硫包衣緩釋肥施用方式調控紅皮強筋小麥產量、品質及氮效率的特征分析

顧穎慧，劉虹丹，劉文成，朱敏，李天兵，李春燕，丁錦峰，郭文善，朱新開

摘要：【目的】探明硫包衣型緩釋肥施用方式對不同紅皮強筋小麥品種產量、品質及氮效率的影響，為緩釋肥在小麥生產中的科學施用提供參考依據。【方法】以4個紅皮強筋小麥品種（鎮麥12、揚富麥101、蘇麥11和農麥88）為試驗材料，在等量施氮（純氮225 kg/ha）條件下，設100%硫包衣緩釋肥（Q）、60%硫包衣緩釋肥與+40%尿素配施（H）2種肥料配比方式，3個基追比水平（10∶0、7∶3和5∶5），以常規尿素分施（基肥∶分蘗肥∶拔節肥∶孕穗肥為5∶1∶2∶2）處理為對照（CK），比較分析不同肥料配比、基追比處理間小麥產量、品質和氮效率的差異。【結果】相較于CK，硫包衣緩釋肥單施對4種紅皮強筋小麥增產效果較好，以Q3處理（肥料配比為Q，基追比為5∶5）增產效果較佳，平均達7.93%。對4個品種的產量直接影響最大的因子是千粒重，其次是每穗粒數（揚富麥101、農麥88）或穗數（鎮麥12、蘇麥11）;Q3處理的氮肥農學效率與氮肥偏生產力最高，H3處理（肥料配比為H，基追比為5∶5）的氮肥表觀利用率相對較高。品種、肥料配比、基追比對小麥相關品質指標均存在顯著（P<0.05）或極顯著（P<0.01）影響，其中小麥出粉率以CK和H1處理（肥料配比為H，基追比為10∶0）較高，蛋白質、濕面筋、沉降值以CK和H3處理較高，面團穩定時間以CK和Q3處理較好，綜合品質多以H3處理最佳。【結論】100%硫包衣緩釋肥采用基肥∶返青肥為5∶5的施肥方式，小麥高產、省工;60%硫包衣緩釋肥+40%尿素配施采用基肥∶返青肥為5∶5的施肥方式，小麥增產、提質，且可實現優質與氮高效的協同發展，這2種方式可作為稻茬小麥推薦施肥模式。

關鍵詞： 紅皮強筋小麥;硫包衣緩釋肥;氮肥運籌;產量;品質;氮效率

中圖分類號： S521.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2021）09-2382-09

Effects of different ratios of sulfur coated slow-release fertilizer on yield，quality and nitrogen efficiency of red-skinned strong gluten wheat

GU Ying-hui1， LIU Hong-dan1， LIU Wen-cheng1， ZHU Min1，2，3， LI Tian-bing4，

LI Chun-yan1，2， DING Jin-feng1，2， GUO Wen-shan1，2，3， ZHU Xin-kai1，2，3*

（1Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu? 225009，China; 2Collaborative Innovation Center of Modern Industrial Technology of Grain Crops， Yangzhou， Jiangsu? 225009，China; 3International Cooperation Joint Laboratory of Agriculture and Agricultural Product Safety，Ministry of Education，Yangzhou， Jiangsu? 225009; 4China Hanfeng Slow-release Fertilizer（Jiangsu） Co.，Ltd.，Jiangyan，

