增施生物肥對啤酒大麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

包奇軍，潘永東，張華瑜，柳小寧，徐銀萍，火克倉

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物及啤酒原料研究所，蘭州 甘肅 730070)

農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護是當今世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的兩大主題。一方面過量使用化肥會嚴重影響農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，致使農(nóng)田土壤所含的營養(yǎng)元素和微量元素下降，土壤酶的活性下降，土壤生物群落穩(wěn)定性降低[1-3]，由此引發(fā)嚴重的耕地退化、水體污染、水土流失、肥料利用率低等問題；另一方面，過度追求作物高產(chǎn)而導致了作物品質(zhì)的下降。生物肥作為新興的無污染有機肥，已廣泛應(yīng)用[4-5]。大量研究表明[6-10]生物肥能改良農(nóng)田土壤微生物生態(tài)環(huán)境、增強農(nóng)田土壤酶的活性，從而提高農(nóng)田土壤養(yǎng)分、促進作物的生長發(fā)育、增強作物的抗性、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。關(guān)于生物肥的研究多集中在作物生長和土壤理化性質(zhì)的改善上[11]，而對物質(zhì)能量運轉(zhuǎn)及作物品質(zhì)影響的研究相對較少,而且主要集中在蔬菜、水果和糧食作物，對啤酒大麥尚無報道。本文探討施用生物肥對啤酒大麥的生長發(fā)育、產(chǎn)量性狀、原麥品質(zhì)、麥芽品質(zhì)的影響，為科學種植啤酒大麥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗條件

2016年在甘肅省農(nóng)科院武威市黃羊鎮(zhèn)啤酒大麥試驗基地進行試驗，黃羊鎮(zhèn)代表河西東部平川灌區(qū)，海拔1 766 m，年日照時數(shù)2 360～2 920 h，年平均氣溫6.0～7.0℃，年降水量200～260 mm，無霜期135～150 d。土壤為灌漠土，耕層(0～20 cm)有機質(zhì)1.71%、全氮1.00 g/kg、全磷0.87 g/kg、全鉀38.5 g/kg、有效氮70.3 mg/kg、有效磷35.4 mg/kg、pH值8.30，前茬作物大麥，地力均勻，屬中等肥力，水澆地。

1.2 供試材料

啤酒大麥為甘啤6號，由甘肅省農(nóng)科院經(jīng)濟作物與啤酒原料研究所提供。生物肥有效菌為側(cè)孢短芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌等，有效活菌數(shù)2億/g。氮肥為尿素(N 46%)，磷肥為磷酸二銨(N 16%,P2O546%)。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)2個處理，處理A(N 150 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2，生物肥15 kg/hm2)，對照B(N 150 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2)，小區(qū)面積100 m2，重復3次，處理間加10 m保護行，保護行中間起壟(壟寬0.5 m，壟高0.25 m)以便澆水，防止串肥。播種量按450萬粒/hm2計算，于3月下旬小四輪拖拉機牽引麥類作物播種機播種。播種后及時鎮(zhèn)壓，以防跑墑，5月初第一水、6中旬第二水，其余田間管理同當?shù)卮筇铩?/p>

1.4 測試指標與方法

每小區(qū)隨機取3個點(2 m×2 m)收獲，計算產(chǎn)量，并且在每一個小區(qū)隨機取樣20株進行考種，用于株高、穗長、莖節(jié)長度以及莖、葉、葉鞘等干重測定。莖節(jié)、單穗莖干重、單穗葉重、單穗葉鞘重均為從基本到穗部測定。脫粒后取樣進行籽粒品質(zhì)檢測分析，籽粒蛋白質(zhì)、水分、淀粉采用1 241 Grain analyzer(FOSS TECATOR)近紅外儀測定，千粒重、篩選率(采用分級篩SORTIMAT PFEUFFER)按照國標GBT 7416-2008方法測定。麥芽品質(zhì)由甘肅省農(nóng)科院西北啤酒大麥及麥芽品質(zhì)檢測實驗室檢測分析，依據(jù)行標QB/T 1686-2008檢測方法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 增施生物肥對啤酒大麥生育期的影響

從表1看出，增施生物肥對啤酒大麥出苗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期無影響，但成熟期較對照推遲2 d，即增施生物肥對啤酒大麥營養(yǎng)生殖階段生育進程無明顯影響，但對啤酒大麥生殖生長階段有明顯的影響。

