李 贏,劉海翠,石 呂,石曉旭,薛亞光,劉 建,魏亞鳳
(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/南通市循環(huán)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南通 226541)
氮素是植物生長發(fā)育必需的重要元素,對(duì)作物最終產(chǎn)量的貢獻(xiàn)可達(dá)40%~50%,氮肥的合理施用是影響作物增產(chǎn)的關(guān)鍵[1]。我國是世界上最大的氮肥生產(chǎn)國和消費(fèi)國,由于近年來過量施用氮肥,土壤、大氣和水污染等環(huán)境問題日益突出[2]。為了提高氮肥利用效率,降低氮損失和排放,應(yīng)根據(jù)不同作物的需肥特性、氣候環(huán)境和土壤條件等因素研究適宜的氮肥施用量和運(yùn)籌方式。
大麥?zhǔn)鞘澜绲谒拇蠛坦阮愖魑?,部分大麥成熟時(shí)穎殼與籽粒分離,籽粒裸露,故稱裸大麥,又稱青稞、元麥和米麥。大麥的產(chǎn)量和品質(zhì)除了與品種本身特性有關(guān),也與環(huán)境因素、栽培條件等息息相關(guān)。前人研究發(fā)現(xiàn),不同氮肥用量及運(yùn)籌方式對(duì)大麥的產(chǎn)量和品質(zhì)影響很大[3-8]。劉國一等研究發(fā)現(xiàn),隨著施氮量的提高,藏青320 和品比13 的產(chǎn)量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,且2個(gè)品種最高產(chǎn)量的施氮量不同[3]。張建青等研究發(fā)現(xiàn),過量施用氮素會(huì)導(dǎo)致青稞植株倒伏,產(chǎn)量降低[4]。張如標(biāo)等研究發(fā)現(xiàn),通過增加氮肥用量,啤酒大麥泰興9425 籽粒產(chǎn)量、干物質(zhì)積累量均呈上升趨勢;不同氮肥運(yùn)籌方式及氮肥用量下,蛋白質(zhì)和淀粉含量表現(xiàn)相反[5]。李雪等研究發(fā)現(xiàn),提高施氮量可以顯著提高青稞的產(chǎn)量和千粒質(zhì)量,而穗數(shù)和穗粒數(shù)差異均不顯著[6]。沈會(huì)權(quán)等研究發(fā)現(xiàn),隨著施氮量的增加,蘇啤3號(hào)的千粒質(zhì)量呈下降趨勢,蛋白質(zhì)含量上升,同一氮肥水平下,氮肥后移會(huì)導(dǎo)致籽粒蛋白質(zhì)含量上升[7]。陳曉東等對(duì)鹽豐1號(hào)和揚(yáng)飼麥1號(hào)的氮肥用量及運(yùn)籌比例進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)施氮量的上升會(huì)提高飼料大麥的產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量,降低淀粉含量;相同氮素水平不同運(yùn)籌方式下,產(chǎn)量、蛋白質(zhì)含量和淀粉含量差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[8]。前人通過設(shè)置不同氮肥用量和運(yùn)籌方式,研究了不同用途大麥的產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢,但由于生態(tài)環(huán)境、大麥品種特性、土壤養(yǎng)分等方面的差異,得出的結(jié)論存在差異。
蘇裸麥2號(hào)是江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的春性中熟二棱裸大麥品種,該品種豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性好,生育期適中,綜合性狀優(yōu)良,可作為優(yōu)質(zhì)雜糧開發(fā)[9]。為了探究蘇裸麥2號(hào)的高效栽培模式,減少氮肥的施用,提高氮肥利用效率,本研究擬通過探究不同氮肥用量和運(yùn)籌方式對(duì)蘇裸麥2號(hào)產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)的影響,明確適宜的氮肥用量和運(yùn)籌方式,為該品種的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供參考。
本試驗(yàn)在江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所薛窯基地(120.87°E、32.01°N)進(jìn)行,土質(zhì)為沙壤土,前茬作物為水稻,土壤有機(jī)質(zhì)含量24.45 mg/g,總氮含量1.6 mg/g,堿解氮含量128.8 mg/kg,速效磷含量24.99 mg/kg,速效鉀含量 91.67 mg/kg,土壤 pH 值為7.94。本試驗(yàn)以蘇裸麥2號(hào)為供試材料。
