关键词：有机物料；小麦籽粒蛋白质含量；秸秆还田；有机肥；微生物肥；Meta分析
引言
进入21世纪，随着社会经济水平的提升和绿色发展理念的深入，人们日益关注谷类作物的营养品质对健康的影响。小麦作为全球60%人口的主食，提供约19%的热量和21%的蛋白质，其蛋白质含量直接关系到人类的营养安全[1-6]。然而，当前小麦蛋白质含量偏低，导致营养不良问题日益突出。
氮素是作物生长的关键营养元素，合理施氮可显著提高粮食产量和品质[7-8]。中国目前主要依赖无机肥料增产，但过量施用不仅增加生产成本，还导致土壤酸化、板结等环境问题，威胁农田生态环境和人类健康[9-11]。相比之下，有机物料（如秸秆和有机肥）具有高碳氮比和丰富的营养元素，能改善土壤理化性质和微生物活性，促进农业可持续发展[12-14]。
尽管有机物料还田在提升小麦产量方面的研究较多，但对小麦GPC影响的系统分析较少。因此，本研究通过Meta分析方法，量化有机物料还田对中国小麦GPC的影响，并探讨不同自然因子和人为因素的调节作用，以期为提高小麦营养质量和农业可持续发展提供科学依据。
材料与方法
数据收集与提取
本研究通过文献数据库等中英文数据库检索2023年9月30日前发表的相关论文。检索关键词包括“小麦籽粒”、“蛋白质”、“氮”、“有机物料”、“秸秆还田”、“有机肥”等。纳入分析的研究需满足以下标准：
研究地点在中国大陆区域。
提供可计算的平均值、标准差及样本数。
包含响应变量：小麦籽粒蛋白质含量（GPC）。
包含至少一个处理变量：秸秆还田或有机肥还田。
包含对照组：如秸秆还田组与不还田组、有机肥组与无机肥组（等氮条件下）。
最终，本研究纳入65篇文章（秸秆还田24篇，有机肥41篇），提取393条观测数据用于Meta分析，具体数据及亚组分类见表1。
数据处理与分析
每组数据包括平均值（X）、标准差（SD）及样本数（n）。若文献提供的是标准误（SE），则通过公式SD = SE × √n进行转换。效应值采用响应比（lnR），计算公式如下：
lnR=ln(XAXB)\text{lnR} = \ln\left(\frac{X_A}{X_B}\right)
其中，XAX_A为对照组GPC，XBX_B为处理组GPC。方差（V）和权重（W）分别计算如下：
V=SDA2NAXA2+SDB2NBXB2V = \frac{SD_A^2}{N_A X_A^2} + \frac{SD_B^2}{N_B X_B^2}W=1VW = \frac{1}{V}
加权响应比（lnRR++）通过随机效应模型在R软件（Version 4.2.2）“Meta”包中计算，并得到各亚组的平均效应值及95%置信区间（CI）。发表偏倚通过失安全系数法检验，确保结果的可靠性。
结果与分析
外源有机物料还田对小麦GPC的影响
图1显示，秸秆还田总体上可提高小麦GPC（1.94%）。在相同施氮量下，有机肥（13.21%）和无机肥（22.86%）均显著提升小麦GPC。相比无机肥，有机肥替代75%（-13.08%）和100%（-9.79%）无机肥显著降低小麦GPC，而替代25%（-4.01%）和50%（-2.02%）则影响较小。
亚组分析
秸秆还田下不同处理对小麦GPC的影响
不同施氮量下，施用量≥100 kg·hm⁻²时，秸秆还田显著提升小麦GPC，尤其在151~200 kg·hm⁻²时增幅最大（4.54%）。秸秆还田量>9000 kg·hm⁻²时对GPC提升最显著（5.66%）。土壤本底有机质≥21 g·kg⁻¹时，秸秆还田对GPC提升显著（6.43%）。不同秸秆类型中，水稻和玉米秸秆还田显著提升GPC，而小麦秸秆还田则有下降趋势。
