濱海地區中低肥力沙質土氮磷配施對啤酒大麥產量及品質的影響

王中軍 林晶晶 王凱

摘要：濱海地區沙質土壤的中低肥力嚴重影響了啤酒大麥的產量和品質，制約了當地啤酒大麥的發展。針對這一情況，選用啤酒大麥品種連啤1號，通過隨機區組試驗設置5個氮肥施用水平：0 kg/hm2 （N0）、75 kg/hm2 （N1）、150 kg/hm2 （N2）、225 kg/hm2 （N3）、300 kg/hm2 （N4）和4個磷肥用量水平：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對啤酒大麥產量及品質的影響。結果表明：在濱海地區中低肥力沙質土壤上氮磷配施對提高啤酒產量和改善大麥的品質效果顯著;增施氮肥對提高啤酒大麥蛋白質和α-氨基態氮含量、增加穗數的效果顯著;增施磷肥對提高啤酒大麥α-氨基態氮含量效果顯著，但對提高啤酒大麥籽粒蛋白質含量和產量效果不顯著。綜合考慮，在濱海地區中低肥力沙質土壤及鉀素基本滿足的情況下，生產優質啤酒大麥氮磷配施的最佳方案為：純N為225 kg/hm2，P2O5為90 kg/hm2。

關鍵詞：氮磷配施;啤酒大麥;肥料;產量;品質;蛋白質含量;α-氨基態氮含量

中圖分類號：S512.3+10.6?? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）20-0120-04

收稿日期：2021-06-23

作者簡介：王中軍（1966—），男，江蘇建湖人，副教授，主要從事土壤與植物營養教學與技術推廣。E-mail：wangzj106@aliyun.com。

大麥是世界第五大耕作谷物，在我國廣泛種植，是主要的糧食作物和飼用作物之一，也是釀造啤酒的主要原料。目前，我國的啤酒消費量約占全球的1/4，是全球啤酒業消費最具潛力的地區，因此發展啤酒大麥產業前景廣闊。啤酒質量主要受釀造工藝影響較大，另一個不可忽視的因素與啤酒大麥的品質相關，這也是影響啤酒大麥種植效益的關鍵。如何協調提高大麥產量和啤酒大麥釀造品質是當前亟待解決的主要問題。

肥料運籌是影響大麥產量構成因素和品質的主要要素之一。氮肥運籌技術對籽粒蛋白質含量和積累速率有明顯的調控作用，后期施氮量增加，有利于蛋白質含量增加和積累速率提高[1]。也有研究表明：增量施肥不利于產量形成，降低了肥料的利用率[2]。于國琦等研究表明，氮、鉀配施可提高揚農啤7號蛋白質含量，150 kg/hm2氮配施 150 kg/hm2 鉀的處理使麥芽的α-氨基態氮達優質啤酒麥芽標準[3-4]。如何確定石灰性土壤合適的氮磷配施比例，確保啤酒大麥品質，本研究初步探討了氮磷配施對啤酒大麥產量和品質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年度在鹽城生物工程高等職業技術學校濱海試驗基地進行。試驗地前茬作物為水稻，土壤肥力中等偏下，土壤為沙土質地，含有機質 14.3 g/kg、全氮1.01 g/kg、速效磷15.2 mg/kg、速效鉀67 mg/kg、緩效鉀335 mg/kg。

1.2 試驗設計

供試大麥品種為連啤1號。大田試驗設17個處理，各處理N、P分別表示N、P2O5，氮肥用量設5個水平，分別為0 kg/hm2 （N0）、75 kg/hm2 （N1）、150 kg/hm2 （N2）、225 kg/hm2 （N3）、300 kg/hm2 （N4）;磷肥用量設4個水平，分別為0 kg/hm2 （P0）、45 kg/hm2 （P1）、80 kg/hm2 （P2）、135 kg/hm2 （P3）。各處理分別為：N0P0、N1P0、N1P1、N1P2、N1P3、N2P0、N2P1、N2P2、N2P3、N3P0、N3P1、N3P2、N3P3、N4P0、N4P1、N4P2、N4P3。氮肥為尿素，氮肥基追比為基肥 ∶拔節肥 ∶孕穗肥=4 ∶4 ∶2;磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀，鉀肥和磷肥作為基肥一次性施用，鉀（K2O）的施用量均為225 kg/hm2。其他管理措施同當地大田。隨機區組設計，每小區面積 200 m2，3次重復。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產量及產量構成要素測定 大麥成熟期，按處理小區收割、脫粒，曬干后測定產量及千粒質量。籽粒25 ℃貯藏3個月，測定麥芽品質。

