甘肃与欧洲、北美啤酒大麦品种农艺及品质性状比较分析

包奇军， 潘永东*， 张华瑜， 柳小宁， 张东佳，赵锋， 牛小霞， 陈军

（1.甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所，兰州 730070；2.甘肃省农业科学院生物技术研究所，兰州 730070）

大麦是古老的农作物之一，距今已有数千年的栽培历史，是种植最广的谷类作物，也是垂直分布最高的作物，可用于酒业原料、饲草饲料、粮食、药材、功能食品、观赏等，其播种面积仅次于小麦、水稻和玉米，居谷类作物第4位。其中，用于酿造啤酒的大麦被称之为“啤酒大麦”，啤酒大麦是啤酒工业的主要原料［1-2］。甘肃省是国内公认的优质啤酒大麦生产基地，其种植面积约占我国啤酒大麦种植面积的30%［3］。甘肃省农业科学院先后引进选育出的甘啤系列啤酒大麦品种在我国北方春大麦区广泛种植。

前人从国外引进大量大麦资源进行鉴定、评价和筛选，并利用其选育出一批优质啤酒大麦新品种［4-8］。但过分依赖少数骨干亲本导致当前我国啤酒大麦遗传基础日趋狭窄，已成为限制我国啤酒大麦优质高产育种发展的主要瓶颈［9-13］。欧洲和北美大麦作为种质资源在中国大麦育种中曾发挥了重要作用［14］。欧洲和北美是啤酒大麦的主产区，啤酒大麦育种技术世界领先，选育出众多品质优良的育成品种。因其生态条件与我国东北、西北大麦产区较为相似［14］，因此，对引进的北美、欧洲啤酒大麦资源进行试验示范，分析其与甘肃啤酒大麦在农艺、产量和品质性状上的差异，筛选优质高产啤酒大麦品种用于我国啤酒大麦优质高产新品种的选育，为我国优质啤酒大麦生产和进一步开展优质啤酒大麦育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以15份从欧洲引进的二棱啤酒大麦种质、11份从北美引进的啤酒大麦种质（二棱7份、多棱4份）及7份甘肃省农业科学院选育的啤酒大麦种质为试验材料，共计33份（表1）。欧洲来源和甘肃省选育的啤酒大麦种质由甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所提供；北美来源大麦种质由中国农业科学院作物科学研究所提供。

表1 供试的33份啤酒大麦材料Table 1 Origin of the 33 barley accessions used in this study

1.2 试验地基本情况

试验在甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料 研 究 所 武 威 市 黄 羊 镇（N37°40′1.33″，E102°50′58.45″）啤酒大麦育种基地进行。黄羊镇代表河西东部平川灌区，海拔1 766 m，年日照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，前茬作物大麦，耕层（0—20 cm）有机质1.71%，全氮 1.00 g·kg-1，全磷 0.87 g·kg-1，全钾 38.5 g·kg-1，速效氮 70.3 mg·kg-1，速效磷 35.4 mg·kg-1，pH 8.30。上年夏收后进行翻耕，于10月中旬灌水泡地，11月初旋耕1次，次年1月镇压2次。

1.3 数据来源

试验于2016—2017年进行，采用随机区组排列，3次重复，小区长5 m，宽2 m，每小区播种8行，播种量450万粒·hm-2。于3月中旬人工手锄开沟撒播，生育期共灌水2次（5月上旬灌头水、6月中旬灌二水）。

1.4 测试方法

收获时每处理按小区收获计算产量，并且在每个小区随机取样20株进行考种。参照《大麦种质源描述规范和数据标准》［15］对株高、穗长、单株穗数、单株粒数、单株粒重、单穗粒重和穗粒数进行测定；籽粒品质按照国标GB/T 7416—2008规定的方法测定［12］；麦芽品质依据行标准QB/T 1686—2008规定的方法测定［12］。籽粒品质和麦芽品质性状均由西北啤酒大麦及麦芽品质检测实验室和哈尔滨啤酒有限公司联合测定。

1.5 数据处理

采用DPS 6.5和Excel 2007软件进行数据整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种间农艺性状的比较

