聶勝委，張巧萍，許紀東，張玉亭，鄭 念，潘秀燕

（1. 河南省農(nóng)業(yè)科學院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2. 遂平縣農(nóng)業(yè)科學試驗站，河南 遂平 463100）

農(nóng)田耕作作為主要的農(nóng)藝措施，可以快速協(xié)調土壤水、肥、氣、熱，改善耕層結構和通透性，增強土壤功能，優(yōu)化水肥供應[1]。小麥、玉米兩熟區(qū)連續(xù)多年淺旋耕、少免耕導致耕層變淺、犁底層增厚、耕層質量變差[2]。立式旋耕（耕深30～60 cm）[3]能深度打破犁底層，改善土壤結構，取得高產(chǎn)[4]。與常規(guī)旋耕、翻耕等相比，同等條件下的立式旋耕能促進根系生長，提高小麥[4-6]、玉米[7-8]、水稻[9]等作物產(chǎn)量，且能改善水稻品質[10]。此外，立式旋耕能有效降低小麥季農(nóng)田0～20 cm 土層土壤緊實狀況，提高養(yǎng)分效率[11]，實現(xiàn)減氮20%不減產(chǎn)[12]，且減施當季的小麥品質（如籽粒蛋白質、濕面筋含量等）受影響不大[13]。

小麥是我國主要的糧食作物，隨著人們生活水平的提高，人們對小麥品質的要求越來越高。因此，提高小麥品質研究具有重要的現(xiàn)實意義。小麥品質受多種因素影響，其中農(nóng)藝措施、遺傳、加工及烘烤是其主要的影響因子[14-20]。目前，關于耕作措施（方式）對小麥影響的研究主要集中于生理生化特性[21-23]、產(chǎn)量[24-26]、土壤環(huán)境[27]等方面，對小麥品質的影響研究鮮有報道。為此，研究施肥和不施肥條件下立式旋耕（30±5 cm）、常規(guī)旋耕（12±5 cm）2 種耕作方式對小麥籽粒品質、面團流變特性的影響，為實現(xiàn)小麥高質量綠色生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于河南省遂平縣農(nóng)業(yè)科學試驗站（33°15′N、113°98′E），該區(qū)屬亞熱帶濕潤大陸性季風氣候，氣候溫和，雨量充沛，光照充足，四季分明，亞熱帶向暖溫帶過渡性氣候特性比較明顯，年平均氣溫、日照、降水量、無霜期分別為15.1 ℃、2 126 h、927 mm、226 d。土壤類型為砂姜黑土，重壤偏黏，中性偏弱酸性（pH 值5.9），土地肥沃，試驗地基礎土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為6.52 g/kg、18.6 mg/kg、110.40 mg/kg、139.10 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗采用雙因素裂區(qū)設計，設立式旋耕（FL）、常規(guī)旋耕（XG）2 種耕作方式，不施肥（F0）、施肥（F）2 個施肥水平，每個處理重復3 次，共計12 個小區(qū)，小區(qū)面積0.2 hm2。立式旋耕：上茬作物青貯玉米收獲后粉碎滅茬，然后用立式旋耕機深旋耕1遍，整地深度為（30±5）cm，再用常規(guī)旋耕機平整1 遍（深度5～10 cm），播種。常規(guī)旋耕：上茬作物青貯玉米收獲后粉碎滅茬，然后用普通旋耕機旋耕2遍，整地深度為（12±5）cm，播種。小麥季施肥處理的施肥量：N 300 kg/hm2、P2O582.5 kg/hm2、K2O 82.5 kg/hm2。其中，70%的氮肥和全部磷、鉀肥作基肥在整地時一次施入，剩余30%氮肥在拔節(jié)期作追肥施入。試驗連續(xù)進行2 個小麥季，小麥品種為遂選101（豫審麥2015004），分別于2017 年、2018 年10 月下旬采用機播樓播種，播量150 kg/hm2，行距20 cm，分別于2018年、2019 年6 月上旬收獲，其他田間管理措施等均保持一致。

1.3 測定項目及方法

成熟期，每個小區(qū)實收4 m2測產(chǎn)，同時預留曬干后的小麥籽粒2.5 kg，測定籽粒品質，包括含水量（GB 5009.3—2016）、蛋白質含量（ 干基，GB 5009.5—2016）、容重（GB/T 5498—2013）、出粉率（NY/T 1094.1-4—2006）；測定面團流變特性，包括濕面筋含量（GB/T 5506.2—2008）、吸水量（GB/T 14614—2006）、形成時間（GB/T 14614—2006）、穩(wěn)定時間（GB/T 14614—2006）、弱化度（GB/T 14614—2006）、能量（GB/T 14615—2006）、恒定變形拉伸阻力（GB/T 14615—2006）、延伸性（GB/T 14615—2006）、最大拉伸阻力（GB/T 14615—2006）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用Excel 2003、SPSS 20.0等軟件進行處理，用LSD法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 施肥和不施肥條件下耕作方式對小麥產(chǎn)量的影響

由圖1 可以看出，F(xiàn)0 條件下，F(xiàn)L 處理小麥產(chǎn)量高于XG 處理，增產(chǎn)2.35%～34.13%，其中，2018 年達到顯著水平。F 條件下，F(xiàn)L 處理小麥產(chǎn)量同樣均高于XG 處理，增產(chǎn)6.03%～10.19%，但2 a 差異均不顯著。綜合來看，通過增加耕層厚度、改善土壤結構的立式旋耕較常規(guī)旋耕具有明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢。

圖1 施肥和不施肥條件下耕作方式對小麥產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of tillage method on wheat yield under fertilization and non-fertilization conditions

