灌溉和施氮对春小麦最终利用品质的影响
Introduction
水和氮(N)是大多数种植系统的两个关键生产投入, 特别是在美国西部的半干旱和干旱地区, 在哪里，有限的水资源(尤其是淡水)威胁到农作物生产. 由于降雨分布不稳定和极端天气事件频率增加，这些地区的谷物生产越来越依赖于补充灌溉, 比如炎热和干旱的压力. 除了, 灌溉成本增加, 包括能源, 水, 和劳动, 降低谷类作物的经济回报.
氮肥是一种主要的、昂贵的养分投入, 但在美国大部分地区，其使用效率仅为40%-50%左右.S. 农业操作. 氮素利用效率低(每蒲式耳作物施用的氮肥磅数)是由于氮素通过各种途径(如土壤和植物)流失到土壤-植物系统.g.、气体植物排放、反硝化、淋滤、地表径流和挥发). 因此，提高谷类作物氮素利用效率是一项具有挑战性的任务. 它需要一种协调作物对氮需求的准确估计与养分管理实践的发展的能力，以提供氮肥施用的最佳回报.
小麦是爱达荷州不可或缺的农作物, 它是作为主要的经济作物种植，还是与蔬菜等其他作物一起作为重要的轮作作物种植, 土豆, 甜菜, 脉冲, 油籽. 以最大限度地提高小麦籽粒产量和籽粒品质, 小麦生产者迫切需要制定更有效的水和养分管理战略. 但这是一项复杂的追求. 作物生长和生产对水分和氮的吸收基本上是相互作用的. 土壤水分对施用肥料的养分释放和土壤生态系统内的矿化反应均有显著影响. 因此, 在制定灌溉作物氮素指南时, 有必要同时解决水和氮的施用效率问题.
水氮管理对提高小麦产量的作用已有文献记载, 鉴于缺乏针对这些管理做法的粮食质量评价. 许多指示小麦品质的参数值得更多的讨论或关注, 首先是用试验重量来衡量粮食的体积密度和质量. 事实上，高试重通常代表着良好的粮食品质和巨大的经济价值. 下降数是α-淀粉酶活性和芽损伤程度的另一个指标. 一般来说，下降数(e)较大的小麦颗粒样本.g., > 350 sec) denotes lower enzyme activity and better quality. 蛋白质含量可能是唯一最重要的谷物品质性状, 因为它直接关系到许多重要的加工性能，如吸水性, 面筋强度, 纹理, 和外观. 高蛋白面团通常会吸收更多的水分，需要更长的时间来混合, 在烘焙中通常被认为是不可取的品质. 溶剂保留容量(SRC)测试是最近发展起来的一种方法，它提供了有用的信息，如面筋强度和淀粉在碾磨过程中的损伤. 面粉产量代表小麦籽粒中可磨成面粉的部分，是磨粉盈利能力的重要指标. 最后，灰分含量表明面粉与麸皮分离的程度. 因为灰分的含量会影响面粉的颜色, 低灰分含量通常是磨坊主对白面粉的优先考虑.
到目前为止, 大多数对灌溉和氮肥的建议都是根据最佳粮食产量进行校准的, 但很少有研究调查它们对粮食品质的影响. 因此, 本研究的目的是确定最佳小麦籽粒品质的氮和水分需要量.
田间试验
2016年和2017年在三个地点进行了三次野外试验, including the bet365亚洲官网 Aberdeen 研究 and 扩展 Center; the bet365亚洲官网 帕尔玛 研究 and 扩展 Center; and the Montana State University Northwestern Agricultural 研究 Center at Kalispell. 表1列出了每个地点和每年的顶脚土壤特征. 2016年和2017年各试验点相互相邻，以尽量减少土壤异质性和不同试验处理对前几季的结转效应. 试验地块面积为10 × 20 ft (i).e., 200 ft2)，行距为7 in，每个位置的播种量为1,000,000粒/ac. 硬白春小麦(' Dayn '), 软白春小麦(' Alturas '), 和坚硬的红色春小麦(“伊根”)种植在阿伯丁, 帕尔玛, 和Kalispell, 分别(表2).
