減量施肥對(duì)啤酒大麥干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及肥料利用率的影響

包奇軍, 潘永東, 張華瑜, 柳小寧, 張東佳, 趙峰

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物與啤酒原料研究所, 蘭州 730070)

農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展和環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的兩大主題[1]。長(zhǎng)期以來,因過量施用氮、磷肥導(dǎo)致地表氮、磷養(yǎng)分的流失量較大，不僅降低了養(yǎng)分利用效率和施肥效益，同時(shí)也提高了徑流水中養(yǎng)分含量，對(duì)地表和地下水環(huán)境均構(gòu)成了較大威脅[2-4]。因此，在保證作物收益的前提下、優(yōu)化施肥管理、減少肥料投入、提高肥料利用率、降低環(huán)境污染成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要挑戰(zhàn)。近年來，優(yōu)化環(huán)境及肥料利用效率，控減施肥量化研究已逐漸成為眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)，有關(guān)減量施用的研究多以水稻種植為主[5-6]，在馬鈴薯、玉米、小麥等作物減量施肥研究大多以常規(guī)施肥量為基礎(chǔ)。尹梅等[7]研究結(jié)果表明，馬鈴薯減施90%K(30%+60%)處理產(chǎn)量與100% K處理產(chǎn)量沒有顯著差異。彭鈺潔等[8]研究表明，與常規(guī)施氮量比較,在 85%施氮量下,玉米幼苗根系分泌物中的α-葡萄糖、蘋果酸、亮氨酸、纈氨酸水平顯著增加。趙亞南等[9]研究表明，與常規(guī)施肥相比，減量施肥下小麥干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及其對(duì)籽粒灌漿的貢獻(xiàn)率增加28.5%、17.5%和20.7%，氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)效率和表觀回收率提高79.2%、69.1%和27.9%，磷肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)效率和表觀回收率提高91.1%、72.7%和68.5%。位高生等[10]研究表明，蜜柚較當(dāng)前氮磷施用量下氮肥減量 30%，磷肥減量 35%具有增產(chǎn)和明顯改善果實(shí)品質(zhì)的效果。啤酒大麥為啤酒工業(yè)的主要原料，施肥量對(duì)啤酒大麥產(chǎn)量及品質(zhì)有很大影響，因此，啤酒大麥上主要集中在施肥量對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[11-14]，而減量施肥對(duì)干物質(zhì)積累和肥料利用效益等尚未見報(bào)道。

適度從源頭上減少氮、磷養(yǎng)分的投入量, 科學(xué)降低氮、磷的排放，既能控制農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的污染，又能保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)田生態(tài)環(huán)境建設(shè)[15-17]。結(jié)合國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出農(nóng)業(yè)“一控(嚴(yán)格控制農(nóng)業(yè)用水)、兩減(減少化肥和農(nóng)藥使用量)、三基本(畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、農(nóng)膜基本資源化利用)”的要求，本文研究了減量施肥對(duì)甘肅省農(nóng)科院選育的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)啤酒大麥‘甘啤7號(hào)’生長(zhǎng)發(fā)育、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量、品質(zhì)、肥料利用率的影響，以期優(yōu)化西北啤酒大麥?zhǔn)┓蚀胧?、為?shí)現(xiàn)化肥零增長(zhǎng)的目標(biāo)提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為甘啤7號(hào)，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物與啤酒原料研究所提供。氮肥用尿素(N46%甘肅劉化集團(tuán)有限公司)，磷肥用磷酸二銨(N 16%、P2O546%，云南三環(huán)中化化肥有限公司)。

籽粒蛋白質(zhì)采用1241 Grain analyzer(FOSS TECATOR)近紅外儀測(cè)定，千粒重采用百分之一天平測(cè)定，飽滿度采用分級(jí)篩(SORTIMAT PFEUFFER)測(cè)定，單株莖、葉、葉鞘等干物質(zhì)質(zhì)量用萬分之一分析天平測(cè)定。