1.3.2 籽粒蛋白質含量測定 大麥籽粒研磨過100目篩，準確稱取麥粉0.500 0 g，采用凱氏定氮法測定全氮含量，氮含量乘轉換系數即為大麥籽粒蛋白質含量。

1.3.3 大麥麥芽品質測定 稱過1.7 mm篩大麥籽粒300 g，利用微型制麥系統參照汪軍妹等的方法[4]制麥。麥芽烘干后去除麥根，樣品使用盤式粉碎機（盤間距為0.2 mm）研磨成粉，保存于4 ℃冰箱。依據輕工行業標準QB/T 1686—2008《啤酒麥芽》中的分析方法進行α-氨基態氮含量及麥芽浸出率的測定。

2 結果與分析

2.1 各處理下啤酒大麥產量及品質分析

由表1可知，氮肥運籌對連啤1號的穗數、穗粒數、千粒質量和產量均有顯著影響（P<0.05），且隨施氮量增加，產量和穗數均表現先增后降的趨勢;在相同的施氮水平下，提高磷肥施用量，可顯著提高穗粒數，但對穗數影響不明顯。連啤1號產量構成因素中只有穗粒數對氮、磷的響應與產量一致。氮磷配施處理比空白對照可提高產量50%左右。可見，鉀素基本滿足的情況下，在濱海地區中低肥力沙質土壤上施N、P肥對提高啤酒大麥的產量有重要作用。

本試驗在N0和P0水平上僅設1個處理，即N0P0。從N0P0處理測定結果來看，蛋白質、α-氨基態氮含量及千粒質量都明顯偏低。由表2可見，鉀素基本滿足的情況下，在濱海石灰性土壤上施N、P肥對提高啤酒大麥品質效果顯著。

2.2 不同氮磷配施處理對啤酒大麥產量、千粒質量和籽粒中蛋白質含量的影響

不同施氮水平對啤酒大麥產量和籽粒的蛋白質含量影響較為明顯。從圖1可看出，增加施氮量可提高啤酒大麥產量，各施氮水平間差異呈顯著水平（P<0.05），尤其在225 kg/hm2的施氮水平下，蛋白質和產量提高尤為顯著。當施氮量達高施氮水平（300 kg/hm2）時，大麥籽粒蛋白質含量達12.23%，增加不顯著，而產量不增反降。按優質啤酒大麥蛋白質適宜含量在9.0%～12.0%的范圍要求[5-6]，施N量應控制在225 kg/hm2以下。圖2表明增施磷肥能顯著提高產量，但各不同磷肥用量間對產量的影響不顯著。配施一定量的磷肥也可提高大麥籽粒蛋白質含量，但增加不顯著。當磷肥量達 90 kg/hm2時，氮磷配施效果最好，再增加施磷量大麥籽粒蛋白質含量反而有所下降（圖2）。施氮量越高，大麥千粒質量越大（圖3）。適當配施磷肥可顯著提高啤酒大麥千粒質量，但當配施磷肥達 90 kg/hm2，千粒質量反而下降（圖4）。

2.3 不同氮磷配施處理對啤酒大麥α-氨基態氮及麥芽浸出率的影響

α-氨基態氮反映了麥芽中蛋白質的分解程度及蛋白酶活性，決定了制麥過程中啤酒的品質和風味。從圖5和圖6可以看出，隨著氮磷施用水平的

增加，啤酒大麥的α-氨基態氮含量增加，當施氮量達225 kg/hm2時，再增加氮磷用量，α-氨基態氮增加不明顯，最高可達309 mg/100 g。但一般工業生產要求啤酒大麥麥汁α-氨基酸態氮含量應>160 mg/L，但控制在180～220 mg/L為宜，即使在不施磷的條件下也可滿足一般工業生產對啤酒大麥麥汁 α-氨基態氮的含量要求。因此單考慮α-氨基態氮施氮量應控制在150 kg/hm2以下，施磷量應控制 45 kg/hm2 以下。