表1 增施生物肥對啤酒大麥生育期的影響

2.2 增施生物肥對啤酒大麥植株不同器官干物質(zhì)的影響

大麥株高是由穗長及各莖節(jié)組成，從圖1看出，增施生物肥明顯促進啤酒大麥株高生長，但對各莖節(jié)及穗長影響不同，其中對第5莖節(jié)節(jié)長影響最大，較對照增長了1.5 cm，增幅為9.0%，其次為穗下莖節(jié)，增長了1.0 cm，增幅為4.9%，再次為穗長增長了0.3 cm，增幅為4.2%，對第1莖節(jié)、第2莖節(jié)、第3莖節(jié)、第4莖節(jié)節(jié)長影響不大。說明增施生物肥能促進啤酒大麥穗長、穗下莖節(jié)、第5莖節(jié)生長。

圖1 增施生物肥對啤酒大麥穗及莖節(jié)長度的影響

從圖2看出，增施生物肥促進啤酒大麥植株莖節(jié)生長發(fā)育，其中對第5莖節(jié)干重影響最大，增幅為8.7%，其次為第4莖節(jié)干重，增幅為3.9%，再次為穗下莖節(jié)干重，增幅為3.0%，對第1莖節(jié)、第2莖節(jié)、第3莖節(jié)干重影響不大。

從圖3看出，增施生物肥促進啤酒大麥不同功能葉生長發(fā)育，其中對倒2葉葉重影響最大，增幅為16.1%，其次為旗葉葉重，增幅為11.9%，再次為倒3葉葉重，增幅為10.5%，對倒6葉、倒5葉、倒4葉的葉重影響不大。

圖2 增施生物肥對啤酒大麥單穗莖節(jié)干重的影響

圖3 增施生物肥對啤酒大麥單穗不同功能葉葉重的影響

從圖4看，增施生物肥促進啤酒大麥葉鞘的生長發(fā)育，其中對倒2葉葉鞘重影響最大，增幅為17.1%，其次為倒3葉葉鞘重，增幅為15.4%，再次為旗葉葉鞘重，增幅為5.9%，對倒6葉葉鞘、倒5葉葉鞘、倒4葉葉鞘重影響不大。

圖4 增施生物肥對啤酒大麥單株不同葉鞘干重的影響

大麥植株是由穗、葉片、葉鞘、莖稈4部分組成，從表2看出，增施生物肥促進啤酒大麥地上各器官生長發(fā)育，其中對葉鞘干重影響最大，增幅為10.6%，其次為葉重增幅為9.7%，莖稈重增幅為3.5%，穗重增幅為1.9%，粒重增幅最小為1.1%，總重增幅為3.7%。從單穗各器官占總干重的比例看，其中葉重、葉鞘重占總干重的比例增加，莖稈重占總干重比例無變化，穗重和粒重比例降低。

表2 增施生物肥對啤酒大麥單穗地上各器官干重及占總干重比例的影響

2.3 增施生物肥對啤酒大麥產(chǎn)量性狀的影響

從表3看出，增施生物肥基本苗略低于對照，差異不大，這就有利于保證試驗結(jié)果準確，增施生物肥成穗數(shù)為836.55萬穗/hm2，較對照802.65萬穗/hm2增加33.9萬穗/hm2，增幅為4.2%；單穗穗粒數(shù)為23.8粒，較對照23.0粒增加0.8粒，增幅為3.5%；千粒重為49.1 g，較對照48.8 g增加0.3 g，增幅為0.6%；產(chǎn)量為7 033.69 kg/hm2，較對照6 800.33 kg/hm2增加233.36 kg/hm2，增產(chǎn)3.4%。

表3 增施生物肥對啤酒大麥主要產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量結(jié)果影響

說明增施生物肥促進啤酒大麥分蘗，增加成穗數(shù)，提高單穗穗粒數(shù)和千粒重，但經(jīng)濟系數(shù)較對照降低1.3個百分點，降幅為2.6%。即生物肥對啤酒大麥生物學產(chǎn)量影響大于對經(jīng)濟產(chǎn)量影響。

從影響產(chǎn)量的三因素成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重看，生物肥對成穗數(shù)影響最大，其次為穗粒數(shù)，最后為千粒重。

2.4 增施生物肥對啤酒大麥原麥品質(zhì)的影響

增施生物肥對啤酒大麥原麥品質(zhì)有明顯影響(表4)，增施生物肥蛋白質(zhì)含量較對照增加0.3個百分點，增幅為2.5%；淀粉含量較對照增加0.3個百分點，增幅為0.5%；千粒重較對照增加0.3 g，增幅為0.6%；篩選率(>2.5 mm)較對照增加0.36個百分點，增幅為0.4%；瘦秕率(≤2.2 mm的篩選率)影響最大，較對照降低了0.18個百分點，降幅達14.1%；但對籽粒水分含量無影響。即增施生物肥增加籽粒蛋白質(zhì)、淀粉含量、提高千粒重和飽滿度，降低了籽粒瘦秕率。