表1. 2016年和2017年在爱达荷州的阿伯丁研究与推广中心(AREC)和帕尔马研究与推广中心(PREC)以及蒙大拿州的西北农业研究中心(NWARC)对顶足土壤进行了表征.
| 位置 | 一年 | pH | 有机质(%) | N(磅/ ac) | P (ppm) | K (ppm) | Sulfate-S (ppm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AREC, ID | 2016 | 8.3 | 1.1 | 106 | 21 | 175 | 20 |
| 2017 | 8.3 | 1.3 | 139 | 15 | 175 | 16 | |
| 前的,我 | 2016 | 8.0 | 1.9 | 173 | 98 | 319 | 30 |
| 2017 | 8.1 | 2.1 | 180 | 59 | 283 | 33 | |
| MWARC,太 | 2016 | 7.6 | 2.7 | 97 | 10 | 95 | 6 |
| 2017 | 7.8 | 2.5 | 33 | 10 | 112 | 9 |
在每个地点, 试验设2因子，每年4次重复. 第一个因素是灌溉处理, 包括0%(旱地控制), 50%, 75%, 和100%作物蒸散发(ET)c)补充. 每天等c 的日大气草参考蒸散量(ETo)乘以作物系数(Kc). 每天等o 从位于每个实验地点1英里范围内的农业合作气象网气象站检索. Kc 由Allen等人获得. (1998). 灌溉是通过滴灌系统进行的，当土壤中35%的植物可用水分耗尽时，就会启动灌溉，并在挤奶后期和软面团早期之间的阶段终止灌溉. 100%蒸散发的降雨和灌溉c 表2列出了每个生长季节的处理情况.
表2. 生长季节的降雨量与100%蒸散量的灌水量c 2016年和2017年在爱达荷州的阿伯丁研究与推广中心(AREC)和帕尔马研究与推广中心(PREC)以及蒙大拿州的西北农业研究中心(NWARC)进行治疗.
| 位置 | 品种 | 市场类 | 生长季节的降雨 | 灌溉为100% ETC 治疗 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2016 (in) | 2017 (in) | 2016 (in) | 2017 (in) | |||
| AREC, ID | “Dayn” | 硬白春小麦 | 2.7 | 2.2 | 12.0 | 15.0 |
| 前的,我 | “Alturas” | 软白春小麦 | 3.5 | 2.3 | 7.4 | 8.5 |
| NWARC,太 | “伊根” | 硬红春小麦 | 11.0 | 5.6 | 5.0 | 6.0 |
施氮是第二个因素. 目标土壤氮水平包括150-, 200-, 250磅N ac-1, 哪些用low表示, 媒介, 高施氮率, 分别. 实际施氮量由目标氮水平减去土壤残氮(表1)计算得到. 种植前施用氮肥作为尿素(46-0-0). 不加氮的对照处理(i.e.(0 N率)也包括在内. 磷(P)和钾(K)分别为磷酸一铵(11-52-0)和氯化钾(0-0-60)。, 根据每个地点和年份的土壤测试结果, 遵循bet365亚洲官网和蒙大拿州立大学关于灌溉条件下作物施肥的指导方针. 在每个地点按需施用除草剂、杀菌剂和杀虫剂.
地块成熟时采用小地块联合收割机收割. 位于阿伯丁的bet365亚洲官网小麦质量实验室分析了所有最终用途的质量属性. 经评估的最终用途质量特征及其含义列于表3.
表3. 评估面粉的最终使用质量属性及其影响.
| 最终使用质量属性 | 描述 |
|---|---|
| 测试重量 | 表示粮食容重. 更高的值是首选. |
| 数量下降 | 表示发芽破坏的程度. 更高的值是首选. |
| 面粉产量 | 面粉:从谷物中获得的面粉的百分比. 越高越好. |
| 面粉灰分 | 面粉中矿物成分的百分比(如.g.、麸皮和胚芽). 越低越好. |
| 面粉的蛋白质 | 越低越好 for soft wheat; higher is preferred for hard wheat. |
| 混频器峰值时间 | 表示最佳的面团混合时间. |
| Mixograph高度 | 表示面团强度. |
| 保水的能力 | 表示面粉吸水率. |
| 乳酸保留能力 | 表示面筋强度. |
| 烘焙体积 | 烘烤面包体积为硬麦. |
| 饼干直径 | 烘焙饼干直径为软小麦. |
阿伯丁研究和推广中心的硬白春小麦
“Dayn”是华盛顿州立大学农业研究中心和美国农业部农业研究服务局(USDA-ARS)于2012年发布的一种硬白色春小麦品种. 在2016年和2017年在爱达荷州南部进行的品种试验中，它的粮食产量最高. 在阿伯丁实验中, irrigation significantly improved test weight and flour yield; however, 面粉灰分含量, 面粉蛋白质含量, 面团最佳搅拌时间(搅拌机峰值时间), 面团/面筋强度(混合器高度和乳酸保留能力), 灌溉后烘面包体积减小(表4). 75%蒸散发和100%蒸散发对籽粒品质性状无显著影响c 灌溉治疗. 灌水处理和施氮量对下降数量没有影响.