試驗(yàn)采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)3個(gè)氮肥運(yùn)籌方式,分別為C(1基肥占40%,苗肥占20%,孕穗肥占40%)、C(2基肥占40%,苗肥占30%,孕穗肥占30%)、C(3基肥占40%,苗肥占40%,孕穗肥占20%);施肥量設(shè)3個(gè)水平,分別為D(1純氮150 kg/hm)2、D(2純氮210 kg/hm2)、D(3純氮270 kg/hm2)。氮肥施用量和氮肥運(yùn)籌共組合成9個(gè)處理。全生育期P、K 施入量為90 kg/hm2,于播種前一次性基施。試驗(yàn)小區(qū)面積為7.75 m(2長6.20 m、寬1.25 m),行距0.25 m,3 次重復(fù)。播種方式為條播,播種密度為15 萬株/667 m2基本苗。其他管理措施同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。
農(nóng)藝性狀:每個(gè)處理選取第1 和第2個(gè)重復(fù),2個(gè)重復(fù)各選取2 段長勢均勻行長為1 m 的麥苗,考察供試材料的莖蘗動(dòng)態(tài)。收獲前每小區(qū)連續(xù)選取20穗,考察穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量,小區(qū)全收獲測產(chǎn)。形態(tài)特征和生物學(xué)特性考察參照國家作物科學(xué)數(shù)據(jù)中心《大麥種質(zhì)資源數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范》。
β- 葡聚糖含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的測定依據(jù)NY/T 2006—2011《谷物及其制品中β- 葡聚糖含量的測定》;總膳食纖維含量的測定依據(jù)GB 5009.88—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測定》;可溶性膳食纖維含量的測定依據(jù)GB/T 37492—2019《糧油檢驗(yàn)谷物及其制品水溶性膳食纖維的測定酶重量法》;粗纖維含量的測定使用酸堿洗滌法;粗蛋白含量的測定依據(jù)NY/T 2017—2011《植物中氮、磷、鉀的測定》。
利用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,利用SPSS 21.0進(jìn)行差異顯著性分析。
針對(duì)不同氮肥用量和運(yùn)籌方式,調(diào)查不同處理下的莖蘗動(dòng)態(tài)。由圖1 可知,不同氮肥用量及運(yùn)籌方式下,蘇裸麥2號(hào)的莖蘗動(dòng)態(tài)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。不同氮肥運(yùn)籌方式下,C1與C2處理下蘇裸麥2號(hào)的莖蘗動(dòng)態(tài)表現(xiàn)優(yōu)于C3處理,且C1和C2處理間莖蘗動(dòng)態(tài)大致相同。隨著氮肥用量的上升,蘇裸麥2號(hào)的高峰苗和有效穗數(shù)均表現(xiàn)為D3>D2>D1,表明增施氮肥有利于促進(jìn)蘇裸麥2號(hào)分蘗,提高莖蘗數(shù)。
圖1 不同氮肥用量及運(yùn)籌方式對(duì)蘇裸麥2號(hào)莖蘗動(dòng)態(tài)的影響
由表1 可知,隨著施氮量的增加,蘇裸麥2號(hào)的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均呈上升趨勢,其中D2和D3處理下蘇裸麥2號(hào)千粒質(zhì)量顯著高于D1處理,穗數(shù)和穗粒數(shù)在不同氮肥用量下差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。隨著苗期氮肥比例的增加,穗數(shù)和穗粒數(shù)均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,且C2>C1>C3,而千粒質(zhì)量表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢。不同氮肥用量及運(yùn)籌方式對(duì)蘇裸麥2號(hào)籽粒產(chǎn)量有明顯影響。氮肥用量相同,不同氮肥運(yùn)籌方式下,蘇裸麥2號(hào)籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為C2>C1>C3,差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在C1和C2處理下,籽粒產(chǎn)量均隨著施氮量的增加而增加,在C3處理下,籽粒產(chǎn)量隨著氮肥用量的增加表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。不同氮肥用量下,籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為D3>D2>D1。當(dāng)施氮量由150 kg/hm2提高到210 kg/hm2時(shí),蘇裸麥2號(hào)的產(chǎn)量增加了14.93%,而當(dāng)施氮量從210 kg/hm2提高至270 kg/hm2時(shí),僅增產(chǎn)0.31%。
