增施生物肥对啤酒大麦产量及品质的影响

包奇军，潘永东，张华瑜，柳小宁，徐银萍，火克仓

(甘肃省农业科学院经济作物及啤酒原料研究所，兰州 甘肃 730070)

农业的可持续发展和环境保护是当今世界现代农业发展的两大主题。一方面过量使用化肥会严重影响农田生态环境，致使农田土壤所含的营养元素和微量元素下降，土壤酶的活性下降，土壤生物群落稳定性降低[1-3]，由此引发严重的耕地退化、水体污染、水土流失、肥料利用率低等问题；另一方面，过度追求作物高产而导致了作物品质的下降。生物肥作为新兴的无污染有机肥，已广泛应用[4-5]。大量研究表明[6-10]生物肥能改良农田土壤微生物生态环境、增强农田土壤酶的活性，从而提高农田土壤养分、促进作物的生长发育、增强作物的抗性、提高作物产量和品质。关于生物肥的研究多集中在作物生长和土壤理化性质的改善上[11]，而对物质能量运转及作物品质影响的研究相对较少,而且主要集中在蔬菜、水果和粮食作物，对啤酒大麦尚无报道。本文探讨施用生物肥对啤酒大麦的生长发育、产量性状、原麦品质、麦芽品质的影响，为科学种植啤酒大麦提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验条件

2016年在甘肃省农科院武威市黄羊镇啤酒大麦试验基地进行试验，黄羊镇代表河西东部平川灌区，海拔1 766 m，年日照时数2 360～2 920 h，年平均气温6.0～7.0℃，年降水量200～260 mm，无霜期135～150 d。土壤为灌漠土，耕层(0～20 cm)有机质1.71%、全氮1.00 g/kg、全磷0.87 g/kg、全钾38.5 g/kg、有效氮70.3 mg/kg、有效磷35.4 mg/kg、pH值8.30，前茬作物大麦，地力均匀，属中等肥力，水浇地。

1.2 供试材料

啤酒大麦为甘啤6号，由甘肃省农科院经济作物与啤酒原料研究所提供。生物肥有效菌为侧孢短芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌等，有效活菌数2亿/g。氮肥为尿素(N 46%)，磷肥为磷酸二铵(N 16%,P2O546%)。

1.3 试验设计

试验设2个处理，处理A(N 150 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2，生物肥15 kg/hm2)，对照B(N 150 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2)，小区面积100 m2，重复3次，处理间加10 m保护行，保护行中间起垄(垄宽0.5 m，垄高0.25 m)以便浇水，防止串肥。播种量按450万粒/hm2计算，于3月下旬小四轮拖拉机牵引麦类作物播种机播种。播种后及时镇压，以防跑墒，5月初第一水、6中旬第二水，其余田间管理同当地大田。

1.4 测试指标与方法

每小区随机取3个点(2 m×2 m)收获，计算产量，并且在每一个小区随机取样20株进行考种，用于株高、穗长、茎节长度以及茎、叶、叶鞘等干重测定。茎节、单穗茎干重、单穗叶重、单穗叶鞘重均为从基本到穗部测定。脱粒后取样进行籽粒品质检测分析，籽粒蛋白质、水分、淀粉采用1 241 Grain analyzer(FOSS TECATOR)近红外仪测定，千粒重、筛选率(采用分级筛SORTIMAT PFEUFFER)按照国标GBT 7416-2008方法测定。麦芽品质由甘肃省农科院西北啤酒大麦及麦芽品质检测实验室检测分析，依据行标QB/T 1686-2008检测方法测定。

2 结果与分析

2.1 增施生物肥对啤酒大麦生育期的影响

从表1看出，增施生物肥对啤酒大麦出苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期无影响，但成熟期较对照推迟2 d，即增施生物肥对啤酒大麦营养生殖阶段生育进程无明显影响，但对啤酒大麦生殖生长阶段有明显的影响。