1.2 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)于2016年、2017年在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院武威市黃羊鎮(zhèn)啤酒大麥試驗(yàn)基地進(jìn)行。黃羊鎮(zhèn)代表河西東部平川灌區(qū)，海拔1 766 m，年日照時(shí)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(jī)質(zhì)1.71 %，全氮1.00 g·kg-1，全磷0.87 g·kg-1，全鉀38.5 g·kg-1，速效氮70.3 mg·kg-1，速效磷35.4 mg·kg-1，pH 8.30，前茬作物大麥，地力均勻，屬中等肥力，水澆地。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為T1(N 0 kg·hm-2+P2O50 kg·hm-2)、T2 (N 50 kg·hm-2+P2O550 kg·hm-2)、T3 (N 100 kg·hm-2+P2O5100 kg·hm-2)和對(duì)照CK(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥，N 150 kg·hm-2+P2O5150 kg·hm-2)。小區(qū)面積50 m2(10 m×5 m)，重復(fù)3次，處理間加2 m保護(hù)行，保護(hù)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(jì)算，肥料均作基肥播種前一次性施入。5月初第一水、6中旬第二水，其余田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.4 測(cè)試指標(biāo)與方法

在啤酒大麥抽穗期每一個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取株高相近，穗子大小基本相同且同一天抽穗的50個(gè)單穗掛牌，分別在抽穗揚(yáng)花期和成熟期成熟后取20個(gè)單穗的地上部，分成營(yíng)養(yǎng)體和籽粒兩部分，在80 ℃下烘至恒重，用萬分之一分析天平測(cè)定其干物質(zhì)質(zhì)量。收獲時(shí)按小區(qū)實(shí)際面積收獲計(jì)算產(chǎn)量，并且在每一個(gè)小區(qū)隨機(jī)取樣20株進(jìn)行考種，用于株高、穗長(zhǎng)、莖節(jié)長(zhǎng)度以及莖、葉、葉鞘等干物質(zhì)質(zhì)量測(cè)定。脫粒后取樣進(jìn)行籽粒品質(zhì)檢測(cè)分析，籽粒品質(zhì)由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院西北啤酒大麥及麥芽品質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析。

1.5 計(jì)算方法

花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量(kg·hm-2)=抽穗揚(yáng)花期干重-成熟期營(yíng)養(yǎng)器官干重[18]

花后同化物輸入籽粒量(kg·hm-2)=成熟期籽粒干重-營(yíng)養(yǎng)器官花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量[18]

氮素農(nóng)學(xué)效率(kg·kg-1)=(施氮處理籽粒產(chǎn)量-不施氮處理籽粒產(chǎn)量)/施氮量[19]

氮偏生產(chǎn)力(kg·kg-1)=施肥小區(qū)產(chǎn)量/施氮量[20]

經(jīng)濟(jì)系數(shù)=籽粒干重/地上部干重

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，應(yīng)用DPSv6.85軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 減量施肥料對(duì)啤酒大麥生育期的影響

從表1看出，減量施肥對(duì)啤酒大麥出苗期、拔節(jié)期無影響。從孕穗期開始隨著施肥量減少孕穗期、抽穗期、成熟期均較正常施肥提前，其中T1較對(duì)照孕穗期提前1 d，抽穗期提前2 d，成熟期提前3 d；T2與T3生育期基本一致，抽穗期較對(duì)照提前1 d，成熟期較對(duì)照提前1 d，即減量施肥對(duì)啤酒大麥營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)程無明顯影響，但對(duì)啤酒大麥生殖生長(zhǎng)具有明顯影響，生殖生長(zhǎng)不同階段均提前，生育期較正常施肥縮短。

表1 減量施肥下啤酒大麥生育期 Table 1 Growth period of barley under reducing fertilizer treatments

2.2 減量施肥料對(duì)啤酒大麥植株不同器官的影響

2.2.1減量施肥對(duì)啤酒大麥穗長(zhǎng)及莖節(jié)長(zhǎng)度的影響 大麥株高是由穗長(zhǎng)及各莖節(jié)組成，從圖1可以看出，減量施肥抑制啤酒大麥生長(zhǎng)發(fā)育，隨著施肥量的減少，大麥株高、穗長(zhǎng)和各莖節(jié)長(zhǎng)度均不同程度受抑制。其中對(duì)T1處理影響最大，其次為T2，對(duì)T3影響最小。即減量施肥抑制啤酒大麥生長(zhǎng)發(fā)育，其中對(duì)穗下第一莖節(jié)、第二莖節(jié)、第三莖節(jié)影響較大，對(duì)第四、第五、第六莖節(jié)影響較小，并且隨著施肥量的減少對(duì)大麥株高、穗長(zhǎng)和各莖節(jié)長(zhǎng)度影響越大。

圖1 減量施肥對(duì)啤酒大麥穗長(zhǎng)及莖節(jié)長(zhǎng)度的影響Fig.1 Influence of reducing fertilizer treatments on the length of barley ear and the stipes

