不同生育時(shí)期追施氮肥對(duì)啤酒大麥生長動(dòng)態(tài)及品質(zhì)的影響

趙 云,李鵬兵 ,孔建平,謝香文,俞天勝,趙 亮,賈永紅,魏海鵬,方伏榮,向 莉

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)麥類試驗(yàn)站，新疆奇臺(tái) 831800；2.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所,烏魯木齊 830091)；4.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所,烏魯木齊 830091

0 引 言

【研究意義】大麥(HordeumvulgareL.)屬禾本科大麥屬，其適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、營養(yǎng)豐富，在食用、飼料、釀酒等方面用途廣泛[1]。氮肥合理施用提高大麥產(chǎn)量明顯[2]。植株葉片葉綠素含量增加，光合性能提高，綠葉功能期延長，光合產(chǎn)物累積量的增加，產(chǎn)量提升，都與氮肥的合理施用密切相關(guān)[3]。生產(chǎn)中，一些不科學(xué)施用氮肥使肥料利用率降低，且部分未被充分利用的肥料還造成了土壤及地下水的污染[4]。研究合理的氮肥運(yùn)籌方式，對(duì)提高大麥產(chǎn)量與品質(zhì)、提高肥料利用率有重要意義。【前人研究進(jìn)展】宋佳潔等[5]指出，小麥株高、穗長與氮肥運(yùn)籌密切相關(guān)，尤其在拔節(jié)期追施氮肥株高和穗長顯著增加。J-Y Dang等[6]認(rèn)為，拔節(jié)期重施氮肥可以提高分蘗成穗率，增加成穗數(shù)，提高穗粒數(shù)。Zhang L等[7]研究表明，推遲追施氮肥時(shí)間，即在小麥拔節(jié)至孕穗期間追肥，增產(chǎn)作用明顯。楊延兵等[8]認(rèn)為在確?；适┳闱闆r下，孕穗期追施一定量的氮肥，籽粒產(chǎn)量提高更為顯著。楊麗娟等[9]研究表明，追肥時(shí)期推遲可以提高小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)，以拔節(jié)期施用對(duì)產(chǎn)量影響最為顯著。姚金寶等[10]研究表明，在拔節(jié)期追肥可以獲得較高的穗數(shù)和穗粒數(shù)，獲得高產(chǎn)。Shen Jianhui等[11]研究表明，蛋白質(zhì)含量隨追氮時(shí)期的推遲呈正相關(guān)規(guī)律變化，即追施時(shí)間越晚，蛋白質(zhì)含量越高。吳宏亞等[12]則闡明，高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)無法協(xié)同提高，拔節(jié)期追施氮肥對(duì)產(chǎn)量的提升最為明顯而此時(shí)蛋白質(zhì)含量卻不高，孕穗期追施氮肥對(duì)蛋白質(zhì)含量的提升明顯但產(chǎn)量卻再無顯著增加。研究表明，適當(dāng)推遲施氮時(shí)期可以提高小麥籽粒產(chǎn)量及籽粒蛋白質(zhì)，有效地改善籽粒加工品質(zhì)[13]。麥類作物的生長動(dòng)態(tài)、產(chǎn)量及品質(zhì)的變化與氮肥追施時(shí)期關(guān)系密切。但可能由于生態(tài)區(qū)的不同、品種差異、土質(zhì)及土壤肥力水平差異、南北耕種及管理模式等的不同，關(guān)于最佳的追氮時(shí)期研究并沒有一個(gè)完全的定論[14-16]。氮肥施入時(shí)期過晚，會(huì)造成作物貪青晚熟，其相關(guān)農(nóng)藝性狀，產(chǎn)量都會(huì)受到影響[17-18]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于不同生育時(shí)期追施氮肥對(duì)麥類作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究，多集中在小麥，有關(guān)在啤酒大麥上的相關(guān)研究報(bào)道相對(duì)較少。研究不同生育時(shí)期追施氮肥對(duì)啤酒大麥生長動(dòng)態(tài)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以新疆主栽大麥品種為材料，分析不同追氮時(shí)期對(duì)啤酒大麥的生長動(dòng)態(tài)指標(biāo)、群體物質(zhì)生產(chǎn)特性、產(chǎn)量及品質(zhì)形成的影響，研究大麥氮肥最佳運(yùn)籌措施，為新疆大麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供一定的技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試供品種為甘啤4號(hào)(甘肅省農(nóng)科院)、墾啤7號(hào)(甘肅農(nóng)墾科學(xué)院)、新啤4號(hào)、新啤8號(hào)(轉(zhuǎn)引)。試驗(yàn)于2015年在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺(tái)麥類試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)地距奇臺(tái)縣以南15 km，E 89°12′，N 44°13′，屬中溫帶大陸性半荒漠干旱性氣候，年平均氣溫5.5℃左右，夏季極端最高溫度39℃，極端最低溫度-37.3℃。年平均降水量269.4 mm，無霜期平均153 d，≥10℃的活動(dòng)積溫為2 800～3 300℃。前茬作物大豆，土壤為黃壤土，肥力水平中等。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主裂區(qū)為追施氮肥時(shí)期，設(shè)4個(gè)水平，分別為2葉1心期(A1)、拔節(jié)期(A2)、孕穗期(A3)、抽穗期(A4)，以不作追肥處理為對(duì)照(CK)，在特定生育時(shí)期追施一定量的氮肥(其他時(shí)期不追肥)；副裂區(qū)為品種，共4個(gè)啤酒大麥品種，分別為甘啤4號(hào)(B1)、墾啤7號(hào)(B2)、新啤4號(hào)(B3)、新啤8號(hào)(B4)。共16個(gè)處理，小區(qū)長2.5 m，寬2 m，面積5 m2，行距0.2 m，3次重復(fù)，密度為375×104粒/hm2，播種施入少量的農(nóng)家肥作為底肥。規(guī)定生育期追施的氮肥為尿素(N:46%)，用量為225 kg/hm2，田間管理同大田生產(chǎn)。記載播種期、出苗期、抽穗期、成熟期、收獲期。表1

