减量施氮协同提升强筋小麦产量和品质
马瑞琦，常旭虹，刘阿康,3，王德梅，陶志强，王艳杰，杨玉双，王振林，赵广才*
（1 山东农业大学农学院 / 作物生物学国家重点实验室，山东 泰安 271018；
2 中国农业科学院作物科学研究所 /农业农村部作物生理生态重点实验室，北京 100081；
3 全国农业技术推广服务中心，北京 100081）
氮素营养对强筋小麦产量和加工品质有明显的调节作用[1–3]，强筋小麦产量与品质形成及同步提高，均与氮肥合理施用密切相关。强筋小麦产量与施氮量在一定范围内呈二次曲线关系[4]。近年来，河北省强筋小麦生产中普遍存在施氮量过大的问题，不仅影响小麦生长和品质稳定，而且降低氮肥利用效率，浪费资源，污染环境。播种前0—30 cm土壤无机氮大于30 kg/hm2时，就能满足小麦从出苗到返青所需的氮量[5]。北方麦区土壤无机氮含量大多高于此值，因此该区降低施氮量能显著提高氮肥利用率，缓解环境压力[6–7]。崔振岭等[8]、Tiwari等[9]指出，华北平原地区的小麦平均施氮量已达到424 kg/hm2，远高于同时期的养分消耗量。有研究发现我国大田作物的平均氮肥施用量超过300 kg/hm2，平均过量投入程度甚至达到了30%以上[10]。目前很多专家对减量施氮进行了研究，梁二等[11]、韩瑞芸等[12]研究发现减量施用15%氮后，玉米产量无显著变化，减氮25%反而获得的产量最高。目前我国小麦生产的氮素利用率仅为21.2%～35.9%，远低于国外40%～60%的水平[13]。合理减施氮肥已成为小麦施肥研究的热点。已有研究表明，在农户生产施氮量基础上适当减氮不会降低小麦产量[14–16]。强筋小麦品质对氮素的要求较高，与产量存在一定的矛盾，需要产量和品质协同提高的施氮措施，但是不同生态区域实现强筋小麦优质高产的最佳施氮量并不完全一致。我们在河北省强筋小麦优势产业带开展了精确施氮技术田间试验，通过逐步降低氮肥用量，重点研究强筋小麦产量和籽粒品质对施氮量的响应，为探索适合河北省强筋小麦生产的高效节氮施肥技术及高产优质高效研究提供理论依据。
1.1 试验地概况
试验于2016—2019年在河北省石家庄市农林科学院赵县实验基地 (35°44′N，118°55′E)进行。土壤质地为壤土，养分含量见表1。2016—2019年月降水量和月平均气温见图1。
图1 2016—2019年月降水量和月平均气温Fig. 1 Monthly precipitation and temperature in 2016–2019
表1 0—20 cm土层土壤养分含量Table 1 Soil nutrient contents in 0–20 cm soil layer
1.2 试验方案
试验分3个年度进行，采用裂区设计，主区为施氮量，副区为品种。年度间氮肥施用量及梯度设计逐年递减。
2016—2017年，氮肥梯度为120 kg/hm2。5个处理 (N0、N120、N240、N360、N480) 施氮量分别为: 0、120、240、360、480 kg/hm2。
2017—2018 年，氮肥梯度为 60 kg/hm2。5 个处理 (N0、N180、N240、N300、N360) 施氮量分别为: 0、180、240、300、360 kg/hm2。
2018—2019 年，氮肥梯度为 30 kg/hm2。5 个处理 (N0、N180、N210、N240、N270) 施氮量分别为: 0、180、210、240、270 kg/hm2。
3年供试品种均为3个强筋品种：藁优2018(A1)、师栾 02-1 (A2)、石优 20 (A3)。
氮肥施用分为播种前底施和拔节期追施，底追比例为5∶5，采用微喷灌水肥一体化技术实施。每个处理3次重复，每年试验田统一底施P2O5135 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2，浇越冬水 900 m3/hm2，春季拔节期浇水750 m³/hm2。基本苗300万/hm2，行距15 cm，小区面积10.8 m2，各小区于出苗后选取2个长势均匀的1 m双行标记为调查样点。为减小施用氮肥残留量对试验的影响，本研究3年分别在土壤质地相同、肥力相近的相邻地块进行。其他管理同一般高产田。
