代新俊，楊珍平，陸 梅，李 慧，樊 攀，宋佳敏，高志強

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801）

氮素是小麥生長所需的重要營養(yǎng)元素，施氮是小麥產(chǎn)量和品質(zhì)形成中容易調(diào)控的重要栽培措施[1]。據(jù)統(tǒng)計，當前我國小麥的氮肥利用率僅為28%，不僅低于國際水平，而且與上世紀80年代相比也呈降低的趨勢[2]。氮肥利用率過低也導(dǎo)致了資源浪費、水體污染和生態(tài)失衡，威脅著人類健康，合理施氮是實現(xiàn)小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效生態(tài)安全的必要前提。研究表明，施氮量對蛋白質(zhì)含量和籽粒產(chǎn)量有顯著影響[3]。增加施氮量有利于改善強筋小麥品質(zhì)，蛋白組分含量與施氮量呈顯著正相關(guān)，但各組分提高幅度不同[4-5]。小麥產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)與干物質(zhì)、氮素累積轉(zhuǎn)運密切相關(guān)，提高籽粒氮素的獲取能力是增產(chǎn)提質(zhì)的關(guān)鍵[6-8]。

前人就不同形態(tài)氮肥對小麥生長生理的影響進行了深入研究。有研究表明，不同形態(tài)氮肥影響小麥苗期生長和氮素積累，小麥喜好硝態(tài)氮營養(yǎng)，硝態(tài)氮肥可提高根系的可溶性糖和根冠比[9]。不同形態(tài)氮肥對小麥幼苗葉片含水率有影響，硝態(tài)氮肥處理葉片含水量高于銨態(tài)氮肥[10]。酰胺態(tài)氮肥處理小麥根際土壤脲酶活性最高[11]。氮肥形態(tài)顯著影響小麥花后干物質(zhì)的積累分配，硝態(tài)氮肥處理的籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均最高[12]。銨態(tài)氮肥有利于提高灌漿初期蛋白質(zhì)的含量，施用尿素有利于后期蛋白質(zhì)量的積累[13]。硝態(tài)氮肥處理的強筋小麥麥谷蛋白 (GS) 活性較高，GS活性受氮肥形態(tài)影響較大[14]。近年來小麥生產(chǎn)造成氮素污染較為嚴重，影響到水質(zhì)和人體健康，合理施用氮肥是減少農(nóng)村氮素污染和整治鄉(xiāng)村面源污染的重要舉措。

目前，對小麥氮素累積、產(chǎn)量及品質(zhì)的研究多集中于施氮量、施氮時期及有機無機氮肥等單一因子研究，試驗結(jié)果受地域、氣候和土壤肥力等因素影響較大，氮肥形態(tài)和氮肥用量對山西晉中麥區(qū)冬小麥產(chǎn)量品質(zhì)的研究尚未有報道。因此，本研究以強筋小麥‘CA0547’為供試材料，通過大田試驗探討了氮肥形態(tài)和氮肥用量對小麥氮素累積轉(zhuǎn)運、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為強筋小麥增產(chǎn)提質(zhì)及合理運籌氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年9月至2017年6月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗農(nóng)場進行。試驗田土壤肥力中等，土質(zhì)中壤土，pH值為8.0，其0—40 cm耕層土壤養(yǎng)分含量為有機質(zhì)12.6～13.9 g/kg、全氮1.80～1.98 g/kg、全磷320～770 mg/kg、速效氮53.6 mg/kg、速效磷9.63 mg/kg、速效鉀135 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

供試小麥品種為‘CA0547’。試驗采用二因素裂區(qū)設(shè)計，以氮肥形態(tài)為主區(qū)，設(shè)硝態(tài)氮 (復(fù)合肥料，N∶P2O5∶K2O = 30%∶14%∶7%)、銨態(tài)氮 (硫酸銨N20.5%)、酰銨態(tài)氮 (尿素N46.4%) 3個水平，以氮肥用量為副區(qū)，設(shè)低氮 (75 kg/hm2)、中氮(150 kg/hm2) 和高氮 (225 kg/hm2) 3個水平。每個小區(qū)磷肥用量 (過磷酸鈣，P2O516%) 和鉀肥用量 (氯化鉀，K2O 52%) 相同，均為105 kg/hm2和75 kg/hm2。每個小區(qū)面積30 m2，基本苗225萬株/hm2，行距20 cm，重復(fù)3次，共計27個小區(qū)，常規(guī)管理。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 植株含氮量 于小麥越冬期 (出苗后75天)、返青期 (出苗后167天)、拔節(jié)期 (出苗后189天)、孕穗期 (出苗后206天)、開花期 (出苗后217天)、成熟期 (出苗后259天) 分別取樣20株，樣品經(jīng)105℃殺青0.5 h，80℃下烘至恒重，稱干重。樣品粉碎后，采用H2SO4-H2O2消化，靛酚藍比色法測定含氮量[15]。各指標計算方法[16]如下：