表4. 在爱达荷州阿伯丁研究与推广中心(AREC)，灌溉处理和施氮量对硬白春小麦“Dayn”最终使用品质的影响.
| 治疗 | 试验重量(lb/bu) | 下降的数字 | 面粉产率(%) | 面粉灰分含量(%) | 面粉蛋白质含量(%) | 混频器峰值时间(min) | 混合器高度(cm) | 保水能力(%) | 乳酸保留容量(%) | 面包体积(厘米)3) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 灌溉 | 0% ETc | 56.4 b | 333 a | 58.7 b | 0.38 a | 16.4 a | 4.5 a | 7.8 a | 59.4 a | 140.0 a | 1362.5 a |
| 50% ETc | 62.6 a | 331 a | 60.8 a | 0.34 b | 12.9 b | 3.7 b | 7.1 b | 56.7 a | 126.7 ab | 1173.4 b | |
| 75% ETc | 63.0 a | 329 a | 60.2 a | 0.34b | 11.5 c | 3.2 bc | 6.8 b | 55.7 a | 114.9 b | 1053.9 c | |
| 100% ETc | 62.6 a | 319 a | 59.8 ab | 0.34 b | 11.3 c | 2.9 c | 6.8 b | 56.1 a | 103.3 b | 1039.8 c | |
| N率 | 零 | 62.6 a | 329 a | 59.5 a | 0.34 b | 12.0 b | 3.5 a | 6.8 b | 55.3 a | 115.7 a | 1104.7 b |
| 低 | 61.4 ab | 332 a | 60.0 a | 0.35 ab | 13.1 ab | 3.6 a | 7.1 ab | 56.4 a | 123.4 a | 1160.2 ab | |
| 地中海 | 60.6 ab | 325 a | 60.0 a | 0.36 a | 13.3 a | 3.5 a | 7.1 ab | 57.1 a | 118.8 a | 1168.0 ab | |
| 高 | 60.3 b | 326 a | 60.0 a | 0.36 a | 13.6 a | 3.6 a | 7.3 a | 58.3 a | 123.3 a | 1185.8 a | |
施氮使试重略有下降, 但增加了面粉的灰分含量, 面粉蛋白质含量, mixograph高度, 烤面包的体积. 在任何评估的最终使用质量属性中，低质量组均未观察到显著差异, 媒介, 高施氮率.
西北农业研究中心的硬红春小麦
“伊根”是蒙大拿州立大学最近发布的一种硬红色春小麦品种，以其高产潜力而闻名, 蛋白质含量高, 对橙麦花蠓有抗性. 在卡利斯佩尔进行的实验中, 75%和100% ETc灌溉处理产生的籽粒品质相似(表5)。. ‘Egan’ was able to maintain high and consistent 面粉蛋白质含量 (>15%) under different 灌溉治疗, 超过了市场优质硬红春小麦籽粒蛋白质含量(14%)。. 该品种的面团/面筋强度(混合器高度和乳酸保留能力)和烘烤面包体积均有改善.
表 5. 蒙大拿州西北农业研究中心(NWARC)研究了硬红春小麦“伊根”的灌溉处理和施氮量对最终使用质量的影响.
| 治疗 | 试验重量(lb/bu) | 下降的数字 | 面粉产率(%) | 面粉灰分含量(%) | 面粉蛋白质含量(%) | 混频器峰值时间(min) | 混合器高度(cm) | 保水能力(%) | 乳酸保留容量(%) | 面包体积(厘米)3) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 灌溉 | 0% ETc | 59.8 c | 510 a | 53.3 b | 0.65 a | 15.5 a | 5.4 a | 6.9 b | 70.1 a | 118.1 b | 1068.8 c |
| 50% ETc | 60.8 b | 487 ab | 54.7 ab | 0.64 a | 15.7 a | 4.5 b | 7.4 a | 69.6 ab | 124.3 ab | 1129.5 b | |
| 75% ETc | 61.0 ab | 488 b | 54.4 a | 0.64 a | 15.6 a | 4.3 b | 7.7 a | 69.2 ab | 129.1 a | 1182.1 a | |
| 100% ETc | 61.1 a | 482 b | 55.3 a | 0.64 a | 15.5 a | 3.9 b | 7.6 a | 68.8 b | 131.3 a | 1161.6 ab | |
| N率 | 零 | 61.0 a | 509 a | 57.1 a | 0.62 c | 14.2 b | 4.7 a | 7.3 b | 68.6 b | 135.6 a | 1112.5 b |
| 低 | 60.7 b | 493 b | 53.7 b | 0.64 b | 15.7 a | 4.6 a | 7.6 a | 69.0 b | 124.0 b | 1123.2 b | |
| 地中海 | 60.6 bc | 485 b | 53.6 b | 0.66 a | 16.2 a | 4.5 a | 7.4 ab | 70.1 a | 120.5 b | 1128.6 b | |
| 高 | 60.4 c | 490 b | 53.4 b | 0.65 a | 16.2 a | 4.4 a | 7.4 ab | 69.9 a | 122.8 b | 1177.7 a | |
虽然施氮减少了下降的数量, 这不是主要问题，因为下降的数字都在350秒以上(表5)。. 在大多数评估的最终使用质量属性中，中施氮量和高施氮量之间的差异很小.
