不同生育时期追施氮肥对啤酒大麦生长动态及品质的影响

赵 云,李鹏兵 ,孔建平,谢香文,俞天胜,赵 亮,贾永红,魏海鹏,方伏荣,向 莉

(1.新疆农业科学院奇台麦类试验站，新疆奇台 831800；2.石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003；3.新疆农业科学院土壤肥料研究所,乌鲁木齐 830091)；4.新疆农业科学院粮食作物研究所,乌鲁木齐 830091

0 引 言

【研究意义】大麦(HordeumvulgareL.)属禾本科大麦属，其适应性广、抗逆性强、营养丰富，在食用、饲料、酿酒等方面用途广泛[1]。氮肥合理施用提高大麦产量明显[2]。植株叶片叶绿素含量增加，光合性能提高，绿叶功能期延长，光合产物累积量的增加，产量提升，都与氮肥的合理施用密切相关[3]。生产中，一些不科学施用氮肥使肥料利用率降低，且部分未被充分利用的肥料还造成了土壤及地下水的污染[4]。研究合理的氮肥运筹方式，对提高大麦产量与品质、提高肥料利用率有重要意义。【前人研究进展】宋佳洁等[5]指出，小麦株高、穗长与氮肥运筹密切相关，尤其在拔节期追施氮肥株高和穗长显著增加。J-Y Dang等[6]认为，拔节期重施氮肥可以提高分蘖成穗率，增加成穗数，提高穗粒数。Zhang L等[7]研究表明，推迟追施氮肥时间，即在小麦拔节至孕穗期间追肥，增产作用明显。杨延兵等[8]认为在确保基肥施足情况下，孕穗期追施一定量的氮肥，籽粒产量提高更为显著。杨丽娟等[9]研究表明，追肥时期推迟可以提高小麦的产量和品质指标，以拔节期施用对产量影响最为显著。姚金宝等[10]研究表明，在拔节期追肥可以获得较高的穗数和穗粒数，获得高产。Shen Jianhui等[11]研究表明，蛋白质含量随追氮时期的推迟呈正相关规律变化，即追施时间越晚，蛋白质含量越高。吴宏亚等[12]则阐明，高产与优质无法协同提高，拔节期追施氮肥对产量的提升最为明显而此时蛋白质含量却不高，孕穗期追施氮肥对蛋白质含量的提升明显但产量却再无显著增加。研究表明，适当推迟施氮时期可以提高小麦籽粒产量及籽粒蛋白质，有效地改善籽粒加工品质[13]。麦类作物的生长动态、产量及品质的变化与氮肥追施时期关系密切。但可能由于生态区的不同、品种差异、土质及土壤肥力水平差异、南北耕种及管理模式等的不同，关于最佳的追氮时期研究并没有一个完全的定论[14-16]。氮肥施入时期过晚，会造成作物贪青晚熟，其相关农艺性状，产量都会受到影响[17-18]。【本研究切入点】关于不同生育时期追施氮肥对麦类作物产量和品质的影响研究，多集中在小麦，有关在啤酒大麦上的相关研究报道相对较少。研究不同生育时期追施氮肥对啤酒大麦生长动态、产量及品质的影响。【拟解决的关键问题】以新疆主栽大麦品种为材料，分析不同追氮时期对啤酒大麦的生长动态指标、群体物质生产特性、产量及品质形成的影响，研究大麦氮肥最佳运筹措施，为新疆大麦高产优质提供一定的技术支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试供品种为甘啤4号(甘肃省农科院)、垦啤7号(甘肃农垦科学院)、新啤4号、新啤8号(转引)。试验于2015年在新疆农业科学院奇台麦类试验站进行，试验地距奇台县以南15 km，E 89°12′，N 44°13′，属中温带大陆性半荒漠干旱性气候，年平均气温5.5℃左右，夏季极端最高温度39℃，极端最低温度-37.3℃。年平均降水量269.4 mm，无霜期平均153 d，≥10℃的活动积温为2 800～3 300℃。前茬作物大豆，土壤为黄壤土，肥力水平中等。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用裂区设计，主裂区为追施氮肥时期，设4个水平，分别为2叶1心期(A1)、拔节期(A2)、孕穗期(A3)、抽穗期(A4)，以不作追肥处理为对照(CK)，在特定生育时期追施一定量的氮肥(其他时期不追肥)；副裂区为品种，共4个啤酒大麦品种，分别为甘啤4号(B1)、垦啤7号(B2)、新啤4号(B3)、新啤8号(B4)。共16个处理，小区长2.5 m，宽2 m，面积5 m2，行距0.2 m，3次重复，密度为375×104粒/hm2，播种施入少量的农家肥作为底肥。规定生育期追施的氮肥为尿素(N:46%)，用量为225 kg/hm2，田间管理同大田生产。记载播种期、出苗期、抽穗期、成熟期、收获期。表1

