施氮量和播种量对大麦[2011(07)814]鲜叶产量和品质的影响

2021-10-21邓超超宿翠翠蔡小斌缪平贵赵海鹏王育才张想平

作物杂志 2021年5期

邓超超王蕾徐也周琦宿翠翠蔡小斌缪平贵赵海鹏张燕王育才张想平

（甘肃省农业工程技术研究院，733006，甘肃武威）

大麦（HordeumvulgareL.）是世界上最古老的粮食作物之一，种植面积和产量位居禾本科作物第4位，仅次于玉米、小麦和水稻，对人类文明的产生与发展具有重用作用[1]。近年来，以大麦嫩叶为主要原料的麦绿素保健品受到人们的青睐[2]。大麦嫩叶富含叶绿素、蛋白质、维生素、微量元素及抗氧化酶等多种物质，以大麦嫩叶为主要原料的麦绿素具有促进人体新陈代谢、延缓衰老、增进体能和精力、改善睡眠质量等功效[3-5]。麦绿素生产不仅要求大麦生长繁茂、分蘖多、鲜叶产量高，同时要富含叶绿素、蛋白质和微量营养元素（如 Fe、Mn、Zn、I、Se）[6-7]。当前，栽培方式对大麦产量和品质影响的研究报道主要集中在啤酒大麦籽粒产量和品质等方面[8-9]，而关于施氮量和播种量对大麦地上鲜重、品质影响的研究鲜有报道。大麦[2011(07)814]是甘肃省农业工程技术研究院选育的糯大麦品系，具有淀粉含量高、品质优、高产和抗性强等特点，目前在进行品种登记。本研究探究该品系在麦绿素生产中的应用潜力，探讨优质、高产、绿色大麦鲜叶栽培技术，为麦绿素原料生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验田概况

试验于2020年3-8月在甘肃省农业工程技术研究院原种场试验田进行（37°30′ N，103°15′ E）。试点属寒温带干旱气候区，年均气温 7.2℃，日照时数 2968.2h，≥0℃积温 3514℃，≥10℃积温2985℃；年均降雨量156mm，年均蒸发量2400mm以上。前茬作物为大麦，地块地力均匀，土壤含有机质13.43g/kg，全氮0.86g/kg，全磷1.41g/kg，速效钾157.28mg/kg。

1.2 试验材料与设计

以大麦[2011(07)814]为材料。采用裂区设计，主区设 4个施氮水平（N1：150kg/hm2，N2：180kg/hm2，N3：210kg/hm2，N4：240kg/hm2），副区设4个播种量（S1：375万粒/hm2，S2：450万粒/hm2，S3：525 万粒/hm2，S4：600 万粒/hm2），共16个处理，3次重复，小区面积12m2（4m×3m），每个小区之间筑土埂隔开灌溉，随机区组排列。翻耕前统一施基肥磷酸二铵（含N 16%、P 46%）375 kg/hm2，缺少的纯氮含量以尿素（含N 46%）补充。2020年3月11日播种。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 鲜叶产量于大麦孕穗期（播种后68d）每个小区随机刈割行长 1m大麦，称鲜重和干重（105℃杀青30min，85℃烘干至恒量[10]），换算为每公顷鲜叶产量。

1.3.2 旗叶叶绿素含量（SPAD值）大麦旗叶（大麦孕穗期主茎最顶端的叶片）叶绿素测定与鲜叶生物量测定同期，用叶绿素仪SPAD-502Plus（北京）随机取各处理组合10株大麦旗叶根、中、尖3个部位测定SPAD值，取平均值。

1.3.3 旗叶面积大麦旗叶面积与旗叶SPAD值测定相同叶片，测量旗叶长及其最大叶宽，计算旗叶面积，旗叶面积=叶长×叶宽×0.83[11]。

1.3.4 鲜叶粗蛋白含量大麦孕穗期（播种后68d）每个小区随机取10株大麦地上部分，洗净后阴干至恒重，用粉碎机粉碎。称取一定量粉碎样品用H2SO4-H2O2消化，采用FOSS 8200全自动凯氏定氮仪测定蛋白质含量[12]。

1.3.5 鲜叶微量元素含量采用火焰原子吸收光谱法测定微量元素（Cu、Zn、Mn、Fe）含量[12]。

1.4 数据处理

利用SPSS 21.0进行二因素重复方差分析和多重比较，利用Microsoft Excel 2016进行数据处理和图表制作。

2 结果与分析

2.1 施氮量和播种量对大麦叶片产量及品质指标影响的显著性分析

由表 1可知，施氮量对大麦孕穗期鲜叶产量（鲜重、干重）、旗叶SPAD值、旗叶面积、蛋白质含量和微量元素Fe、Mn、Cu、Zn含量的影响均达到极显著水平（P＜0.01）；播种量对大麦孕穗期叶片鲜重、旗叶SPAD值、旗叶面积、蛋白质、Cu和叶片干重、Fe、Mn、Zn含量的影响分别达到极显著水平（P＜0.01）和显著（P＜0.05）；同时，施氮量和播种量二者的互作效应除对微量元素Mn、Zn的含量无显著影响外，对其他指标的影响达到极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）。表明施氮量、播种量和二者的互作效应对大麦孕穗期鲜叶产量、旗叶SPAD值、旗叶面积、蛋白质含量和微量元素含量均有不同程度的影响。