2)g/hm k /(量產(chǎn)均平D3 D2 D1 6 5.5 4 71 7.53 98 4.37 902 4 7.7 56 4 2 a A abc B A abcd B A e d B A 0 1.4 4 87 6.67 18 5.24 066 5 9.2 61 4 3 a A a A ab A e cd B A 3 5.2 4 38 9.78 45 4.22 620 4 0.7 75 4 0 a A cde b B A abcde B A e B 7.99 4 87.94 862 4.25 31 4 2 a A a A b A均平.68 42a A .04 42a A .42 42a A響影的素因成構(gòu)其及量產(chǎn)號(hào)2麥裸蘇對(duì)式方籌運(yùn)及量用肥氮同不1表/g量質(zhì)粒千)穗/粒/(數(shù)粒穗2)/hm個(gè)萬/(數(shù)穗D3 D2 D1均平D3 D2 D1均平D3 D2 D1.81 43 2 2.6 4 1.62 4.26 27 5.7 27 5 6.9 2 7.09 2 3 3.3 57 9.00 58.00 82 5 0 49.0 5 a A c b C B A cd D C B a A a A a A a A a A ab B A ab B A c b B A.99 42 3 1.7 4 1.40 4.06 28 3.7 28 5 8.7 2 6.70 2 3 4.3 60 0.00 60.00 51 6 0 62.0 5 ab C B A cd D C B d D C a A a A a A a A a A ab B A a A abc B A.15 43 0 3.2 4 0.90 4.10 27 2.9 28 8 7.1 2 5.20 2 0 3.0 53 3.00 56.00 90 4 0 46.0 5 ab B A ab B A d D a A a A a A a A a A c ab B A c B c b B A.32 43 2 42.5 1 1.3 4.47 28 3 27.6 6.33 2 4.00 58.33 574 3.3 52 5 a A a B A b B a A a A a A a A a A a A。同表下。0.01)<P (義意學(xué)計(jì)統(tǒng)度、高.05)0<P (義意學(xué)計(jì)統(tǒng)有異差示表別分母字寫大、母字寫小同不的后理處C1C2C3均平據(jù):數(shù)注
氮肥運(yùn)籌和氮肥用量互作下,除穗粒數(shù)差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外,蘇裸麥2號(hào)的穗數(shù)在C3D2處理下表現(xiàn)最差,為490.00 萬個(gè)/hm2,在C2D2處理下表現(xiàn)最好,為651.00 萬個(gè)/hm2,較C3D2處理增加32.86%,2個(gè)處理間的穗數(shù)差異具有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。千粒質(zhì)量在C3D1處理下表現(xiàn)較差,為40.90 g,在C1D3處理下表現(xiàn)最好,為 43.81 g,較 C3D1處理增加了 7.11%,2個(gè)處理間的差異具有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。蘇裸麥2號(hào)籽粒產(chǎn)量在C3D1處理下表現(xiàn)最低,僅4 075.70 kg/hm2,在 C2D3處理下表現(xiàn)最好,為 5 186.67 kg/hm2,C2D2處理次之,為5 066.24 kg/hm2,較C3D1處理籽粒產(chǎn)量分別增加了27.26%和24.30%,與C3D1間的差異均具有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。當(dāng)施氮量從210 kg/hm2提高到270 kg/hm2時(shí),C2D3處理產(chǎn)量較 C2D2處理僅增加了2.38%,增長幅度低且差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此,為了降低生產(chǎn)成本,提高氮肥利用效率,蘇裸麥2號(hào)在C2D2處理下即可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。
由表2 可知,隨著氮肥用量的增加,籽粒粗蛋白和β- 葡聚糖含量呈上升趨勢,D3處理下籽粒粗蛋白含量顯著高于D1處理,β- 葡聚糖含量極顯著高于D1處理;可溶性膳食纖維和總膳食纖維含量均呈先上升后下降的趨勢,粗纖維含量呈下降趨勢。施氮量從 150 kg/hm2增加 60、120 kg/hm2,籽粒粗蛋白含量平均分別增加4.62%和2.42%,β- 葡聚糖含量平均分別增加5.95%和2.30%,增加幅度下降?;适┑坎蛔?、苗肥氮肥比例上升、孕穗肥氮肥用量比例下降的情況下,籽粒粗纖維和粗蛋白含量下降,可溶性膳食纖維和總膳食纖維含量先上升后下降,β- 葡聚糖含量幾乎沒有變化??梢姡m量增加氮肥用量可以提高籽粒的粗蛋白、β- 葡聚糖、可溶性膳食纖維和總膳食纖維含量,進(jìn)而提高蘇裸麥2號(hào)的籽粒品質(zhì);而不同氮肥運(yùn)籌方式對(duì)蘇裸麥2號(hào)籽粒品質(zhì)指標(biāo)影響較小。
