玉米秸秆还田与氮肥配施对小麦淀粉特性与加工品质的影响

玉米秸秆还田与氮肥配施对小麦淀粉特性与加工品质的影响

牛丙芳

山东省滨州市无棣县信阳镇人民政府  251901

摘要：我国北方地区玉米生产过程中长期连作和翻耕，导致土壤结构受损，水分大量蒸发，病虫害等问题日益加剧，严重制约了当地玉米产业的发展。轮作倒茬作为一种高效种植模式，可通过调节土壤结构，改善土壤养分状况，减少病虫草害等，实现玉米产量和品质的提升，目前该种植模式已在干旱绿洲灌区广泛应用。前人研究认为，作物生长发育过程中，光合性能指标的变化和光合产物的累积是决定产量形成的关键因素，作物叶面积指数变化和干物质积累动态受诸多农艺措施的影响，如覆盖方式、耕作措施、施肥制度等，其中优化耕作与覆盖措施可通过改善土壤水热特性，调控作物干物质积累特征。

关键词：玉米秸秆还田；氮肥；小麦；淀粉特性；加工品质

引言

当前，部分农户为了节省处理成本以及时间，会直接在田间进行烧毁处理，但由于燃烧时会产生大量有毒气体，严重危害大气环境，甚至可能会导致火灾事故。采用玉米桔梗还田技术，能有效提升土壤肥力，进而提升来年玉米产量与质量，是当前我国玉米种植采用的一种重要栽培技术，不仅能避免资源浪费，提升土壤肥力，还能对生态环境起到一定的保护作用，推动内蒙古自治区的农业发展。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验在青岛市农业科学研究院作物试验场（36°17′Ｎ，120°21′Ｅ）进行。该地从2009年开始进行定位试验，实行冬小麦－夏玉米一年两熟轮作制，旨在评估长期肥料试验效率。试验地为棕壤土，耕层基础土壤有机质含量为16.9ｇ／ｋｇ、碱解氮88.6ｍｇ／ｋｇ、速效磷62.9ｍｇ／ｋｇ、速效钾50.0ｍｇ／ｋｇ。

1.2试验设计与样品采集

将自然风干的小麦成熟期秸秆剪成1cm长度烘干备用。配制试验所需的PVK培养基，并根据不同试验处理添加不同形态氮素，铵态氮、酰胺态氮和硝态氮源分别使用硫酸铵、尿素和硝酸钾作为试验试剂，以PVK培养基中硫酸铵添加量作为标准使不同处理为同等氮量，试剂添加量分别为0.50gL-1、0.23gL-1和0.77gL-1。前期预试验表明，本研究中1%的秸秆添加量最适宜。培养时每个锥形瓶加PVK培养基50mL，高温灭菌锅121℃灭菌30min后添加黑曲霉孢子液（107cfumL-1）与0.5g小麦烘干秸秆，摇床30℃恒温培养。试验共设置5个处理，分别是小麦秸秆（wheatstraw，W）、小麦秸秆+黑曲霉（wheatstraw+A.niger，WA）、小麦秸秆+黑曲霉+硫酸铵（wheatstraw+A.niger+ammoniumsulfate，WAA）、小麦秸秆+黑曲霉+尿素（wheatstraw+A.niger+urea，WAU）、小麦秸秆+黑曲霉+硝酸钾（wheatstraw+A.niger+potassiumnitrate，WAP）。本试验为破坏性取样，分4个时期，每个处理设置3个重复。分别于摇床培养的第5、10、20、30d取样，培养结束后，用灭菌水反复冲洗秸秆至表面干净，60℃烘至恒重后测量秸秆质量，将PVK培养基过滤，滤液用于测量酶活性，菌丝冷冻干燥后测微生物生物量。

1.3测定项目与方法

于2020年5月底小麦成熟期采用五点取样法用土钻采集各试验小区耕层（0~20cm）土壤，剔除可见的植物根系和有机残体及石砾等杂物，置于室内阴凉处自然风干，碾碎磨细，一部分过2mm筛，用于测定土壤有效磷含量及有机磷分级，一部分过0.149mm筛，用于测定土壤全磷含量及无机磷分级。土壤有效磷含量采用0.5mol·L−1NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，土壤全磷含量采用NaOH熔融-钼锑抗比色法测定。土壤无机磷分级采用蒋柏藩和顾益初提出的石灰性土壤无机磷分级方法[15]，分级顺序依次为磷酸二钙（Ca2-P，0.25mol·L−1NaHCO3浸提）、磷酸八钙（Ca8-P，0.5mol·L−1NH4OAc浸提）、磷酸铝（AlP，0.5mol·L−1NH4F浸提）、磷酸铁（Fe-P，0.1mol·L−1NaOH-0.1mol·L−1Na2CO3浸提）、闭蓄态磷（O-P，0.3mol·L−1Na3C6H5O7+0.5mol·L−1NaOH浸提）、磷灰石（Ca10-P，0.25mol·L−1H2SO4浸提）。