表1 施氮量、播种量和二者互作效应对大麦鲜叶产量及品质指标的影响Table 1 Effects of nitrogen rates, sowing rates and their interaction on barley fresh leaves biomass and qualities indexes

2.2 施氮量和播种量对大麦鲜叶产量的影响

结果（表2）显示，随施氮量和播种量的增加，大麦孕穗期叶片鲜重呈先增后减的趋势，N3S2处理产量最高，N2S3处理次之，N1S1处理最低，N3S2和 N2S3处理间差异不显著，但显著高于其他处理；N3S2和N2S3处理叶片鲜重较N1S1处理分别提高102.70%和101.84%。叶片干重与鲜重的变化规律基本一致，也是随施氮量和播种量增加呈先增后减的趋势；N2S3、N2S2和N3S2处理的干重显著高于其他处理，N2S3处理干重较 N1S1提高70.48%。由此表明，适宜的施氮量和播种量组合能提高大麦孕穗期叶片产量。其中，N2S3和N3S2处理效果最佳。

表2 不同施氮量和播种量处理组合下大麦叶片产量Table 2 Yield of barley leaves under different nitrogen and sowing rate conditions kg/hm2

2.3 施氮量和播种量对大麦旗叶SPAD值的影响

由图1可知，孕穗期旗叶SPAD值随施氮量和播种量的逐渐增加呈先升高后降低的趋势。在N2S3处理组合下旗叶SPAD值最高，N2S2和N3S2处理组合次之，N1S1处理组合最低，N2S3、N2S2和 N3S2处理组合间旗叶 SPAD值差异不显著。N2S3、N2S2和N3S2处理组合下的旗叶SPAD值分别较N1S1处理提高16.09%、15.26%和14.80%，说明适宜的施氮量和播种量可以提高大麦孕穗期旗叶SPAD值。

图1 不同施氮量与播种量处理下大麦旗叶SPAD值Fig.1 SPAD value in flag leaves of barley under different nitrogen and sowing rate conditions

2.4 施氮量和播种量对大麦旗叶面积的影响

由图2可知，随施氮量和播种量的逐渐增加大麦孕穗期旗叶面积呈先增大后降低的趋势。N2S3处理大麦旗叶面积最大，N3S2处理次之，N1S4处理最小，N2S3、N3S2和N2S2处理间大麦旗叶面积差异不显著。N2S3和N3S2处理较N1S1处理分别增加86.39%和58.66%。这说明适宜的施氮量和播种量可以提高大麦孕穗期旗叶面积，其中，N2S3和N3S2处理效果最佳。

图2 不同施氮量与播种量处理下大麦旗叶面积Fig.2 Flag leaf area of barley under different nitrogen and sowing rate conditions

2.5 施氮量和播种量对大麦鲜叶蛋白质含量的影响

由图3可知，大麦鲜叶蛋白质含量随施氮量和播种量的增加呈先增后降的趋势。N2S3处理鲜叶蛋白质含量最高，N3S2和N2S2处理次之，N1S4处理最低，N2S3与N3S2处理间鲜叶蛋白质含量差异不显著；N2S3处理鲜叶蛋白质含量较N1S1处理提高33.31%。表明适宜的施氮量和播种量能提高大麦鲜叶蛋白质含量。

图3 不同施氮量和播种量处理组合下大麦鲜叶蛋白质含量Fig.3 Protein contents of fresh barley leaves under different nitrogen and sowing rate conditions

2.6 施氮量和播种量对大麦鲜叶微量元素含量的影响

由表3可知，随施氮量和播种量的增加，大麦鲜叶微量元素（Fe、Mn、Fe、Zn）含量总体呈先升高后降低的趋势，N2S3或 N3S2处理含量达到最高，二者差异不显著。N2S3处理下Fe、Mn、Cu、Zn元素含量分别为295、76.59、8.10和30.94mg/kg。表明适宜的施氮量和播种量能提高大麦孕穗期鲜叶微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）含量。

表3 不同施氮量和播种量的处理组合下大麦鲜叶微量元素含量Table 3 Contents of trace elements in barley fresh leaves under different nitrogen and sowing rate conditions mg/kg