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 生长动态指标

①定点。②测定高茎数，具体参照乔玉强等[19]方法进行。③统计株高，参照L-I Gang-Hua等[20]的方法进行。

1.2.2.2 产量构成因子及产量

产量构成因子(穗数、穗粒数及千粒重)及产量的测定，具体步骤参照Liang Peng等[21]的方法进行。

1.2.2.3 蛋白质含量

各试验小区分别取500 g，采用凯氏定氮法测定籽粒蛋白质含量，参照史玮等[22]方法进行。

1.3 数据处理

数据处理采用Excel 2013和SPSS Statistics 21.0 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同生育时期追施氮肥对出苗期、抽穗期、成熟期的影响

研究表明，4个品种在不同处理下出苗期一致，均在4月22日。在拔节期追施氮肥，各品种的抽穗期、成熟期均明显推迟，抽穗期相比CK明显推迟2 d，成熟期推迟约4 d左右。随着追施时期的推迟，抽穗时期不再变化，而成熟期随着追施氮肥的推迟不断推迟。表1

表1 不同生育时期追施氮肥啤酒大麦出苗期、抽穗期、成熟期变化Table 1 Changes in the emergence stage, heading stage, and maturity stage of top-fertilized beer barley in different growth stages

2.2 不同生育时期追施氮肥啤酒大麦全生育期天数的变化

研究表明，随着追施氮肥大麦生育时期的推迟，4个品种的生育期天数变化规律基本一致，均呈“S”曲线变化。随着追施氮肥时期的逐渐后移，4个品种的生育期天数均增加。甘啤4号在A1与A2时期追施氮肥，生育期天数相较CK显著增加4 d；在A3与A4时期追施氮肥，全生育期天数相较CK显著增加7 d。垦啤7号、新啤4号和新啤8号在A1与A2时期追施氮肥，生育期天数相比对照均显著增加4 d；在A3与A4时期追施氮肥，生育期天数相比对照均显著增加8 d。随着追施氮肥时间的推迟，品种间生育期天数差异显著，且垦啤7号>甘啤4号>新啤8号>新啤4号。表2，图1

表2 不同品种间生育期天数方差Table 2 Analysis table of variance of growth days between different varieties

注：不同小写字母代表不同处理间差异达到显著水平(P<0.05)。下同Note: Different lowercase letters represent significant differences between the different treatments (P< 0.05). The same as below图1 不同品种不同生育时期追施氮肥啤酒大麦生育期天数变化Fig. 1 Variations of days during the growing period of different varieties of beer barley topped with nitrogen

