緩釋肥與尿素配施對小麥產(chǎn)量和品質的影響

Effects of combined application of slow-release fertilizer and urea on yield and quality of wheat

DING Yonggang1，22， QIAO Yuqiang1，LIU Ming2，JIA Beibei2， CAO Chengfu'，CHEN Huan1，WANG Guanjun2， DU Shizhou1

（1.CropRese，ef；Yingshang 236200，China）

Abstract：Toclarifytheefects ofcombinedapplicationof slow-release fertilizerandureaon wheatyield，nitrogen useeffciency，andflourquality，aswellastheir nitrogenreductionpotential，thisstudyestablishedseven treatments，in

收稿日期：2024-04-12

基金項目：安徽省農(nóng)業(yè)科學院青年英才計劃項目（QNYC-201908、QNYC-202217）；國家自然科學基金項目（32301447）；國家重點研究計劃項目（2023YFD1900204）；安徽省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新人才體系建設項目（XXBS-202302）；安徽省稻茬小麥綠色高產(chǎn)協(xié)作攻關組項目；國家社會科學基金項目（23BJY150）

作者簡介：丁永剛（1993-），男，安徽人，博士，助理研究員，主要從事小麥產(chǎn)量、品質形成理論及其應用研究。（E-mail）dygwheat@163.com

通訊作者：杜世州，（E-mail）dsz315@ sina.com cludinga nitrogen-free control（CKO），a conventional nitrogen application control（CK）with anitrogen application rate of 240kg/hm²（60% as compound fertilizer basal dressing +40% as urea topdressing at jointing stage），and fivetreatments（M1，M2，M3，M4andM5） withslow-release fertilizerappliedasa singlebasal dressingorin combination with urea.And the differences in wheat yield and its components，nitrogen fertilizer use efficiency，grain quality，and dough rheological properties among different treatments were analyzed. The results showed that compared with CK，the grainyield ofM2 and

M4 increased by 687kg/hm² and 681kg/hm² ，respectively，and the nitrogen accumulation before anthesis increased by 16.30% and 25.93% ，respectively，under the premise of nitrogen reduction of 12.5% . The nitrogen fertilizer apparent utilizationrateandnitrogen fertilizerabsorptioneficiencyof theM4treatmentweresignificantlyhigherthanthoseoftheother treatments.Compared with CK，thecontents of prolamin，glutenin，totalstarch，amylose，andamylopectininthegrains were significantly increased.The dough formation time，extensionarea，extensionresistance，and maximum extensionresistance of M4 treatment were also significantly higher than those of the other treatments.Although the nitrogen application rate ofM5 treatment washigher than that of M4 treatment，the increase of wheat yield and grain total protein content was notsignificantcomparedwiththatofM4treatment，andtheapparentutilizationrateof nitrogen fertilizer，nitrogenabsorption effciency and dough tensile properties were significantlylower than thoseof M4treatment.In summary，anitrogen application rate of 210kg/hm² ，with 60% applied as slow-release fertilizer（basal dressing） and 40% as urea top-dressing at the jointing stage，canachievesynergistic improvementof wheat yield，nitrogenuseeficiency，grainqualityand dough rheological properties.

Key words：slow-release fertilizer；urea；wheat；nitrogen use eficiency；yield；quality

2014年以來中國小麥總產(chǎn)平均以每年 1.05×10⁶ t的速度增長，其增量約占全國糧食增量的 20% ，是保證中國糧食供給的重要組成部分[]。氮作為小麥營養(yǎng)生長和生殖生長必需的大量元素，適量增施氮肥可顯著增強植株光合作用，增加小麥產(chǎn)量[2]，但過量施氮不僅小麥增產(chǎn)效果有限，而且會增加倒伏、病蟲害、資源競爭等風險，減產(chǎn)壓力增大[3-4]。前人通過氮高效利用、多次施肥、水肥協(xié)調(diào)、氮肥后移等策略已在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)基礎上減少了氮肥投入[46]。緩/控釋肥能夠減緩養(yǎng)分釋放速率，延長養(yǎng)分供給時間，滿足作物各階段營養(yǎng)需求，減少因淋溶、下滲等引起的養(yǎng)分損失，降低環(huán)境污染和生產(chǎn)成本[7]