2.7 大麦叶片鲜重、SPAD值、蛋白质含量、微量元素含量的相关性分析

不同施氮量和播种量下大麦孕穗期叶片鲜重、SPAD值、蛋白质含量、微量元素含量间的相关性结果（表4）表明，大麦叶片鲜重与SPAD值（r=0.911**）、旗叶面积（r=0.880**）、蛋白质含量（r=0.775**）、Mn（r=0.691**）、Cu（r=0.832**）、Zn（r=0.806**）和Fe（r=0.602*）含量相关性达到极显著或显著水平；SPAD值和旗叶面积（r=0.828**）、蛋白质含量（r=0.729**）、Cu（r=0.744**）、Zn（r=0.715**）含量均达到极显著水平；旗叶面积和蛋白质含量（r=0.906**）、Cu（r=0.719**）、Zn（r=0.820**）含量相关性均达到极显著水平；蛋白质含量和 Cu（r=0.663**）、Zn（r=0.853**）含量也达到极显著水平；同时，各微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）含量间也达到极显著或显著水平。说明适宜的施氮量和播种量提高了SPAD值、旗叶面积、蛋白质和微量元素含量，进而提高了鲜叶产量，改善了鲜叶品质。

表4 鲜叶鲜重、SPAD值、旗叶面积、蛋白质含量和微量元素含量的相关性分析Table 4 Correlation analysis of fresh weight, SPAD value, flag leaf area, protein contents and trace elements contents

3 讨论

3.1 施氮量和播种量对大麦鲜叶产量的影响

合理的施肥量和播种量是决定大麦鲜叶高产、优质的重要因素[13]。氮素在植物生长发育中起着重要作用，被称为生命元素[14]。本研究结果表明，施氮量、播种量和二者的互作效应均对大麦孕穗期鲜叶产量的影响达到极显著（P＜0.01）或显著水平（P＜0.05）。随着施氮量和播种量的增加，叶片产量（鲜重、干重）呈先增后降的趋势，且在N2S3或N3S2处理组合下鲜叶产量达到最高。乔海龙等[15]研究表明，适宜的施氮量和种植密度能极显著提高大麦的鲜叶产量，这与本研究结果基本一致。其原因一方面是适当地增加氮肥施用量为大麦生长发育提供充足的养分，促进了大麦群体的分蘖，进而提高大麦鲜叶生物量[16-17]；另一方面适宜的播种量可以优化大麦群体结构，促使水、肥、光、热等资源的有效利用，进而提高大麦鲜叶生物量积累[18-19]。

3.2 施氮量和播种量对大麦旗叶 SPAD值和旗叶面积的影响

绿色叶片是作物进行光合作用、积累物质的重要器官，旗叶的形态学性状（如旗叶长、宽、面积）直接影响其光合效率[20]；同时，SPAD值的高低在一定程度上能反映植物光合作用强度和物质合成积累速率，在光合作用中具有重要作用[21-22]。前人研究[23-25]表明，适当增加施氮量和播种量能显著增加旗叶面积和SPAD值，延缓绿叶衰老，提高光合速率，促进茎叶的生长。本研究中，施氮量、播种量及二者的互作效应均对大麦孕穗期旗叶SPAD值和叶面积的影响达到极显著（P＜0.01）或显著水平（P＜0.05），且在N2S3或 N3S2处理组合下旗叶SPAD值和叶面积达到最大。因此，合理的施氮量和播种量是大麦鲜叶生产的关键，在大麦栽培中根据生产需要调整施氮量和播种量，对于提高大麦鲜叶产量和改善品质具有重要意义。

3.3 施氮量和播种量对大麦鲜叶品质的影响

合理施用氮肥和适宜的播种量是影响蛋白质、微量元素含量的重要因素。大麦鲜叶中蛋白质和微量元素含量的高低不仅与其自身的生长发育密切相关，也是衡量大麦鲜叶能否作为优质麦绿素生产原料的重要指标[26-27]。张炳运等[28]在苜蓿栽培中通过施用微肥发现植株中Zn、Fe、Cu、Mn、B元素含量明显增加或降低。张睿等[29]研究报道，增施氮肥能显著影响啤酒大麦和小麦籽粒中微量元素的含量。袁继超等[30]研究结果显示，稻米中微量元素的含量和产量均随着施氮量的增加先上升后下降。本研究发现，鲜叶中蛋白质和微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）含量受施氮量、播种量及二者的互作效应的共同影响，随着施氮量和播种量的增加呈现先增后降的趋势，N2S3、N3S2处理组合含量高于其他处理。推测适当提高施氮量会在一定程度上改变土壤中Fe、Zn、Cu、Mn等元素的有效性，有利于植物根系对营养元素的吸收利用[31-32]；同时，适宜的播种量也会促进大麦植株对水肥、矿质元素的吸收，进而提高大麦鲜叶中微量元素含量[33-34]。因此，适宜的氮肥用量和播种量是提高大麦鲜叶品质的保障。