2.3 不同生育时期追施氮肥啤酒大麦生长动态变化

研究表明，甘啤4号在2叶1心期追施氮肥最高总茎数最多，约965.60×104株/hm2，其次是拔节期，与CK相比差异显著；在孕穗期与抽穗期追施氮肥，与CK无显著性差异。垦啤7号的最高总茎数，2叶1心期追施氮肥>CK>拔节期追施氮肥>孕穗期追施氮肥>抽穗期追施氮肥，在峰值期最高总茎数约为1 069.50×104株/hm2，且各时期间差异显著。新啤4号在2叶1心期追施氮肥最高总茎数亦最高，约为994.48×104株/hm2，与CK相比差异显著； 在A2、A3、A4时期分别追施氮肥，其最高总茎数均略低于CK，相较CK但均无显著性差异。新啤8号在2叶1心期追施氮肥，最高总茎数最多，约为1 125.06×104株/hm2，相较CK差异显著；在A2、A3、A4时期分别追施氮肥，其最高总茎数均低于CK。品种间最高总茎数差异显著，且垦啤7号、新啤8号2品种最高总茎数表现最好。4个品种在拔节期追施氮肥株高最高，其次在2叶1心期追施氮肥，株高较高，且与其它时期追施相比，差异显著。4品种间新啤4号平均株高最高，为84.90 cm。且株高高度新啤4号>垦啤7号>甘啤4号>新啤8号，各品种间差异显著。表3，图2

注：A代表最高总茎数、B代表株高Note: A represents the highest total stem number, B represents the plant height图2 不同品种在不同生育时期追施氮肥啤酒大麦生长动态变化Fig. 2 Dynamics of growth of different varieties of beer barley topdressed withnitrogen fertilizer at different growth stages

表3 不同品种间生长动态指标方差Table 3 Analysis of variance of growth dynamic indexes among different varieties

2.4 不同生育时期追施氮肥对产量构成因素及产量的影响

研究表明，在2叶1心期追施氮肥，4个品种的有效穗数最多，且相比CK差异显著，甘啤4号有效穗数增加约155.86×104株/hm2，垦啤7号有效穗数增加约141.20×104株/hm2，新啤4号有效穗数增加约138.13×104株/hm2，新啤8号有效穗数增加约205.97×104株/hm2；其次在拔节期有效穗数最高。4个品种在拔节期追施氮肥，穗粒数达到最多，且相比CK差异显著。甘啤4号、新啤4号在拔节期追施氮肥千粒重相较CK增加显著；垦啤7号、新啤8号在拔节期、孕穗期追施氮肥千粒重相较CK增加显著。4品种间甘啤4号千粒重最高，达到了51.74 g，且4品种千粒重差异显著，甘啤4号>垦啤7号>新啤4号>新啤8号。4品种的产量峰值均出现在拔节期，产量分别为480.94、479.27、499.27和492.49 kg/667m2。甘啤4号在拔节期产氮肥，产量相比对照显著增加100 kg；垦啤7号在拔节期、2叶1心期追施氮肥，产量相比对照分别显著增加99与78 kg/667m2；新啤4号在拔节期、2叶1心期追施氮肥，产量相比对照分别显著增加147与111 kg/667m2；新啤8号在拔节期产氮肥，产量相比对照显著增加96 kg。在2叶1心期与拔节期追施氮肥，对有效穗数影响较大，在拔节期追施氮肥对穗粒数、千粒重及产量影响最大。表4，图3

注：A代表有效穗数、B代表穗粒数、C代表千粒重、D代表产量Note: A represents the number of effective ears, B represents the number of grains per ear, C represents the weight of 1，000 grains, and D represents the yield图3 不同品种在不同生育时期追施氮肥产量及产量构成因子变化Fig. 3 Variations in yield and component factors of topdressing nitrogen fertilizers at different growth stages

表4 不同品种间产量构成因子及产量方差Table 4 Analysis of yield components and yield variance between different varieties

2.5 不同生育时期追施氮肥对啤酒大麦蛋白质含量影响

研究表明，在不同生育时期氮肥甘啤4号、垦啤7号、新啤4号和新啤8号4品种蛋白质含量均呈递增趋势变化。在拔节期追施氮肥，蛋白质含量增量迅速，相比CK，蛋白含量分别增加2.80%、2.10%、2.40%、2.70%，在孕穗期与抽穗期追施氮肥，蛋白质含量不在增加。随着追施氮肥时期的推迟，蛋白质含量逐渐增加。在不同生育时期追施氮肥，对甘啤4号、垦啤7号蛋白质含量影响较大。表5，图4