1.4数据分析

本研究采用MicrosoftExcel2016进行数据处理，SPSS25.0软件进行显著性分析，多重比较采用Duncan法分析（P<0.05）。采用Origin2021进行图形绘制及一阶指数方程拟合，Amos17.0进行结构方程模型（structural equation modeling，SEM）分析。

2结果与分析

2.1长期玉米秸秆还田配施氮肥对小麦籽粒淀粉及蛋白质含量的影响

长期玉米秸秆还田配施氮肥对小麦籽粒蛋白质和淀粉含量影响较大，均随着施氮量的增加呈现先增加后下降的趋势，Ｎ２处理达到最大值。与ＳＲ－Ｎ０相比，ＳＲ－Ｎ２处理小麦淀粉和蛋白质含量分别增加８．２％和５．７％。同一施氮水平下（Ｎ４除外），小麦籽粒淀粉及蛋白质含量秸秆还田处理均高于秸秆不还田处理。

2.2秸秆还田及不同耕作措施下玉米产量表现与产量构成因素

在保证各处理基本苗一致的情况下，分析不同处理对玉米穗数、穗粒数、千粒重和籽粒产量的影响。如表2所示，在2016年和2018年，秸秆还田和耕作措施对穗数、穗粒数、千粒重及籽粒产量影响显著，但二者的互作效应不显著。从不同耕作措施来看，TP和TSP的玉米穗数、穗粒数、千粒重和产量显著高于NT和NTS。2016与2018年度，TP处理的玉米穗数、穗粒数、千粒重和产量分别较NT高4.6%~4.7%、6.7%~10.9%、6.5%~10.4%和12.2%~27.5%；TSP较NTS高3.8%~5.6%、7.6%~10.8%、5.3%~10.1%和14.1%~26.0%(P<0.05)。

3讨论与结论

（1）小麦-玉米轮作制中秸秆单季或双季还田均可显著提升砂姜黑土全磷、有效磷含量及土壤磷活化系数，增加幅度分别为7.5%~16.6%、16.4%~21.7%和13.8%~20.5%；显著提高有效磷源Ca2-P、Al-P、Fe-P、活性有机磷和中活性有机磷的含量，其中Ca2-P和活性有机磷含量的增幅分别高达28.5%~43.7%和16.6%~27.8%；小麦玉米秸秆还田可增加Ca2-P和中活性有机磷的占比，降低缓效磷源O-P及无效磷源Ca10-P和高稳性有机磷的占比。（2）砂姜黑土中Al-P、Fe-P、Ca2-P和中活性有机磷与有效磷呈极显著正相关关系，其中Al-P和Ca2-P对有效磷的直接影响最大，两者对有效磷的直接通径系数分别为0.63和0.38，Fe-P可通过Al-P和Ca2-P间接影响有效磷。

结束语

长期玉米秸秆还田配施适量氮肥（180ｋｇ／ｈｍ２）不仅提高小麦籽粒淀粉和蛋白质含量，而且还显著改善小麦的加工品质。这可为秸秆还田条件下达到“减施氮肥和改善品质”的双重目标提供借鉴和参考。

参考文献

[1]梅兹君，张同香，刘亚伟，等.玉米秸秆还田技术在小麦栽培中的应用：以河南鹤壁地区为例[J].农业科技通讯，2020（9）：11-13.

[2]李明.玉米秸秆还田条件下小麦栽培技术[J].现代农业科技，2020（13）：26，39.

[3]刘召俊.小麦秸秆全量还田下夏玉米高产栽培技术[J].江西农业，2020（4）：14，31.

[4]刘忠双，边立新，毛同艳，等.玉米杂交种庆单6号的选育、推广及秸秆集行覆盖还田免耕栽培技术的研究[J].农业科技通讯，2020（9）：208-210

[5]郑雅婷，王学春，胡瑶，等．秸秆还田对梓潼江流域土壤肥力及粮食生产的影响［Ｊ］．西南农业学报，2020-31-9