赵 准，李 剑，宋瑞娇，齐军仓

(新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】大麦是重要的谷类作物，主要分布于欧洲和亚洲，总产量居全世界第4位[1]。大麦不仅是啤酒酿造的主要原料，而且还是优质饲用作物。全株大麦具有较高的蛋白质含量和较低的粗纤维含量，是优质的冬季牲畜饲料[2]，大麦青贮后是养殖奶牛上等饲料[3]。新疆是我国五大牧区之一，近年来由于饲草需求量增加，天然草场不能满足实际需求，青贮大麦可作为天然牧草的一种补充，是解决新疆牧草不足问题的途径之一。施氮是作物增产的主要措施之一[4]，对麦类作物的生长和品质形成具有关键作用[5]。【前人研究进展】合理施氮有利于作物的生长发育、增加叶面积和光合效率，进而增加麦类作物的干物质积累量和分蘖成穗率[6]。施氮可以有效增加小麦叶片的光合能力，在适宜施氮条件下，小麦开花后叶面积指数、叶片净光合速率显著提高[7]。氮肥施用过量使得土壤质量下降，还会导致作物氮肥利用效率显著降低[8]。张美微等[9]表明，增加施氮量可以显著提高小麦籽粒产量，但降低了氮肥利用效率，小麦在120 kg/hm2水平上可以达到高产高效。高阳等[10]发现，随着施氮量的增加，燕麦的株高、地上生物量、总生物量呈现先上升后下降的变化趋势。【本研究切入点】目前关于施氮量对大麦的研究主要集中于籽粒产量和品质方面，对青贮大麦研究较少。由于两者生产目的不同，必然导致对氮肥需求存在差异。Subedi[11]在玉米的研究表明，225 kg/hm2的施氮量下籽粒产量最大，而青贮玉米干物质产量在150和225 kg/hm2并没有显著差别。研究施氮量对青贮大麦农艺性状、青贮原料品质和氮肥利用效率的影响及变化规律。【拟解决的关键问题】以2个大麦品种为研究对象，采用两因素随机区组设计，两因素分别为品种和施氮量，分析青贮大麦的农艺性状、干物质产量、青贮原料营养成分和氮肥利用效率。为新疆北部地区青贮大麦合理施氮提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验在石河子大学试验站(N45°32′、E86°05′)内进行。当地气候属于温带大陆性气候，年降水量150～250 mm(主要集中于4～7月)，蒸发量1 500～2 400 mm，无霜期约170 d，年日照时数约2 860 h，年平均气温为7.0℃。前茬作物为大麦。土壤类型为灌耕灰漠土，土壤质地为壤土，0～20 cm土层含碱解氮60 mg/kg、速效磷14 mg/kg、速效钾200 mg/kg。

供试大麦为垦啤麦13和甘啤4号为材料。垦啤麦13是新引进的生物产量高适应制作青贮饲料的大麦品种，甘啤4号是目前新疆大面积种植的品种。2018年7月采自石河子大学试验站，保存于-20℃种子库。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验采用两因素随机区组设计。两因素分别为品种和施氮量。所用氮肥为尿素(含氮量为46%)，施入氮肥量(纯氮)分别为0、40、80和160 kg/hm2，品种为垦啤麦13和甘啤4号。2019年4月5日种植，每个小区3.5 m2，3次重复。人工开沟条播，行距20 cm，播种量为375万株/hm2，于乳熟期刈割。氮肥(尿素)按基追肥比为5∶5分别在播种前和拔节期施入；磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)的施入量分别为75 和49 kg/hm2，按基追肥比为5∶5分别在播种前和拔节期施入，每次施肥后立刻灌水。每小区之间以及试验地和其它试验地之间间隔2 m，并在间隔地中间挖沟和起垄。其它管理方法按当地大麦高产田进行。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 农艺性状

在刈割前测定株高、茎粗、总茎数和茎、叶和穗比例。株高：每个小区随机抽取10株，量取主茎从地面至穗顶(不包括芒)的绝对高度。茎粗：各小区随机选取10株大麦，用数字游标卡尺在主茎第2茎节处测量直径。总茎数：每个小区选择1 m长势均匀的大麦，计算总茎数。茎、叶和穗比例：将每个小区测量株高的10株大麦分别装入牛皮纸袋中带回实验室，75℃烘干24 h后将茎、叶和穗分别称重，叶鞘归为叶的部分。

1.2.2.2 产量和氮肥利用效率

乳熟期于每个小区随机抽取一个1.0 m×1.0 m的样方测产，抽取样方避开边缘大麦植株。大麦鲜草产量在田间刈割后立即称量，随后称量250 g有代表性的大麦鲜草，将其放入牛皮纸袋中带回实验室，75℃烘干24 h后测量饲草干物质含量(DM，%)。氮肥偏生产力和氮肥利用效率按以下公式计算：

氮肥偏生产力(kg/kg)=大麦干草产量/施氮量。

氮肥农学利用效率(kg/kg)=(施氮处理产量-不施氮处理产量)/施氮量。

1.2.2.3 青贮原料品质

将烘干后的全株大麦粉碎后过0.45 mm筛备用。采用范氏洗涤纤维分析法测定中性洗涤纤维含量(NDF，%)和酸性洗涤纤维含量(ADF，%)[12]；凯氏定氮法测定粗蛋白含量(CP，%)[13]；可溶性碳水化合物含量采用蒽酮法测定[14]。

1.3 数据处理

使用Excel进行数据整理，采用SPSS19.0单因素方差分析进行数据分析，利用Duncan法进行多重比较，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量对大麦农艺性状的影响