1.3 测定内容与方法
1.3.1 产量及构成 在成熟期，田间调查单位面积穗数，采集样点植株测定穗粒数及千粒重，全小区收获测定产量，采集的样点产量分别记入对应小区总产量。
1.3.2 品质性状 籽粒含氮量用海能公司K9840凯氏定氮仪测定；
籽粒蛋白质含量=籽粒含氮量×5.7；
容重用 HGT-1000型容重器测定；
籽粒硬度用JYDB100×40 硬度仪测定；
面筋含量参照AACC38-12方法，用瑞典波通公司2200型面筋仪测定；
沉淀值参照AACC56-63ZELENY方法，用德国Brabender沉淀值仪测定；
面团稳定时间参照AACC54-21方法，用德国Brabender E型粉质仪测定；
面包体积参照GB/T 14611-2008采用JMTY面包体积测定仪测定。
1.4 数据处理与分析
氮肥农学效率 (nitrogen agronomic efficiency，NAE，kg/kg)=(YN–Y0)/FN
式中：YN为施氮处理籽粒产量，Y0为不施氮处理籽粒产量，FN为氮肥施用量。
试验数据采用Excel 2016进行整理和作图，用DPS数据处理软件进行方差分析，主要指标的显著性采用Duncan新复极差法检验，显著水平设定为α=0.05。
2.1 年度间逐步减少施氮量及施氮梯度对小麦产量与氮肥效率的影响
2.1.1 对产量及构成因素的影响 方差分析结果(表2)表明，生产年度、品种、施氮量对强筋小麦产量、单位面积穗数、穗粒数、千粒重均存在极显著影响，各因素互作对产量及产量构成的影响则不尽相同。其中对产量的影响表现为年度间最大，其次分别是品种、氮肥、年度×品种、年度×氮肥，单位面积穗数同样是生产年份影响最大，其次分别为氮肥、品种、氮肥×品种、年度×氮肥×品种、年度×氮肥；
对穗粒数影响最大的为品种，氮肥和年度间的影响也较大，各因素互作的效应大小为氮肥×品种、年度×氮肥×品种、年度×品种、年度×氮肥；
千粒重也受品种影响最大，然后是年份和氮肥的影响，因素互作的影响也均达到极显著水平，由大到小为年度×品种、年度×氮肥×品种、年度×氮肥、氮肥×品种。各因素及其互作对小麦产量和构成存在显著影响，因此，对于不同年度，可以通过调节施肥措施、优选品种实现高产优质。
表2 2016—2019年强筋小麦产量及产量构成因素的方差分析 (F值)Table 2 Variance analysis on the yield and its composition of strong gluten wheat in 2016−2019 (F value)
由图2、表3得出，2016—2017年施氮量在0～360 kg/hm2范围内小麦产量随施氮量增加逐渐提高。在氮量梯度120 kg/hm2条件下，N360相对于N240的增产量显著低于N120相对于N0和N240相对于N120的增产幅度，表明施氮量从240 kg/hm2提高到360 kg/hm2，产量增幅开始降低。N480相对于N360的增产量为负值，表明当氮肥用量提高至480 kg/hm2时，降低了小麦产量。2017—2018年施氮量范围缩小为 0～360 kg/hm2，氮肥梯度减为 60 kg/hm2小麦产量随施氮量的增加也呈提高趋势，但N240、N300、N360处理间产量差异不显著，且N300相对于N240、N360相对于N300的产量增幅显著低于N240相对于N180的产量增幅。表明施氮量从240 kg/hm2增加到360 kg/hm2对强筋小麦产量的提高作用不显著。2018—2019年施氮范围进一步缩小至0～270 kg/hm2，氮肥梯度减为30 kg/hm2，在N270处理的小麦产量显著高于N0、N180及N210处理，与N240处理差异不显著。与N210相对于N180的增产幅度相比，N240相对于N210的增产幅度没有显著降低，而N270相对于N240的增产幅度显著降低，表明N240处理是强筋小麦适宜的施氮量。