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 生長動(dòng)態(tài)指標(biāo)

①定點(diǎn)。②測(cè)定高莖數(shù)，具體參照喬玉強(qiáng)等[19]方法進(jìn)行。③統(tǒng)計(jì)株高，參照L-I Gang-Hua等[20]的方法進(jìn)行。

1.2.2.2 產(chǎn)量構(gòu)成因子及產(chǎn)量

產(chǎn)量構(gòu)成因子(穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重)及產(chǎn)量的測(cè)定，具體步驟參照Liang Peng等[21]的方法進(jìn)行。

1.2.2.3 蛋白質(zhì)含量

各試驗(yàn)小區(qū)分別取500 g，采用凱氏定氮法測(cè)定籽粒蛋白質(zhì)含量，參照史瑋等[22]方法進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2013和SPSS Statistics 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生育時(shí)期追施氮肥對(duì)出苗期、抽穗期、成熟期的影響

研究表明，4個(gè)品種在不同處理下出苗期一致，均在4月22日。在拔節(jié)期追施氮肥，各品種的抽穗期、成熟期均明顯推遲，抽穗期相比CK明顯推遲2 d，成熟期推遲約4 d左右。隨著追施時(shí)期的推遲，抽穗時(shí)期不再變化，而成熟期隨著追施氮肥的推遲不斷推遲。表1

表1 不同生育時(shí)期追施氮肥啤酒大麥出苗期、抽穗期、成熟期變化Table 1 Changes in the emergence stage, heading stage, and maturity stage of top-fertilized beer barley in different growth stages

