硫包衣缓释肥施用方式调控红皮强筋小麦产量、品质及氮效率的特征分析

顾颖慧，刘虹丹，刘文成，朱敏，李天兵，李春燕，丁锦峰，郭文善，朱新开

摘要：【目的】探明硫包衣型緩释肥施用方式对不同红皮强筋小麦品种产量、品质及氮效率的影响，为缓释肥在小麦生产中的科学施用提供参考依据。【方法】以4个红皮强筋小麦品种（镇麦12、扬富麦101、苏麦11和农麦88）为试验材料，在等量施氮（纯氮225 kg/ha）条件下，设100%硫包衣缓释肥（Q）、60%硫包衣缓释肥与+40%尿素配施（H）2种肥料配比方式，3个基追比水平（10∶0、7∶3和5∶5），以常规尿素分施（基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为5∶1∶2∶2）处理为对照（CK），比较分析不同肥料配比、基追比处理间小麦产量、品质和氮效率的差异。【结果】相较于CK，硫包衣缓释肥单施对4种红皮强筋小麦增产效果较好，以Q3处理（肥料配比为Q，基追比为5∶5）增产效果较佳，平均达7.93%。对4个品种的产量直接影响最大的因子是千粒重，其次是每穗粒数（扬富麦101、农麦88）或穗数（镇麦12、苏麦11）;Q3处理的氮肥农学效率与氮肥偏生产力最高，H3处理（肥料配比为H，基追比为5∶5）的氮肥表观利用率相对较高。品种、肥料配比、基追比对小麦相关品质指标均存在显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）影响，其中小麦出粉率以CK和H1处理（肥料配比为H，基追比为10∶0）较高，蛋白质、湿面筋、沉降值以CK和H3处理较高，面团稳定时间以CK和Q3处理较好，综合品质多以H3处理最佳。【结论】100%硫包衣缓释肥采用基肥∶返青肥为5∶5的施肥方式，小麦高产、省工;60%硫包衣缓释肥+40%尿素配施采用基肥∶返青肥为5∶5的施肥方式，小麦增产、提质，且可实现优质与氮高效的协同发展，这2种方式可作为稻茬小麦推荐施肥模式。

关键词： 红皮强筋小麦;硫包衣缓释肥;氮肥运筹;产量;品质;氮效率

中图分类号： S521.1                       文献标志码： A 文章编号：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

【研究意义】氮素肥料作为调控小麦产量与品质的重要手段，一直是生产中最常用的技术措施。但长期以来大面积生产上主要以速效氮肥为主，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，达不到小麦高产高效的期望值（孙彭力和王慧君，1995;巨晓棠和谷保静，2014），且会直接或间接地加剧温室气体排放、水体富营养化及土壤板结等一系列环境污染问题（杨军芳等，2017）。近年来，采用新方法、新材料制备的新型硫包衣缓释肥已在生产中推广应用，其具有养分丰富、氮硫互促，肥料利用率高、施肥数量和次数少、环境友好，促进作物生长发育、提高产量和改善品质等优势（张夫道和王玉军，2008;李欣，2016）。在经济效益方面，缓释肥还具有省工、减肥的优点（卫丽等，2009;张晨阳等，2020），已成为顺应农业可持续发展的重要措施之一。红皮强筋小麦满足了食品制作对面粉筋力较高的要求，市场需求日益增长。因此，研究硫包膜缓释肥在强筋小麦上的施用效果，对提高小麦产量、优化品质及提高氮肥利用率等均具有重要意义。【前人研究进展】近年来，缓释肥在农作物上应用广泛，具有节本增效、提高作物产量、保护环境及减少温室气体排放等重要意义（宫宇等，2019;王文丽等，2019;姚凡云等，2019;马泉等，2020）。王宜伦等（2009）研究表明，与常规施肥相比，缓释肥具有不同程度的增产效果，可提高当季化肥利用率，调控玉米籽粒品质。朱晓霞等（2012）研究表明，控释氮肥在提高土壤硝态氮含量的前提下可保持小麦稳产或略有增产。杜学初等（2014）研究发现，缓/控释氮肥的氮素释放因土壤类型的不同而不同，保证控释氮肥在田间的释放和小麦生育期氮素吸收匹配才是产量增加的关键。刘兆辉（2018）研究认为，缓释肥一次性基施与农民传统的施肥方式相比，可显著提高玉米、小麦和水稻的产量及氮素利用率，同时减少农田温室气体排放。吴小宾等（2018）研究发现，控释氮肥在冬小麦上一次性施用，冬小麦产量总体表现稳产或小幅增产趋势。马泉等（2019）研究表明，基肥一次性施用，表现出减产特征，分2次施用可促进小麦增加成穗率，提高千粒重，也能增加小麦产量，提高氮肥利用率。袁月星等（2020）研究认为，70%缓释肥基施，30%尿素追施可显著提高小麦每穗实粒数，且能提高小麦的氮肥农学利用率及经济效益。【本研究切入点】前人研究表明，单施缓释肥效果不佳，而缓释肥与尿素配施分2次施用可实现增产，氮效率得到显著改善（徐龙等，2007;吴振宇等，2018;马泉等，2019;刘苹等，2020）。但针对硫包衣缓释肥与尿素合理配施对小麦籽粒品质影响方面，前人未作详尽研究。【拟解决的关键问题】在前人研究基础上，选用红皮强筋小麦为试验材料，在等量施氮条件下，比较硫包膜缓释肥料不同施用方式对小麦产量、品质及氮效率的影响，明确适宜的施肥模式，以期为缓释肥在小麦生产中的科學施用提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验地概况

