肥料运筹方式对不同用途大麦产量和品质的影响

于国琦，李忠芹，杨玉红，吕 超，王菲菲，郭宝健，朱 娟，许如根

(1.植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学与分子育种重点实验室/江苏粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学农业科技发展研究院，江苏扬州 225009；2.江苏方强集团有限公司，江苏盐城 224014)

氮肥是作物生长重要的肥料因子，合理的氮肥运筹是提高作物产量、改善作物品质的有效栽培措施。前人就氮肥施用量、施用时期、运筹比例等对作物籽粒产量和品质的影响进行了大量研究。大麦根据用途分为啤用大麦、饲用大麦和食用大麦，不同大麦品种的遗传特性不同，其优质高产栽培技术也存在一定的差异。饲用大麦要求籽粒蛋白含量越高越好。Mckenzi等研究指出，一定范围内，啤酒大麦籽粒产量与蛋白含量随施氮量的升高而升高，过量氮肥投入使产量增幅下降，甚至造成减产。许 明等研究认为，随着大麦生育后期施氮量的增加，增产效果显著，且有利于籽粒蛋白含量的积累。籽粒蛋白质含量过高，不符合啤酒大麦酿造要求，导致麦芽品质指标下降。生产上往往通过适当控制施氮量、增加P、K肥比例及合理肥料运筹方式来保证啤酒大麦的优质高产。根据品种特性，探讨不同大麦品种的配套栽培技术，对实现专用大麦的优质高产具有重要意义。扬农啤7号和扬饲麦3号是扬州大学大麦研究所育成的优质啤用大麦品种和优质饲、食兼用大麦品种，也是目前江苏大麦主要推广品种；扬饲麦3号产量高、籽粒外观品质好，生产上常将其作为啤酒大麦原料生产品种使用；扬农啤7号因其耐肥、抗倒、高产，生产上常通过增施氮肥、氮肥后移等手段，片面追求高产，导致其作为啤酒酿造原料的麦芽品质下降，甚至不达标。为进一步规范扬饲麦3号和扬农啤7号的品种专用性及配套生产技术，本试验以扬农啤7号和扬饲麦3号为材料，研究不同肥料运筹方式对两个大麦品种产量和品质的影响，以明确江苏优质啤酒大麦原料生产的品种和栽培技术。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以扬州大学大麦试验研究所选育的啤用大麦品种扬农啤7号和饲、食兼用大麦品种扬饲麦3号为材料。

1.2 试验设计

本试验于2017-2019 年在江苏省方强试验农场农科所进行，前茬作物水稻，土质为沙壤土，土壤肥力中等偏上。设4种肥料运筹方式，详见表1，每小区10行，行长3.3 m，行距0.2 m，随机区组设计，3次重复。拔节肥在叶龄余数3.5时施用，复合肥的氮、磷、钾含量均为15%。除肥料处理外，其他栽培管理技术措施同大田。

表1 肥料种类及运筹方式Table 1 Fertilizer types and application methods kg·hm-2

1.3 测定性状及方法

1.3.1 产量及产量构成要素测定

大麦成熟后，每小区取3个1 m行长测穗数，随机取20穗测穗粒数；按小区收获，测定千粒重和小区产量。籽粒25 ℃恒温贮藏三个月后，测定蛋白质含量和麦芽品质。

大麦籽粒研磨过100目筛，称取麦粉0.5 g(精确至0.000 2)置于消化管中；在通风橱内，每消化管中加入浓硫酸10 mL，静置12 h，用消煮炉400 ℃消化90 min；冷却至常温，利用FOSS凯氏定氮仪测定含氮量，并计算籽粒全氮含量，乘转化系数6.25，即为籽粒蛋白含量。

1.3.2 麦芽品质测定

称取过1.7 mm筛的籽粒300 g，制麦程序参照汪军妹等的方法。制麦结束后烘干去除麦根，称取50 g麦芽，利用脆度仪测定麦芽脆度；剩余麦芽样品用Miag DLFU盘式粉粹机(盘间距为0.2 mm)研磨成粉，于4 ℃冰箱保存，用于麦芽品质性状测定。采用欧洲啤酒酿造协会(EBC)分析方法，测定麦芽α-氨基氮、浸出率、库尔巴哈值及糖化力。

1.4 数据统计分析

采用Excel和SPSS 25.0对数据进行整理与分析以及图表的绘制。

2 结果与分析

由表2可知，品种、年份、肥料运筹方式及肥料运筹方式与年份互作均对穗数、穗粒数和千粒重产生了显著(<0.05)或极显著(<0.01)影响；肥料运筹方式与品种互作对穗粒数的影响显著；肥料运筹方式对产量的影响极显著。

表2 大麦产量及其构成要素的方差分析(F值)Table 2 ANOVA of barley yield and its components(F value)

由表3可知，扬农啤7号和扬饲麦3号均以N2处理籽粒产量最高，N1处理产量最低，两处理间的差异显著(<0.05)。N3和N4处理产量居中，两处理间差异均不显著。N2处理较其余3个处理增产率分别为：扬农啤7号0.2%～ 11.7%，扬饲麦3号2.5%～20.4%。从产量构成要素来看，四种肥料运筹方式下，扬农啤7号和扬饲麦3号均以N1处理穗数最少，处理间表现为N4>N3>N2>N1；穗粒数和千粒重在不同年份不同肥料运筹方式间均存在一定的差异，且差异程度因品种和年份而异。