氮素積累量 (kg/hm2) = 干物質(zhì)量 × 含氮率

花前氮素轉(zhuǎn)運量 (kg/hm2) = 開花期氮素積累量 -成熟期氮素積累量

花后氮素積累量 (kg/hm2) = 成熟期植株氮素積累量 - 開花期植株氮素積累量

花前氮素轉(zhuǎn)運率 = 花前氮素運轉(zhuǎn)量/開花期氮素積累量 × 100%

花前氮素轉(zhuǎn)運對籽粒氮素貢獻率 = 花前氮素轉(zhuǎn)運量量/籽粒氮素積累量 × 100%

花后氮素積累對籽粒氮素貢獻率 = 花后氮素積累量/籽粒氮素積累量 × 100%

氮素吸收效率 (NUPE) = 植株氮素積累量/施氮量 × 100%

氮素生產(chǎn)效率 (NPE) = 籽粒產(chǎn)量/施氮量 × 100%1.3.2 產(chǎn)量 于小麥成熟期，每個小區(qū)選取固定樣段3個，每個樣段0.667 m2，調(diào)查總穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量。

1.3.3 品質(zhì)指標測定 采用連續(xù)提取法[17]進行蛋白質(zhì)測定；用雙波長法測定淀粉及直、支鏈淀粉[18]；可溶性糖和蔗糖用蒽酮比色法測定[19]；將籽粒曬干，采用瑞典Perten公司生產(chǎn)的DA7200型品質(zhì)分析儀測定濕面筋含量和面筋指數(shù)。采用半微量凱氏定氮法測定含氮量，含氮量乘以5.7即為籽粒蛋白質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所測數(shù)據(jù)采用Excel2010和Stata12.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對小麥氮素累積轉(zhuǎn)運的影響

由圖1可知，隨著生育進程的推進，不同處理的小麥植株含氮量 (成熟期植株含氮量包括籽粒，下同) 明顯增加 (P＜ 0.05)，成熟期達到最大值，其中以拔節(jié)-孕穗和開花-成熟階段增加幅度較大。可見，拔節(jié)-孕穗和開花-成熟階段是小麥快速吸收氮素的關(guān)鍵生育階段。在同一氮肥形態(tài)下，中氮和高氮處理小麥各生育期植株含氮量均高于低氮處理，中氮水平小麥成熟期植株含氮量最高。在同一施氮量下，銨態(tài)氮肥處理的小麥各生育期植株含氮量顯著低于硝態(tài)氮肥和酰銨態(tài)氮肥處理 (P＜ 0.05)，硝態(tài)氮肥和酰銨態(tài)氮肥處理之間沒有顯著差異。同時，在所有處理中，施用酰銨態(tài)氮肥并配合中氮處理的小麥成熟期植株含氮量最高。

圖 1 不同氮肥形態(tài)和用量下各時期小麥植株含氮量的變化Fig. 1 Nitrogen content of wheat plants in different periods affected by different forms and rates of nitrogen fertilizers

由圖2可知，小麥籽粒氮素積累主要來源于花前氮素轉(zhuǎn)運。氮肥形態(tài)和氮肥用量對小麥氮素轉(zhuǎn)運有顯著的影響 (P＜ 0.05)。在同一形態(tài)氮肥下，花前氮素轉(zhuǎn)運量和花后氮素積累量隨著施氮量的增加先增后減，中氮水平下的花前轉(zhuǎn)運、花后積累氮素量最高。在同一施氮量下，銨態(tài)氮肥處理的小麥花前氮素轉(zhuǎn)運量、花后氮素積累量和籽粒氮素積累量均不同程度地小于硝態(tài)氮肥和酰銨態(tài)氮肥處理 (高氮水平下的花后氮素積累除外)，中氮水平下硝態(tài)氮肥和酰銨態(tài)氮肥的小麥籽粒含氮量無顯著差異。