00 g)g/1/(量含維纖食膳總均平D3 D2 D1均平.67 16 a A.06 16 a A.19 17 a A.77 16 a A 1 A a 2.4.09 17 a A.58 17 a A.55 17 a A.15 16 a A 5 A b 1.9.86 16 a A.26 16 a A.51 16 a A.81 17 a A 7 A b 1.8 6.64 1.08 17.91 16 a A a A a A/%量含D31 A a 2.21.70 A a 9 A a 1.70 A a 1.9響影的標(biāo)指質(zhì)品粒籽號(hào)2麥裸蘇對(duì)式方籌運(yùn)及量用肥氮同不2表維纖粗%/量含糖聚- 葡β 0 g)g/10/(量含維纖食膳性溶可g)g/k/(量含白蛋粗D2 D1均平D3 D2 D1均平D3 D2 D1均平D3 D2 D1 4 A a 2.5 8 A a 2.4 3.89 A a 4.02ab A 3.86abc B A 3.78cd b B A 8.60 A a 8.17 A a 9.01 A a 8.63 A a 1 3.5 a 11A 1 8.2 a 11A 9 4.4 ab 11B A 2 7.8 bc 10B A 1.91 A a 2.24 A a 3.85 A a 3.96c ab A 3.99ab A 3.60 B d 9.11 A a 9.03 A a 9.45 A a.87 A a 8 9 0.7 a 11A 4 4.9 11 ab B A 3 8.2 10 bc B A 9 9.1 10 abc B A 6 A a 1.9 1.86 A a 3.89 A a 4.06 A a 3.91abc B A 3.71cd B A 8.48 A a 8.24 A a 8.21 A a.00 A a 9 2 9.4 a 10A 3 0.9 11 abc B A 1 3.2 11 abc B A 2 4.1 10 c B 4 A a 2.1 9 A a 2.1 1 A a 4.0 2 A a 3.9 0 B b 3.7 8.48 A a 8.89 A a 8.83 A a 9 14.6 a 1A 8 11.9 ab 1A 4 07.0 b 1A理處C1C2C3均平
蘇裸麥2號(hào)籽粒的粗蛋白含量在C3D1處理下表現(xiàn)最差,為104.12 g/kg,C1D3處理下表現(xiàn)最好,為118.21 g/kg,較C3D1處理增加了13.53%;粗蛋白含量表現(xiàn)前3 的依次為C1D3>C2D3>C1D2??扇苄陨攀忱w維含量在C2D2處理下表現(xiàn)最好,為9.45 g/100 g,在C1D3處理下表現(xiàn)最差,為8.17 g/100 g,各處理間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;表現(xiàn)前3 的依次為C2D2>C2D3>C1D2??偵攀忱w維含量在C3D1處理下表現(xiàn)最好,為17.81 g/100 g,在 C1D3處理下表現(xiàn)最差,為 16.06 g/100 g,各處理間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;表現(xiàn)前3 的依次為C3D1>C2D3>C2D2。β- 葡聚糖含量在C2D1處理下表現(xiàn)最差,為3.60%,在C3D3處理下表現(xiàn)最好,為4.06%,較C2D1處理增加了0.46 百分點(diǎn),2個(gè)處理間的差異具有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;表現(xiàn)前3 的依次為C3D3>C1D3>C2D2。粗纖維含量在C1D2處理下表現(xiàn)最好,為2.54%,在C2D3處理下表現(xiàn)最差,為1.70%,下降了0.84 百分點(diǎn),各處理間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。C2D2處理下,蘇裸麥2號(hào)的β- 葡聚糖、可溶性膳食纖維和總膳食纖維含量均排前3。綜上所述,在C2D2處理下,蘇裸麥2號(hào)的品質(zhì)指標(biāo)最佳。