表3 2016—2019年施氮量对不同品种小麦产量和产量构成因素的影响Table 3Yield andyield components of wheat cultivars under different Napplication rates from 2016 to 2019
续表 3 Table 3 continued
续表 3 Table 3 continued
图2 2016—2019年氮肥梯度引起的小麦产量差值Fig. 2 Yield difference caused by nitrogen fertilizer gradients from 2016 to 2019
同一施氮量下，不同小麦品种产量不同。N210、N240、N270处理间产量差异不显著，平均为9284.5 kg/hm2，较N0显著提高11.9%，其中石优20产量最高。第1年度3个品种产量均在N480处理降低，较N360处理平均降低3.0%；
第2年度N240和N300处理间，3个品种产量差异均不显著；
第3年在施氮量240～270 kg/hm2范围内，3个品种的平均增产幅度由3.4% (N210相对于N180的产量增幅)降至0.9%(N270相对于N240的产量增幅)，表明施氮量超过240 kg/hm2后，三个品种的氮肥增产效应均显著降低。
施用氮肥可显著提高强筋小麦成穗数，与产量变化趋势基本一致(表3)。2016—2019年分别表现为 N480、N360与 N240，N360、N300与 N240，N270、N240与N210之间单位面积穗数差异不显著。氮肥梯度为120、60、30 kg/hm2时，穗数平均增加 24×104、16.5×104、21×104/hm2。其中第 1年由 N120增加到 N240、第2年由N180增加到N240、第3年由N180增加到N210，对单位面积穗数的提高幅度为同年度最高，分别为2.6%、3.8%、6.4%。师栾02-1成穗数显著高于藁优2018 与石优 20，分别高 3.4×104、3.1×104/hm2。
3个年度试验结果表明，小麦穗粒数随着施氮量的增加而增加，各施氮处理显著高于不施氮处理，表明施用氮肥能增加总结实粒数，扩大小麦籽粒库容量 (图 3)。第 1年 N240与 N360、第 2年 N240与N300的穗粒数差异均不显著，第3年N240穗粒数则显著低于N270处理，显著高于N210。在施氮梯度分别为 120、60、30 kg/hm2条件下，施氮量 240 kg/hm2处理的穗粒数均显著高于同年度低一个施氮梯度的处理，即2016—2017年 N240相对N120、2017—2018年N240相对N180、2018—2019年N240相对N210增幅分别为2.8%、3.6%、2.7%。石优20穗粒数显著高于师栾02-1和藁优2018，后两者年际间差异变化较大。
图3 2016—2019年单位面积粒数与千粒重对施氮处理的响应Fig. 3 Response of grain number and 1000-grain weight to nitrogen application rate from 2016 to 2019
与不施肥相比，施氮显著降低籽粒千粒重。第1年在施氮量0～480 kg/hm2范围内，施氮量每增加120 kg/hm2，千粒重平均降低2.92%；
第2年在施氮量 180～360 kg/hm2范围内，施氮量每增加 60 kg/hm2，千粒重平均降低1.6%；
第3年在施氮量180～270 kg/hm2范围内，施氮量每增加30 kg/hm2，千粒重平均降低1.2%。藁优2018千粒重显著高于师栾02-1，平均高3.6 g；
与石优20差异不显著。
综上可得，小麦产量的提高主要是由于单位面积穗数和穗粒数的增加，也就是增加了单位面积的粒数。因此，可将产量构成简化为两个部分，即单位面积粒数和千粒重。将单位面积粒数与千粒重对施氮量做拟合方程表明，单位面积粒数与千粒重的相交点均在施氮量210～240 kg/hm2附近，结合实测值与方差分析结果得出，单位面积粒数与千粒重施氮240与210 kg/hm2处理间差异不显著。
