施氮量和密度对大麦苏啤7号茎叶氮含量、产量及籽粒蛋白质的影响

乔海龙，陈　和，陈　健，陶　红，臧　慧，栾海业，张英虎，沈会权

(江苏沿海地区农业科学研究所， 江苏 盐城　224002)

我国已成为世界第一大啤酒生产国，然而由于国内啤酒大麦生产的高成本和品质参差不齐等原因，每年需从国外进口500万t左右的啤酒大麦。江苏省是我国啤酒大麦的主要产区之一，近年来大麦种植面积维持在20万hm2左右，啤酒大麦占总面积的95%，每年可提供70万～80万t的啤酒原料[1-4]。啤酒大麦作为一种特殊的工业原料，对籽粒品质有着较高的要求[5-6]。在啤酒大麦种植过程中，播种时期、氮肥施用量、种植密度等栽培方式都会对啤酒大麦的产量和品质产生不同程度的影响[7-10]。氮肥作为植物生长的必需元素，在农业生产中起到了不可替代的作用，诸多研究表明，增施氮肥有利于大麦生长，促进分蘖、增大群体，获得高产；但随着氮肥施用量的增加，植株茎叶氮含量提高，花前植株氮积累对籽粒蛋白质含量形成起着关键作用，显著提高了籽粒蛋白质的含量[11-14]。因此，探索适宜的施氮水平和种植密度，对于改善啤酒大麦品质、增强国产啤酒大麦市场竞争力和促进我国啤酒大麦生产具有重要意义。

大麦苏啤7号是江苏沿海地区农业科学研究所选育的优质啤酒大麦品种，2014年通过江苏省农作物品种审定委员会鉴定，目前在江苏开始推广种植。本试验通过对苏啤7号在不同施氮量和密度下产量形成、氮素积累和籽粒品质变化的研究，为其在大面积生产中提供施用氮肥的理论依据。

1　材料与方法

1.1　材料

供试品种为苏啤7号，属春性、二棱啤酒大麦。试验于2015—2016年在江苏沿海地区农业科学研究所试验场进行。土壤为壤性脱盐潮土，试验地土壤养分含量，碱解氮74.2 mg·kg-1、有效磷41.5 mg·kg-1、速效钾57.8 mg·kg-1、有机质25.6 g·kg-1。

1.2　处理设计

试验采用2因素裂区试验设计。密度为主区，设4个种植密度(基本苗)水平：D1150万·hm-2，D2225万·hm-2，D3300万·hm-2，D4375万·hm-2。氮肥用量设为副区，纯氮用量设4个水平：N00，N1150 kg·hm-2，N2225 kg·hm-2，N3300 kg·hm-2。小区面积12 m2，重复3次。氮肥用量按基追比7∶3分别于播种时和拔节期施用，氮肥为尿素。磷肥(P2O5)225 kg·hm-2作基肥，播种时一次施入。2015年10月27日播种，人工条播，行距30 cm。田间管理同一般大田生产。

1.3　测定项目及方法

在成熟期调查各处理田间穗数、每穗粒数、千粒重、籽粒产量等产量构成因素，并实收产量。

植株茎叶氮素含量，分别在各处理的抽穗期(4月25日)、灌浆期(5月15日)和成熟期(5月29日)，取长势一致的植株10株，样品于105 ℃下杀青30 min，80 ℃下烘干至恒重，采用凯氏定氮法测定。成熟后籽粒蛋白质含量测定同样采用凯氏定氮法，按全氮量的5.7倍计算。

采用Excel和SPSS进行试验数据的整理和统计分析。

2　结果与分析

2.1　茎叶氮含量

在作物的营养生长阶段，氮素大部分集中在幼嫩的器官中，当转入生殖生长以后，氮素就逐步向籽粒中转移。由表1～2可知，苏啤7号生育后期，茎叶中氮素逐渐向籽粒转移，从抽穗期至成熟期，茎叶氮含量逐渐降低。在各生育期，除密度D1(150万·hm-2)和D4(375万·hm-2)二水平间叶片氮含量差异显著外，其他密度水平没有显著影响。在相同生育期，随着种植密度的增加，叶片氮含量依次降低，这表明，群体增大在一定程度上导致个体氮素的吸收转运量降低。施氮量对苏啤7号各生育期叶片氮含量有显著影响，随着施氮量的增加，各生育期叶片中氮含量均依次递增，尤其是在N3(300 kg·hm-2)施氮水平下，各生育期、种植密度下的叶片氮含量都达最高值。随着生育期的推进，叶片氮含量明显降低，说明叶片中的氮素逐渐向籽粒转移。

从表2可以看出，苏啤7号茎秆中氮含量从抽穗至成熟期逐渐减少，种植密度对茎秆氮含量有一定的影响，随着种植密度的增大，茎秆氮含量依次降低，但各密度处理间差异不显著。施氮量对茎秆氮含量有显著影响，随着施氮量的增加，茎秆氮含量逐渐增高，苏啤7号各生育期，施氮肥N1、N2、N33个水平与不施氮肥(N0)间存在显著差异。

2.2　籽粒蛋白质含量

由表3可知，种植密度对苏啤7号籽粒蛋白质含量有一定影响。在D1(150万·hm-2)密度下，各氮肥处理的籽粒蛋白质含量平均为 11.89%，随着种植密度的增大，籽粒蛋白质含量逐渐降低，但各种植密度水平间差异不显著。苏啤7号籽粒蛋白质含量随施氮量的增加而增加，不同的氮肥水平间蛋白质含量差异显著，N3(300 kg·hm-2)水平下，籽粒蛋白质含量最高，平均达到 13.26%。在N2(225 kg·hm-2)施氮水平和D2(225万苏啤7号)种植密度下，苏啤7号籽粒蛋白质含量为 12.21%，达到了啤酒大麦国标的优级标准(GB/T 7416—2008)。由此说明，在啤酒大麦种植过程中，适宜的种植密度和施氮量对籽粒优良品质的形成尤为关键。