表3 大麦产量及其构成要素性状Table 3 Barley yield and its components

2.2 大麦籽粒品质和麦芽品质性状的方差分析

由表4可知，除麦芽糖化力在年份间的差异不显著外，其余籽粒品质和麦芽品质性状受年份、品种及肥料运筹方式影响均极显著；年份与肥料运筹方式互作对麦芽脆度无显著效应，其余籽粒品质和麦芽品质性状受年份与肥料运筹方式互作及品种与肥料运筹方式互作影响均极显著。说明大麦籽粒品质和麦芽品质性状受气候因子、品种遗传因素及肥料运筹方式及其互作影响，以品种遗传因素为主。

表4 大麦品质性状的方差分析(F值)Table 4 ANOVA of barley quality traits(F value)

2.3 不同处理对大麦籽粒品质和麦芽品质的 影响

由表5可知，同一年份，参试品种均以N2处理籽粒蛋白含量最高、N3处理籽粒蛋白含量最低；N2和N1处理籽粒蛋白含量均显著性高于N4和N3处理籽粒蛋白含量。除麦芽α-氨基氮外，扬农啤7号不同肥料运筹方式的麦芽脆度、库尔巴哈值、浸出率和糖化力均优于扬饲麦3号相应处理的相应性状；麦芽脆度基本表现为N1>N4>N3>N2，扬农啤7号N3和N4处理的麦芽α-氨基氮、库尔巴哈值及糖化力较好，扬饲麦3号N1和N2处理的α-氨基氮、库尔巴哈值及糖化力较好。

表5 大麦籽粒品质和麦芽品质性状Table 5 Barley grain quality and malt quality traits

3 讨 论

3.1 肥料运筹方式对大麦产量及产量构成要素的影响

已有研究认为，大麦生育前期施用氮肥增产作用显著。随氮肥用量的增加，大麦有效穗数和籽粒产量呈逐渐上升趋势；氮肥后移时，越冬苗、返青苗茎蘖数及有效穗数下降，但成穗率升高。本研究表明，在适当增加氮肥用量下，提高基肥和拔节肥的复合肥比例，不施苗肥，大麦在全生育期生长稳健，穗数适宜，产量构成要素比较协调，扬农啤7号和扬饲麦3号均获得高产；不增加施肥量，将部分拔节肥前移到苗肥，可促进冬前分蘖发生，单位面积穗数增加，但穗粒数和千粒重降低，参试品种均未能获得高产，如N3和N4处理；N1处理的总氮量并不最低，但参试品种的产量均最低，主要是因为基肥的复合肥比例不高，且未施用苗肥，导致成穗率略低，穗数偏少，达不到二棱大麦高产的理想穗数，即使施用一定量拔节肥，穗粒数和千粒重有所提高，但未能弥补穗数的不足。扬农啤7号和扬饲麦3号的产量与品质对同一肥料运筹方式响应存在一定的差别，产量及产量构成要素在不同年份间存在一定的差别，这与前人研究结论不一致，原因可能与参试品种及肥料运筹方式不同有关。大麦千粒重既受遗传基因控制，同时也受环境的影响。因此，在大麦生产中，首先要选择遗传特性优良的品种，同时应根据品种特性和用途，确定适宜的肥料运筹方式，并根据气候条件作调整，这样才能获得理想的产量构成因子及产量。

3.2 肥料运筹方式对大麦籽粒蛋白含量的影响

常金华等研究指出，啤酒大麦的生产中，氮肥应以基肥为主，适当控制追肥比例，可有效降低籽粒蛋白含量，提高啤酒大麦品质。沈会权等研究认为，大麦籽粒蛋白含量随施氮量的增加而升高，相同施氮量下，蛋白质含量随氮肥的后移而升高。肖玉苹等研究指出，拔节肥氮含量增加，籽粒淳溶蛋白、谷蛋白以及蛋白含量显著增加。陈锦新、张国平研究表明，大麦生育后期施用氮肥可显著增加籽粒蛋白含量。本研究表明，N1与N2处理的籽粒蛋白含量显著高于N3与N4处理，即增加拔节肥比例可提高籽粒蛋白质含量。一般优质啤酒大麦籽粒蛋白含量要求在9%～12.5%之间，适当降低啤酒大麦拔节肥的比例，可防止啤酒大麦籽粒蛋白含量超标。N3处理为扬农啤7号获得合格籽粒蛋白含量的最优肥料处理。饲用大麦要求籽粒蛋白含量越高越好，N2处理下扬饲麦3号的籽粒蛋白含量最高。

3.3 肥料运筹方式对大麦麦芽品质的影响

啤酒大麦麦芽品质由多个性状共同评价，品质性状间相互制约。本研究表明，N3与N4处理有利于扬农啤7号麦芽α-氨基氮、库尔巴哈值和糖化力的提高。N1与N2处理有利于扬饲麦3号α-氨基氮、库尔巴哈值和糖化力的提高。我国啤酒大麦行业标准规定，麦芽糖化力≥260 WK，浸出率≥76%，库尔巴哈值介于40%～45%之间，α-氨基氮≥160 mg·100 g，麦芽脆度一般在70%以上。综合扬农啤7号和扬饲麦3号麦芽品质性状，所有处理的浸出率均未达最低行业标准。扬饲麦3号除个别处理的α-氨基氮达到最低麦芽标准外，其余所有麦芽指标均未达到麦芽品质标准，说明扬饲麦3号虽然是二棱大麦，但在江苏不适宜作为优质啤酒大麦原料生产品种使用；其籽粒蛋白质含量较高，是比较理想的优质饲食兼用大麦品种。两年扬农啤7号N4处理的主要麦芽品质指标均达到或接近啤酒大麦行业标准，因此，中等及以上肥力条件下，扬农啤7号纯氮用量在210 kg·hm左右，适当提高复合肥比例，合理施用苗肥(4叶1心)，适当降低拔节肥的比例，并将拔节肥施用时期控制在倒3.5叶前，可实现扬农啤7号的优质高产。