Jiangsu? 225510， China）

Abstract：【Objective】In order to explore the regulatory characteristics of sulfur coated slow-release fertilizer on yield，quality and nitrogen efficiency of different red skinned strong gluten wheat varieties，and to provide reference for the scientific application of slow-release fertilizer in wheat production. 【Method】Four red skinned strong gluten wheat varieties（Zhenmai 12，Yangfumai 101，Sumai 11 and Nongmai 88） were used as experimental materials. Under the condition of equal nitrogen application rate（225 kg/ha pure nitrogen），the fertile formulae were 100% slow-release fertilizer （Q） and 60% slow-release fertilizer+40% urea（H）. The three base to dress ratio levels were 10∶0，7∶3 and 5∶5. The conventional fertilization mode （basal∶tillering∶jointing∶booting as 5∶1∶2∶2） was set as a control（CK）. The differences of the different modes on yield，quality and nitrogen efficiency of wheat were analyzed. 【Result】The results showed that the single fertilization of sulfur coated slow-release fertilizer had a better effect on increasing the yield of four wheat varieties compared with CK，and the yield increase effect of Q3 treatment（fertilizer ratio was Q， base to dress ration was 5∶5） was the best，with an average yield of 7.93%. The factor that directly affected the most the yield of the four varieties was 1000-kernel weight，followed by thekernels per spike （Yangfumai 101，Nongmai 88） or the spike number （Zhenmai 12， Sumai 11）. Q3 treatment was the highest in agronomic efficiency of nitrogen fertilizer and partial productivity of nitrogen ferti-lizer. The recovery efficiency of nitrogen fertilizer in H3 treatment（fertilizer ratio was H， base to dress ration was 5：5） was relatively high. Variety，fertilizer ratio and base to dress ratio on wheat-related quality indicators have significant（P<0.05） or extremely significant（P<0.01） effects. The flour extraction rate was higher in CK and H1（fertilizer ratio was H， base to dress ration was 10∶0） treatments. The protein content，wet gluten，sedimentation value were higher in CK and H3 treatments. The dough stability time was higher in CK and Q3 treatments. The comprehensive traits in H3 treatment was the best. 【Conclusion】Therefore，100% sulfur coated slow-release fertilizer can achieve high yield，labor-saving with basic fertilizer∶re-greening fertilizer is 5∶5. And 60% slow-release fertilizer+40% urea canincrease grain yield，improve quality and achieve high quality and nitrogen efficient synergistic development with basic fertilizer∶re-greening fertilizer is 5∶5. These two methods can be recommended fertilization mode as wheat following rice.

Key words： red strong-gluten wheat; sulfur coated slow-release fertilizer; nitrogen management; yield; quality; nitrogen use efficiency

Foundation item： National Key Research and Development Program of China（2018YFD0200500）; Jiangsu Mo-dern Agricultural Industry Technology System Construction Project（JATS〔2021〕503）

0 引言

【研究意義】氮素肥料作為調控小麥產量與品質的重要手段，一直是生產中最常用的技術措施。但長期以來大面積生產上主要以速效氮肥為主，施肥方式一般采用基施加多次追施速效肥料（郭文善等，2019），因其肥效快、肥效期短，且需多次分期施用，常造成肥料施用量大、利用率低，達不到小麥高產高效的期望值（孫彭力和王慧君，1995;巨曉棠和谷保靜，2014），且會直接或間接地加劇溫室氣體排放、水體富營養化及土壤板結等一系列環境污染問題（楊軍芳等，2017）。近年來，采用新方法、新材料制備的新型硫包衣緩釋肥已在生產中推廣應用，其具有養分豐富、氮硫互促，肥料利用率高、施肥數量和次數少、環境友好，促進作物生長發育、提高產量和改善品質等優勢（張夫道和王玉軍，2008;李欣，2016）。在經濟效益方面，緩釋肥還具有省工、減肥的優點（衛麗等，2009;張晨陽等，2020），已成為順應農業可持續發展的重要措施之一。紅皮強筋小麥滿足了食品制作對面粉筋力較高的要求，市場需求日益增長。因此，研究硫包膜緩釋肥在強筋小麥上的施用效果，對提高小麥產量、優化品質及提高氮肥利用率等均具有重要意義。【前人研究進展】近年來，緩釋肥在農作物上應用廣泛，具有節本增效、提高作物產量、保護環境及減少溫室氣體排放等重要意義（宮宇等，2019;王文麗等，2019;姚凡云等，2019;馬泉等，2020）。王宜倫等（2009）研究表明，與常規施肥相比，緩釋肥具有不同程度的增產效果，可提高當季化肥利用率，調控玉米籽粒品質。朱曉霞等（2012）研究表明，控釋氮肥在提高土壤硝態氮含量的前提下可保持小麥穩產或略有增產。杜學初等（2014）研究發現，緩/控釋氮肥的氮素釋放因土壤類型的不同而不同，保證控釋氮肥在田間的釋放和小麥生育期氮素吸收匹配才是產量增加的關鍵。劉兆輝（2018）研究認為，緩釋肥一次性基施與農民傳統的施肥方式相比，可顯著提高玉米、小麥和水稻的產量及氮素利用率，同時減少農田溫室氣體排放。吳小賓等（2018）研究發現，控釋氮肥在冬小麥上一次性施用，冬小麥產量總體表現穩產或小幅增產趨勢。馬泉等（2019）研究表明，基肥一次性施用，表現出減產特征，分2次施用可促進小麥增加成穗率，提高千粒重，也能增加小麥產量，提高氮肥利用率。袁月星等（2020）研究認為，70%緩釋肥基施，30%尿素追施可顯著提高小麥每穗實粒數，且能提高小麥的氮肥農學利用率及經濟效益。【本研究切入點】前人研究表明，單施緩釋肥效果不佳，而緩釋肥與尿素配施分2次施用可實現增產，氮效率得到顯著改善（徐龍等，2007;吳振宇等，2018;馬泉等，2019;劉蘋等，2020）。但針對硫包衣緩釋肥與尿素合理配施對小麥籽粒品質影響方面，前人未作詳盡研究。【擬解決的關鍵問題】在前人研究基礎上，選用紅皮強筋小麥為試驗材料，在等量施氮條件下，比較硫包膜緩釋肥料不同施用方式對小麥產量、品質及氮效率的影響，明確適宜的施肥模式，以期為緩釋肥在小麥生產中的科學施用提供參考依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗地概況