2.1.2 对小麦氮肥农学效率的影响 图4表明，随着施氮量增加，2016—2017年度，氮肥农学效率逐渐降低，N480处理的氮肥农学效率显著低于其他处理；
2017—2018年度，氮肥农学效率先升后降，以N240处理最高，显著高于N180和N360处理，与N300差异不显著；
2018—2019年度，N240处理的氮肥农学效率最高，显著高于N180，但与N210和N270差异不显著。因此，通过逐步缩小施氮梯度优化施氮量，可确定强筋小麦氮肥农学利用效率的最佳施肥范围。
图4 2016—2019年不同处理的氮肥农学效率Fig. 4 Agronomic efficiency of nitrogen fertilizers as affected by N treatments from 2016 to 2019
3个品种相比，第一年和第三年石优20的氮肥农学效率为最高，第二年师栾02-1最高，但各处理间差异不显著。因此，综合比较可得出，3个强筋品种的氮肥农学利用效率无显著差别。
2.1.3 小麦产量及氮肥农学效率对施氮量的响应 将小麦产量与氮肥农学利用率对施氮量的响应做拟合方程(图5)表明，不同年度两者的相交点均在施氮量240 kg/hm2附近，结合实测值与方差分析结果得出，小麦产量及氮肥农学效率施氮240与210 kg/hm2处理间差异不显著。因此，施氮210～240 kg/hm2即可满足产量及氮肥农学利用效率的协同稳定。
图5 2016 —2019年产量及氮肥农学效率对施氮处理的响应Fig. 5 Response of yield and nitrogen agronomic efficiency to nitrogen application from 2016 to 2019
2.2 逐步减少施氮量及施氮梯度对强筋小麦籽粒品质的影响
2.2.1 对强筋小麦籽粒蛋白质含量的影响 方差分析结果(表4)表明，各品质指标在年度间、品种间以及施氮量间均存在显著差异，且年度×氮肥、年度×品种对容重、沉淀值均有显著影响，年度×氮肥、年度×品种、氮肥×品种及年度×氮肥×品种三因素互作对籽粒硬度、湿面筋含量、面团稳定时间、面包体积影响显著，两因素和三因素的交互作用对蛋白质含量均无显著影响。
表4 2016—2019年强筋小麦籽粒品质指标的方差分析Table 4 Analysis of variance on quality indicators of strong gluten wheat grain in the 2016—2019
由图6可知，不同年度施用氮肥均可显著提高籽粒蛋白质含量，随施氮量增加，籽粒蛋白质含量总体呈现增加趋势。其中，第1年施用氮素480和360 kg/hm2处理的蛋白质含量差异不显著，均显著高于其他处理；
第2年，施用氮素360和300 kg/hm2处理的蛋白质含量差异不显著，均显著高于其他处理；
第3年度的4个施氮处理间蛋白质含量差异不显著，均显著高于不施氮处理。
图6 2016—2019年施氮处理对籽粒蛋白质含量的影响Fig. 6 Effects of nitrogen treatments on grain protein content from 2016 to 2019
分析氮肥施用梯度的影响可得出，随着施氮量增加，相同施氮梯度对蛋白质的提升效应逐渐降低。其中，2016—2017年，相邻两个施氮梯度之间的蛋白质含量变幅差异不显著，但总体显著降低，即施氮量由 360 kg/hm2增加到 480 kg/hm2时的蛋白质增加百分点，较施氮量由0 kg/hm2增加到120 kg/hm2时的蛋白质增加百分点降低约1个单位；
2017—2018年度变化规律与2016—2017年度相似，在180～360 kg/hm2施氮量范围内，每提高60 kg/hm2施氮量，小麦籽粒蛋白质含量分别提高0.66、0.45、0.21个百分点，增幅平均减缓约0.25个百分点。2018—2019年度在180～270 kg/hm2施氮量范围内，每提高30 kg/hm2施氮量，籽粒蛋白质含量平均提高0.3个百分点。综上表明，施用180 kg/hm2以上氮肥即可使小麦籽粒蛋白质含量符合国家强筋小麦标准(≥14%)。