2.2 不同生育時(shí)期追施氮肥啤酒大麥全生育期天數(shù)的變化

研究表明，隨著追施氮肥大麥生育時(shí)期的推遲，4個(gè)品種的生育期天數(shù)變化規(guī)律基本一致，均呈“S”曲線變化。隨著追施氮肥時(shí)期的逐漸后移，4個(gè)品種的生育期天數(shù)均增加。甘啤4號(hào)在A1與A2時(shí)期追施氮肥，生育期天數(shù)相較CK顯著增加4 d；在A3與A4時(shí)期追施氮肥，全生育期天數(shù)相較CK顯著增加7 d。墾啤7號(hào)、新啤4號(hào)和新啤8號(hào)在A1與A2時(shí)期追施氮肥，生育期天數(shù)相比對(duì)照均顯著增加4 d；在A3與A4時(shí)期追施氮肥，生育期天數(shù)相比對(duì)照均顯著增加8 d。隨著追施氮肥時(shí)間的推遲，品種間生育期天數(shù)差異顯著，且墾啤7號(hào)>甘啤4號(hào)>新啤8號(hào)>新啤4號(hào)。表2，圖1

表2 不同品種間生育期天數(shù)方差Table 2 Analysis table of variance of growth days between different varieties

注：不同小寫字母代表不同處理間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。下同Note: Different lowercase letters represent significant differences between the different treatments (P< 0.05). The same as below圖1 不同品種不同生育時(shí)期追施氮肥啤酒大麥生育期天數(shù)變化Fig. 1 Variations of days during the growing period of different varieties of beer barley topped with nitrogen

2.3 不同生育時(shí)期追施氮肥啤酒大麥生長動(dòng)態(tài)變化

研究表明，甘啤4號(hào)在2葉1心期追施氮肥最高總莖數(shù)最多，約965.60×104株/hm2，其次是拔節(jié)期，與CK相比差異顯著；在孕穗期與抽穗期追施氮肥，與CK無顯著性差異。墾啤7號(hào)的最高總莖數(shù)，2葉1心期追施氮肥>CK>拔節(jié)期追施氮肥>孕穗期追施氮肥>抽穗期追施氮肥，在峰值期最高總莖數(shù)約為1 069.50×104株/hm2，且各時(shí)期間差異顯著。新啤4號(hào)在2葉1心期追施氮肥最高總莖數(shù)亦最高，約為994.48×104株/hm2，與CK相比差異顯著； 在A2、A3、A4時(shí)期分別追施氮肥，其最高總莖數(shù)均略低于CK，相較CK但均無顯著性差異。新啤8號(hào)在2葉1心期追施氮肥，最高總莖數(shù)最多，約為1 125.06×104株/hm2，相較CK差異顯著；在A2、A3、A4時(shí)期分別追施氮肥，其最高總莖數(shù)均低于CK。品種間最高總莖數(shù)差異顯著，且墾啤7號(hào)、新啤8號(hào)2品種最高總莖數(shù)表現(xiàn)最好。4個(gè)品種在拔節(jié)期追施氮肥株高最高，其次在2葉1心期追施氮肥，株高較高，且與其它時(shí)期追施相比，差異顯著。4品種間新啤4號(hào)平均株高最高，為84.90 cm。且株高高度新啤4號(hào)>墾啤7號(hào)>甘啤4號(hào)>新啤8號(hào)，各品種間差異顯著。表3，圖2

注：A代表最高總莖數(shù)、B代表株高Note: A represents the highest total stem number, B represents the plant height圖2 不同品種在不同生育時(shí)期追施氮肥啤酒大麥生長動(dòng)態(tài)變化Fig. 2 Dynamics of growth of different varieties of beer barley topdressed withnitrogen fertilizer at different growth stages

表3 不同品種間生長動(dòng)態(tài)指標(biāo)方差Table 3 Analysis of variance of growth dynamic indexes among different varieties