图4 不同品种在不同生育时期追施氮肥蛋白质含量变化Fig. 4 Variation of protein content of topdressing nitrogen fertilizer in different breeds at different growth stages

表5 不同品种间蛋白质含量方差Table 5 Analysis of variance of protein content among different varieties

3 讨 论

合理施用氮肥可以有效改善作物群体质量，对作物群体密度、冠层特征、穗部形态、产量构成等均具有明显的调控作用。实现大麦高产栽培的目标，建立合理的群落结构，提高群落质量是关键[23]。吴云兰等[24]研究表明，在施氮量相同的条件下，在拔节期和孕穗期追施氮肥可以协调好群体与个体矛盾。肖国滨等[25]研究表明，增施氮肥促进了作物整个生育期的延长和发育。陈旭等[26]和杨广东等[27]亦阐明，增加后期追氮比例，小麦成熟期推迟，全生育期延长。研究亦得出相同结论，随着追施氮肥时期的推迟，4个品种的成熟期明显推迟，全生育期显著增加。张国良等[28]研究认为，在拔节追施氮肥能够增加成穗能力，使群体质量朝着较好的趋势发展，有效穗数、茎蘖数增高。研究表明，4个品种在2叶1心期追施氮肥,其最高总茎数表现最好，处理相比CK差异显著，其次在拔节期表现最优；株高的追肥峰值期在拔节期，该时期相比CK差异显著。有研究表明，随追氮时期延后，穗数逐步减少[29]，千粒重增加[30]，拔节期追施氮肥粒数最多，其次在孕穗期追氮粒数较多[30]，拔节期和孕穗期追施氮肥产量均显著升高，但拔节期>孕穗期，且二者之间差异不显著[31]。Feng Lou 等[32]通过研究弱筋小麦亦阐明，籽粒千粒重、穗粒数及产量均在拔节期追施氮肥提高较多。但吴光磊等[33]研究指出，氮肥大多用于营养器官的建成，在拔节期追施氮或在分蘖和孕穗期追施氮肥，只要在不发生倒伏的前提下，也能起到增加粒重，提高产量的作用。关于氮肥追施时期对产量的影响，前人研究不尽相同。研究表明，在2叶1心期追施氮肥，有效穗数表现最优；在拔节期追施其穗粒数、千粒重及产量最高，A3处理相比CK及其它几个处理差异显著，甘啤4号、垦啤7号、新啤4号和新啤8号间产量差异显著。关于氮肥运筹和作物籽粒蛋白质含量的联系，研究者均广泛认为随追氮时间的后移，籽粒蛋白质含量呈逐渐递增规律变化[34]。何力剑等[15]通过设计不同氮肥运筹试验，得出在拔节期和抽穗期追施氮肥籽粒蛋白质含量显著增加，但拔节期最优。陈爱大等[35]认为籽粒蛋白质含量的增加与追氮时期的推迟有一定的关系，在孕穗期追氮蛋白质含量达到最高。关于在不同生育时期追施氮肥对籽粒蛋白质含量的影响前人研究不尽相同。研究表明，随着追施氮肥时期的推迟，4品种的蛋白质含量均呈递增趋势，在A3时期追施氮肥期蛋白质含量增加最多，且相比其余处理差异显著。

4 结 论

随着追施氮肥时期的延后，4个品种的抽穗期、成熟期均有所推迟，且全生育期天数相比CK显著增加，甘啤4号、垦啤7号、新啤4号和新啤8号4品种间差异显著。在峰值期2叶1心期追施氮肥，最高总茎数表现最优，与其它处理差异显著，甘啤4号、垦啤7号、新啤4号和新啤8号间4品种间差异显著；株高在拔节期追施氮肥，株高最高，与其它处理差异显著。在2叶1心期追施氮肥，有效穗数最多，相比CK和其他处理差异显著；在拔节期追施氮肥，穗粒数、千粒重及产量均表现最优，相比CK和其他处理差异显著。追施氮肥时期越晚，蛋白质含量越高。拔节期是实现产量和品质协同提高的最适追施氮肥时期。