2.2.2減量施肥對(duì)啤酒大麥單穗不同功能葉葉片干物質(zhì)質(zhì)量的影響 從圖2可以看出，減量施肥同樣抑制啤酒大麥不同功能葉生長(zhǎng)發(fā)育，其中對(duì)旗葉葉片干物質(zhì)質(zhì)量影響最大，依次為倒二葉、倒三葉、倒四葉、倒五葉，對(duì)倒六葉葉片干物質(zhì)質(zhì)量影響不大。并且隨著施肥量減少，啤酒大麥不同功能葉葉片干物質(zhì)質(zhì)量影響越大。

圖2 減量施肥對(duì)啤酒大麥單穗不同功能葉葉片干物質(zhì)質(zhì)量的影響Fig.2 Influence of reducing fertilizer treatments on dry matter of barley leaf

2.2.3減量施肥對(duì)啤酒大麥單穗不同葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量的影響 減量施肥抑制啤酒大麥葉鞘的生長(zhǎng)發(fā)育，致使啤酒大麥葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量降低(圖3)，其中對(duì)旗葉葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量重影響最大，其次為倒二葉葉鞘，再次為倒三葉葉鞘，倒四葉葉鞘、倒五葉葉鞘，對(duì)倒六葉葉鞘無影響。并且隨時(shí)施肥量的減少，對(duì)啤酒大麥葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量影響越大。

圖3 減量施肥對(duì)啤酒大麥不同葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量的影響 Fig.3 Influence of reducing fertilizer treatments on dry matter of barley leaf sheath

2.2.4減量施肥對(duì)啤酒大麥不同莖節(jié)干物質(zhì)質(zhì)量的影響 從圖4可以看出，減量施肥抑制啤酒大麥植株莖節(jié)生長(zhǎng)發(fā)育，致使啤酒大麥不同莖節(jié)干物質(zhì)質(zhì)量降低，隨著施肥量減少，對(duì)不同莖節(jié)干物質(zhì)質(zhì)量影響增大，其中對(duì)T1影響最大，其次為T2、T3。

圖4 減量施肥對(duì)啤酒大麥不同莖節(jié)干物質(zhì)質(zhì)量的影響Fig.4 Influence of reducing fertilizer treatments on dry matter of barley stem nodes

表2 減量施肥對(duì)啤酒大麥單穗地上各器官干物質(zhì)質(zhì)量及占總干物質(zhì)質(zhì)量的比例Table 2 Ratios of various organs dry weight and total dry weight in reducing fertilizer treatments

2.2.5減量施肥對(duì)啤酒大麥單穗地上各器官干物質(zhì)質(zhì)量及占總干物質(zhì)質(zhì)量影響 從表2可以看出，減量施肥啤酒大麥地上部穗、籽粒、葉、葉鞘、莖節(jié)等干物質(zhì)質(zhì)量均較對(duì)照降低，但差異不顯著。從兩年試驗(yàn)結(jié)果看，減量施肥葉片干物質(zhì)質(zhì)量降幅最大，其次為葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量、再次莖稈干物質(zhì)和穗干物質(zhì)質(zhì)量，籽粒干物質(zhì)質(zhì)量降幅差異不大。從不同處理看，T1干物質(zhì)質(zhì)量降幅最大，降幅達(dá)15.35%，其中葉干物質(zhì)質(zhì)量降幅為21.56%，莖稈干物質(zhì)質(zhì)量降幅為19.19%，葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量降幅為17.13%，穗和籽粒干物質(zhì)質(zhì)量降幅為12.86%和6.56%；T2干物質(zhì)質(zhì)量降幅次之，為10.68%，其中葉干物質(zhì)質(zhì)量降幅為18.38%，莖稈干物質(zhì)質(zhì)量降幅為15.05%，葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量降幅為13.20%，穗和籽粒干物質(zhì)質(zhì)量降幅分別為7.67%和3.98%；T3干物質(zhì)質(zhì)量降幅為3.61%，其中葉干物質(zhì)質(zhì)量降幅為10.13%，葉鞘干物質(zhì)質(zhì)量降幅為9.28%，莖稈干物質(zhì)質(zhì)量降幅為4.65%，穗和籽粒干物質(zhì)質(zhì)量降幅分別為1.48%和1.18%；兩年趨勢(shì)基本一致，但年際間降幅不同，其中葉、葉鞘、莖節(jié)等干物質(zhì)質(zhì)量降幅2016年大于2017年度；穗和籽粒干物質(zhì)質(zhì)量降幅2016年小于2017年度。