图7表明，各品种蛋白质含量表现为师栾02-1显著高于藁优2018和石优20，3个年度师栾02-1、藁优2018、石优20蛋白质含量平均分别为15.27%、14.37%、13.58%；
后两者蛋白质含量年度间变化略有差异，2016—2017和2017—2018年藁优2018显著高于石优20，2018—2019年两者差异不显著。
图7 2016—2019年不同品种蛋白质含量比较Fig. 7 Comparison of grain protein content among different cultivars from 2016 to 2019
图8表明，小麦籽粒蛋白质含量与千粒重呈显著负相关，千粒重<40 g时，籽粒蛋白质含量基本符合强筋小麦标准。结合图3、图5可得出，小麦产量与氮肥农学效率均较高的施氮量处理下，小麦千粒重在37～40 g范围内。因此，可在一定程度上通过适量增加施氮量，控制籽粒千粒重，在稳定产量的同时，提高蛋白质含量。
图8 籽粒蛋白质含量与千粒重的关系Fig. 8 Relationship between grain protein content and 1000-grain weight
2.2.2 对强筋小麦籽粒加工品质的影响 由表5可知，不同的品质指标随施氮量增加变化趋势不完全相同。容重随施氮量增加呈降低趋势，其中N240处理显著高于N270处理，与N210处理差异不显著；
施氮量超过300 kg/hm2后，容重降幅差异不显著。籽粒硬度在施氮量0～270 kg/hm2范围内显著增加，在施氮量300～480 kg/hm2范围内显著降低，N240与N270之间差异不显著。沉淀值随施氮量增加逐渐提高，N210、N240、N2703个处理之间差异不显著，超过300 kg/hm2的各施氮处理间差异也不显著。湿面筋含量随施氮量增加呈增加趋势，N240和N270之间差异不显著，超过300 kg/hm2湿面筋含量变化不显著。增施氮肥可以一定程度上提高吸水率，超过210 kg/hm2施氮量后，各施氮处理对吸水率影响不显著，表明与其他品质指标相比，氮肥对吸水率的调控效应较小。在施氮量0～360 kg/hm2范围内，增施氮肥可以显著提高面团稳定时间，各施氮处理间差异达到显著水平，施氮量超过360 kg/hm2后，面团稳定时间增幅不显著。面包体积随施氮量增加逐渐增加，不同施氮处理年度间表现略有不同，施氮量超过300 kg/hm2后对面包体积影响变小，N240处理与N210、N270处理差异不显著，但后两者差异显著。
表5 2016—2019年施氮量对不同小麦品种籽粒加工品质的影响Table 5 Effects of N application rate on processing quality of grain of different wheat cultivars from 2016 to 2019
师栾02-1加工品质优于藁优2018和石优20，大部分指标均达到显著差异水平。其中，其面团稳定时间较藁优2018和石优20平均长5.9、14.6 min，因此，生产中优先选用师栾02-1作为优质强筋小麦。比较氮肥对3个强筋小麦品种品质指标影响的变异系数(表6)可得出，沉淀值、湿面筋含量和面团稳定时间受氮肥影响的变异系数均高于10%，表明其更易受氮肥调控，其他指标则对氮肥的敏感程度较低，氮肥调控效应相对较小。
表6 不同小麦品种籽粒品质指标的氮肥处理变异系数(%)Table 6 Coefficient of variance of quality index of different wheat cultivars grain in response to N treatments
3.1 减少氮肥用量对强筋小麦产量及氮肥农学效率的影响
