滨海地区中低肥力沙质土氮磷配施对啤酒大麦产量及品质的影响

王中军 林晶晶 王凯

摘要：滨海地区沙质土壤的中低肥力严重影响了啤酒大麦的产量和品质，制约了当地啤酒大麦的发展。针对这一情况，选用啤酒大麦品种连啤1号，通过随机区组试验设置5个氮肥施用水平：0 kg/hm2 （N0）、75 kg/hm2 （N1）、150 kg/hm2 （N2）、225 kg/hm2 （N3）、300 kg/hm2 （N4）和4个磷肥用量水平：0 kg/hm2 （P0）、45 kg/hm2 （P1）、90 kg/hm2 （P2）、135 kg/hm2 （P3），初步研究了不同氮磷配比施肥对啤酒大麦产量及品质的影响。结果表明：在滨海地区中低肥力沙质土壤上氮磷配施对提高啤酒产量和改善大麦的品质效果显著;增施氮肥对提高啤酒大麦蛋白质和α-氨基态氮含量、增加穗数的效果显著;增施磷肥对提高啤酒大麦α-氨基态氮含量效果显著，但对提高啤酒大麦籽粒蛋白质含量和产量效果不显著。综合考虑，在滨海地区中低肥力沙质土壤及钾素基本满足的情况下，生产优质啤酒大麦氮磷配施的最佳方案为：纯N为225 kg/hm2，P2O5为90 kg/hm2。

关键词：氮磷配施;啤酒大麦;肥料;产量;品质;蛋白质含量;α-氨基态氮含量

中图分类号：S512.3+10.6   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）20-0120-04

收稿日期：2021-06-23

作者简介：王中军（1966—），男，江苏建湖人，副教授，主要从事土壤与植物营养教学与技术推广。E-mail：wangzj106@aliyun.com。

大麦是世界第五大耕作谷物，在我国广泛种植，是主要的粮食作物和饲用作物之一，也是酿造啤酒的主要原料。目前，我国的啤酒消费量约占全球的1/4，是全球啤酒业消费最具潜力的地区，因此发展啤酒大麦产业前景广阔。啤酒质量主要受酿造工艺影响较大，另一个不可忽视的因素与啤酒大麦的品质相关，这也是影响啤酒大麦种植效益的关键。如何协调提高大麦产量和啤酒大麦酿造品质是当前亟待解决的主要问题。

肥料运筹是影响大麦产量构成因素和品质的主要要素之一。氮肥运筹技术对籽粒蛋白质含量和积累速率有明显的调控作用，后期施氮量增加，有利于蛋白质含量增加和积累速率提高[1]。也有研究表明：增量施肥不利于产量形成，降低了肥料的利用率[2]。于国琦等研究表明，氮、钾配施可提高扬农啤7号蛋白质含量，150 kg/hm2氮配施 150 kg/hm2 钾的处理使麦芽的α-氨基态氮达优质啤酒麦芽标准[3-4]。如何确定石灰性土壤合适的氮磷配施比例，确保啤酒大麦品质，本研究初步探讨了氮磷配施对啤酒大麦产量和品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年度在盐城生物工程高等职业技术学校滨海试验基地进行。试验地前茬作物为水稻，土壤肥力中等偏下，土壤为沙土质地，含有机质 14.3 g/kg、全氮1.01 g/kg、速效磷15.2 mg/kg、速效钾67 mg/kg、缓效钾335 mg/kg。

1.2 试验设计

供试大麦品种为连啤1号。大田试验设17个处理，各处理N、P分别表示N、P2O5，氮肥用量设5个水平，分别为0 kg/hm2 （N0）、75 kg/hm2 （N1）、150 kg/hm2 （N2）、225 kg/hm2 （N3）、300 kg/hm2 （N4）;磷肥用量设4个水平，分别为0 kg/hm2 （P0）、45 kg/hm2 （P1）、80 kg/hm2 （P2）、135 kg/hm2 （P3）。各处理分别为：N0P0、N1P0、N1P1、N1P2、N1P3、N2P0、N2P1、N2P2、N2P3、N3P0、N3P1、N3P2、N3P3、N4P0、N4P1、N4P2、N4P3。氮肥为尿素，氮肥基追比为基肥 ∶拔节肥 ∶孕穗肥=4 ∶4 ∶2;磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾，钾肥和磷肥作为基肥一次性施用，钾（K2O）的施用量均为225 kg/hm2。其他管理措施同当地大田。随机区组设计，每小区面积 200 m2，3次重复。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量及产量构成要素测定 大麦成熟期，按处理小区收割、脱粒，晒干后测定产量及千粒质量。籽粒25 ℃贮藏3个月，测定麦芽品质。