試驗于2019—2020年在江蘇省揚州市儀征區新集鎮花園村試驗田進行。試驗田前茬為水稻，秸稈全量還田。土質為黏土，基肥前0～20 cm土層土壤基本理化性質：有機質含量29.0 g/kg，全氮含量1.5 g/kg，堿解氮含量133.4 mg/kg，速效磷含量4.9 mg/kg，速效鉀含量84.8 mg/kg。

供試肥料為硫包衣緩釋肥（SCU，N∶P2O5∶K2O=26∶12∶12），漢楓緩釋肥料（江蘇）有限公司生產;普通尿素（U，N含量46%）、過磷酸鈣（P2O5含量12%）和氧化鉀（K2O含量60%）均為市售產品。

1. 2 試驗方法

試驗采用三因素裂區設計。以小麥品種為主區，供試紅皮強筋小麥品種分別為鎮麥12、揚富麥101、蘇麥11和農麥88;以肥料配比為副區，設100%硫包衣緩釋肥（Q）、60%硫包衣緩釋肥+40%尿素配施（H）2種方式;以基追比為裂區，設基肥∶追肥為100%∶0（簡記為10∶0，下同）、70%∶30%（7∶3）和50%∶50%（5∶5）3個水平。以當前高產栽培中提出的常規尿素定量分施（基肥∶分蘗肥∶拔節肥∶孕穗肥為5∶1∶2∶2）為對照（CK）（凌啟鴻，2000;丁錦峰等，2015），另設不施氮肥處理，用于計算氮效率。具體施肥設計見表1。

所有處理施氮量為225 kg/ha，磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）用量均為103 kg/ha。基肥于播種前施入，追肥于返青期施入，不足的磷、鉀肥用量分別采用過磷酸鈣和氯化鉀補充至同一水平。2019年11月4日播種，2020年5月28日收獲。基本苗225×104/ha，小區面積18 m2，行距30 cm，重復3次。

1. 3 測定項目及方法

1. 3. 1 產量及其構成因素測定 成熟期每小區田間調查1 m2穗數，計算每公頃穗數。連續取50穗，計數每穗粒數，取平均值。田間收獲脫粒，風干后人工數粒稱重，計算千粒重;用FOSS-370型近紅外谷物分析儀測定水分含量，換算為13%水分時的千粒重計產，重復3次。

1. 3. 2 氮效率指標測定 于成熟期在每小區取樣30株，分為莖鞘、葉片、穗軸（包括穎殼）及籽粒等不同器官，在105 ℃下殺青1 h，然后80 ℃烘干至恒重。對籽粒干樣粉碎后采用H2SO4-H2O2-靛酚藍比色法測定含氮量，計算小麥氮效率。

氮肥農學效率（NAE）=（施氮區籽粒產量-不施

氮區籽粒產量）/施氮量

氮肥偏生產力（PFP）=施氮處理籽粒產量/施氮量

氮肥表觀利用率（NUR）=（施氮區氮素積累量-

不施氮區氮素積累量）/

施氮量

1. 3. 3 籽粒品質測定 成熟期籽粒采用JYDB100X40硬度儀測定籽粒硬度;采用HGT-1000型容重儀測定籽粒容重;采用德國產Brabender試驗磨磨成面粉，計算籽粒出粉率，出粉率（%）=面粉重量/籽粒重量×100;籽粒研磨粉碎，采用H2SO4-H2O2-靛酚藍比色法測得籽粒含氮量，籽粒含氮量乘以5.7即為籽粒蛋白質含量;采用近紅外FOSS谷物快速分析儀測定成熟期籽粒濕面筋含量和沉降值;籽粒面粉采用Brabender粉質儀測定粉質曲線，計算面團形成時間、面團穩定時間等參數。