方差分析结果（表2）表明，不同来源参试品种的农艺性状差异均达到显著（P＜0.05）水平。其中，欧洲啤酒大麦品种在生育期、株高、穗长、穗茎节、株穗数、穗粒数、单穗重存在显著差异；北美二棱啤酒大麦品种在生育期、株高、穗长、株粒数、单株粒重、穗粒数存在显著差异；北美多棱啤酒大麦品种在生育期、株高、穗长、穗茎节存在显著差异；甘肃啤酒大麦品种仅在生育期、株高存在显著差异，表明甘肃啤酒大麦品种间差异较小，品种间相似度较高。

表2 不同来源啤酒大麦品种的农艺性状Table 2 Agronomy characters of varieties from different origins

对不同来源的种质进行比较，北美二棱啤酒大麦的生育期平均为100 d，甘肃啤酒大麦的生育期最短，为98 d。方差分析结果表明品种间差异显著，甘啤2号生育期最短为95 d，与甘啤5号、TRADITION、B1614差异不显著，与其余参试品种间差异显著。北美多棱啤酒大麦株高平均为88.3 cm；其次为北美二棱啤酒大麦（86.5 cm）；欧洲啤酒大麦（77.7 cm）和甘肃啤酒大麦（78.7 cm）品种间株高差异较小。甘肃啤酒大麦平均穗长最长，为8.0 cm；北美多棱啤酒大麦穗长最短，为6.3 cm；欧洲和北美二棱啤酒大麦的平均穗长相似，均为7.7 cm。甘肃啤酒大麦第1、第2茎节较短，其次为欧洲啤酒大麦，北美啤酒大麦最长；第1、2茎节较长易倒伏，因此，应用欧洲及北美啤酒大麦种质时应注意防止倒伏。欧洲啤酒大麦和北美二棱啤酒大麦单株穗数较多，分别为3.3和3.4穗，高于甘肃啤酒大麦；北美多棱啤酒大麦株穗数较低，仅2.3穗，低于二棱品种；多棱B1614的单株穗数最低（2.1穗），Jubilant的单株穗数最多（4.1穗）。北美多棱啤酒大麦的穗粒数最高（43.2粒），欧洲二棱啤酒大麦最低（23.1粒）；参试品种中，6B98-9339的穗粒数最高（48.9粒），Jubelete最低（20.0粒）。北美多棱啤酒大麦的单穗重最高，为2.0 g；二棱品种中，北美啤酒大麦和甘肃啤酒大麦平均单穗重均为1.2 g，欧洲啤酒大麦为1.1 g；不

同品种比较，多棱啤酒大麦中6B98-9339最高（2.1 g），G231M004M 最低（1.7 g）；二棱啤酒大麦中MERIT最高（1.4 g），Jubelete最低（0.8 g）。