2.4 不同生育時(shí)期追施氮肥對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響

研究表明，在2葉1心期追施氮肥，4個(gè)品種的有效穗數(shù)最多，且相比CK差異顯著，甘啤4號(hào)有效穗數(shù)增加約155.86×104株/hm2，墾啤7號(hào)有效穗數(shù)增加約141.20×104株/hm2，新啤4號(hào)有效穗數(shù)增加約138.13×104株/hm2，新啤8號(hào)有效穗數(shù)增加約205.97×104株/hm2；其次在拔節(jié)期有效穗數(shù)最高。4個(gè)品種在拔節(jié)期追施氮肥，穗粒數(shù)達(dá)到最多，且相比CK差異顯著。甘啤4號(hào)、新啤4號(hào)在拔節(jié)期追施氮肥千粒重相較CK增加顯著；墾啤7號(hào)、新啤8號(hào)在拔節(jié)期、孕穗期追施氮肥千粒重相較CK增加顯著。4品種間甘啤4號(hào)千粒重最高，達(dá)到了51.74 g，且4品種千粒重差異顯著，甘啤4號(hào)>墾啤7號(hào)>新啤4號(hào)>新啤8號(hào)。4品種的產(chǎn)量峰值均出現(xiàn)在拔節(jié)期，產(chǎn)量分別為480.94、479.27、499.27和492.49 kg/667m2。甘啤4號(hào)在拔節(jié)期產(chǎn)氮肥，產(chǎn)量相比對(duì)照顯著增加100 kg；墾啤7號(hào)在拔節(jié)期、2葉1心期追施氮肥，產(chǎn)量相比對(duì)照分別顯著增加99與78 kg/667m2；新啤4號(hào)在拔節(jié)期、2葉1心期追施氮肥，產(chǎn)量相比對(duì)照分別顯著增加147與111 kg/667m2；新啤8號(hào)在拔節(jié)期產(chǎn)氮肥，產(chǎn)量相比對(duì)照顯著增加96 kg。在2葉1心期與拔節(jié)期追施氮肥，對(duì)有效穗數(shù)影響較大，在拔節(jié)期追施氮肥對(duì)穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量影響最大。表4，圖3

注：A代表有效穗數(shù)、B代表穗粒數(shù)、C代表千粒重、D代表產(chǎn)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圖3 不同品種在不同生育時(shí)期追施氮肥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子變化Fig. 3 Variations in yield and component factors of topdressing nitrogen fertilizers at different growth stages

表4 不同品種間產(chǎn)量構(gòu)成因子及產(chǎn)量方差Table 4 Analysis of yield components and yield variance between different varieties

2.5 不同生育時(shí)期追施氮肥對(duì)啤酒大麥蛋白質(zhì)含量影響

研究表明，在不同生育時(shí)期氮肥甘啤4號(hào)、墾啤7號(hào)、新啤4號(hào)和新啤8號(hào)4品種蛋白質(zhì)含量均呈遞增趨勢(shì)變化。在拔節(jié)期追施氮肥，蛋白質(zhì)含量增量迅速，相比CK，蛋白含量分別增加2.80%、2.10%、2.40%、2.70%，在孕穗期與抽穗期追施氮肥，蛋白質(zhì)含量不在增加。隨著追施氮肥時(shí)期的推遲，蛋白質(zhì)含量逐漸增加。在不同生育時(shí)期追施氮肥，對(duì)甘啤4號(hào)、墾啤7號(hào)蛋白質(zhì)含量影響較大。表5，圖4

圖4 不同品種在不同生育時(shí)期追施氮肥蛋白質(zhì)含量變化Fig. 4 Variation of protein content of topdressing nitrogen fertilizer in different breeds at different growth stages

表5 不同品種間蛋白質(zhì)含量方差Table 5 Analysis of variance of protein content among different varieties