合理施用緩/控釋肥可優(yōu)化土壤微生物群落結構，增加土壤中氮的有效性和有機質含量，提高氮肥利用率，促進根系構型合理化和養(yǎng)分吸收高效化，最終實現(xiàn)作物高產(chǎn)和高效[8-9]；較長的氮肥釋放時間有利于花后氮素積累，提高氮素對籽粒的貢獻率，增加籽粒中蛋白質含量[1]。由于緩/控釋肥的肥效釋放速率受材料、溫度、水分等因素影響，前人對緩/控釋肥的施用方式存在爭議，有研究者認為緩/控釋肥一次性基施即可獲得高產(chǎn)[1-12]，也有研究者認為采用緩/控釋肥基施和施返青肥，與速效肥混施或不同釋放周期緩釋肥混施等可取得顯著增產(chǎn)效果[8-10，13-14]。 。前人研究大多集中在緩/控釋肥對小麥群體構建、養(yǎng)分吸收和利用、碳同化和轉運的影響，緩/控釋肥對籽粒品質方面的研究較少。本研究通過設置多個減氮梯度的緩釋肥一次性基施及其與尿素配施方式，分析不同處理對小麥產(chǎn)量、氮肥利用效率以及蛋白質和淀粉及其組分含量、面團流變學特性的影響，為小麥輕簡化施肥和綠色豐產(chǎn)優(yōu)質生產(chǎn)提供理論依據(jù)

1材料與方法

1.1 試驗地點及供試材料

本試驗于2022-2023年在安徽省潁上縣垂崗鄉(xiāng)黃洼村（ 32^°30^′E;116^°18^′N） 進行，前茬為水稻，秸稈全量還田，土壤類型為砂姜黑土。播前 0～20cm 土層土壤總氮含量為 1.14g/kg 、有機質含量為18.10g/kg 、堿解氮含量為 90.85mg/kg 、速效磷含量為39.47mg/kg 、速效鉀含量為 92.65mg/kg

供試小麥品種為安農(nóng)大1216，肥料為聚谷氨酸緩釋肥（N含量： P₂O₅ 含量： K₂O 含量 =26：10： 9，安徽輝隆集團產(chǎn)品），釋放周期約為 120d 。復（N含量： P₂O₅ 含量： K₂O 含量 =15：15：15 ）、尿素（N含量 ≥46.3% ）、磷肥（ P₂0₅ 含量 ?12% ）、鉀肥（ K₂O 含量 ≥60% ）為當?shù)厥袌鲣N售產(chǎn)品。

1.2試驗設計

本試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，設置不施氮對照（CKO）和施氮量 240kg/hm² （其中基肥是復，拔節(jié)肥是尿素）對照（CK）;緩釋肥一次性基施3個處理，施氮量分別為 （M1）、 210kg/hm² （M2） $＼ 、 2 4 0 ＼mathrm { ～ k g / h m } ^ { 2 } （ ＼mathrm { ～ M } 3 ）$ ；緩釋肥基施 + 尿素追施2個處理，施氮量分別為 210kg/hm² （其中基肥是緩釋肥，拔節(jié)肥是尿素）（M4）， 240kg/hm² （其中基肥是緩釋肥，拔節(jié)肥是尿素）（M5），共計7個處理（表1）。磷肥 ρ_P2O₅ 和鉀肥（ K₂O 施用量均為 120kg/hm² ，各處理在扣除聚谷氨酸緩釋肥中的磷、鉀含量后，其余磷、鉀肥采用過磷酸鈣和氯化鉀補足，人工基施。于2022年10月23日采用本區(qū)域大面積推廣的三軸防纏繞旋耕施肥精量種機種肥一體化作業(yè)，小麥播種量為225kg/hm² ，小區(qū)面積為 30m² ，于小麥倒三葉期人工施用拔節(jié)肥。CK0處理用來計算氮肥利用效率，每個處理重復3次。其余栽培措施同當?shù)馗弋a(chǎn)田。

1.3 測定項目

1.3.1產(chǎn)量及其構成因素于小麥乳熟期連續(xù)割取長勢均勻且具有代表性的50個麥穗，記錄穗粒數(shù)；小麥成熟期在未取樣且長勢均勻的區(qū)域調(diào)查1m² 穗數(shù)，人工收割，自然晾干后脫粒，稱重；在收獲的籽粒樣品中數(shù)1000粒，稱重；采用Infratec1241改進型近紅外谷物品質分析儀（丹麥福斯集團公司產(chǎn)品）測定籽粒含水率，按 13% 含水率計算籽粒產(chǎn)量和千粒重，重復3次。

1.3.2氮素積累量于小麥開花期和成熟期選擇長勢均勻的20株植株，按器官分開，于 105‰ 殺青1h，80‰ 烘干至恒重，稱重。粉碎后稱取 0.25g ，采用凱氏定氮法測定樣品含氮率，計算植株氮素積累量。