1. 4 統計分析

采用Excel 2016進行數據整理和制圖，利用DPS 7.05進行統計分析。

2 結果與分析

2. 1 硫包衣緩釋肥施用方式對紅皮強筋小麥產量及其構成因素的影響

方差分析結果（表2）表明，品種、肥料配比、基追比對產量構成因素均有顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）調控效應，同時還存在著一定的交互作用，品種×肥料配比、品種×基追比、品種×肥料配比×基追比對每穗粒數和千粒重有顯著或極顯著的調控效應，肥料配比×基追比對每穗粒數有顯著的調控效應。說明調節硫包衣緩釋肥施用比例及其基追比可實現小麥產量水平的提升，其調控產量的關鍵是通過調控粒數和粒重實現的。

由表3可知，4個小麥品種均以Q3處理的產量最高，較CK平均增產7.93%，但與其他處理的差異因品種而不同;在不同肥料配比下，均以基追比為5∶5的Q3和H3處理產量較高。肥料配比及基追比組合方式也影響著不同紅皮強筋小麥品種的產量構成因素。對穗數而言，鎮麥12和揚富麥101均以CK的穗數最高，而蘇麥11和農麥88以Q1處理的穗數最高。對粒數而言，鎮麥12、揚富麥101和蘇麥11以Q1處理每穗粒數最多，農麥88以H3處理每穗粒數最多。對粒重而言，4個品種均以Q3處理千粒重最高或較高，但與其他處理粒重的差異因品種而不同。由此可知，肥料配比及其基追比組合方式調節不同紅皮強筋小麥品種產量的作用機制基本類似，均以通過協調穗、粒、重的基礎上調節粒重來實現的。

為進一步確定產量構成因素對小麥產量的影響效應，對其進行通徑分析，結果（表4）表明，對4個品種的產量直接影響（直接通徑系數）最大的因子是千粒重，其次是每穗粒數（揚富麥101、農麥88）或穗數（鎮麥12、蘇麥11），進一步驗證了上述結論。

2. 2 硫包衣緩釋肥施用方式對不同紅皮強筋小麥氮效率的影響

由圖1可看出，不同處理的氮肥農學效率、氮肥偏生產力及氮肥表觀利用率的差異程度不同，其中氮肥農學效率和氮肥偏生產力在100%硫包衣緩釋肥（Q）肥料配比方式下相對較高，且均以Q3處理最高， H1處理最低;氮肥表觀利用率以H3處理較高，較CK平均增加12%，與H2處理相當，Q1處理最低，且2種肥料配比下，均為2次施肥模式高于1次施肥模式。

2. 3 硫包衣緩釋肥施用方式對紅皮強筋小麥品質的影響

由表5可知，品種、肥料配比、基追比三因素對小麥相關品質指標均存在顯著或極顯著影響，因子之間的互作效應對小麥的容重和硬度也存在極顯著影響，而對出粉率、蛋白質含量、濕面筋含量、沉降值、面團穩定時間的影響相對較小且表現不一致。