表1 增施生物肥对啤酒大麦生育期的影响

2.2 增施生物肥对啤酒大麦植株不同器官干物质的影响

大麦株高是由穗长及各茎节组成，从图1看出，增施生物肥明显促进啤酒大麦株高生长，但对各茎节及穗长影响不同，其中对第5茎节节长影响最大，较对照增长了1.5 cm，增幅为9.0%，其次为穗下茎节，增长了1.0 cm，增幅为4.9%，再次为穗长增长了0.3 cm，增幅为4.2%，对第1茎节、第2茎节、第3茎节、第4茎节节长影响不大。说明增施生物肥能促进啤酒大麦穗长、穗下茎节、第5茎节生长。

图1 增施生物肥对啤酒大麦穗及茎节长度的影响

从图2看出，增施生物肥促进啤酒大麦植株茎节生长发育，其中对第5茎节干重影响最大，增幅为8.7%，其次为第4茎节干重，增幅为3.9%，再次为穗下茎节干重，增幅为3.0%，对第1茎节、第2茎节、第3茎节干重影响不大。

从图3看出，增施生物肥促进啤酒大麦不同功能叶生长发育，其中对倒2叶叶重影响最大，增幅为16.1%，其次为旗叶叶重，增幅为11.9%，再次为倒3叶叶重，增幅为10.5%，对倒6叶、倒5叶、倒4叶的叶重影响不大。

图2 增施生物肥对啤酒大麦单穗茎节干重的影响

图3 增施生物肥对啤酒大麦单穗不同功能叶叶重的影响

从图4看，增施生物肥促进啤酒大麦叶鞘的生长发育，其中对倒2叶叶鞘重影响最大，增幅为17.1%，其次为倒3叶叶鞘重，增幅为15.4%，再次为旗叶叶鞘重，增幅为5.9%，对倒6叶叶鞘、倒5叶叶鞘、倒4叶叶鞘重影响不大。

图4 增施生物肥对啤酒大麦单株不同叶鞘干重的影响

大麦植株是由穗、叶片、叶鞘、茎秆4部分组成，从表2看出，增施生物肥促进啤酒大麦地上各器官生长发育，其中对叶鞘干重影响最大，增幅为10.6%，其次为叶重增幅为9.7%，茎秆重增幅为3.5%，穗重增幅为1.9%，粒重增幅最小为1.1%，总重增幅为3.7%。从单穗各器官占总干重的比例看，其中叶重、叶鞘重占总干重的比例增加，茎秆重占总干重比例无变化，穗重和粒重比例降低。

表2 增施生物肥对啤酒大麦单穗地上各器官干重及占总干重比例的影响

2.3 增施生物肥对啤酒大麦产量性状的影响

从表3看出，增施生物肥基本苗略低于对照，差异不大，这就有利于保证试验结果准确，增施生物肥成穗数为836.55万穗/hm2，较对照802.65万穗/hm2增加33.9万穗/hm2，增幅为4.2%；单穗穗粒数为23.8粒，较对照23.0粒增加0.8粒，增幅为3.5%；千粒重为49.1 g，较对照48.8 g增加0.3 g，增幅为0.6%；产量为7 033.69 kg/hm2，较对照6 800.33 kg/hm2增加233.36 kg/hm2，增产3.4%。

表3 增施生物肥对啤酒大麦主要产量性状及产量结果影响

说明增施生物肥促进啤酒大麦分蘖，增加成穗数，提高单穗穗粒数和千粒重，但经济系数较对照降低1.3个百分点，降幅为2.6%。即生物肥对啤酒大麦生物学产量影响大于对经济产量影响。

从影响产量的三因素成穗数、穗粒数、千粒重看，生物肥对成穗数影响最大，其次为穗粒数，最后为千粒重。

2.4 增施生物肥对啤酒大麦原麦品质的影响

增施生物肥对啤酒大麦原麦品质有明显影响(表4)，增施生物肥蛋白质含量较对照增加0.3个百分点，增幅为2.5%；淀粉含量较对照增加0.3个百分点，增幅为0.5%；千粒重较对照增加0.3 g，增幅为0.6%；筛选率(>2.5 mm)较对照增加0.36个百分点，增幅为0.4%；瘦秕率(≤2.2 mm的筛选率)影响最大，较对照降低了0.18个百分点，降幅达14.1%；但对籽粒水分含量无影响。即增施生物肥增加籽粒蛋白质、淀粉含量、提高千粒重和饱满度，降低了籽粒瘦秕率。