1.3.3籽粒蛋白質及其組分含量蛋白質含量 Σ=Σ 籽粒含氮率 ?×5.7 ;根據(jù)石玉等[15]的方法，分別測定面粉中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量，計算谷醇比，谷醇比 Σ=Σ 谷蛋白含量/醇溶蛋白含量[16]

1.3.4籽粒直鏈淀粉含量和支鏈淀粉含量采用紫 外分光光度計雙波長法測定小麥籽粒中直鏈淀粉含 量和支鏈淀粉含量[17]，直鏈淀粉含量測定的波長為 631nm 和 480nm ，支鏈淀粉含量測定的波長為554 nm和 754nm ?？偟矸酆?Σ=Σ 直鏈淀粉含量 + 支鏈淀 粉含量，直支比 直鏈淀粉含量/支鏈淀粉含量。

1.3.5 面團流變學特性 采用Farinograph-E電子型粉質儀，參照GB/T14614-2019標準測定面團流變學特性。采用Extensograph-E電子型拉伸儀，參照GB/T14615-2019標準測定面團拉伸面積、拉伸阻力、延展度和最大拉伸阻力。

1.4 相關計算公式

氮肥利用效率、氮素積累和轉運相關公式[18-19]如下：

氮肥表觀利用率 Σ=Σ （施氮處理植株氮素積累量-不施氮處理植株氮素積累量）/施氮量 ×100%

氮肥生理利用效率 （施氮處理籽粒產(chǎn)量-不施氮處理籽粒產(chǎn)量）/（施氮處理植株氮素積累量-不施氮處理植株氮素積累量）

氮肥吸收效率 Σ=Σ 施氮處理植株氮素積累量/施氮量 ×100%

花后氮素積累量 成熟期植株氮素積累量-開花期植株氮素積累量

花前氮素轉運量（ 開花期營養(yǎng)器官氮素積累量-成熟期營養(yǎng)器官氮素積累量

1.5 數(shù)據(jù)處理

本試驗采用SPSS19.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，用LSD法檢驗0.05水平上差異顯著性。用Origin2021作圖。

2 結果與分析

2.1緩釋肥及其與尿素配施對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響

由表2可知，與CK相比，除M1處理籽粒產(chǎn)量未有顯著提高外，其余處理籽粒產(chǎn)量均顯著提高，增量達 681～804kg/hm² 。從產(chǎn)量構成要素方面看，與CK相比，M3處理有效穗數(shù)顯著增加；各處理間穗粒數(shù)和千粒重無顯著差異。由此可見，M2處理和M4處理與CK相比減氮量達 12.5% ，采用緩釋肥全部基施（M2處理）或緩釋肥與尿素配施（M4處理）籽粒產(chǎn)量明顯高于CK;M3處理和M5處理與CK相比減氮量為0，采用緩釋肥全部基施（M3處理）或緩釋肥與尿素配施（M5處理）籽粒產(chǎn)量雖然顯著高于CK，但是與M2處理和M4處理相比產(chǎn)量未有顯著提升。

2.2緩釋肥及其與尿素配施對小麥氮素積累量和利用效率的影響

由表3可知，與CK相比，施用緩釋肥顯著提高小麥花前氮素積累量，較CK增加 14～53kg/hm² ，其中M5處理增量最高，且顯著高于其他處理；花后氮素積累量僅M4處理和M5處理顯著高于 cK 。M4處理氮肥表觀利用率顯著高于其他處理，其次為M5處理。CK、M1處理、M2處理間氮肥生理利用效率差異不顯著，且顯著高于M3＼～M5處理。M4處理氮肥吸收效率顯著高于其他處理。由此可知，與CK相比減氮條件下（M2處理、M4處理）施用緩釋肥可以提高花前氮素積累量、氮肥表觀利用率和氮肥吸收效率；其中M4處理可同時顯著增加花前和花后氮素積累，并且氮肥表觀利用率和氮肥吸收效率最高，氮肥生理利用效率顯著降低。M5處理雖然植株花前氮素積累量顯著高于M4處理，但氮肥表觀利用率、氮肥吸收效率與M4處理相比顯著下降。

2.3緩釋肥及其與尿素配施對小麥籽粒蛋白質及其組分含量的影響

由圖1可知，M5處理籽粒總蛋白質含量為14.4% ，顯著高于CK、M1處理和M2處理，M1處理顯著低于CK，M2＼～M4處理與CK差異不顯著。從蛋白質組分來看，M1處理清蛋白含量顯著低于CK，其余處理清蛋白含量與CK差異不顯著；球蛋白含量各處理間無顯著差異；與CK相比，M3處理、M4處理、M5處理醇溶蛋白含量顯著提高：M1處理谷蛋白含量顯著低于CK，M4處理和M5處理谷蛋白含量顯著高于CK;M3處理谷醇比顯著低于CK，其余處理谷醇比與CK間差異不顯著。因此，保持與CK相同施氮量（M3處理和M5處理）的情況下，采用緩釋肥與尿素配施（M5處理）可顯著提高小麥籽?？偟鞍踪|含量。