3 討 論

合理施用氮肥可以有效改善作物群體質(zhì)量，對(duì)作物群體密度、冠層特征、穗部形態(tài)、產(chǎn)量構(gòu)成等均具有明顯的調(diào)控作用。實(shí)現(xiàn)大麥高產(chǎn)栽培的目標(biāo)，建立合理的群落結(jié)構(gòu)，提高群落質(zhì)量是關(guān)鍵[23]。吳云蘭等[24]研究表明，在施氮量相同的條件下，在拔節(jié)期和孕穗期追施氮肥可以協(xié)調(diào)好群體與個(gè)體矛盾。肖國濱等[25]研究表明，增施氮肥促進(jìn)了作物整個(gè)生育期的延長和發(fā)育。陳旭等[26]和楊廣東等[27]亦闡明，增加后期追氮比例，小麥成熟期推遲，全生育期延長。研究亦得出相同結(jié)論，隨著追施氮肥時(shí)期的推遲，4個(gè)品種的成熟期明顯推遲，全生育期顯著增加。張國良等[28]研究認(rèn)為，在拔節(jié)追施氮肥能夠增加成穗能力，使群體質(zhì)量朝著較好的趨勢(shì)發(fā)展，有效穗數(shù)、莖蘗數(shù)增高。研究表明，4個(gè)品種在2葉1心期追施氮肥,其最高總莖數(shù)表現(xiàn)最好，處理相比CK差異顯著，其次在拔節(jié)期表現(xiàn)最優(yōu)；株高的追肥峰值期在拔節(jié)期，該時(shí)期相比CK差異顯著。有研究表明，隨追氮時(shí)期延后，穗數(shù)逐步減少[29]，千粒重增加[30]，拔節(jié)期追施氮肥粒數(shù)最多，其次在孕穗期追氮粒數(shù)較多[30]，拔節(jié)期和孕穗期追施氮肥產(chǎn)量均顯著升高，但拔節(jié)期>孕穗期，且二者之間差異不顯著[31]。Feng Lou 等[32]通過研究弱筋小麥亦闡明，籽粒千粒重、穗粒數(shù)及產(chǎn)量均在拔節(jié)期追施氮肥提高較多。但吳光磊等[33]研究指出，氮肥大多用于營養(yǎng)器官的建成，在拔節(jié)期追施氮或在分蘗和孕穗期追施氮肥，只要在不發(fā)生倒伏的前提下，也能起到增加粒重，提高產(chǎn)量的作用。關(guān)于氮肥追施時(shí)期對(duì)產(chǎn)量的影響，前人研究不盡相同。研究表明，在2葉1心期追施氮肥，有效穗數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)；在拔節(jié)期追施其穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量最高，A3處理相比CK及其它幾個(gè)處理差異顯著，甘啤4號(hào)、墾啤7號(hào)、新啤4號(hào)和新啤8號(hào)間產(chǎn)量差異顯著。關(guān)于氮肥運(yùn)籌和作物籽粒蛋白質(zhì)含量的聯(lián)系，研究者均廣泛認(rèn)為隨追氮時(shí)間的后移，籽粒蛋白質(zhì)含量呈逐漸遞增規(guī)律變化[34]。何力劍等[15]通過設(shè)計(jì)不同氮肥運(yùn)籌試驗(yàn)，得出在拔節(jié)期和抽穗期追施氮肥籽粒蛋白質(zhì)含量顯著增加，但拔節(jié)期最優(yōu)。陳愛大等[35]認(rèn)為籽粒蛋白質(zhì)含量的增加與追氮時(shí)期的推遲有一定的關(guān)系，在孕穗期追氮蛋白質(zhì)含量達(dá)到最高。關(guān)于在不同生育時(shí)期追施氮肥對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量的影響前人研究不盡相同。研究表明，隨著追施氮肥時(shí)期的推遲，4品種的蛋白質(zhì)含量均呈遞增趨勢(shì)，在A3時(shí)期追施氮肥期蛋白質(zhì)含量增加最多，且相比其余處理差異顯著。

4 結(jié) 論

隨著追施氮肥時(shí)期的延后，4個(gè)品種的抽穗期、成熟期均有所推遲，且全生育期天數(shù)相比CK顯著增加，甘啤4號(hào)、墾啤7號(hào)、新啤4號(hào)和新啤8號(hào)4品種間差異顯著。在峰值期2葉1心期追施氮肥，最高總莖數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)，與其它處理差異顯著，甘啤4號(hào)、墾啤7號(hào)、新啤4號(hào)和新啤8號(hào)間4品種間差異顯著；株高在拔節(jié)期追施氮肥，株高最高，與其它處理差異顯著。在2葉1心期追施氮肥，有效穗數(shù)最多，相比CK和其他處理差異顯著；在拔節(jié)期追施氮肥，穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均表現(xiàn)最優(yōu)，相比CK和其他處理差異顯著。追施氮肥時(shí)期越晚，蛋白質(zhì)含量越高。拔節(jié)期是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的最適追施氮肥時(shí)期。