-24]。該試驗(yàn)對未施肥料、施用農(nóng)家肥和施用化肥的白花麥小麥品種（系）的蛋白質(zhì)品質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)施氮量增加提高了小麥面粉筋力，面粉筋力指標(biāo)（形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)指數(shù)和弱化度）表現(xiàn)優(yōu)良，從而使得小麥具有好的面團(tuán)品質(zhì)，有利于提高小麥粉的加工品質(zhì)。RSR綜合評價(jià)分析結(jié)果表明，施用化肥小麥的蛋白質(zhì)綜合品質(zhì)優(yōu)于未施肥料，未施肥料小麥的蛋白質(zhì)綜合品質(zhì)優(yōu)于施用農(nóng)家肥的;對應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，施用化肥和未施肥料良好的蛋白質(zhì)綜合品質(zhì)分別由不同的蛋白質(zhì)指標(biāo)控制。雖然施用農(nóng)家肥能夠提高小麥粉的加工品質(zhì)，然而由于受到蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量等其他蛋白品質(zhì)指標(biāo)的影響，其蛋白質(zhì)綜合評價(jià)最低。可見，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為了提高小麥的蛋白質(zhì)品質(zhì)，采用農(nóng)家肥加適量化肥的方法是切實(shí)可行的。

小麥籽粒中約有70%的淀粉含量，淀粉品質(zhì)與小麥品質(zhì)之間存在著非常密切的關(guān)系[25-26]。研究發(fā)現(xiàn)，氮肥施用對淀粉含量有一定的影響，適量增施氮肥能夠促進(jìn)淀粉積累[27-28]。該試驗(yàn)研究結(jié)果表明，施用農(nóng)家肥的白花麥小麥品種（系）的淀粉綜合品質(zhì)明顯優(yōu)于施用化肥和未施肥料的，其中在淀粉糊化特性方面（特別是峰值黏度、回升值、最終黏度和稀懈值4個(gè)指標(biāo)）表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。研究表明淀粉的糊化特性是影響小麥品質(zhì)的主要因素之一[25]。因此，可以通過施用農(nóng)家肥調(diào)節(jié)小麥的糊化特性，進(jìn)而影響小麥品質(zhì)。

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