綜上，減量施肥抑制啤酒大麥莖、葉、葉鞘、穗、籽粒生長(zhǎng)發(fā)育，植株總的綠葉面積減少，植株總的光合產(chǎn)物減少，導(dǎo)致植株地上部穗、籽粒、葉、葉鞘、莖節(jié)等干物質(zhì)質(zhì)量降低。

2.3 減量施肥對(duì)啤酒大麥產(chǎn)量性狀的影響

從兩年結(jié)果看(表3)，基本苗隨著施肥量減少較對(duì)照增加，兩年平均T1為433.50 萬·hm-2，較對(duì)照提高11.43%，T2為427.50萬·hm-2，較對(duì)照提高9.91%，T3為399.00 萬·hm-2，較對(duì)照提高2.58%，對(duì)照為388.95萬·hm-2，年際間趨勢(shì)基本一致，但2016年處理之間差異不顯著，2017年處理間差異達(dá)顯著水平；分蘗成穗數(shù)隨施肥量減少明顯較對(duì)照降低，年際間趨勢(shì)基本一致，且差異達(dá)極顯著水平，其中T1為693.15 萬穗·hm-2，較對(duì)照降低17.07%，T2為755.85 萬穗·hm-2，較對(duì)照降低9.57%，T3為812.10萬穗·hm-2，較對(duì)照降低2.84%，對(duì)照為835.80萬穗·hm-2；隨著施肥量減少穗粒數(shù)減少，兩年趨勢(shì)一致且差異不顯著，穗粒數(shù)T1為21.8粒，較對(duì)照降低11.76%，T2、T3分別為22.5、23.4粒，對(duì)照為24.7粒。減量施肥千粒重均高于對(duì)照，T1最高為49.8 g，T2為48.7 g，T3為47.4 g，對(duì)照為45.6 g，且差異達(dá)顯著水平；隨著施肥量的減施，啤酒大麥倒伏顯著降低，年際間趨勢(shì)基本一致，且差異達(dá)極顯著水平。

表3 減量施肥下啤酒大麥主要產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量Table 3 Yield components of barley under reducing fertilizer treatments

從產(chǎn)量看，減量施肥明顯降低啤酒大麥產(chǎn)量，各處理產(chǎn)量均較對(duì)照減產(chǎn)，年際間趨勢(shì)一致差異均達(dá)極顯著水平，兩年平均T1為5 385.60 kg·hm-2，較對(duì)照減產(chǎn)38.31%，其次為T2為6 839.01 kg·hm-2，較對(duì)照減產(chǎn)21.66%，T3為8 136.41 kg·hm-2，較對(duì)照減產(chǎn)6.8%；減量施肥提高啤酒大麥經(jīng)濟(jì)系數(shù)，但差異不顯著。

減量施肥提高啤酒大麥出苗率、千粒重、植株抗倒伏能力和經(jīng)濟(jì)系數(shù)，但分蘗成穗數(shù)成穗數(shù)明顯降低，導(dǎo)致產(chǎn)量明顯降低。但經(jīng)濟(jì)系數(shù)較對(duì)照提高，說明減施氮磷肥對(duì)啤酒大麥生物學(xué)產(chǎn)量影響大于對(duì)經(jīng)濟(jì)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,減量施肥對(duì)成穗數(shù)影響最大，其次為千粒重、最后為穗粒數(shù)。

2.4 減量施肥對(duì)啤酒大麥原麥品質(zhì)的影響

減量施肥對(duì)啤酒大麥蛋白質(zhì)含量影響(表4)極顯著，隨著施肥量減少，籽粒蛋白質(zhì)含量呈降低趨勢(shì)，年際間趨勢(shì)一致，且處理間差異達(dá)極顯著水平，其中T1蛋白質(zhì)含量為10.8%，較對(duì)照降低1.7個(gè)百分點(diǎn)，降幅為13.60%，T2蛋白質(zhì)含量為11.6%，較對(duì)照降低0.9個(gè)百分點(diǎn)，降幅為7.20%，T3蛋白質(zhì)含量為12.1%，較對(duì)照降低0.4個(gè)百分點(diǎn)，降幅為3.6%。

表4 減量施肥對(duì)啤酒大麥原麥品質(zhì)Table 4 Quality of barley under reducing fertilizer treatments