1.3.2 籽粒蛋白质含量测定 大麦籽粒研磨过100目筛，准确称取麦粉0.500 0 g，采用凯氏定氮法测定全氮含量，氮含量乘转换系数即为大麦籽粒蛋白质含量。

1.3.3 大麦麦芽品质测定 称过1.7 mm筛大麦籽粒300 g，利用微型制麦系统参照汪军妹等的方法[4]制麦。麦芽烘干后去除麦根，樣品使用盘式粉碎机（盘间距为0.2 mm）研磨成粉，保存于4 ℃冰箱。依据轻工行业标准QB/T 1686—2008《啤酒麦芽》中的分析方法进行α-氨基态氮含量及麦芽浸出率的测定。

2 结果与分析

2.1 各处理下啤酒大麦产量及品质分析

由表1可知，氮肥运筹对连啤1号的穗数、穗粒数、千粒质量和产量均有显著影响（P<0.05），且随施氮量增加，产量和穗数均表现先增后降的趋势;在相同的施氮水平下，提高磷肥施用量，可显著提高穗粒数，但对穗数影响不明显。连啤1号产量构成因素中只有穗粒数对氮、磷的响应与产量一致。氮磷配施处理比空白对照可提高产量50%左右。可见，钾素基本满足的情况下，在滨海地区中低肥力沙质土壤上施N、P肥对提高啤酒大麦的产量有重要作用。

本试验在N0和P0水平上仅设1个处理，即N0P0。从N0P0处理测定结果来看，蛋白质、α-氨基态氮含量及千粒质量都明显偏低。由表2可见，钾素基本满足的情况下，在滨海石灰性土壤上施N、P肥对提高啤酒大麦品质效果显著。

2.2 不同氮磷配施处理对啤酒大麦产量、千粒质量和籽粒中蛋白质含量的影响

不同施氮水平对啤酒大麦产量和籽粒的蛋白质含量影响较为明显。从图1可看出，增加施氮量可提高啤酒大麦产量，各施氮水平间差异呈显著水平（P<0.05），尤其在225 kg/hm2的施氮水平下，蛋白质和产量提高尤为显著。当施氮量达高施氮水平（300 kg/hm2）时，大麦籽粒蛋白质含量达12.23%，增加不显著，而产量不增反降。按优质啤酒大麦蛋白质适宜含量在9.0%～12.0%的范围要求[5-6]，施N量应控制在225 kg/hm2以下。图2表明增施磷肥能显著提高产量，但各不同磷肥用量间对产量的影响不显著。配施一定量的磷肥也可提高大麦籽粒蛋白质含量，但增加不显著。当磷肥量达 90 kg/hm2时，氮磷配施效果最好，再增加施磷量大麦籽粒蛋白质含量反而有所下降（图2）。施氮量越高，大麦千粒质量越大（图3）。适当配施磷肥可显著提高啤酒大麦千粒质量，但当配施磷肥达 90 kg/hm2，千粒质量反而下降（图4）。

2.3 不同氮磷配施处理对啤酒大麦α-氨基态氮及麦芽浸出率的影响

α-氨基态氮反映了麦芽中蛋白质的分解程度及蛋白酶活性，决定了制麦过程中啤酒的品质和风味。从图5和图6可以看出，随着氮磷施用水平的

增加，啤酒大麦的α-氨基态氮含量增加，当施氮量达225 kg/hm2时，再增加氮磷用量，α-氨基态氮增加不明显，最高可达309 mg/100 g。但一般工业生产要求啤酒大麦麦汁α-氨基酸态氮含量应>160 mg/L，但控制在180～220 mg/L为宜，即使在不施磷的条件下也可满足一般工业生产对啤酒大麦麦汁 α-氨基态氮的含量要求。因此单考虑α-氨基态氮施氮量应控制在150 kg/hm2以下，施磷量应控制 45 kg/hm2 以下。