增施氮肥可促进小麦吸收氮素，提高产量，但当氮肥用量达到一定水平时，再增施氮肥，产量降低[17]。侯丽丽等[18]研究表明，籽粒产量随施氮量的增加逐渐提高，至270 kg/hm2时达到最大值，继续增施氮肥至360 kg/hm2时，籽粒产量开始下降。品种、种植条件和土壤条件不同，合理的施氮量也有所差异[19]。本研究通过逐步缩小施氮量梯度、降低施氮量试验结果表明，在0～360 kg/hm2施氮范围内，强筋小麦产量逐步提高，超过360 kg/hm2产量则开始降低。随着施氮量增加，相同施氮量梯度产生的增产效应显著降低，小麦产量在210～270 kg/hm2施氮范围内处理间差异不显著，表明适当减施氮肥不仅不会导致产量大幅下降，反而能获得较高的产量。因此，过量施氮并不能促进增产，而适宜的氮肥施用量可以在降低氮肥投入的同时保证产量的稳定。
不同施氮处理群体的产量构成因子中，变异系数以单位面积穗数和穗粒数的较大，千粒重的较小[20]。蔡金华等[21]以强筋品种镇麦168为材料研究表明，施氮240、300、360 kg/hm2处理对穗粒数和千粒重的影响均未达到显著水平，施氮300 kg/hm2即可保证足够单位面积穗数。张耀兰等[22]研究认为，0～360 kg/hm2范围内，单位面积穗数和穗粒数随施氮量的加大均呈增加趋势，千粒重随施氮量增大呈下降趋势。施氮量超过450 kg/hm2，单位面积穗数增加，但穗粒数和千粒重降低，最终不利于产量增加[23]。本试验条件下，施氮量210～270 kg/hm2范围内各处理的千粒重、单位面积穗数无显著差异，穗粒数在270 kg/hm2处理最高，显著高于其他施氮处理。不同强筋品种获得高产的适宜施氮量多在120～300 kg/hm2范围内[24]，由于试验土壤条件和小麦品种的差异，本试验结果与前人研究不完全相同，不同施氮处理下，石优20均表现出较高的产量优势，总的来说，在河北省藁优2018施氮270 kg/hm2，师栾02-1和石优20施氮210或240 kg/hm2能够保证较高产量。不考虑品种差异，3年试验，同一施氮量240 kg/hm2处理3年份间的平均产量差异为1215 kg/hm2，2017—2018年度播种期间降雨偏多，影响播种，且生长后期出现连绵阴雨及干热风天气，影响灌浆，使小麦产量受到影响，整体较常年明显偏低。
前人研究表明，180 kg/hm2施氮量既满足小麦产量和蛋白质含量的需求，还可有效提高氮肥农学利用效率[25]，增施氮肥使氮肥农学利用率显著下降[26]。本研究缩小施氮梯度、减小施氮量试验结果表明，施氮量增加，氮肥农学效率呈先增后降的变化趋势，施用氮素240 kg/hm2的氮肥农学效率最高，与施氮210和270 kg/hm2之间差异不显著。因此，生产中应根据当地的自然条件和小麦品种确定适宜的施氮量，既能保证一定产量和蛋白质含量，还能确保较高的氮肥农学利用率，从而达到提质增效的目的。
综合分析本研究品种、产量和氮肥效率测定结果认为，选用藁优2018可施用氮肥270 kg/hm2或者选用师栾02-1或石优20施用210～240 kg/hm2氮肥，可获得较高的产量。
3.2 减少氮肥用量对强筋小麦品质的影响
3.2.1 对籽粒蛋白质含量的影响 张耀兰等[22]、曹承富等[27]研究认为，施氮量在0～300 kg/hm2范围内，氮素与强筋品种的蛋白质含量呈显著正相关，增施氮肥能显著提高沉淀值、增加面筋含量，但施氮量达到225 kg/hm2后，氮素的调节效应减弱。另有研究表明，稻茬麦(水茬麦)和旱茬麦分别在施氮量为360和240、360 kg/hm2时蛋白质含量可达到强筋小麦的国家标准[28]。本研究逐步减小施氮梯度和施氮量，试验结果表明，随着施氮量增加，相同的施氮梯度对小麦籽粒蛋白质含量的提升作用逐渐减小，施氮量高于180 kg/hm2时蛋白质含量即可达到强筋小麦标准，施氮量超过240 kg/hm2时籽粒蛋白质含量增加幅度降低。本研究结果与前人研究略有不同，可能与供试品种、地域生态环境及土壤肥力等因素有关。