隨著施肥量減少，啤酒大麥籽粒千粒重呈上升趨勢(shì)，差異達(dá)顯著水平，年際間區(qū)域基本一致，其中T1千粒重為49.8 g，較對(duì)照增加4.2 g，增幅為9.21%；T2千粒重為48.7 g，較對(duì)照增加3.1 g，增幅為6.69%；T3千粒重為47.4 g，較對(duì)照增加1.8 g，增幅為3.84%。

減量施肥對(duì)啤酒大麥飽滿度(腹徑≥2.5 mm)有顯著影響，隨著施肥量的減少，飽滿度(腹徑≥2.5 mm)呈上升趨勢(shì)，其中T1為94.2%，較對(duì)照增加6.4個(gè)百分點(diǎn)，增幅為7.13%，T2為94.2%，較對(duì)照增加5.1個(gè)百分點(diǎn)，增幅為5.67%，T3為91.7%，較對(duì)照增加2.6個(gè)百分點(diǎn)，增幅為2.9%，年際間趨勢(shì)基本一致，但2016處理之間差異顯著水平，2017年處理間差異達(dá)極顯著水平。從籽粒原麥品質(zhì)看，各處理籽粒原麥品質(zhì)均達(dá)國(guó)家優(yōu)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 減量施肥對(duì)籽粒產(chǎn)量形成與肥料效率的影響

從表5可以看出，隨著施肥量減少，花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量減少，對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率也隨之減少，花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率在8.17%～20.08%之間，而花后同化物輸入籽粒的輸入量隨施肥量的減少而減少，但對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率增加，對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率在79.92%～91.83%之間，年際間變化基本一致，且處理間差異顯著。表明產(chǎn)量的形成主要源于花后同化物的輸入，減量施肥降低了大麥花前貯藏干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后同化物對(duì)籽粒的輸入量，同時(shí)減量施肥降低花前貯藏干物質(zhì)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)，提高花后同化物對(duì)籽粒貢獻(xiàn)，但花前貯藏干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著大于花后同化物對(duì)籽粒的輸入量，從而降低大麥產(chǎn)量。

表5 減量施肥下啤酒大麥肥料效率Table 5 Fertilizer use efficience of barely under reducing fertilizer treatments

氮肥農(nóng)學(xué)效率是評(píng)價(jià)作物施肥成效和產(chǎn)量水平的重要指標(biāo)之一，反映了氮素從源到籽粒庫(kù)的分配比例和施肥對(duì)光合產(chǎn)物的影響。隨著施肥量減少，氮素農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力提高，年際間趨勢(shì)基本一致。2016年氮素農(nóng)學(xué)效率之間差異顯著，2017年氮素農(nóng)學(xué)效率之間差異不顯著，但兩年氮肥偏生產(chǎn)力各處理之間差異均達(dá)極顯著水平。說明在減量施肥處理下，大麥能夠通過自身調(diào)節(jié)更為有效地利用肥料中的氮。

2.6 減量施肥對(duì)啤酒大麥經(jīng)濟(jì)效益的影響

減量施肥對(duì)啤酒大麥經(jīng)濟(jì)效益影響極顯著(表6)，隨著施肥量減少，各處理總產(chǎn)值，純收益、產(chǎn)投比均較對(duì)照降低，年際間趨勢(shì)基本一致，且差異達(dá)極顯著水，其中T1純收益較對(duì)照降低4 246.21元·hm-2，降幅達(dá)54.97%，產(chǎn)投比降低0.53，降幅達(dá)24.14%，T2純收益較對(duì)照降低2 777.23元·hm-2，降幅達(dá)29.45%，產(chǎn)投比降低0.23，降幅為10.34%，T3純收益較對(duì)照降低685.34元·hm-2，降幅達(dá)7.27%，產(chǎn)投比降低0.02，降幅為0.69%。從經(jīng)濟(jì)效益看，減量施肥不利于產(chǎn)量形成，降低收益，但從生態(tài)效益看，減量施肥可以節(jié)省化肥用量，綜合經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益看，適當(dāng)減量施肥對(duì)純收益無顯著影響，不僅能降低肥料肥投入量，還有助于提高肥料的利用率和產(chǎn)投比。

表6 減量施肥下啤酒大麥經(jīng)濟(jì)效益Table 6 Economic benefits of barely production under reducing fertilizer treatments