试验于2019—2020年在江苏省扬州市仪征区新集镇花园村试验田进行。试验田前茬为水稻，秸秆全量还田。土质为黏土，基肥前0～20 cm土层土壤基本理化性质：有机质含量29.0 g/kg，全氮含量1.5 g/kg，碱解氮含量133.4 mg/kg，速效磷含量4.9 mg/kg，速效钾含量84.8 mg/kg。

供试肥料为硫包衣缓释肥（SCU，N∶P2O5∶K2O=26∶12∶12），汉枫缓释肥料（江苏）有限公司生产;普通尿素（U，N含量46%）、过磷酸钙（P2O5含量12%）和氧化钾（K2O含量60%）均为市售产品。

1. 2 试验方法

试验采用三因素裂区设计。以小麦品种为主区，供试红皮强筋小麦品种分别为镇麦12、扬富麦101、苏麦11和农麦88;以肥料配比为副区，设100%硫包衣缓释肥（Q）、60%硫包衣缓释肥+40%尿素配施（H）2种方式;以基追比为裂区，设基肥∶追肥为100%∶0（简记为10∶0，下同）、70%∶30%（7∶3）和50%∶50%（5∶5）3个水平。以当前高产栽培中提出的常规尿素定量分施（基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为5∶1∶2∶2）为对照（CK）（凌启鸿，2000;丁锦峰等，2015），另设不施氮肥处理，用于计算氮效率。具体施肥设计见表1。

所有处理施氮量为225 kg/ha，磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）用量均为103 kg/ha。基肥于播种前施入，追肥于返青期施入，不足的磷、钾肥用量分别采用过磷酸钙和氯化钾补充至同一水平。2019年11月4日播种，2020年5月28日收获。基本苗225×104/ha，小区面积18 m2，行距30 cm，重复3次。

1. 3 测定项目及方法

1. 3. 1 产量及其构成因素测定 成熟期每小区田间调查1 m2穗数，计算每公顷穗数。连续取50穗，计数每穗粒数，取平均值。田间收获脱粒，风干后人工数粒称重，计算千粒重;用FOSS-370型近红外谷物分析仪测定水分含量，换算为13%水分时的千粒重计产，重复3次。

1. 3. 2 氮效率指标测定 于成熟期在每小区取样30株，分为茎鞘、叶片、穗轴（包括颖壳）及籽粒等不同器官，在105 ℃下杀青1 h，然后80 ℃烘干至恒重。对籽粒干样粉碎后采用H2SO4-H2O2-靛酚蓝比色法测定含氮量，计算小麦氮效率。