在低氮水平下，各氮肥形態(tài)處理的花前氮素轉(zhuǎn)運率、花前轉(zhuǎn)運氮素和花后積累氮素對籽粒氮素的貢獻率均沒有顯著差異。在中氮水平下，花前氮素轉(zhuǎn)運率差異顯著 (P＜ 0.05)，且銨態(tài)氮肥處理 ＞ 硝態(tài)氮肥處理 ＞ 酰胺態(tài)氮肥處理。在高氮水平下，花前氮素轉(zhuǎn)運率及花前轉(zhuǎn)運、花后積累氮素對籽粒氮素的貢獻率均達到差異顯著水平 (P＜ 0.05)，硝態(tài)氮肥處理花前貢獻率較高而花后貢獻率較低。其中銨態(tài)氮肥處理花前氮素轉(zhuǎn)運率較高，可能的原因是其籽粒氮素過低導(dǎo)致的(圖2)。

綜上可知，中氮水平能明顯增加小麥各時期的植株含氮量，通過提高花前氮素轉(zhuǎn)運量和花后氮素積累量進而增加成熟期籽粒含氮量。這是因為低氮無法滿足小麥植株氮素需求，高氮又會導(dǎo)致無效分蘗過多形成水肥競爭進而影響小麥氮素吸收。硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥對小麥氮素累積轉(zhuǎn)運效果好于銨態(tài)氮肥。硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥成熟期籽粒含氮量無顯著差異。

2.2 不同處理對小麥生育階段氮素積累量及所占比例的影響

對表1中不同生育階段氮素積累量及其所占比例做方差分析，結(jié)果表明，氮肥形態(tài)和氮肥用量對冬小麥出苗-拔節(jié)、拔節(jié)-開花、開花-成熟階段氮素積累量及所占比例有極顯著的影響 (P＜ 0.01)，且二者存在極顯著的互作效應(yīng) (P＜ 0.01)，二者對開花-成熟階段氮素積累量的互作效應(yīng)大于氮肥用量的單獨效應(yīng)。小麥各生育時期氮素積累量和所占比例表現(xiàn)為出苗-拔節(jié) ＞ 拔節(jié)-開花 ＞ 開花-成熟，出苗-拔節(jié)是氮素積累最多的階段。

圖 2 不同處理對小麥氮素積累轉(zhuǎn)運的影響Fig. 2 Effects of different treatments on nitrogen accumulation and translocation in wheat

表 1 不同處理對小麥各生育階段氮素積累量及所占比例的影響Table 1 Effects of different treatments on nitrogen accumulation and proportion at different growth stages

在同一形態(tài)氮肥下，出苗-拔節(jié)階段的氮素積累量隨著施氮量增加顯著增加，高氮水平下積累量最高。在拔節(jié)-開花階段，硝態(tài)氮肥和銨態(tài)氮肥處理的氮素積累量隨著施氮量增加而顯著增加，酰胺態(tài)氮肥處理的氮素積累量隨著施氮量增加表現(xiàn)為先增后減。開花-成熟階段的氮素積累量隨著施氮量增加先增后減，中氮水平下積累量最高。

在同一施氮量下，銨態(tài)氮肥處理的氮素積累量顯著小于硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥處理。隨施氮量增加，各階段氮素積累量變異程度均表現(xiàn)為開花-成熟 ＞拔節(jié)-開花 ＞ 出苗-拔節(jié)，可見，開花-成熟階段的氮素積累量受施氮量影響較大，中氮水平處理下開花-成熟階段的氮素積累量最高，銨態(tài)氮肥不利于小麥各階段氮素的積累。

2.3 不同處理對小麥產(chǎn)量構(gòu)成及氮效率的影響

2.3.1 不同處理對小麥產(chǎn)量的影響 從圖3可以看出，在同一氮肥形態(tài)下，生物產(chǎn)量隨著施氮量的增加顯著增加，高氮水平下達到最大值，籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)均先增后減，籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)均在中氮水平達到最大值。在同一施氮量下，銨態(tài)氮肥處理的生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量均低于硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥。同時，在所有處理中，中氮水平下施用硝態(tài)氮肥的籽粒產(chǎn)量最高，但是此時的硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥處理間沒有顯著差異。