3 討論

3.1 減量施肥影響啤酒大麥生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)積累

氮素是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸和葉綠素的組成成分，當(dāng)?shù)爻渥銜r(shí)，植物可合成較多的蛋白質(zhì)，促進(jìn)細(xì)胞的分裂和增長(zhǎng)，缺氮往往表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢，植株矮小，禾本科作物則表現(xiàn)為分孽少。磷是植物體內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)和酶等多種重要化合物的組成元素，可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)。作物缺磷時(shí)，表現(xiàn)為生長(zhǎng)遲緩、產(chǎn)量降低。作物生長(zhǎng)過程中所需要的氮磷主要由根系吸收提供，土壤的氮磷含量顯著影響著根系對(duì)氮素的吸收[21-22]，從而影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育。研究結(jié)果表明，減量施肥影響啤酒大麥生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)的積累，減量施肥下啤酒大麥孕穗期、抽穗期、成熟期均對(duì)照提前，株高、穗長(zhǎng)和各莖節(jié)長(zhǎng)度均較對(duì)照縮短，葉、葉鞘、莖稈、籽粒等干物質(zhì)質(zhì)量均較對(duì)照降低，分蘗成穗數(shù)顯著低于對(duì)照，且隨著施肥量減少影響越大，但出苗率、籽粒千粒重和植株抗倒伏能力均較對(duì)照明顯提高。

3.2 減量施肥影響啤酒大麥產(chǎn)量和品質(zhì)

干物質(zhì)積累因作物種類、品種、環(huán)境因素和栽培管理措施的不同而存在較大差異[23-25]。而干物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，直接影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的形成[26-27]。研究結(jié)果表明，減量施肥均較對(duì)照減產(chǎn)，兩年平均T1為5 385.60 kg·hm-2，較對(duì)照減產(chǎn)38.31%，其次為T2為6 839.01 kg·hm-2，較對(duì)照減產(chǎn)21.66%，T3為8 136.41 kg·hm-2，較對(duì)照減產(chǎn)6.8%，處理間差異達(dá)極顯著水平，兩年趨勢(shì)基本一致。從影響產(chǎn)量的三因素成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重看，減量施肥對(duì)成穗數(shù)影響最大且差異達(dá)極顯著水平，其次為千粒重、最后為穗粒數(shù)但差異不顯著。從籽粒品質(zhì)看減量施肥籽粒蛋白質(zhì)含量降低，千粒重上升， 飽滿度(腹徑≥2.5 mm)增大，而且品質(zhì)均較對(duì)照有明顯改善，主要因?yàn)橥寥鲤B(yǎng)分含量少，成穗主要依靠主穗成穗，成穗數(shù)降低，每個(gè)籽粒獲得的養(yǎng)分充足，千粒質(zhì)量升高，這與前人研究結(jié)果一致[6-10]。

3.3 減量施肥影響啤酒大麥產(chǎn)量形成與肥料效率

籽粒灌漿物質(zhì)來源包括花前合成貯藏于營(yíng)養(yǎng)器官并在花后轉(zhuǎn)移到籽粒的同化物，以及花后合成直接運(yùn)移至籽粒的光合產(chǎn)物[28]。本研究結(jié)果表明，花前貯藏干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率在8.17%～20.08%之間，而花后同化物輸入籽粒的輸入量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率在79.92%～91.83%之間。表明產(chǎn)量的形成主要源于花后同化物的輸入，減量施肥降低了大麥花前貯藏干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后同化物對(duì)籽粒的輸入量，同時(shí)減量施肥降低花前貯藏干物質(zhì)對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)，提高花后同化物對(duì)籽粒貢獻(xiàn)，因花前貯藏干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著小于花后同化物對(duì)籽粒的輸入量，從而降低大麥產(chǎn)量，致使總產(chǎn)值、純收益、產(chǎn)投比均較對(duì)照降低。因此,適當(dāng)降低氮磷肥施用量是提高其肥料利用率的途徑之一，但施肥量過低，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量嚴(yán)重降低，所以在啤酒大麥生產(chǎn)中必需二者兼顧。

隨著施肥量減少，氮素農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力提高，氮肥偏生產(chǎn)力各處理之間差異均達(dá)極顯著水平。說明在減量施肥處理下，大麥能夠通過自身調(diào)節(jié)更為有效地利用肥料中的氮，而每千克氮肥生產(chǎn)的籽粒也高于對(duì)照。這與前人研究結(jié)果一致，彭鈺潔等[6]適當(dāng)減施肥油菜氮、磷肥料利用率均有所提高，部分處理效果明顯達(dá)到了顯著水平，李恩堯等[29]和趙士誠(chéng)等[30]研究結(jié)果均表明，減量施肥后玉米產(chǎn)量沒有顯著降低，肥料利用率反而略有增加。