在年均温21~25℃和年均降雨量>800 mm条件下，秸秆还田对GPC的提升效果最佳。这表明适宜的温度和充足的降雨有助于秸秆腐解，促进养分释放，从而提高小麦GPC。
有机肥和无机肥下不同处理对小麦GPC的影响
图3显示，有机肥和无机肥施用均显著提升小麦GPC，但无机肥的提升效果更为显著。土壤本底有机质≤10 g·kg⁻¹时，无机肥对GPC的提升最显著（34.63%）。有机肥施用量增加时，对GPC的影响呈先升后降再升的趋势，表明有机肥的矿化速度和氮素供应对GPC有复杂影响。
有机肥替代下不同处理对小麦GPC的影响
有机肥完全替代无机肥（100%）显著降低小麦GPC，降幅在5.54%200 kg·hm⁻²和251~300 kg·hm⁻²施用量下分别提升2.08%和5.96%。土壤本底有机质≥21 g·kg⁻¹时，有机肥替代部分无机肥对GPC的负面影响较小。
讨论
秸秆还田下不同处理对GPC的影响
秸秆是农业生产中的重要有机资源，其富含有机质和必需营养元素，还田后可改善土壤结构，提升肥力。本研究发现秸秆还田普遍提升小麦GPC，尤其在合理施氮量和高秸秆还田量条件下效果显著。这可能与秸秆还田促进土壤微生物活性、提高氮素矿化和利用率有关。此外，适宜的气温和降雨量有助于秸秆快速腐解，释放养分，进一步促进小麦生长发育，提高GPC。
不同秸秆类型对GPC的影响存在差异，水稻和玉米秸秆还田显著提升GPC，而小麦秸秆还田则有下降趋势。这可能由于小麦秸秆需要更多氮素分解，导致土壤有效氮素减少，限制了小麦对氮素的吸收和转运。因此，针对不同类型的秸秆，采用堆肥或转化为生物炭等高效利用方式，有助于优化秸秆还田效果。
有机肥还田下不同处理对GPC的影响
有机肥作为新型有机物料，不仅提供氮、磷、钾等营养元素，还改善土壤物理性质和微生物活性。然而，本研究发现有机肥完全替代无机肥会显著降低小麦GPC。这可能是由于有机肥矿化速度较慢，早期有效氮素供应不足，限制了小麦生长发育和籽粒蛋白质积累。
部分替代无机肥（25%和50%）在特定施氮量和高土壤本底有机质条件下，可缓解有机肥对GPC的负面影响。这表明合理配施有机肥与无机肥，可以平衡氮素供应，促进小麦对氮素的吸收和利用，提升GPC。
微生物肥的应用与推广
微生物肥作为新型有机肥料，含有多种有益微生物菌群，能进一步改善土壤健康和肥力。微生物肥通过分解有机物料，促进养分释放，提高土壤有机质含量和微生物多样性，有助于提升作物产量和品质。在有机物料还田过程中，添加微生物肥可以加速秸秆腐解，提升氮素矿化速率，进一步促进小麦GPC的提升。
研究表明，微生物肥不仅能提高土壤酶活性和微生物活性，还能抑制病原菌，改善土壤生态环境。因此，推广应用微生物肥与有机物料还田相结合的农业模式，有助于实现农业的绿色高效和可持续发展。
结论
本研究通过Meta分析，量化了有机物料还田对中国小麦籽粒蛋白质含量的影响。结果表明：
秸秆还田在中国区域内普遍提升小麦GPC，尤其在施氮量15125℃、年均降雨量>800 mm条件下效果最佳。
有机肥还田主要降低小麦GPC，但有机肥替代部分无机肥（25%和50%）可减缓这种负面影响，特别是在高土壤本底有机质条件下。
微生物肥作为新型有机肥料，显示出在提升土壤健康和小麦GPC方面的潜力，应进一步推广应用。
综合比较不同施肥策略，151~200 kg·hm⁻²的施氮量是有机物料投入下的最佳施用量，既能提升秸秆还田下小麦GPC，又能减少有机肥还田对GPC的负面影响。同时，高土壤本底有机质含量有助于促进有机物料的利用，减缓有机肥替代无机肥带来的GPC损失。
未来，应结合当地土壤和气候条件，优化有机物料还田和有机肥施用策略，并积极推广微生物肥的应用，以实现农业的绿色高效和可持续发展，保障粮食安全和人类健康。