2.3.2 不同處理對小麥產(chǎn)量構(gòu)成及氮效率的影響方差分析 (表2) 表明，氮肥形態(tài)顯著影響單位面積穗數(shù)，而氮肥用量顯著影響千粒重。氮肥形態(tài)和氮肥用量對穗數(shù)和千粒重互作效應(yīng)小于單一效應(yīng)。經(jīng)計算比較，氮肥用量對不同氮肥形態(tài)的小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響程度不同，氮肥用量對硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥處理產(chǎn)量的調(diào)控因子主要是穗粒數(shù)和千粒重，對銨態(tài)氮肥處理產(chǎn)量的調(diào)控因子主要是穗數(shù)和穗粒數(shù)。氮肥形態(tài)和氮肥用量對氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率均有極顯著的調(diào)控效應(yīng) (P＜ 0.01)，氮素生產(chǎn)效率隨著施氮量的增加顯著減少，高氮水平的氮素吸收效率顯著低于中氮和低氮，酰胺態(tài)氮肥的氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率高于硝態(tài)氮肥和銨態(tài)氮肥。可見，施氮量過高反而降低了氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率，施用酰胺態(tài)氮肥有利于氮素的吸收，減少氮素損失。

2.4 不同處理對小麥品質(zhì)的影響

圖 3 不同處理對小麥產(chǎn)量的影響Fig. 3 Effects of different treatments on wheat yields

表 2 不同處理對小麥產(chǎn)量構(gòu)成及氮效率的影響Table 2 Effects of different treatments on wheat yield and nitrogen efficiency

2.4.1 不同處理對小麥蛋白質(zhì)和面筋的影響 由表3方差分析可知，氮肥形態(tài)和氮肥用量對醇溶蛋白、蛋白質(zhì)產(chǎn)量和面筋指數(shù)有極顯著的互作效應(yīng)(P＜ 0.01)。在同一形態(tài)氮肥下，清蛋白、球蛋白、谷醇比、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面筋指數(shù)均表現(xiàn)為隨施氮量增加而提高，高氮水平含量最高。同一氮肥用量下，銨態(tài)氮肥處理的蛋白質(zhì)組分量、濕面筋含量和面筋指數(shù)均低于其它形態(tài)氮肥，酰胺態(tài)氮肥處理的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面筋指數(shù)均高于硝態(tài)氮肥處理。可見，施用銨態(tài)氮肥的小麥品質(zhì)效果最差。酰胺態(tài)氮肥配套高氮處理更有利于改善蛋白質(zhì)及面筋品質(zhì)。比較發(fā)現(xiàn)，受氮肥用量影響較大是蛋白質(zhì)產(chǎn)量 (21.8%～27.1%) 和濕面筋含量(6.00%～6.61%)，因此合理的施氮量配套合適的形態(tài)氮肥對于改善籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)和面筋質(zhì)量是很非常重要的。