表4 增施生物肥對啤酒大麥原麥品質(zhì)影響

增施生物肥處理的籽粒品質(zhì)均達或超過國家優(yōu)質(zhì)標準，說明施用生物肥明顯提高啤酒大麥原麥籽粒品質(zhì)。

2.5 增施生物肥對啤酒大麥麥芽品質(zhì)的影響

增施生物肥對啤酒大麥的麥芽品質(zhì)有顯著的影響(表5)，增施生物肥提高麥芽微粉浸出率、粗粉浸出率、a-氨基氮、可溶性氮含量，其中a-氨基氮增幅最大、為24.4%，其次為庫值增幅14.3%，可溶性氮含量增幅為5.5%，粗粉浸出率增幅為2.4%，微粉浸出率增幅為0.5%；但麥芽糖化力、粘度、粗細粉差、β-葡聚糖、蛋白質(zhì)含量均有所降低，其中粗細粉差降幅最大、為37.5%，其次為β-葡聚糖降幅22.9%，蛋白質(zhì)含量降幅為7.8%，粘度降幅為5.9%，糖化力降幅為1.4%；但對糖化時間和色度無影響。

表5 增施生物肥對啤酒大麥麥芽品質(zhì)影響

3 討論

土壤是一個活的生命體，施肥本質(zhì)上是培育土壤而非養(yǎng)育作物，通過促進土壤微生物來滿足作物營養(yǎng)的需求[12]。生物肥能夠改善農(nóng)作物根際土壤微生態(tài)環(huán)境和微生物菌落結(jié)構(gòu)，提高土壤酶活性、土壤肥力和改善土壤結(jié)構(gòu)[13-14]。生物肥含有大量有益活性菌體，在適宜的土壤環(huán)境中迅速繁殖，不僅激活土壤微生物，而且還增加了外源微生物數(shù)量，有利于加速土壤養(yǎng)分的分解、轉(zhuǎn)化和釋放，從而改善土壤微生物區(qū)系，同時微生物活動或代謝產(chǎn)物能分解土壤中礦物質(zhì)，給作物提供鈣、鎂、硫、硼、鋅、錳、鉬等多種中、微量元素[15-16]，為作物生長提供了養(yǎng)分保障[7]。根系是作物吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，根系的生長及其活力水平直接影響作物生長和產(chǎn)量，微生物活動分解有機類物質(zhì)直接刺激作物根系，促進根的生長及側(cè)根的形成，增大了根的有效吸收面積，減少了不利環(huán)境對作物造成的傷害，增強了根系對營養(yǎng)元素的吸收能力，進而促進作物生長發(fā)育，增強了光合性能[17]，提高蔬菜和水果[18-19]、馬鈴薯[20-21]、青稞[22]、水稻[23]的產(chǎn)量和品質(zhì)。

當生物肥施入土壤一段時間后，在環(huán)境因子的作用下，有機質(zhì)分解，微生物數(shù)量及活性增加，可利用養(yǎng)分含量增加，有利于啤酒大麥根系的生長，光合作用增強，促進啤酒大麥對養(yǎng)分和水分的吸收，從而影響啤酒大麥生長發(fā)育，本研究結(jié)果表明增施生物肥對啤酒大麥出苗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期無明顯影響，但成熟期較對照推遲2 d；施用生物肥促進啤酒大麥地上各器官生長發(fā)育，其中對葉鞘重影響最大，增幅為10.6%，其次為葉重增幅9.7%，莖稈干重增幅為3.5%，穗重增幅為1.9%，粒重增幅為1.1%，總重增幅為3.7%；從單穗各器官占總干重的比例看，其中葉、葉鞘重占總干重的比例增加，莖稈干重占總干重比例無變化，穗重和粒重較對照降低；從產(chǎn)量結(jié)果看，增施生物肥產(chǎn)量較對照增產(chǎn)3.4%，但經(jīng)濟系數(shù)較對照降低1.3個百分點，降幅為2.6%。

生物肥改善植株性狀明顯，增強植株抗逆性能[10，24]，改善產(chǎn)品品質(zhì)[17]。本研究結(jié)果表明，增施生物肥增加籽粒蛋白質(zhì)、淀粉含量，提高籽粒千粒重和飽滿度，降低了籽粒瘦秕率。從麥芽品質(zhì)看，增施生物肥提高麥芽微粉浸出率、粗粉浸出率、a-氨基氮、可溶性氮含量，其中a-氨基氮增幅最大、為24.4%，其次庫值增幅為14.3%，可溶性氮增幅為5.5%，粗粉浸出率提高2.4%，微粉浸出率提高0.5%；糖化力、粘度、粗細粉差、β-葡聚糖、蛋白質(zhì)含量均有所降低，其中粗細粉差降幅最大、為37.5%，其次β-葡聚糖降幅為22.9%，蛋白質(zhì)含量降幅為7.8%，粘度降幅為5.9%，糖化力降幅為1.4%；對糖化時間和色度無影響。本研究結(jié)果表明，增施生物肥能明顯促進啤酒大麥生長發(fā)育，提高啤酒大麥產(chǎn)量和品質(zhì)。

參考文獻：

[1] 胡雪峰，王效舉.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與土壤變化[J].生態(tài)環(huán)境學報，1998，7(1):64-67.