麥芽浸出率一定程度上反映了大麥籽粒發芽過程中干物質的損耗。圖5和圖6表明提高氮磷施用水平，大麥的麥芽浸出率增加不明顯，大田氮磷配施對啤酒大麥麥芽浸出率影響也不明顯。

3 討論

3.1 中低肥力條件下氮、鉀配施對連啤1號千粒質量的影響

一般地說，二棱大麥的千粒質量在36～45 g之間，六棱大麥的千粒質量在30～40 g之間。經過發芽后重量損失在20%以內，從根本上說千粒質量越大越好，千粒質量大的麥芽浸出率高，這對啤酒廠的效益有益。本試驗材料連啤1號是二棱大麥，當氮肥配施90kg/hm2以上磷肥時千粒質量不增反降，這也說明中低肥力沙質土土壤條件下，啤酒大麥在低氮磷肥配施對氮肥和磷肥的反應比在高氮磷肥條件下更為敏感，這也與徐銀萍等的研究結果[7]一致。本試驗也表明連啤1號千粒質量受施肥處理影響大，對氮肥和低磷肥敏感。但也有研究表明，氮磷配施的施肥處理之間穗長和千粒質量差異均不顯著[8]，這主要與品種特性有關，故合理的氮磷配施可作為提高啤酒大麥千粒質量的主要手段。

3.2 中低肥力條件下氮、磷配施對啤酒大麥品質的影響

大麥品質受多個指標共同調控。魏丹研究表明，氮肥分期施用及控氮增磷和鉀可調控啤酒大麥品質，使其達到優質標準[9]。本研究認為，施氮、磷肥對提高啤酒大麥品質的效果顯著，并有一定的交互作用。依據表2，處理N2P2不僅蛋白質含量值11.82%在合理范圍內，而且此時千粒質量為最高值42.96 g，α-氨基態氮含量也達到較高值 295 mg/100 g，綜合3項指標，該處理的啤酒大麥品質最優。

綜上所述，在濱海地區中低肥力沙質土壤上氮磷配施對提高啤酒產量和改善大麥的品質效果顯著。增施氮肥對提高啤酒大麥籽粒蛋白質和α-氨基態氮含量、增加穗數的效果顯著。增施磷肥對提高啤酒大麥α-氨基態氮的含量效果顯著，但對提高啤酒大麥蛋白質含量和產量效果不顯著。本試驗不包括長期施磷對作物根系土壤微環境的影響，濱海地區中低肥力沙質土壤在鉀素基本滿足的情況下生產優質啤酒大麥，按純N 225 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2配施最佳。

參考文獻：

[1]許 明，封超年，李長亞，等. 氮肥對啤酒大麥籽粒品質的影響[J]. 揚州大學學報（農業與生命科學版），2004，25（2）：34-38，42.

[2]柳小寧，包奇軍，張華瑜，等. 過量施肥無益于大麥甘啤7號產量和品質形成[J].土壤與作物，2020，9（1）：61-67.

[3]于國琦，姚佳延，洪 益，等. 氮鉀配施對揚農啤7號籽粒產量與麥芽品質的影響[J].麥類作物學報，2021，41（4）：483-489.

[4]汪軍妹. 啤酒大麥主要品質性狀的品種和環境變異研究[D].杭州：浙江大學，2003.

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[7]徐銀萍. 不同氮磷水平對啤酒大麥產量和品質及氮肥農學效率的影響[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2016，44（11）：77-82.

[8]趙洪猛. 長期施磷的石灰性土壤中新生磷礦物鑒定及磷活化機理研究[D].泰安：山東農業大學，2020.

[9]魏 丹. 施肥對啤酒大麥品質的影響[J].土壤肥料，2001（4）：17-20.