控释尿素与普通尿素配施改善低筋小麦产量与氮素利用率

《Plants》：Combined Application of Controlled-Release Urea and Common Urea Improves Yield and Nitrogen Use Efficiency in Low-Gluten Wheat

　　

优化氮(N)管理对改善低筋小麦籽粒产量、品质和氮素利用率(NUE)至关重要，但最优施肥策略仍不明确。研究人员开展了两年田间试验，评价普通尿素(CU)、控释尿素(CRU)及其配施对低筋小麦产量、品质、NUE和土壤N含量的影响。结果表明，与100%普通尿素(CU100)相比，100%控释尿素(CRU100)在2023年增产8.51%、2024年增产14.3%，而80%控释尿素+20%普通尿素(CRU80CU20)在2023年增产19.2%、2024年增产23.3%，并伴随穗粒数和干物质积累提升。CRU处理改善NUE，CRU80CU20的NUE最高。与CU100相比，CRU80CU20在维持高产的同时显著降低籽粒蛋白含量。路径分析表明，CRU与干物质积累正相关，干物质积累与籽粒产量正相关，而N转运与籽粒蛋白相关品质密切相关。结论为CRU80CU20可实现高产量、高NUE和较低籽粒蛋白含量，是低筋小麦生产的优选N管理策略。

研究背景方面，氮(N)是调控小麦产量构成和籽粒品质的关键养分，但水稻、小麦、玉米平均氮素利用率(NUE)仅约39.0%，超过一半施入的肥料N未被作物吸收，并通过氨挥发、硝态氮淋溶和反硝化损失，造成资源浪费、面源污染和温室气体排放。普通尿素(CU)施入后快速水解，使生育前期N供应过量、开花和灌浆期N供应不足，这种N供应与作物需求错位尤其限制低筋小麦产量稳定。低筋小麦主要用于饼干、蛋糕和蒸制食品，依据GB/T 17320-2013要求粗蛋白（干基）低于12.5%、湿面筋（14%水分基）低于26%、Zeleny沉降值低于30 mL，对N供应高度敏感，过量N会提高籽粒蛋白含量并降低加工品质。控释尿素(CRU)可调节N释放以匹配作物需求，但单独施用可能在低温下前期释N不足、分蘖受限；CRU与CU配施有望兼顾苗期速效N和后期持续N供应。已有CRU研究多聚焦中筋或强筋小麦，低筋小麦方面机制不清，因此研究人员以典型低筋品种扬麦13于河南息县开展两年田间试验，旨在明确CRU与CU对低筋小麦生长、产量、NUE和品质的影响，并识别高产、优品、高效的最优N管理策略。该论文发表于《Plants》。

关键技术方法上，研究人员在河南息县黄淮平原雨养条件下设5个处理：不施氮(CK)、CU100、CRU100、CRU80CU20、CRU80，总N量分别为0、210、210、210、168 kg hm^?2，均采用随机区组设计、3重复、20 m²小区、播前一次性基施。植物样本于开花期和成熟期按器官分离，105 ℃杀青后70 ℃烘干至恒重，凯氏法测全N；籽粒品质由FOSS近红外分析仪测定；土壤总N用凯氏法、碱解氮(SAHN)用碱扩散法。统计采用单因素方差分析与Duncan法，并用R语言plspm包基于30个plot-year观测做偏最小二乘路径模型(PLS-PM)，CU与CRU比例按供N百分比编码。

研究结果部分，2.1 控释尿素与普通尿素配施对低筋小麦产量及产量构成的影响：通过两年产量与穗数、穗粒数、千粒重比较发现，CRU100和CRU80CU20较CU100显著提高穗粒数与产量，CRU80CU20增产19.2%—23.3%，CRU80因减N20%穗数下降但产量与CU100无显著差异。2.2 对干物质积累与转运的影响：通过开花期和成熟期地上部干重及花前干物质转运量(Pre-DMTA)、花后干物质积累(Post-DMA)分析，CRU100和CRU80CU20显著提高茎、穗、地上部干重及Post-DMA，花后干物质对籽粒贡献率为53.1%—62.7%。2.3 对氮素积累与转运的影响：通过各器官N积累及花前氮转运量(Pre-NTA)、花后氮积累(Post-NA)测定，CRU处理提高地上部N积累，Pre-NTA占籽粒N的64.5%—80.7%，CU对Pre-NTA和Post-NA均正向，CRU仅显著促进Pre-NTA。2.4 对籽粒品质的影响：通过蛋白含量、Zeleny沉降值、湿面筋测定，CRU100未显著改变蛋白类品质，CRU80CU20显著降蛋白5.77%—7.37%，CRU80进一步降本类指标但未增产。2.5 对土壤氮与氮素利用率的影响：通过成熟期土壤总N、碱解氮(SAHN)及NUE、农学效率(AEN)、偏因子生产率(PFPN)计算，所有CRU处理提高NUE/AEN/PFPN，CRU80CU20的NUE达44.4%—44.9%，CRU100和CRU80CU20提高SAHN 10.5%—15.4%；PLS-PM显示CRU经Pre-DMTA和Post-DMA关联产量，CRU经Pre-NTA而非Post-NA关联品质。

讨论部分总结：研究人员指出CRU80CU20高产源于花后干物质积累与分配改善，而非单纯肥料释N直接证据；低筋小麦品质对灌浆期N供应敏感，Pre-NTA是籽粒N主要来源，CRU80CU20借CU速效与CRU缓释互补降低花后N供给从而抑蛋白累积；CRU处理高效与花前N吸收和转运、收获期土壤N供应有关，但CRU80因总N少需视作减N潜力处理；初步经济测算显示CRU80CU20增收益高于增成本，但未计人工、机械、品质溢价与价格浮动；研究局限为单点单品种、未测肥料释放与损失、需多点多年和多品种验证。

结论部分翻译：本研究证明，与CU100相比，CRU100和CRU80CU20主要通过增加穗粒数、促进干物质积累和改善N吸收与转运来提高籽粒产量。PLS-PM进一步显示Post-DMA与产量强相关，而Pre-NTA和Post-NA均与蛋白相关品质指标正相关。尽管CRU100提高了产量和NUE，但未显著影响籽粒蛋白含量；相比之下，CRU80CU20在维持高产的同时显著降低籽粒蛋白含量。此外，CRU100和CRU80CU20提高了成熟期SAHN，所有CRU处理均增强NUE、AEN和PFPN。各处理中，CRU80CU20在籽粒产量、籽粒蛋白含量、NUE和土壤N含量上组合较优，但两季未稳定满足全部低筋小麦品质标准。因此，CRU与CU配施可作为协调低筋小麦产量、品质和NUE的实用N管理策略；但更广推荐需跨品种、跨地点验证，并评估经济表现、环境N损失及长期土壤残效。