3.2.2 对籽粒主要加工品质的影响 有研究表明，施氮量在66～394 kg/hm2范围内，籽粒容重与施氮量呈二次曲线关系[29]。赵会杰等[30]、林琪等[31]则认为，强筋小麦在施氮0～300 kg/hm2情况下，适当增加氮肥用量可明显改善小麦的加工品质，提高容重、沉淀值、湿面筋含量、吸水率和面团稳定时间。沉淀值在施氮量225 kg/hm2水平下最大，氮肥用量升至450 kg/hm2时降低[18]。施氮对各项加工品质指标影响不一致，吸水率受施氮量影响最小，面团稳定时间受施氮量影响较大，在施氮量0～300 kg/hm2范围内，沉淀值随施氮水平的提高而增加，面团稳定时间和面包体积则在225 kg/hm2施氮水平下最高，施氮量继续增加，则呈下降趋势或趋于稳定[24]。也有研究[32]表明，在施氮量180～240 kg/hm2范围内，增加施氮量对吸水率和湿面筋含量无显著影响，面团稳定时间和面包体积呈先增后降的变化趋势。不同品质指标对施氮量的反应有差异，蛋白质含量和面团稳定时间在施氮120～180 kg/hm2条件下能符合强筋品种品质标准，而湿面筋含量则需要更高施氮量才能达到较高水平[33]。本研究表明，小麦不同的品质指标随施氮量增加变化趋势不同。容重、硬度在施氮量240～270 kg/hm2时较高，施氮量超过300 kg/hm2则显著降低；
沉降值、湿面筋含量均随施氮量增加逐渐提高，在施氮量240～270 kg/hm2达到最高値，超过300 kg/hm2施氮量后，增幅不显著；
0～360 kg/hm2施氮范围内，氮肥显著提高小麦面团稳定时间，各氮肥处理下的3个品种面团稳定时间均达到国家强筋小麦标准(10 min)，结合3年产量分析，藁优2018施用氮肥270 kg/hm2，师栾02-1及石优20施用210～240 kg/hm2氮肥可达到较合适的面团稳定时间；
面包体积随施氮量增加逐渐提高，在施氮量 240～270 kg/hm2时达到最高値，超过 300 kg/hm2施氮量后则降低，一般优质小麦面包体积应不低于740 mL，第一年度藁优2018的面包体积在所有施氮处理下均未达标，且施氮240、360、480 kg/hm2处理间差异不显著，第二、第三年度在施氮210 kg/hm2以上各品种面包体积均达标。不施氮肥时3个品种的湿面筋含量均未达到国家强筋小麦标准(32%)，当施氮量增加到120 kg/hm2时，师栾02-1湿面筋含量达到国家标准，施氮量继续增加到240 kg/hm2，藁优2018和石优20湿面筋含量达到国家标准。总体表明，施用210～270 kg/hm2氮肥可保证强筋小麦主要品质稳定达到国家标准，品种之间略有差异。
3.3 减少氮肥用量对强筋小麦产量品质协同提升效应
同一品种在不同栽培条件下品质性状存在差异，且不同品质性状差异程度不一致，因此通过对产量构成和有关品质性状作相关分析，可探明产量与品质协调与否。有研究表明，千粒重与产量关系密切程度最高[34]，千粒重与蛋白质含量呈显著负相关关系[35]，本试验也得出了相同的结果。争取各品种适宜单位面积穗数、粒数的同时，协调好千粒重与蛋白质含量的关系，既利于减小单位面积穗数对千粒重的负效应，又利于获得较高的籽粒蛋白质含量，使优质与高产达到较高水平的统一。增加施氮量能够改善强筋小麦的营养品质和加工品质，在施氮水平较低时，产量和品质均随施氮量的增加而提高，进一步增施氮肥，改善的幅度降低，甚至对产量产生负效应，但品质还有提高可能[36]。本试验结果显示，师栾02-1品质指标显著优于藁优2018和石优20。藁优2018、师栾02-1和石优20实现优质高产的适宜施氮范围依次是240～270、210～240和210～240 kg/hm2。
氮肥减量施用技术虽然在保证作物高产和兼顾环境友好方面取得了一定的进展，但长期减量条件下，农作物产量是否稳定还需进一步的研究。此外，目前的相关研究多局限于小地块范围，尚缺乏大范围层面的研究，因此，未来需要在宏观区域内结合自然环境和生产条件，综合分析区域内小麦生产变化和特征，以更准确评估减量施氮的相关影响。
综合考虑小麦产量、氮素利用率、籽粒品质协同提高，证明强筋小麦产量和品质并非施氮越多越好，过量施氮可能引起产量降低或品质变差。本研究表明在河北省种植藁优2018施氮270 kg/hm2，师栾02-1和石优20施氮210～240 kg/hm2，即能够满足该品种产量和品质协同改善的需求，实现强筋小麦高产优质高效生产。
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