2.2 不同来源品种产量及产量性状的比较

方差分析结果表明，啤酒大麦产量及成穗数、穗粒数、千粒重差异均达显著水平（表3）。欧洲啤酒大麦、北美二棱啤酒大麦品种间成穗数差异显著，北美多棱和甘肃啤酒大麦品种间成穗数差异不显著，其中，北美二棱啤酒大麦成穗数最高（772.26×104穗·hm-2），其次为欧洲啤酒大麦（752.40×104穗·hm-2）和甘肃啤酒大麦（686.51×104穗·hm-2），北美多棱啤酒大麦成穗数最低（436.39×104穗·hm-2）；不同品种间，Z109M050M最高（883.05×104穗·hm-2），其次为Pasadena（879.75×104穗·hm-2）、Jubilant（873.45×104穗·hm-2）、Z090M066M（871.05×104穗·hm-2），其中Z109M050 M、Pasadena与Jubilant、Z090M066M、M-22、甘啤 2号 、KH.DAMA、Jubelete、Jaxana、Z053N066N、SCARLETT、 KH.LEDI、 Z014J081J、 Raxana、PRESTIGE、KH.SZOFI和甘啤7号差异不显著，但与其余品系存在显著差异。成穗数的平均变异系数为0.185 6；其中，北美二棱啤酒大麦的变异系数最小，欧洲啤酒大麦和甘肃啤酒大麦次之，北美多棱啤酒大麦的变异系数最大。参试啤酒大麦品种的平均千粒重为45.5 g，变幅为38.5～51.7 g，其中，甘肃啤酒大麦千粒重最高，为47.2 g，变幅41.1～51.7 g；其次为北美二棱啤酒大麦（46.7 g）和欧洲啤酒大麦（45.0 g）；北美多棱啤酒大麦千粒重最低，为42.4 g。不同地区来源参试品种间千粒重存在显著差异，甘啤6号、Z014J081J与甘啤4号、甘啤2号差异不显著，与其余品系间差异显著。千粒重平均变异系数为0.066 0，其中，甘肃啤酒大麦变异系数最大，其次为北美多棱啤酒大麦和北美二棱啤酒大麦，欧洲啤酒大麦变异系数最小。参试啤酒大麦品种的平均穗粒数为25.81粒，变幅为20.0～48.9粒。其中，北美多棱啤酒大麦平均穗粒数最高，为43.23粒，其次为甘肃啤酒大麦和北美二棱啤酒大麦，欧洲啤酒大麦最低。多棱品种中，6B98～9339与TRADITION差异不显著，但与B1614、G231M004M存在显著差异；二棱啤酒大麦中，MERIT与甘啤5号差异不显著，与其余二棱品种间差异显著。穗粒数平均变异系数为0.274 4，其中，北美多棱啤酒大麦变异系数最大，其次为北美二棱啤酒大麦和欧洲啤酒大麦，甘肃啤酒大麦最小。

方差分析结果（表3）表明，不同啤酒大麦品种间存在显著差异。其中，欧洲啤酒大麦和甘肃啤酒大麦品种间产量存在显著差异，而北美啤酒大麦品种间差异不显著。参试啤酒大麦平均 产 量为 8 586.17 kg·hm-2，变幅为 9 364.28～7 714.67 kg·hm-2。其中，北美二棱啤酒大麦平均产量最高，为8 733.49 kg·hm-2；其次为欧洲啤酒大麦和甘肃啤酒大麦；北美多棱啤酒大麦最低，为8 451.85 kg·hm-2。不同品种间比较，甘啤7号产量最高，为 9 364.28 kg·hm-2；其次为甘啤 6 号、MERIT和Z090M066M。其中，甘啤7号与G231M004M、TABORA、Z053N066N、甘啤 4号、Jubelete、Raxana、甘啤5号、KH.SZOFI、甘啤3号、Qinta、甘啤2号差异显著；甘啤6号与TABORA、Z053N066N、甘啤 4号 、Jubelete、Raxana、甘啤5号、KH.SZOFI、甘啤3号、Qinta、甘啤2号差异显著；MERIT与 Z053N066N、甘啤 4号、Jubelete、Raxana、甘啤 5号、KH.SZOFI、甘啤 3号、Qinta、甘啤2号差异显著。产量平均变异系数为0.054 3，其中，甘肃啤酒大麦变异系数最大；其次为欧洲啤酒大麦和北美二棱啤酒大麦；北美多棱啤酒大麦变异系数最小。

表3 不同来源品种的产量Table 3 Yield of varieties from different origins

2.3 不同品种间籽粒品质性状的比较

方差分析结果（表4）表明，参试品种间籽粒蛋白质含量、饱满度均存在显著差异。不同地区品种间蛋白质含量差异较小。其中，Raxana蛋白质含量最低，为9.8%，显著低于B1202、法瓦维特、甘啤3号、G231M004M、KH.GYONGYOS、甘啤 2号和Jaxana。参试啤酒大麦平均饱满度（≥2.5 mm）为90.33%，变幅82.7%～95.9%。其中，欧洲啤酒大麦饱满度最高；其次为甘肃啤酒大麦；北美啤酒大麦最低。北美二棱啤酒大麦品种间饱满度存在显著差异，而欧洲、北美多棱、甘肃啤酒大麦品种间差异不显著。不同品种间比较，甘啤6号最高，其次为甘啤5号和M-22；其中，甘啤6号与甘啤3号、B1614、B1202、G231M004M、ROXANA、Z053N066N、甘啤 2号、Qinta、Raxana、MERIT、6B98～9339、Z090M066M、法瓦维特差异显著；甘啤5号、M-22与G231M004M、ROXANA、Z053N066N、甘 啤 2 号 、Qinta、Raxana、MERIT、6B98-9339、Z090M066M、法瓦维特差异显著。甘肃啤酒大麦饱满度变异系数最大，其次为北美啤酒大麦，欧洲啤酒大麦最小。