同一指標圖柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著（ Plt;0.05 。

2.4緩釋肥及其與尿素配施對小麥籽粒直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量的影響

從表4可知，與CK相比，施用緩釋肥可顯著提高籽粒淀粉含量，增幅在 3.57%～9.62% ，其中緩釋肥一次性基施（M1處理、M2處理、M3處理）總淀粉含量相近，緩釋肥和速效肥配施（M4處理和M5處理）總淀粉含量顯著高于其他處理，且M4處理和M5處理之間差異不顯著。M1處理、M2處理和M4處理小麥籽粒直鏈淀粉含量顯著高于CK;M3處理、M4處理和M5處理小麥籽粒支鏈淀粉含量顯著高于CK。M1處理直支比顯著高于CK，其他處理直支比與CK相比差異不顯著。因此，與CK相比，采用緩釋肥一次性基施或與尿素配施均可顯著增加籽?？偟矸酆?，其中M4、M5處理小麥籽粒總淀粉含量顯著高于CK及M1＼～M3處理。

2.5 緩釋肥及其與尿素配施對小麥面粉粉質的影響

由表5可知，M2、M3、M4、M5處理面團形成時間和面團穩(wěn)定時間均顯著高于CK，M4處理面團形成時間顯著高于其他處理。CK面粉弱化度顯著高于M1＼～M5處理。與CK相比，緩釋肥處理下小麥面粉粉質質量指數(shù)顯著提升，M4處理和M5處理粉質質量指數(shù)還顯著高于M1＼～M3處理。綜上，M4處理可顯著改善面粉粉質特性，M5處理施氮量雖然高于M4處理，但是面團形成時間和穩(wěn)定時間顯著低于M4處理。

2.6緩釋肥及其與尿素配施對面團拉伸特性的影響由表6可知，施肥方式影響面團拉伸特性。與CK相比，M4、M5處理面團拉伸面積顯著增加，M1＼～M3處理面團拉伸面積均顯著減小。拉伸阻力和最大拉伸阻力均以M4處理最高，且顯著高于其他處理。與CK相比，緩釋肥一次性基施（M1＼～M3處理）未顯著影響延伸度，但緩釋肥與尿素配施（M4、M5處理）面團延伸度顯著降低。綜上，與CK相比，緩釋肥一次性基施降低了面團拉伸面積;M4處理可以顯著改善面團拉伸特性，雖然M5處理在M4處理的基礎上增施氮肥，但是面團拉伸特性卻顯著低于M4處理。

3討論

3.1緩釋肥施用方式對小麥產(chǎn)量及其構成的影響

因地制宜、因苗制宜科學施用緩釋肥，可以促進小麥豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。Wang等[20]研究認為，中國關中地區(qū)冬小麥施用緩釋氮肥加尿素（尿素：緩釋氮肥 Σ=Σ 1：3 ），較單獨施用尿素單位面積產(chǎn)量增產(chǎn)達10.45%～61.35% 。周華敏等[21研究結果表明，中國黃淮海麥區(qū)冬小麥施用脲醛緩釋摻混肥（脲醛氮占總氮 40%～50% ），小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)較施用普通尿素明顯提升，單位面積增產(chǎn)幅度達 11.36%? ）13.67% 。陳立等[22]的研究結果表明，長江中下游稻茬麥區(qū)采用緩釋肥兩次施用實現(xiàn)了穗數(shù)和千粒重協(xié)同增加，最終單位面積產(chǎn)量較施用普通尿素增產(chǎn)7.01% 。本研究中與CK相比，M2處理和M4處理減氮 12.5% ，采用緩釋肥一次性基施（M2處理）或與尿素配施（M4處理）均實現(xiàn)了增產(chǎn)，M3處理和M5處理施氮量比M2處理和M4處理高，但是小麥籽粒產(chǎn)量未有顯著提升。