表1　　　　施氮量和密度对大麦苏啤7号不同时期叶片氮含量的影响　%

注：平均同行或同列数据后标有不同的小写字母，表示其在0.05水平上差异显著，表2～4同。

表2　　　　施氮量和密度对大麦苏啤7号不同时期茎秆全氮含量的影响　%

2.3　产量及其构成因素

从表4可以看出，不同种植密度对苏啤7号产量构成因素及产量的影响均有一定差异。穗数随着种植密度的增高依次增加，种植密度D1(150万·hm-2)与D2、D3、D4水平间有显著差异，D4(375万·hm-2)种植密度下穗数最高，达到平均729.46万·hm-2。每穗粒数随着种植密度的增高依次降低，种植密度D1、D2与D3、D4水平间有显著差异；D2(225万·hm-2)种植密度下每穗粒数最高。千粒重随着种植密度的增高依次降低，种植密度D1千粒重最高，达到平均41.19 g，与D3、D4水平间差异显著。苏啤7号在D2种植密度下获得最高籽粒产量，平均6 815.29 kg·hm-2，且与密度D1、D4水平间有显著差异。由此说明，适中的种植密度，以及产量构成因素间的均衡协调才是获得高产的关键。

表3　　　　施氮量和密度对大麦苏啤7号籽粒蛋白质含量的影响　%

表4　施氮量和密度对大麦苏啤7号产量及其构成因素的影响

氮肥对大麦生长有着重要作用，表4显示，苏啤7号的穗数、每穗粒数、千粒重和产量均随施氮量的增加而增加，在N2(225 kg·hm-2)施氮水平下，平均值分别达到755.03万·hm-2、26.07个、37.82 g和7 926.38 kg·hm-2，且施氮与不施氮间均有显著差异。在N2施氮水平和D2种植密度下，苏啤7号获得了较高的穗数、每穗粒数和产量，分别达到832.38万·hm-2、26.07个和7 926.38 kg·hm-2。由此可见，种植密度和施氮量并不是越高越好，适宜的种植密度、适当的施氮量，以及产量构成因素的协调才能获得较高的产量水平。

2.4　产量与产量构成因素间的相关性

在不同施氮水平下，通过对苏啤7号产量和产量构成因素的相关分析(表5)可知，每穗粒数和产量存在显著正相关关系，穗数、千粒重与产量呈极显著正相关。穗数对苏啤7号产量的影响最大，其次是千粒重和每穗粒数。通过回归分析，产量(Y)、穗数(X1)、每穗粒数(X2)、千粒重(X3)间可建立回归方程Y=-17 304.7+9.6X1+389.5X2+188.9X3(r=0.892**)。施氮量的增加，能有效地提高产量的构成因素，从而增加产量。

表5　　　　大麦苏啤7号产量和产量构成因素的相关系数

注：数据后标有*表示在0.05水平上差异显著，**表示在0.01水平上差异显著。

3　小结与讨论

在啤酒大麦栽培过程中，种植密度、施氮量对植株氮素转运积累、产量和籽粒品质都有重要的影响[15-16]。在大麦营养生长阶段，在相同施氮量下，随着种植密度的提高，茎叶氮含量逐渐降低；而在相同的种植密度下，随着施氮量的增加，茎叶氮含量逐渐提高。但从抽穗开花后，植株茎叶氮的积累随着生育期的推进逐渐降低，植株茎叶中的氮开始向籽粒转运积累。本试验结果与大多数研究的结果[10,14,16-17]相同。

籽粒蛋白质含量是啤酒大麦品质的重要指标，蛋白质含量过高对啤酒酿造会产生不利影响。王颢等[18]研究表明，籽粒蛋白质含量随播种量的增加而下降。臧慧等[19]研究表明随着施氮量的增加，啤酒大麦籽粒蛋白质含量逐渐增加，在210 kg·hm-2的施氮量和高密度下可获得较好的籽粒品质。本研究表明，随着种植密度的增大，啤酒籽粒蛋白质含量虽然逐渐降低，但差异不显著。施氮量对啤酒大麦籽粒蛋白质有显著影响，随着施氮量的增加，籽粒蛋白质含量显著提高。氮素是构成蛋白质的重要成分，适当的氮肥运筹有利于苏啤7号产量、产量构成因素和籽粒蛋白质的形成，225 kg·hm-2的施氮量下，产量潜力能够充分发挥，且产量构成要素间协调均衡，籽粒蛋白质含量也可达到啤酒大麦国标规范的二棱大麦1级标准。

啤酒大麦高产优质栽培中，种植密度和施氮量对产量及产量构成因素影响较大。张金汕等[10,14]研究表明，随着种植密度的增加，每穗粒数、千粒重下降，在一定的种植密度下，大麦产量随密度的增加而提高，但过大的密度反而使产量下降。常金华等[7]研究表明，氮能帮助大麦有效提高分蘖和群体数量，从而提高产量和质量。在大麦生长过程中，氮肥过多或缺少都对大麦生长不利，太多会导致茎秆柔软，茎叶徒长，易倒伏，籽粒品质欠佳[20-21]。本研究表明，种植密度和施氮量都应该在适宜的范围，密度过高并不能获得较高的产量，反而在较高的施氮量下易发生倒伏，千粒重、产量和品质均有下降。在225万·hm-2的种植密度和225 kg·hm-2的施氮量下，苏啤7号易获得较高的籽粒产量，且籽粒蛋白质含量也符合啤酒大麦的标准。

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