麦芽浸出率一定程度上反映了大麦籽粒发芽过程中干物质的损耗。图5和图6表明提高氮磷施用水平，大麦的麦芽浸出率增加不明显，大田氮磷配施对啤酒大麦麦芽浸出率影响也不明显。

3 讨论

3.1 中低肥力条件下氮、钾配施对连啤1号千粒质量的影响

一般地说，二棱大麦的千粒质量在36～45 g之间，六棱大麦的千粒质量在30～40 g之间。经过发芽后重量损失在20%以内，从根本上说千粒质量越大越好，千粒质量大的麦芽浸出率高，这对啤酒厂的效益有益。本试验材料连啤1号是二棱大麦，当氮肥配施90kg/hm2以上磷肥时千粒质量不增反降，这也说明中低肥力沙质土土壤条件下，啤酒大麦在低氮磷肥配施对氮肥和磷肥的反应比在高氮磷肥条件下更为敏感，这也与徐银萍等的研究结果[7]一致。本试验也表明连啤1号千粒质量受施肥处理影响大，对氮肥和低磷肥敏感。但也有研究表明，氮磷配施的施肥处理之间穗长和千粒质量差异均不显著[8]，这主要与品种特性有关，故合理的氮磷配施可作为提高啤酒大麦千粒质量的主要手段。

3.2 中低肥力条件下氮、磷配施对啤酒大麦品质的影响

大麦品质受多个指标共同调控。魏丹研究表明，氮肥分期施用及控氮增磷和钾可调控啤酒大麦品质，使其达到优质标准[9]。本研究认为，施氮、磷肥对提高啤酒大麦品质的效果显著，并有一定的交互作用。依据表2，处理N2P2不仅蛋白质含量值11.82%在合理范围内，而且此时千粒质量为最高值42.96 g，α-氨基態氮含量也达到较高值 295 mg/100 g，综合3项指标，该处理的啤酒大麦品质最优。

综上所述，在滨海地区中低肥力沙质土壤上氮磷配施对提高啤酒产量和改善大麦的品质效果显著。增施氮肥对提高啤酒大麦籽粒蛋白质和α-氨基态氮含量、增加穗数的效果显著。增施磷肥对提高啤酒大麦α-氨基态氮的含量效果显著，但对提高啤酒大麦蛋白质含量和产量效果不显著。本试验不包括长期施磷对作物根系土壤微环境的影响，滨海地区中低肥力沙质土壤在钾素基本满足的情况下生产优质啤酒大麦，按纯N 225 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2配施最佳。

参考文献：

[1]许 明，封超年，李长亚，等. 氮肥对啤酒大麦籽粒品质的影响[J]. 扬州大学学报（农业与生命科学版），2004，25（2）：34-38，42.

[2]柳小宁，包奇军，张华瑜，等. 过量施肥无益于大麦甘啤7号产量和品质形成[J].土壤与作物，2020，9（1）：61-67.

[3]于国琦，姚佳延，洪 益，等. 氮钾配施对扬农啤7号籽粒产量与麦芽品质的影响[J].麦类作物学报，2021，41（4）：483-489.

[4]汪军妹. 啤酒大麦主要品质性状的品种和环境变异研究[D].杭州：浙江大学，2003.

[5]陈际延. 关于发展我省啤酒大麦生产问题的商榷[J].大麦科学，1995（4）：34-36.

[6]熊宝山，陈秀瑾. 啤酒大麦与麦芽生产[M].南京：江苏科学技术出版社，1998：146.

[7]徐银萍. 不同氮磷水平对啤酒大麦产量和品质及氮肥农学效率的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2016，44（11）：77-82.

[8]赵洪猛. 长期施磷的石灰性土壤中新生磷矿物鉴定及磷活化机理研究[D].泰安：山东农业大学，2020.

[9]魏 丹. 施肥对啤酒大麦品质的影响[J].土壤肥料，2001（4）：17-20.