由表6可知，依據國家標準GB/T 17892—1999《優質小麥 強筋小麥》和GB 1351—2008《小麥》，4個品種的容重、硬度在所有處理上均能達到強筋小麥的品質質量指標（容重≥770 g/L，硬度≥60）。小麥籽粒出粉率在不同品種間的表現不同，其中鎮麥12和蘇麥11的出粉率以CK最高，揚富麥101和農麥88的出粉率以H1處理最高，且60%硫包衣緩釋肥+40%尿素配施下的出粉率整體上高于100%硫包衣緩釋肥的各處理。4個品種施用緩釋肥或緩釋肥與尿素配施處理的籽粒蛋白質和濕面筋含量、沉降值及面團穩定時間多低于CK，反映出施用緩釋肥在一定程度上有降低籽粒品質的趨勢，但處理間差異較小，且對不同品種間的影響存在差異。籽粒蛋白質含量除Q1與Q2處理，濕面筋含量除Q1、Q2及H1處理外，其余處理均能達到強筋小麥質量要求（蛋白質≥14%，濕面筋≥32%）;沉降值多以H3和CK處理可達標（沉降值≥40 mL）;面團穩定時間在所有模式上均能達到強筋小麥指標要求（面團穩定時間≥8 min）。不同肥料配比處理間相比，4個品種均以60%硫包衣緩釋肥+40%尿素配施處理基本高于100%硫包衣緩釋肥處理，且在2種肥料配比下，均表現為基追比5∶5（Q3、H3）>7∶3（Q2、H2）>10∶0（Q1、H1），說明緩釋肥分2次施用且適當提高中后期施氮比例可顯著提高籽粒蛋白質和濕面筋含量及沉降值，并增加面團穩定時間。

3 討論

前人研究表明，合理施用包膜緩釋氮肥可協調小麥產量構成因素，通過增加有效穗數和千粒重，提高產量;同時，底施緩釋肥與傳統施肥相比，能顯著增加小麥株高、旗葉長、穗長、結實率等，且以2次施肥效果更佳（曲均峰等，2016;鄭文魁等，2016;張敬昇，2018;馬泉等，2019;朱志峰等，2019）。本研究結果表明，硫包衣緩釋肥50%基施、50%返青期追施處理（Q3）的產量最高，主要通過提高千粒重來實現，與前人研究基本一致。其主要原因是返青期追施的緩釋肥有效滿足小麥后期生長的養分需求，而一次性施肥處理（H1）最低是因其后期生長基本無養分供應。

氮素合理供應可提高肥料利用率，促進作物高產。相較于傳統肥料，緩釋肥能有效減少土壤徑流氮素流失量，促進小麥吸收氮素，且對氮素適當后移有重要推動作用，促使小麥在花后向籽粒轉運氮素量大，氮素積累量高（許仙菊等，2016;袁嫚嫚等，2018;鄧先亮等，2019）。本研究表明，硫包衣緩釋肥50%基施、50%返青期追施處理下，小麥氮肥農學利用率、氮肥偏生產力及氮肥表觀利用率較常規普通尿素施肥均有提高，進一步證明硫包衣緩釋肥2次施用可滿足小麥生育期的氮素需求，后期氮素供應充足，增加小麥對氮素的積累，促進氮素向籽粒的轉運，進而提高小麥氮肥利用效率。

除遺傳特性外，氮素的合理施用也是影響小麥品質的重要原因。已有研究表明，氮肥后移能促進小麥后期籽粒蛋白質含量的積累，有利于籽粒濕面筋含量和沉降值的提高及面團穩定時間的增加，提升小麥品質（王茹芳等，2007;馬富亮等，2012）。本研究表明，60%硫包衣緩釋肥與+40%尿素配合運籌比例5∶5（H3）處理下，小麥一次加工品質、營養品質及面團穩定時間最優。其原因可能是緩釋肥分次施用釋放緩慢，適量提高了中后期施氮量水平，養分汲取充分，進而改善了小麥的籽粒品質。

科學的施肥模式是實現現代化農業高產、優質的重要保障。有研究表明，新型緩釋肥料可優化氮素供應，協同實現小麥高產優質和氮肥高效（葛具慶，2013;張運紅等，2015）。不同學者對小麥生產中氮肥施用量和基追比的研究結果不完全一致，可能是由速效氮肥在不同的土壤基礎地力及環境的作用下，釋放養分不均衡造成的。本研究中，緩釋肥單施或與尿素配施，小麥產量、氮效率與籽粒品質可達較高水平，且以2次施肥效果最佳。分析其原因，可能在于硫包膜緩釋肥通過調控養分釋放速率，均衡提供養分，既滿足了小麥的前期生長需求，又補充了后期養分供應，進而促進小麥高產優質及氮肥高效。

4 結論

100%硫包衣緩釋肥采用基肥∶返青肥為5∶5的施肥方式，可實現小麥高產、省工，強筋小麥的品質可達標;60%硫包衣緩釋肥+40%尿素配施采用基肥∶返青肥為5∶5的施肥方式，可實現不同程度的增產，且可實現優質與氮高效的協同發展，這2種方式可作為稻茬小麥推薦的施肥模式。

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（責任編輯 王 暉）