表4 不同来源品种的籽粒品质Table 4 Quality of varieties from different origins

2.4 麦芽品质性状差异分析

方差分析结果（表5）表明，不同品种间和不同地区品种间麦芽各项指标均存在显著差异。参试品种麦芽的水分含量平均为3.5%，变幅为3.1%～5.2%。其中，甘肃啤酒大麦麦芽水分含量最高，欧洲啤酒大麦和北美啤酒大麦麦芽水分含量相似。不同品种比较，甘啤4号麦芽水分含量最高，为5.2%；Raxana和B1202最低，为3.1%。麦芽蛋白质含量平均为9.7%，变幅为8.0%～12.3%，其中，甘肃啤酒大麦蛋白质含量最高，为10.2%；其次为欧洲啤酒大麦；北美啤酒大麦最低为9.4%。参试品种中，甘啤3号蛋白质含量最高，为12.3%；Z053N066N最低，仅为8.0%。麦芽可溶性氮含量平均为4.8%，变幅为3.9%～5.8%，其中，北美啤酒大麦和欧洲啤酒大麦略高于甘肃啤酒大麦；参试品种中，B1614麦芽可溶性氮含量最高，M-22最低。北美啤酒大麦和欧洲啤酒大麦的库值高于甘肃啤酒大麦，其中，G231M004M最高（63.7%），M-22最低（36.5%）。浊度平均为2.7 EBC，变幅为0.7～9.9 EBC；甘肃啤酒大麦最高，平均为3.3 EBC，其次为欧洲啤酒大麦，北美啤酒大麦最低；其中，甘啤7号和KH.DAMA较高，分别为9.9和9.0 EBC，B1614和甘啤3号较低（0.7 EBC）。细粉浸出物平均为80.5%，变幅72.3%～82.6%；甘肃啤酒大麦最高，北美啤酒大麦最低，其中，甘啤3号、甘啤6号和甘啤5号较高，Z053N066N最低，仅为72.3%。α-氨基氮平均为201.9 mg·100 g-1，变 幅 129.2～304.2 mg·100 g-1；北美啤酒大麦最高，甘肃啤酒大麦较低；其中，B1614最高，为304.2 mg·100 g-1，甘啤7号最低，仅129.2mg·100g-1。β-葡聚糖平均为226.0mg·100g-1，变幅82.3～408.6 mg·100 g-1；其中，M-22最高，为408.6 mg·100 g-1，甘啤3号最低，仅82.3 mg·100 g-1。α-淀粉酶平均为54.1 DU，变幅37.2～77.4 DU；北美啤酒大麦最高，甘肃啤酒大麦较低；其中，Z053N066N最高，为77.4 DU，M-22最低，仅37.2 DU。糖化力平均为358.1 WK，变幅258.9～468.8 WK；其 中 6B98-9339最 高 ，为 468.8 WK，Z090M066M最低，为258.9 WK。