帕尔马研究和推广中心的软白春小麦
“Alturas”是爱达荷农业实验站和USDA-ARS于2002年发布的一种柔软的白色春小麦品种，已在爱达荷州南部种植. 在帕尔马进行的实验中, 随着施氮量的增加，' Alturas '的面粉蛋白质含量增加, 但是面粉产量, 面粉灰分含量, 施氮不影响甜饼直径(表6)。. 面粉产量, 面粉蛋白质含量, 面粉灰分含量, 甜饼直径对灌溉处理的反应最小.
表6. 爱达荷州帕尔马研究与推广中心(PREC)研究了灌溉处理和施氮量对“Alturas”软白春小麦最终使用品质的影响.
| 治疗 | 面粉产率(%) | 面粉蛋白质含量(%) | 面粉灰分含量(%) | 饼干直径(厘米) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 灌溉 | 0% ETc | 66.6 a | 7.8 a | 0.353 a | 8.8 a |
| 50% ETc | 65.9 a | 7.8 a | 0.353 a | 8.9 a | |
| 75% ETc | 66.8 a | 8.0 a | 0.352 a | 8.9 a | |
| 100% ETc | 66.2 a | 7.9 a | 0.354 a | 8.9 a | |
| N率 | 零 | 65.9 a | 7.2 c | 0.352 a | 8.9 a |
| 低 | 66.5 a | 7.6 b | 0.351 a | 8.8 a | |
| 地中海 | 66.0 a | 8.3 a | 0.354 a | 8.9 a | |
| 高 | 67.0 a | 8.3 a | 0.356 a | 8.9 a | |
结论与建议
- 在多个地点、多个年份进行的试验结果，为实现不同市场等级春小麦的最佳籽粒品质提供了有益的水氮管理数据.
- 在灌溉减少25%的情况下，没有观察到任何最终使用质量属性的差异.e., 75% ETc)与全灌处理(i.e., 100% ETc在任何种类的春小麦中, 表明减少灌溉对最终使用质量的影响最小.
- 在任何测试的春小麦品种中，高施氮量(250磅/ac)和中施氮量(200磅/ac等于土壤残氮加施氮肥)的最终使用品质属性没有差异, 建议200磅/交流电可能足以达到最佳的最终使用质量.
References
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布莱克,N.K., R.N. Stougaard B. Bohannon D.K. 韦弗,H.-Y. Heo P.F. 羊肉、维. 纳什,D.M. Wichman K.D. Kephart J.H. Millerm G.V.P. Reddy J.L. Eckhoff W.E. 灰色,年代.P. 陈年J.D. 谢尔曼和L.E. Talbert. 2014. “抗橙麦花蚊‘Egan’小麦的登记”.” 植物登记杂志 8, no. 3: 298–302.
马歇尔,J., C. 杰克逊,T. Shelman L. 琼斯,年代. Arcibal和K. O ' brien. 2017. 2016年小谷物报告:爱达荷州中南部和东南部谷物研究和推广计划. 爱达荷农业实验站，研究公报191. 148 p.
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关于作者
瑞阳-bet365亚洲官网阿伯丁研究与推广中心博士后
Xi Liang——bet365亚洲官网阿伯丁研究与推广中心的种植系统农学家
奥尔加年代. 沃尔什——bet365亚洲官网帕尔马研究与推广中心的种植系统农学家
杰西卡一个. Torrion——蒙大拿州立大学西北农业研究中心作物生理学家
O ' brien四-实验室经理，bet365亚洲官网小麦品质实验室
Sanaz Shafia-bet365亚洲官网帕尔马研究与推广中心博士后
鸣谢
本出版物由美国农业部西部可持续农业研究与教育项目资助(资助号. SW16-031).
BUL 957 | 2019年12月出版|©2022 bybet365亚洲官网