g c b h f d e b a e N數(shù)指0.28 0.23 0.10 0.12 0.14 0.28 0.42 0.13 0.25筋******面Gluten index 6 ±.4 2 ±3 ±2 ±0 ±9 ±6 ±2 ±7 ±75.7 79.0 81.1 74.1 76.3 78.4 77.7 80.0 83)(%levels for the sam量ten含lu 0.61 de 0.59 c 0.31 ab 0.53 e 0.58 c 0.38 c 0.61 d 0.22 bc 0.78 a筋面Wet g****NS濕31.68 ±35.27 ±37.22 ±30.93 ±34.70 ±35.75 ±32.51 ±35.98 ±37.60 ±g/hm 2)(k質(zhì)Protein yield d 6.01 a 5.83 a d 4.32 b b 3.69 c 8.71 5.06 a 9 a 7.51量8.44.2產(chǎn)13******ean significant difference among N tes蛋白466.70 ±797.79 ±770.16 ±418.27 ±626.92 ±668.76 ±526.28 ±781.45 ±802.42 ±n m面itrogen forms and ra)(%d b ab e e d c b a量含0.17 0.10 0.08 0.11 0.16 0.10 0.19 0.15 0.24****NS量質(zhì)Protein 8 ±.1 9 ±.6 6 ±.2 7 ±.4 2 ±.5 1 ±.2 2 ±.3 9 ±.8 8 ±.3含白蛋13 13 14 12 12 13 13 13 14筋和y n質(zhì)比0.01 bc 0.02 ab 0.03 ab 0.03 c 0.03 ab 0.03 ab 0.04 bc 0.03 ab 0.05 a白谷Glu/Gli醇NS**NS蛋1.04 ±1.08 ±1.10 ±0.99 ±1.06 ±1.10 ±1.04 ±1.08 ±1.11 ±麥小wed by different small letters in a colum下)量tents affected b(%用白0.04 c 0.06 b 0.03 a 0.08 d 0.04 d 0.06 c 0.04 c 0.08 b 0.04 a****NS alues follo和蛋Glutenin態(tài)谷5) V肥d glu ten con 4.38 ±4.64 ±4.87 ±4.11 ±4.21 ±4.50 ±4.38 ±4.65 ±4.78 ±.0形＜ 0氮an)(%(P同白0.03 cd 0.05 bc 0.05 a 0.04 de 0.02 f 0.02 e 0.03 cd 0.05 b 0.06 bc著3 不rotein溶Gliadin蛋***4.22 ±**4.28 ±顯異4.42 ±醇4.16 ±3.97 ±4.08 ±4.22 ±4.31 ±4.29 ±差表heat p間平Table 3 W)水(%氮蛋Glob白ulin± 0.01 e± 0.03 cd± 0.03 bc± 0.01 g± 0.03 fg± 0.04 f± 0.02 de± 0.04 b± 0.07 a****NS同nificant.不球1.96 2.07 2.12 1.79 1.84 1.87 2.01 2.16 2.25形Not sig態(tài)氮著)一顯(%同不示蛋Albu白min± 0.04 cd± 0.03 bc± 0.07 b± 0.03 f± 0.01 ef± 0.03 de± 0.07 b± 0.04 b± 0.08 a****NS表S—母； N清2.32 2.42 2.53 2.13 2.18 2.26 2.46 2.48 2.65寫0.01字同P ＜小平el不*—后水氮N lev w Lo Midium High w Lo Midium High w Lo Midium High據(jù)5； *列＜ 0 N form (F)數(shù).0高中低中高中高同：態(tài)N rate (R)形肥N form--N低+-N NH2-N低態(tài)形量ote）NO3 NH4 CO肥氮R（N注(P F ×＜ 0.05)； *—P氮氮施form

表 4 不同處理小麥淀粉和可溶性糖含量Table 4 Contents of starch and soluble sugar of wheat affected by nitrogen forms and rates

2.4.2 不同處理對小麥淀粉和可溶性糖的影響 由表4方差分析得出，氮肥形態(tài)和氮肥用量對淀粉和蔗糖品質(zhì)也有極顯著的調(diào)控作用 (P＜ 0.01)，且二者存在一定的互作效應(yīng)，互作效應(yīng)均大于單獨效應(yīng)。在同一形態(tài)氮肥下，總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉、可溶性糖和蔗糖含量隨氮肥用量增加而提高，且在高氮水平下達到最高值。低氮水平時，銨態(tài)氮肥處理的直鏈淀粉、可溶性糖和蔗糖含量顯著低于硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥處理，中氮和高氮水平時，酰胺態(tài)氮肥處理的總淀粉、直鏈淀粉和蔗糖含量高于其它處理，硝態(tài)氮肥處理的可溶性糖含量顯著高于其它處理。比較發(fā)現(xiàn)，蔗糖受氮肥用量變異最大(10.8%～18.0%)，其次是直鏈淀粉 (3.91%～6.94%)和可溶性糖 (3.30%～5.34%)，最小的是支鏈淀粉(0.38%～1.91%)。可見，氮素是淀粉品質(zhì)的重要可控因子，高氮條件更有利于增加淀粉各組分含量，進而改善籽粒品質(zhì)。

2.5 氮素累積轉(zhuǎn)運與產(chǎn)量間的通徑分析

為了探討氮素轉(zhuǎn)運量與產(chǎn)量的相關(guān)性，對產(chǎn)量(Y) 與葉片花前氮素轉(zhuǎn)運量 (X1)、莖稈 + 莖鞘花前氮素轉(zhuǎn)運量 (X2)、穎殼 + 穗軸花前氮素轉(zhuǎn)運量 (X3)、花后氮素累積量 (X4) 進行了逐步回歸分析，得到的最優(yōu)回歸方程為：

方程的多元決定系數(shù)R2= 0.997。其中，葉片花前氮素轉(zhuǎn)運量和花后氮素累積量與產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)。偏相關(guān)系數(shù)X3＞X2＞X1，表明氮素轉(zhuǎn)運依據(jù)就近原則，即靠近籽粒的營養(yǎng)器官越易轉(zhuǎn)運氮素。