表5 不同来源品种的麦芽品质Table5Maltqualityofvarietiesfromdifferentorigins

3 讨论

种质资源是作物育种的物质基础。性状的遗传改良很大程度取决于对不同类型品种资源的挖掘和利用［16］。孙立军［17］认为，啤酒大麦资源应重点引进欧洲和北美优质种质。王效宗［18］认为，二棱啤酒大麦以欧洲西北部地区的品种为佳，多棱六棱啤酒大麦以北美为优。中国农业科学院从引进的北美大麦种质中筛选出麦特B-32、莫特44、Morex、Manker、Azure等优异资源；甘肃省农业科学院从匈牙利引进法瓦维特等大麦品种，曾在我国北方春麦区大面积推广种植，其中Azure已成为黑龙江省大麦育种的骨干亲本，利用其选育出了垦啤1号、垦啤2号等大麦新品种［4-8］。法瓦维特已成为甘肃省大麦育种的骨干亲本，利用其先后选育出了甘啤3号、甘啤4号、甘啤5号、甘啤7号和甘啤8号等大麦新品种。当前，甘肃啤酒大麦品种从生育期看，早熟品种产量较低，晚熟品种产量较高，但容易受甘肃河西走廊干热风影响；从产量看，近年选育品种产量均超过国外品种；从品质看，籽粒中蛋白质和β-葡聚糖含量较高。因此，为了更好地开发利用国外引进大麦品种和种质，对其进行鉴定评价是进行合理利用的前提，只有正确评价才能发挥更大的作用，加快我国啤酒大麦育种进程［19-20］。

北美二棱大麦平均生育期较长；而甘肃甘啤大麦在株高、穗长、穗粒数等农艺性状均达到或超过欧洲、北美种质；北美二棱大麦平均产量最高、其次为欧洲大麦。参试品种中，甘啤7号产量最高，其次为甘啤6号、MERIT和Z090M066M；其中，甘啤7号与G231M004M、TABORA、Z053N066 N、甘啤 4号、Jubelete、Raxana、甘啤 5号、KH.SZOFI、甘啤3号、Qinta、甘啤2号差异显著；甘啤6号与TABORA、Z053N066N、甘啤 4号、Jubelete、Raxana、甘啤5号、KH.SZOFI、甘啤3号、Qinta、甘啤2号差异显著；MERIT与Z053N066N、甘啤4号、Jubelete、Raxana、甘啤5号、KH.SZOFI、甘啤3号、Qinta、甘啤2号差异显著。参试品种在蛋白质含量、千粒重、饱满度均存在显著差异。

从品种来看，M-22早熟，分蘖和成穗数高，粒重及籽粒蛋白质含量适中、饱满度高，属于高产品种；Jubilant和KH.DAMA分蘖和成穗数高，麦芽浸出率高；KH.LEDI麦芽蛋白质和β-葡聚糖含量较低，浸出率和糖化力较高；Raxana籽粒蛋白质含量较低，但麦芽糖化力高；Pasadena分蘖和成穗数较高，籽粒蛋白质含量适中、饱满度高，高产，麦芽蛋白质含量及浊度较低，而β-葡聚糖、可溶性氮、细粉浸出物、α-氨基氮和α-淀粉酶较高；G231M004M麦芽蛋白质含量、β-葡聚糖、可溶性氮、细粉浸出物、α-氨基氮、α-淀粉酶均较高，而浊度低；Z090M066M产量较高。

大麦新品种的选育很大程度上取决于优异资源的数量和对其研究的深度，尤其对优异种质的深入评价会加快育种进程［20-21］。国外大麦资源为我国大麦改良提供了重要物质基础［22-23］。近年来，吕仲昱等［24］和尤艳蓉等［25］从国外啤酒大麦品种中筛选出适应甘肃河西走廊及沿黄灌区推广种植的啤酒大麦品种，同时大量优种质如Tradition、SV255、ZDM00279、ZDM8082、ZYM3392、中川大麦、9919、krona被广泛应用。因此，引进筛选适宜的啤酒大麦品种或优质种质资源是提高我国啤酒大麦产量、改良品质的重要途径［26］，有利于解决我国啤酒大麦长期依赖进口、优质啤酒大麦品种选育研究滞后于啤酒工业的迅速发展等问题，对我国啤酒大麦产业的发展、增强国产啤酒大麦市场竟争力具有十分重要的意义。因此，在甘肃省开展啤酒大麦新品种的选育，不应仅仅局限于当地优质材料，应加强对欧洲、美洲及其他地区优异大麦种质资源的引进，并加以挖掘利用。