3.2緩釋肥施用方式對小麥氮肥利用效率的影響

前人研究結果表明，與常規(guī)肥料相比，施用緩釋肥可增強小麥植株對氮素的吸收能力，總的氮素積累量增加 6%～10% ；氮肥利用效率提高，其中緩釋肥與尿素混施模式氮肥利用效率最高[21，23]。陳立等[22]認為不同釋放周期緩釋肥配施可以顯著提高花前氮素轉運量、花后氮素積累量和氮肥表觀利用率。不過，鄧先亮等[]的研究結果顯示，一次性基施緩釋肥也可以獲得較高的氮肥利用效率。本研究結果表明，與CK相比，適當減氮施用緩釋肥可以顯著提高植株花前氮素積累量、氮肥表觀利用率和氮肥吸收效率。其中減氮 12.5% ，采用緩釋肥與尿素配施植株氮肥表觀利用率和氮肥吸收效率均顯著高于其他處理，氮素積累量顯著高于CK，氮肥生理利用效率顯著低于CK。綜上，采用緩釋肥和尿素科學配施可以提高植株氮素積累量，而過多的氮素投人雖然能增加植株氮素吸收量，但并未全部參與物質生產(chǎn)形成產(chǎn)量。

3.3緩釋肥施用方式對小麥籽粒品質的影響

氮是籽粒合成蛋白質的基本元素[24]。適當增施氮肥以及氮肥晚施或者分施均有利于籽粒蛋白質含量的提升，過高的施氮量反而會降低籽粒蛋白質含量[23.25]。有研究結果表明，增加施氮量籽粒中清蛋白含量和球蛋白含量基本保持不變，醇溶蛋白含量和谷蛋白含量會顯著提升，并且前者增幅大于后者，進而降低籽粒谷醇比[26]；增施氮肥并不能增加更多的醇溶蛋白[27]，上述結果可能是由于品種間籽粒氮素利用能力、蛋白質合成能力和環(huán)境等方面的差異所致。本研究結果表明，與CK相比，采用緩釋肥與尿素配施小麥籽粒蛋白質含量的提升主要來自醇溶蛋白和谷蛋白含量的顯著增加。

小麥籽粒淀粉組分為直鏈淀粉和支鏈淀粉[28]胡宏等[29]研究發(fā)現(xiàn)，施氮并且氮肥后移，小麥籽粒中總淀粉含量、支鏈淀粉含量均增加，過高的氮肥投入則會降低小麥籽粒中淀粉含量，不過李昆侖等[30]的研究結果顯示，施氮未引起淀粉含量及其成分的顯著變化。本研究結果表明，與CK相比，采用緩釋肥一次性基施或者緩釋肥與尿素配施，小麥籽粒中總淀粉含量均顯著提升，其中M4處理在減氮12.5% 的情況下，小麥籽粒中總淀粉含量、直鏈淀粉含量和支鏈淀粉含量均顯著提升。

3.4緩釋肥施用方式對小麥面團流變學特性的影響

有研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量或追肥的減少，面粉粉質質量和拉伸特性均降低，但與速效肥相比，施用緩釋肥可顯著提高面團穩(wěn)定時間，降低弱化度[24，31]也有研究者認為，緩釋肥兩次施用較緩釋肥一次性基施顯著提高了面團形成時間、面團穩(wěn)定時間和最大拉伸阻力[10]。本研究結果表明，與CK相比，M2＼～M5處理面團形成時間、面團穩(wěn)定時間和粉質質量指數(shù)顯著提高，弱化度顯著降低，面粉粉質質量得到改善;然而緩釋肥一次基施（M1＼～M3處理）并未改善面團拉伸特性，甚至減小了拉伸面積;M4處理面團拉伸特性顯著提升，M5處理面團拉伸特性與M4處理相比顯著降低。這可能是緩釋肥與尿素配施顯著提高籽粒淀粉積累，適量減氮有利于提高B型（ lt;10μm 淀粉粒體積、表面積百分比，降低A型（ gt;10μm 淀粉粒體積、表面積百分比，淀粉與面筋蛋白質的交聯(lián)作用加強，粉質質量和拉伸特性得以提升，而施氮量過高結果則相反，降低了面團流變學特性[32-33] 。

4結論

本研究選擇安農(nóng)大1216小麥品種，設置多個減氮梯度的緩釋肥一次性基施及其與尿素配施方式，分析不同處理對小麥產(chǎn)量、氮肥利用效率、小麥籽粒蛋白質含量、小麥籽粒淀粉含量和面團流變學的影響。結果表明，施氮量 210kg/hm² ， 60% 的氮肥采用緩釋肥基施， 40% 的氮肥采用尿素追施，可以實現(xiàn)小麥產(chǎn)量、氮肥表觀利用率、氮肥吸收效率、籽粒品質和面團流變學品質協(xié)同提升。本研究結果可為小麥輕簡化施肥和綠色豐產(chǎn)優(yōu)質生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

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（責任編輯：黃克玲）