2.2 施肥和不施肥條件下耕作方式對小麥品質的影響

2.2.1 籽粒品質 由表1可以看出，不施肥條件下，2018年、2019年小麥成熟期的籽粒含水量分別表現(xiàn)為 FL-F0（10.10%）＞XG-F0（9.21%）和 FL-F0（9.03%）＜XG-F0（9.63%），差異均顯著；立式旋耕增加了籽粒蛋白質含量和容重，2019 年達到顯著水平，分別增加17.51%和0.87%；FL-F0 處理出粉率較XG-F0 處理顯著降低，2018 年、2019 年分別降低1.52%、3.35%。施肥條件下，F(xiàn)L-F 處理籽粒含水量、蛋白質含量、容重均高于XG-F 處理，差異不顯著；FL-F 處理出粉率與XG-F 處理相近，差異不顯著。綜上，無論施肥與否，加深耕層的立式旋耕方式均能夠增加小麥成熟期籽粒蛋白質含量和容重，但是應注意控制成熟期籽粒的含水量。此外，施肥條件下，立式旋耕對籽粒的出粉率影響不大；不施肥條件下，導致出粉率下降。

表1 施肥和不施肥條件下耕作方式對小麥籽粒品質的影響Tab.1 Effects of tillage method on wheat grain quality under fetilization and non-fertilization conditions

續(xù)表1 施肥和不施肥條件下耕作方式對小麥籽粒品質的影響Tab.1（Continued） Effects of tillage method on wheat grain quality under fetilization and non-fertilization conditions

2.2.2 面團流變特性 由表2 可以看出，不施肥條件下，與XG-F0 處理相比，F(xiàn)L-F0 處理面粉的濕面筋含量、吸水量均表現(xiàn)為2018 年增加、2019 年降低，除2018年濕面筋含量外，均達到顯著水平；形成時間縮短，2018 年顯著縮短17.86%；穩(wěn)定時間2018年顯著增加41.18%，2019 年減少；弱化度2018 年降低，2019年顯著增加67.36%。施肥條件下，與XG-F處理相比，F(xiàn)L-F 處理面粉的濕面筋含量2018 年降低，2019 年增加，差異均不顯著；面粉吸水量下降，差異不顯著；形成時間縮短，2018年達到顯著水平；穩(wěn)定時間增加，差異不顯著；弱化度2018 年下降，2019年持平，差異均不顯著。

表2 施肥和不施肥條件下耕作方式對小麥面團流變特性的影響Tab.2 Effects of tillage method on rheological properties of dough under fetilization and non-fertilization conditions

由表2 可以看出，不施肥條件下，與XG-F0 處理相比，F(xiàn)L-F0 處理面粉能量、恒定變形拉伸阻力、延伸性、最大拉伸阻力均表現(xiàn)為2018 年增加，2019年降低。其中，面粉能量、恒定變形拉伸阻力2019年達到顯著水平，分別降低29.44%、15.27%。施肥條件下，與XG-F 處理相比，F(xiàn)L-F 處理面粉能量、恒定變形拉伸阻力、最大拉伸阻力均降低，差異均不顯著；延伸性2018 年降低，2019 年增加，差異均不顯著。

3 結論與討論

我國小麥季化肥投入量總體偏高，施氮過量農(nóng)戶占調查總農(nóng)戶數(shù)的63.7%[28]；農(nóng)戶施氮量平均為188 kg/hm2[29]，施氮量最高達526.5 kg/hm2[30]。過量施肥雖然暫時獲得了較高產(chǎn)量，但是增加了氮淋失、水污染、土壤板結及環(huán)境惡化等風險[31-32]。研究發(fā)現(xiàn)，在過量施肥條件下，立式旋耕和常規(guī)旋耕均可實現(xiàn)減氮20%而不顯著影響產(chǎn)量[12，33]，而且立式旋耕較常規(guī)旋耕平均增產(chǎn)255.5 kg/hm2，純收入增加217.7 元/hm2[34]，說明立式旋耕既有產(chǎn)量優(yōu)勢又有經(jīng)濟優(yōu)勢。本研究也得出相似的結論，同時發(fā)現(xiàn)立式旋耕在不施肥條件下的優(yōu)勢更明顯，增產(chǎn)156.6～1 784.4 kg/hm2，平均為970.5 kg/hm2，高于施肥條件（增產(chǎn)540.7～725.6 kg/hm2，平均為633.15 kg/hm2），說明立式旋耕的產(chǎn)量優(yōu)勢好于常規(guī)旋耕，但是應注意施肥可能會帶來增產(chǎn)效應的下降。

研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)旋耕方式下，減氮10%、20%顯著增加了小麥籽粒容重，縮短了面團穩(wěn)定時間，但對小麥籽粒水分、蛋白質、濕面筋、弱化度、面粉能量、延伸性和最大拉伸阻力都無顯著影響[35]。立式旋耕方式下，當季減施10%、20%的氮肥對小麥品質影響（如籽粒蛋白質、濕面筋含量等）不大，連續(xù)減施則影響面團形成時間和穩(wěn)定時間等[13]。本研究對2 種耕作方式進行對比，發(fā)現(xiàn)立式旋耕有助于提高小麥籽粒蛋白質含量、籽粒容重。其中，在不施肥條件下，第2 季（2019 年）達到顯著水平，籽粒蛋白質、容重分別提高17.51%、0.87%。

綜合來看，立式旋耕較常規(guī)旋耕具有較好的產(chǎn)量優(yōu)勢，能提高籽粒的蛋白質含量和容重等，而且在第1季不施肥條件下改善或提高面團的一些流變特性，但是第2 季降低；施肥條件下，對面團流變特性的影響沒有明顯的規(guī)律。在生產(chǎn)實踐中應注意養(yǎng)分的科學合理供給，保證產(chǎn)量、品質和效益的協(xié)同性和連續(xù)性。