從表5可以看出，葉片花前氮素轉(zhuǎn)運量、莖稈 +莖鞘花前氮素轉(zhuǎn)運量、穎殼 + 穗軸花前氮素轉(zhuǎn)運量和花后氮素累積量對小麥產(chǎn)量的直接影響都是正向的，葉片花前氮素轉(zhuǎn)運量對產(chǎn)量的直接影響為最大，直接通徑系數(shù)為0.614。莖稈 + 莖鞘花前氮素轉(zhuǎn)運量、穎殼 + 穗軸花前氮素轉(zhuǎn)運量和花后氮素累積量通過葉片花前氮素轉(zhuǎn)運量對產(chǎn)量的間接影響比較明顯，且都是正效應(yīng)，間接通徑系數(shù)分別為0.386、0.102和0.053。

3 討論

3.1 施氮量對小麥產(chǎn)量品質(zhì)的影響

有研究表明，隨著小麥生育期的延長，氮素累積量呈增加的趨勢，各生育時期氮素累積量隨著施氮量增加而顯著增加[20]。當施氮量大于150 kg/hm2時，繼續(xù)增加氮肥不能顯著增加氮素累積量，花前氮素轉(zhuǎn)運率及轉(zhuǎn)運氮素對籽粒的貢獻率降低[16]。本研究表明，小麥各生育階段氮素積累量和所占比例表現(xiàn)為出苗-拔節(jié) ＞ 拔節(jié)-開花 ＞ 開花-成熟，出苗-拔節(jié)是氮素積累最多的階段。隨著生育進程的推進，不同處理小麥植株含氮量顯著增加。在同一形態(tài)氮肥下，隨著施氮量增加，小麥各時期植株含氮量和籽粒含氮量均先增后減，中氮水平的含氮量最高。綜上，在同一形態(tài)氮肥下，籽粒產(chǎn)量和籽粒含氮量均在中氮水平 (150 kg/hm2) 達到最大值?？梢?，過量氮肥不利于高產(chǎn)，原因是拔節(jié)-開花階段是小麥吸收氮素的敏感期，過量施氮易造成小麥無效分蘗過多，不利于培育小麥健壯植株，無法形成合理的群體結(jié)構(gòu)，光合作用下降導(dǎo)致干物質(zhì)合成及轉(zhuǎn)運受到限制，從而降低籽粒產(chǎn)量。

表 5 產(chǎn)量與氮素轉(zhuǎn)運特性的通徑分析Table 5 Path analysis of yield and nitrogen transport characteristics of wheat

有研究表明，施氮能顯著提高小麥產(chǎn)量[21]，施氮量為276 kg/hm2時可以顯著提高小麥的穗重和穗粒數(shù)，產(chǎn)量與穗粒數(shù)達極顯著相關(guān)[22]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氮肥用量對產(chǎn)量有極顯著的調(diào)控效應(yīng)，顯著影響強筋小麥的千粒重，過量施氮會降低氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率。眾多研究表明，適當增加施氮量能提高蛋白質(zhì)含量，顯著增加濕面筋含量和沉降值，有利于改善強筋小麥的營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)，過量施氮加工品質(zhì)變差[4,16,23]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氮素是蛋白質(zhì)和淀粉品質(zhì)的重要可控因子，清蛋白、球蛋白、谷醇比、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面筋指數(shù)均表現(xiàn)為隨施氮量增加而提高，高氮水平含量最高。高氮條件更有利于增加淀粉各組分含量，進而改善籽粒品質(zhì)。