氮肥农学效率（NAE）=（施氮区籽粒产量-不施

氮区籽粒产量）/施氮量

氮肥偏生产力（PFP）=施氮处理籽粒产量/施氮量

氮肥表观利用率（NUR）=（施氮区氮素积累量-

不施氮区氮素积累量）/

施氮量

1. 3. 3 籽粒品质测定 成熟期籽粒采用JYDB100X40硬度仪测定籽粒硬度;采用HGT-1000型容重仪测定籽粒容重;采用德国产Brabender试验磨磨成面粉，计算籽粒出粉率，出粉率（%）=面粉重量/籽粒重量×100;籽粒研磨粉碎，采用H2SO4-H2O2-靛酚蓝比色法测得籽粒含氮量，籽粒含氮量乘以5.7即为籽粒蛋白质含量;采用近红外FOSS谷物快速分析仪测定成熟期籽粒湿面筋含量和沉降值;籽粒面粉采用Brabender粉质仪测定粉质曲线，计算面团形成时间、面团稳定时间等参数。

1. 4 统计分析

采用Excel 2016进行数据整理和制图，利用DPS 7.05进行统计分析。

2 结果与分析

2. 1 硫包衣缓释肥施用方式对红皮强筋小麦产量及其构成因素的影响

方差分析结果（表2）表明，品种、肥料配比、基追比对产量构成因素均有顯著（P<0.05，下同）或极显著（P<0.01，下同）调控效应，同时还存在着一定的交互作用，品种×肥料配比、品种×基追比、品种×肥料配比×基追比对每穗粒数和千粒重有显著或极显著的调控效应，肥料配比×基追比对每穗粒数有显著的调控效应。说明调节硫包衣缓释肥施用比例及其基追比可实现小麦产量水平的提升，其调控产量的关键是通过调控粒数和粒重实现的。

由表3可知，4个小麦品种均以Q3处理的产量最高，较CK平均增产7.93%，但与其他处理的差异因品种而不同;在不同肥料配比下，均以基追比为5∶5的Q3和H3处理产量较高。肥料配比及基追比组合方式也影响着不同红皮强筋小麦品种的产量构成因素。对穗数而言，镇麦12和扬富麦101均以CK的穗数最高，而苏麦11和农麦88以Q1处理的穗数最高。对粒数而言，镇麦12、扬富麦101和苏麦11以Q1处理每穗粒数最多，农麦88以H3处理每穗粒数最多。对粒重而言，4个品种均以Q3处理千粒重最高或较高，但与其他处理粒重的差异因品种而不同。由此可知，肥料配比及其基追比组合方式调节不同红皮强筋小麦品种产量的作用机制基本类似，均以通过协调穗、粒、重的基础上调节粒重来实现的。

为进一步确定产量构成因素对小麦产量的影响效应，对其进行通径分析，结果（表4）表明，对4个品种的产量直接影响（直接通径系数）最大的因子是千粒重，其次是每穗粒数（扬富麦101、农麦88）或穗数（镇麦12、苏麦11），进一步验证了上述结论。

2. 2 硫包衣缓释肥施用方式对不同红皮强筋小麦氮效率的影响

由图1可看出，不同处理的氮肥农学效率、氮肥偏生产力及氮肥表观利用率的差异程度不同，其中氮肥农学效率和氮肥偏生产力在100%硫包衣缓释肥（Q）肥料配比方式下相对较高，且均以Q3处理最高， H1处理最低;氮肥表观利用率以H3处理较高，较CK平均增加12%，与H2处理相当，Q1处理最低，且2种肥料配比下，均为2次施肥模式高于1次施肥模式。

2. 3 硫包衣缓释肥施用方式对红皮强筋小麦品质的影响

由表5可知，品种、肥料配比、基追比三因素对小麦相关品质指标均存在显著或极显著影响，因子之间的互作效应对小麦的容重和硬度也存在极显著影响，而对出粉率、蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、面团稳定时间的影响相对较小且表现不一致。