表4 增施生物肥对啤酒大麦原麦品质影响

增施生物肥处理的籽粒品质均达或超过国家优质标准，说明施用生物肥明显提高啤酒大麦原麦籽粒品质。

2.5 增施生物肥对啤酒大麦麦芽品质的影响

增施生物肥对啤酒大麦的麦芽品质有显著的影响(表5)，增施生物肥提高麦芽微粉浸出率、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、为24.4%，其次为库值增幅14.3%，可溶性氮含量增幅为5.5%，粗粉浸出率增幅为2.4%，微粉浸出率增幅为0.5%；但麦芽糖化力、粘度、粗细粉差、β-葡聚糖、蛋白质含量均有所降低，其中粗细粉差降幅最大、为37.5%，其次为β-葡聚糖降幅22.9%，蛋白质含量降幅为7.8%，粘度降幅为5.9%，糖化力降幅为1.4%；但对糖化时间和色度无影响。

表5 增施生物肥对啤酒大麦麦芽品质影响

3 讨论

土壤是一个活的生命体，施肥本质上是培育土壤而非养育作物，通过促进土壤微生物来满足作物营养的需求[12]。生物肥能够改善农作物根际土壤微生态环境和微生物菌落结构，提高土壤酶活性、土壤肥力和改善土壤结构[13-14]。生物肥含有大量有益活性菌体，在适宜的土壤环境中迅速繁殖，不仅激活土壤微生物，而且还增加了外源微生物数量，有利于加速土壤养分的分解、转化和释放，从而改善土壤微生物区系，同时微生物活动或代谢产物能分解土壤中矿物质，给作物提供钙、镁、硫、硼、锌、锰、钼等多种中、微量元素[15-16]，为作物生长提供了养分保障[7]。根系是作物吸收水分和养分的主要器官，根系的生长及其活力水平直接影响作物生长和产量，微生物活动分解有机类物质直接刺激作物根系，促进根的生长及侧根的形成，增大了根的有效吸收面积，减少了不利环境对作物造成的伤害，增强了根系对营养元素的吸收能力，进而促进作物生长发育，增强了光合性能[17]，提高蔬菜和水果[18-19]、马铃薯[20-21]、青稞[22]、水稻[23]的产量和品质。

当生物肥施入土壤一段时间后，在环境因子的作用下，有机质分解，微生物数量及活性增加，可利用养分含量增加，有利于啤酒大麦根系的生长，光合作用增强，促进啤酒大麦对养分和水分的吸收，从而影响啤酒大麦生长发育，本研究结果表明增施生物肥对啤酒大麦出苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期无明显影响，但成熟期较对照推迟2 d；施用生物肥促进啤酒大麦地上各器官生长发育，其中对叶鞘重影响最大，增幅为10.6%，其次为叶重增幅9.7%，茎秆干重增幅为3.5%，穗重增幅为1.9%，粒重增幅为1.1%，总重增幅为3.7%；从单穗各器官占总干重的比例看，其中叶、叶鞘重占总干重的比例增加，茎秆干重占总干重比例无变化，穗重和粒重较对照降低；从产量结果看，增施生物肥产量较对照增产3.4%，但经济系数较对照降低1.3个百分点，降幅为2.6%。

生物肥改善植株性状明显，增强植株抗逆性能[10，24]，改善产品品质[17]。本研究结果表明，增施生物肥增加籽粒蛋白质、淀粉含量，提高籽粒千粒重和饱满度，降低了籽粒瘦秕率。从麦芽品质看，增施生物肥提高麦芽微粉浸出率、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、为24.4%，其次库值增幅为14.3%，可溶性氮增幅为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、粗细粉差、β-葡聚糖、蛋白质含量均有所降低，其中粗细粉差降幅最大、为37.5%，其次β-葡聚糖降幅为22.9%，蛋白质含量降幅为7.8%，粘度降幅为5.9%，糖化力降幅为1.4%；对糖化时间和色度无影响。本研究结果表明，增施生物肥能明显促进啤酒大麦生长发育，提高啤酒大麦产量和品质。

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