增施生物肥對啤酒大麥產量及品質的影響

包奇軍，潘永東，張華瑜，柳小寧，徐銀萍，火克倉

(甘肅省農業科學院經濟作物及啤酒原料研究所，蘭州 甘肅 730070)

農業的可持續發展和環境保護是當今世界現代農業發展的兩大主題。一方面過量使用化肥會嚴重影響農田生態環境，致使農田土壤所含的營養元素和微量元素下降，土壤酶的活性下降，土壤生物群落穩定性降低[1-3]，由此引發嚴重的耕地退化、水體污染、水土流失、肥料利用率低等問題；另一方面，過度追求作物高產而導致了作物品質的下降。生物肥作為新興的無污染有機肥，已廣泛應用[4-5]。大量研究表明[6-10]生物肥能改良農田土壤微生物生態環境、增強農田土壤酶的活性，從而提高農田土壤養分、促進作物的生長發育、增強作物的抗性、提高作物產量和品質。關于生物肥的研究多集中在作物生長和土壤理化性質的改善上[11]，而對物質能量運轉及作物品質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育、產量性狀、原麥品質、麥芽品質的影響，為科學種植啤酒大麥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗條件

2016年在甘肅省農科院武威市黃羊鎮啤酒大麥試驗基地進行試驗，黃羊鎮代表河西東部平川灌區，海拔1 766 m，年日照時數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，由甘肅省農科院經濟作物與啤酒原料研究所提供。生物肥有效菌為側孢短芽孢桿菌、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 試驗設計

試驗設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，其余田間管理同當地大田。

1.4 測試指標與方法

每小區隨機取3個點(2 m×2 m)收獲，計算產量，并且在每一個小區隨機取樣20株進行考種，用于株高、穗長、莖節長度以及莖、葉、葉鞘等干重測定。莖節、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檢測分析，籽粒蛋白質、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。麥芽品質由甘肅省農科院西北啤酒大麥及麥芽品質檢測實驗室檢測分析，依據行標QB/T 1686-2008檢測方法測定。

2 結果與分析

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的影響

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

圖1 增施生物肥對啤酒大麥穗及莖節長度的影響

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

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果準確，增施生物肥成穗數為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%；產量為7 033.69 kg/hm2，較對照6 800.33 kg/hm2增加233.36 kg/hm2，增產3.4%。

表3 增施生物肥對啤酒大麥主要產量性狀及產量結果影響

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

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

2.4 增施生物肥對啤酒大麥原麥品質的影響

增施生物肥對啤酒大麥原麥品質有明顯影響(表4)，增施生物肥蛋白質含量較對照增加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、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影響

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

2.5 增施生物肥對啤酒大麥麥芽品質的影響

增施生物肥對啤酒大麥的麥芽品質有顯著的影響(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影響

3 討論

土壤是一個活的生命體，施肥本質上是培育土壤而非養育作物，通過促進土壤微生物來滿足作物營養的需求[12]。生物肥能夠改善農作物根際土壤微生態環境和微生物菌落結構，提高土壤酶活性、土壤肥力和改善土壤結構[13-14]。生物肥含有大量有益活性菌體，在適宜的土壤環境中迅速繁殖，不僅激活土壤微生物，而且還增加了外源微生物數量，有利于加速土壤養分的分解、轉化和釋放，從而改善土壤微生物區系，同時微生物活動或代謝產物能分解土壤中礦物質，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分保障[7]。根系是作物吸收水分和養分的主要器官，根系的生長及其活力水平直接影響作物生長和產量，微生物活動分解有機類物質直接刺激作物根系，促進根的生長及側根的形成，增大了根的有效吸收面積，減少了不利環境對作物造成的傷害，增強了根系對營養元素的吸收能力，進而促進作物生長發育，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]的產量和品質。

當生物肥施入土壤一段時間后，在環境因子的作用下，有機質分解，微生物數量及活性增加，可利用養分含量增加，有利于啤酒大麥根系的生長，光合作用增強，促進啤酒大麥對養分和水分的吸收，從而影響啤酒大麥生長發育，本研究結果表明增施生物肥對啤酒大麥出苗期、拔節期、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；從產量結果看，增施生物肥產量較對照增產3.4%，但經濟系數較對照降低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]，改善產品品質[17]。本研究結果表明，增施生物肥增加籽粒蛋白質、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。本研究結果表明，增施生物肥能明顯促進啤酒大麥生長發育，提高啤酒大麥產量和品質。

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