[2] 曹志洪.科學施肥與我國糧食安全保障[J].土壤，1998，30(2):57-63.

[3] 曹仁林，賈曉葵.我國集約化農(nóng)業(yè)中氮污染問題及防治對策[J].中國土壤與肥料，2001,(3):3-6.

[4] 張輝，李維炯，倪永珍.生物有機無機復合肥對土壤微生物活性的影響[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，2004，20(1):37-40.

[5] 沈德龍,曹鳳明,李力.我國生物有機肥的發(fā)展現(xiàn)狀和展望[J].中國土壤與肥料，2007，(6)：1-4.

[6] 孟瑤，徐鳳花，孟慶有,等.中國微生物肥料研究及應(yīng)用進展[J].中國農(nóng)學通報，2008，24(6):276-283.

[7] 盛下放，黃為一，曹曉英.硅酸鹽細菌NBT菌株解鉀效能及對鉀的吸持作用[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2001，7(4):459-466.

[8] 曹丹，宗良綱，肖峻,等.生物肥對有機黃瓜生長及土壤生物學特性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學報，2010，21(10):2587-2592.

[9] Sheehy J E，Mja D，Mitchell P L，et al.Critical nitrogen concentrations：implications for high-yielding rice(OryzasativaL.)cultivars in the tropics[J].Field Crops Research，1998，59(1):31-41.

[10] 張雪，王立，馬放,等.生物肥氮肥耦合對水稻資源利用的影響[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2012，44(8):39-42.

[11] 周莉華，李維炯，倪永珍.長期施用EM生物有機肥對冬小麥生產(chǎn)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2005，21(Z1):221-224.

[12] 席運官.有機農(nóng)業(yè)與中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的比較[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報，1997,(1):55-58.

[13] Liu F，Xing S，Ma H，et al.Plant growth-promoting rhizobacteria affect the growth and nutrient uptake of Fraxinus americana，containerseedlings[J].Applied Microbiology and Biotechnology，2013，97(10):4617.

[14] Marcote I，Hernández T，García C，et al.Influence of one or two successive annual applications of organic fertilizers on the enzyme activity of a soil under barley cultivation[J].Bioresource Technology，2001，79(2):147-154.

[15] 張富民，李源華.農(nóng)大哥生物肥對葡萄應(yīng)用效果試驗初報[J].閩東農(nóng)業(yè)科技，2005,(1):21-22.

[16] 邵孝侯，劉旭，周永波,等.生物有機肥改良連作土壤及烤煙生長發(fā)育的效應(yīng)[J].中國土壤與肥料，2011,(2):65-67.

[17] 劉方春，邢尚軍，馬海林,等.生物肥對冬棗生物學特性及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].水土保持學報，2010，24(6):222-226.

[18] 孫志棟，戴國輝，陳惠云,等.不同生物有機肥對設(shè)施栽培西蘭花生長、品質(zhì)與效益的影響分析[J].土壤通報，2013，44(4):918-924.

[19] 何永群，熊柳梅，樊保寧,等.有機質(zhì)生物有機復混肥對香蕉品質(zhì)與產(chǎn)量的影響[J].南方農(nóng)業(yè)學報，2012，43(1):67-69.

[20] 沈?qū)氃?，余斌，王?等.腐植酸銨、有機肥、微生物肥配施在克服甘肅干旱地區(qū)馬鈴薯連作障礙上的應(yīng)用研究[J].中國土壤與肥料，2011,(2):68-70.

[21] 何志剛，王秀娟，董環(huán),等.PGPR菌肥對馬鈴薯產(chǎn)量與肥料利用率影響的初步研究[J].中國土壤與肥料，2013,(2):100-103.

[22] 張堃，姚拓，張德罡,等.高寒地區(qū)聯(lián)合固氮菌肥對青稞的促生效應(yīng)研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2010，16(3):708-713.

[23] Wang Y J，Zong L G，Rui L I，et al.Effects of different fertilizers on the growth of tomato and soil enzymes activities and microbial biomass-C[J].Journal of Nanjing Agricultural University，2007,30 (3 )：83-87.

[24] 畢軍，夏光利，畢研文,等.腐殖酸生物活性肥料對冬小麥生長及土壤微生物活性的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2005，11(1):99-103.