3.2 不同形態(tài)氮肥對小麥產(chǎn)量品質(zhì)的影響

氮肥形態(tài)對小麥產(chǎn)量的研究結(jié)果不太一致。有研究表明，施用硝態(tài)氮肥能顯著提高小麥干物質(zhì)累積量，氮素吸收效率也高于銨態(tài)氮肥處理[24]。小麥施用長效碳銨顆粒肥后，與尿素相比具有較高的肥效，減少了氮素損失[25]。施用硝態(tài)氮肥產(chǎn)量最高，施添加硫酸銨的尿素次之，但二者沒有顯著差異，尿素產(chǎn)量最低[26]。不同形態(tài)氮肥對小麥花后干物質(zhì)的積累分配有顯著影響，硝態(tài)氮肥處理較酰胺態(tài)氮肥處理增產(chǎn)5.8%，增產(chǎn)效果最佳[12]。在本研究中，銨態(tài)氮肥的產(chǎn)量最低，低于硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥處理。氮肥形態(tài)顯著影響穗數(shù)。氮肥用量對硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥處理產(chǎn)量的調(diào)控因子主要是穗粒數(shù)和千粒重，對銨態(tài)氮肥產(chǎn)量的調(diào)控因子主要是穗數(shù)和穗粒數(shù)。本研究還發(fā)現(xiàn)，施用銨態(tài)氮肥的小麥品質(zhì)效果最差。酰胺態(tài)氮肥配套高氮處理更有利于改善蛋白質(zhì)及面筋品質(zhì)。氮肥形態(tài)會導(dǎo)致淀粉各組分含量的差異。酰胺態(tài)氮肥處理的總淀粉、直鏈淀粉和蔗糖含量高于其它處理，硝態(tài)氮肥處理的可溶性糖含量顯著高于其它處理。

出現(xiàn)本試驗結(jié)果可能是因為銨態(tài)氮肥易與土壤粒子結(jié)合，附著于土壤耕作層表層，深層根系無法吸收足夠的養(yǎng)分。同時，在越冬期之前，過多的銨態(tài)氮在小麥根部積累會發(fā)生銨毒，抑制根部呼吸，影響其它離子吸收，使得地上部分生長受到抑制。試驗地十月份降水量較大，銨態(tài)氮還原后的硝酸根離子易被淋溶，造成氮素損失，下移到越冬期之前小麥根系不可吸收的范圍內(nèi)，無法與小麥生長期相適應(yīng)，影響氮素吸收和干物質(zhì)形成，造成小麥產(chǎn)量和品質(zhì)降低。硝態(tài)氮移動性較大，小麥生育后期根系較深，有利于吸收土壤深層累積的氮素，保證了后期的氮素需求。尿素是一種酰胺態(tài)氮肥，它要經(jīng)過土壤中脲酶的催化才能轉(zhuǎn)化成小麥直接吸收的銨態(tài)氮，因此，影響脲酶活性的溫度、光照和pH等都會影響到尿素的轉(zhuǎn)化速率。返青期后，小麥正處于營養(yǎng)生長和生殖生長并進的時期，養(yǎng)分需求增多，此時，隨著地溫回升，脲酶活性加強，尿素轉(zhuǎn)化的銨態(tài)氮的數(shù)量顯著增加，生成的氮素能迅速供小麥植株利用，進而造成施用酰胺態(tài)氮效果最佳，硝態(tài)氮次之，銨態(tài)氮效果最差。此外，施用酞胺態(tài)氮肥可能提高了旗葉硝酸還原酶、籽粒谷氨酞胺合成酶和谷氨酸合成酶的活性，從而增加了籽粒蛋白質(zhì)含量，改善了小麥品質(zhì)[27]。

方差分析表明，氮肥形態(tài)和氮肥用量對冬小麥各生育時期氮素積累量及所占比例有極顯著的影響，對醇溶蛋白、蛋白質(zhì)產(chǎn)量、面筋指數(shù)、淀粉和蔗糖含量有極顯著的調(diào)控效應(yīng)，且二者存在一定的互作效應(yīng)。通徑分析表明，葉片花前氮素轉(zhuǎn)運量對小麥產(chǎn)量的直接影響作用最大。

4 結(jié)論

1) 三種氮肥均在氮肥用量N 150 kg/hm2時產(chǎn)量最高，N 225 kg/hm2時品質(zhì)最優(yōu)。施用量為150 kg/hm2時，能顯著提高小麥開花-成熟階段氮素積累量，增加花前氮素轉(zhuǎn)運量和花后氮素積累量，促進籽粒氮素的累積。

2) 硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥的產(chǎn)量間沒有顯著差異，但酰胺態(tài)氮的氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率較高。銨態(tài)氮肥處理的小麥產(chǎn)量和品質(zhì)最差，酰胺態(tài)氮肥有利于改善蛋白質(zhì)及面筋品質(zhì)。

3) 在山西晉中麥區(qū)，施用酰胺態(tài)氮肥更有利于小麥增產(chǎn)提質(zhì)，并減少農(nóng)田氮素污染，在實際小麥生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)小麥產(chǎn)量品質(zhì)要求合理運籌氮肥。