針對(duì)不同的大麥品種,明確適宜的氮肥用量及運(yùn)籌方式是降低生產(chǎn)成本、提高大麥產(chǎn)量的重要手段。張金汕等研究發(fā)現(xiàn),隨著施氮量的提高,甘啤4號(hào)的穗長、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和籽粒產(chǎn)量顯著增加,成穗數(shù)和千粒質(zhì)量表現(xiàn)為先升高后降低[10]。肖玉蘋等研究發(fā)現(xiàn),氮肥用量后移,啤酒大麥花30 的有效穗數(shù)、產(chǎn)量呈上升趨勢,千粒質(zhì)量呈下降趨勢[11]。與前人研究結(jié)果相同,本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蘇裸麥2號(hào)的穗數(shù)、穗粒數(shù)、產(chǎn)量也均隨著施氮量的提高而呈上升趨勢,其中各處理間穗數(shù)和穗粒數(shù)差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與李雪等研究結(jié)果[6]相同,隨著氮肥用量的提高,蘇裸麥2號(hào)的千粒質(zhì)量也隨之提高。當(dāng)?shù)仕较嗤瑫r(shí),不同氮肥運(yùn)籌方式下,產(chǎn)量及其構(gòu)成因素差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究發(fā)現(xiàn),在不同氮肥用量及運(yùn)籌方式下,蘇裸麥2號(hào)籽粒產(chǎn)量在C2D3處理下表現(xiàn)最佳,在C2D2處理下表現(xiàn)次之,而在基肥、苗肥、孕穗肥質(zhì)量比為4︰3︰3、施氮量從210 kg/hm2提高到270 kg/hm2時(shí),產(chǎn)量僅增長2.38%,差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。為了節(jié)本增效,提高氮肥利用效率,基肥、苗肥、孕穗肥質(zhì)量比為4︰3︰3、施氮量為210 kg/hm2,即可滿足高產(chǎn)蘇裸麥2號(hào)的生產(chǎn)需求。
前人研究發(fā)現(xiàn),隨著氮肥用量的提高,大麥籽粒的蛋白質(zhì)含量也提高[5,7,12-13]。與前人研究結(jié)果一致,隨著施氮量的提高,蘇裸麥2號(hào)籽粒粗蛋白含量也增高,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但受運(yùn)籌方式影響較小。近年來,裸大麥由于籽粒中富含可溶性膳食纖維,尤其是β- 葡聚糖備受關(guān)注[14]。前人研究發(fā)現(xiàn),β- 葡聚糖能夠降低血漿膽固醇,降低結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn),以及降低血糖指數(shù),具有重要的保健功能[15]。陳錦新等研究發(fā)現(xiàn),提高氮肥用量會(huì)提高大麥β- 葡聚糖含量,氮肥運(yùn)籌方式不同也會(huì)影響大麥β- 葡聚糖含量,且不同品種對(duì)氮肥用量和運(yùn)籌方式的變化反應(yīng)也不盡相同[16]。本研究發(fā)現(xiàn),提高施氮量可以顯著提高蘇裸麥2號(hào)籽粒的β- 葡聚糖含量,而氮肥運(yùn)籌方式的改變對(duì)其影響較小,這可能與品種特性有關(guān)。前人對(duì)裸大麥可溶性膳食纖維的研究往往集中于加工方式,有關(guān)栽培方式對(duì)膳食纖維含量的研究仍較少。本研究發(fā)現(xiàn),通過提高氮肥施用量和苗期氮肥比例,蘇裸麥2號(hào)籽粒的可溶性膳食纖維和總膳食纖維含量均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢,處理間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明高膳食纖維育種可能是提高裸大麥膳食纖維含量最經(jīng)濟(jì)有效的手段。β- 葡聚糖含量、可溶性膳食纖維含量和總膳食纖維含量是衡量裸大麥營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)[17]。C2D2處理下,蘇裸麥 2號(hào)的β- 葡聚糖、可溶性膳食纖維和總膳食纖維含量均排前3。因此,當(dāng)基肥、苗肥、孕穗肥質(zhì)量比為4︰3︰3、施氮量為210 kg/hm2時(shí),蘇裸麥2號(hào)的品質(zhì)指標(biāo)綜合表現(xiàn)最佳。
氮肥的過量施用不僅會(huì)對(duì)土壤、水和大氣造成污染,還會(huì)導(dǎo)致裸大麥貪青遲熟,影響裸大麥在江蘇地區(qū)早熟、調(diào)節(jié)茬口的優(yōu)勢,且收獲時(shí)易使其遇雨倒伏發(fā)生穗發(fā)芽。因此,明確適宜的氮肥用量及運(yùn)籌方式對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益和促進(jìn)蘇裸麥2號(hào)的推廣有重要的意義。綜合考慮生產(chǎn)成本、產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo),在純氮量210 kg/hm2,基肥、苗肥、孕穗肥質(zhì)量比為4︰3︰3 時(shí),可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的食用裸大麥,蘇裸麥2號(hào)的產(chǎn)量可達(dá)5 066.24 kg/hm2,其籽粒中總膳食纖維含量為17.55 g/100 g,可溶性膳食纖維含量為9.45 g/100 g,β- 葡聚糖含量為3.99%,粗蛋白含量為108.23 g/kg,粗纖維含量為1.91%。