由表6可知，依据国家标准GB/T 17892—1999《优质小麦 强筋小麦》和GB 1351—2008《小麦》，4个品种的容重、硬度在所有处理上均能达到强筋小麦的品质质量指标（容重≥770 g/L，硬度≥60）。小麦籽粒出粉率在不同品种间的表现不同，其中镇麦12和苏麦11的出粉率以CK最高，扬富麦101和农麦88的出粉率以H1处理最高，且60%硫包衣缓释肥+40%尿素配施下的出粉率整体上高于100%硫包衣缓释肥的各处理。4个品种施用缓释肥或缓释肥与尿素配施处理的籽粒蛋白质和湿面筋含量、沉降值及面团稳定时间多低于CK，反映出施用缓释肥在一定程度上有降低籽粒品质的趋势，但处理间差异较小，且对不同品种间的影响存在差异。籽粒蛋白质含量除Q1与Q2处理，湿面筋含量除Q1、Q2及H1处理外，其余处理均能达到强筋小麦质量要求（蛋白质≥14%，湿面筋≥32%）;沉降值多以H3和CK处理可达标（沉降值≥40 mL）;面团稳定时间在所有模式上均能达到强筋小麦指标要求（面团稳定时间≥8 min）。不同肥料配比处理间相比，4个品种均以60%硫包衣缓释肥+40%尿素配施处理基本高于100%硫包衣缓释肥处理，且在2种肥料配比下，均表现为基追比5∶5（Q3、H3）>7∶3（Q2、H2）>10∶0（Q1、H1），说明缓释肥分2次施用且适当提高中后期施氮比例可显著提高籽粒蛋白质和湿面筋含量及沉降值，并增加面团稳定时间。

3 讨论

前人研究表明，合理施用包膜缓释氮肥可协调小麦产量构成因素，通过增加有效穗数和千粒重，提高产量;同时，底施缓释肥与传统施肥相比，能显著增加小麦株高、旗叶长、穗长、结实率等，且以2次施肥效果更佳（曲均峰等，2016;郑文魁等，2016;张敬昇，2018;马泉等，2019;朱志峰等，2019）。本研究结果表明，硫包衣缓释肥50%基施、50%返青期追施处理（Q3）的产量最高，主要通过提高千粒重来实现，与前人研究基本一致。其主要原因是返青期追施的缓释肥有效满足小麦后期生长的养分需求，而一次性施肥处理（H1）最低是因其后期生长基本无养分供应。

氮素合理供應可提高肥料利用率，促进作物高产。相较于传统肥料，缓释肥能有效减少土壤径流氮素流失量，促进小麦吸收氮素，且对氮素适当后移有重要推动作用，促使小麦在花后向籽粒转运氮素量大，氮素积累量高（许仙菊等，2016;袁嫚嫚等，2018;邓先亮等，2019）。本研究表明，硫包衣缓释肥50%基施、50%返青期追施处理下，小麦氮肥农学利用率、氮肥偏生产力及氮肥表观利用率较常规普通尿素施肥均有提高，进一步证明硫包衣缓释肥2次施用可满足小麦生育期的氮素需求，后期氮素供应充足，增加小麦对氮素的积累，促进氮素向籽粒的转运，进而提高小麦氮肥利用效率。

除遗传特性外，氮素的合理施用也是影响小麦品质的重要原因。已有研究表明，氮肥后移能促进小麦后期籽粒蛋白质含量的积累，有利于籽粒湿面筋含量和沉降值的提高及面团稳定时间的增加，提升小麦品质（王茹芳等，2007;马富亮等，2012）。本研究表明，60%硫包衣缓释肥与+40%尿素配合运筹比例5∶5（H3）处理下，小麦一次加工品质、营养品质及面团稳定时间最优。其原因可能是缓释肥分次施用释放缓慢，适量提高了中后期施氮量水平，养分汲取充分，进而改善了小麦的籽粒品质。

科学的施肥模式是实现现代化农业高产、优质的重要保障。有研究表明，新型缓释肥料可优化氮素供应，协同实现小麦高产优质和氮肥高效（葛具庆，2013;张运红等，2015）。不同学者对小麦生产中氮肥施用量和基追比的研究结果不完全一致，可能是由速效氮肥在不同的土壤基础地力及环境的作用下，释放养分不均衡造成的。本研究中，缓释肥单施或与尿素配施，小麦产量、氮效率与籽粒品质可达较高水平，且以2次施肥效果最佳。分析其原因，可能在于硫包膜缓释肥通过调控养分释放速率，均衡提供养分，既满足了小麦的前期生长需求，又补充了后期养分供应，进而促进小麦高产优质及氮肥高效。

4 结论

100%硫包衣缓释肥采用基肥∶返青肥为5∶5的施肥方式，可实现小麦高产、省工，强筋小麦的品质可达标;60%硫包衣缓释肥+40%尿素配施采用基肥∶返青肥为5∶5的施肥方式，可实现不同程度的增产，且可实现优质与氮高效的协同发展，这2种方式可作为稻茬小麦推荐的施肥模式。

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（责任编辑 王 晖）