研究表明,随着施氮量的增加，垦啤麦13和甘啤4号的株高显著性上升(P<0.05)，垦啤麦13和甘啤4号N160处理较N0处理株高增加9.43%和24.51%。垦啤麦13和甘啤4号茎粗均随着施氮量的增加而先上升后下降，2个品种最高点分别出现在N80和N40处理，较NO处理显著增加24.32%和23.53%。茎、叶和穗比例可以在一定程度上反映作物营养成分的高低，随着施氮量的增加，垦啤麦13和甘啤4号的茎比例有着降低的趋势，不同处理的垦啤麦13茎比例为17.04%～21.01%，甘啤4号的茎比例为19%～22%。增加施氮量会显著增加垦啤麦13的叶比例(P<0.05)，N0处理下叶比例最高，为17.82%，较N80处理增加28.32%,增加施氮量对甘啤4号叶比例有降低的趋势，但无显著性影响(P>0.05)。随着施氮量的增加，垦啤麦13穗比例先上升后下降，N80处理较N0处理显著上升13.41%；与垦啤麦13不同，增加施氮量对甘啤4号穗比例有着增加的趋势，但不同处理间无显著性差别。垦啤麦13和甘啤4号总茎数随着施氮量的增加而显著性增加(P<0.05)，均为N160处理总茎数最高，较N0处理增加69.62%和112.93%。表1

注：同列中不同小写字母表示在P<0.05水平上差异显著。下同
Note: In the same column, values with different small letter mean significant different.The same as below

2.2 不同施氮量对大麦干、鲜产量及氮肥利用效率的影响

研究表明,随着施氮量的增加，垦啤麦13和甘啤4号大麦的鲜草产量和干草产量显著性上升(P<0.05)，2个大麦品种最高鲜草产量和干草产量均出现在N160处理下，鲜草产量较NO处理增加49.72%和116.33%，干草产量较N0处理增加76.13%和148.72%，增加施氮对甘啤4号产量的影响大于垦啤麦13。增加施氮量会显著降低垦啤麦13和甘啤4号的氮肥偏生产力(P<0.05)，N160处理氮肥偏生产力最低，较N40处理氮肥偏生产力降低171.93%和131.42%。垦啤麦13和甘啤4号的氮肥农学利用效率变化和氮肥偏生产力变化有所差异，氮肥农学利用效率随着施氮量的增加而先上升后下降，N80处理下氮肥利用效率最高，显著高于N40和N160处理，N160处理的氮肥农学利用效率较N80处理降低66.13%和45.72%。表2

2.3 不同施氮量对大麦青贮原料品质的影响

研究表明,施氮量对大麦青贮原料有着显著的影响(P<0.05)。随着施氮量的增加，垦啤麦13和甘啤4号干物质产量增加，N160处理下干物质产量最高，为44.27%和39.99%，较N0处理显著增加17.91%和15.04%。垦啤麦13和甘啤4号中性洗涤纤维随施氮量的增加而先降低后增加，2个大麦品种在N40、N80和N160处理下无显著性差异(P>0.05)，N80处理下的中性洗涤纤维含量较N0处理降低11.12%和16.73%。与中性洗涤纤维相同，增加施氮量使垦啤麦13的酸性洗涤纤维含量降低后增高，N80处理下最低，为13.26%；甘啤4号酸性洗涤纤维显著性降低，N160处理下最低，为14.54%，较N0处理含量降低20.51%。垦啤麦13和甘啤4号的粗蛋白含量随施氮量的增加而显著性增加((P<0.05))，N160处理下粗蛋白含量最高，为5.16%和5.25%，较N0处理增加22.33%和38.92%，相比于垦啤麦13，施氮对甘啤4号蛋白质含量促进较大。施氮对大麦可溶性碳水化合物含量的影响因品种不同而不同，增加施氮量使垦啤麦13的可溶性碳水化合物含量先上升后下降,N80处最高，为3.70%，显著性高于其他处理；甘啤4号可溶性碳水化合物含量随施氮量的增加而增加，N160处理下可溶性碳水化合物含量最高，为5.25%，较N0处理增加80.42%。表3

表2 不同施氮量下大麦干、鲜产量及氮肥利用效率Table 2 Dry yield and fresh yield and nitrogen use efficiency of barley under different N application rate

表3 不同施氮量下大麦的青贮原料品质Table 3 Silage material quality of barley under different N application rate

3 讨 论

3.1 不同施氮量对青贮大麦农艺性状的影响

施氮对作物生长和产量形成具有重要作用，是当前作物高产栽培的主要手段[10]。研究表明，施氮对作物的生物量以及物质分配具有重要影响，但变化规律和当地气候、作物类型以及品种对氮肥的耐受能力密切相关[15,16]。株高、茎粗以及总茎数是反映牧草产量和利用方式的主要指标，研究表明，施氮对青贮大麦株高、茎粗和总茎数有显著性的影响。随着施氮量的增加，青贮大麦株高显著性增加，但株高和施肥施用量并不是线性关系，而是随着施氮增加株高增幅逐渐降低。孙建平等[17]研究表明，燕麦株高随着施氮量的增加而先增加后降低，与研究不同，这可能与施氮量不同有关。研究中2个大麦品种茎粗随施氮量的增加而先增加后降低，垦啤麦13和甘啤4号茎粗最高点分别在N80和N40处理下，茎粗对氮肥的阈值要低于株高。研究中总茎数随着施氮量增加而显著增加，与赵宏魁等[18]在燕麦中的研究相同，在研究的氮肥施用范围内，总茎数增幅虽有所回落，但高氮肥下总茎数仍有大幅增长，故研究认为，3个农艺指标在不同施氮量下的阈值大小为总茎数>株高>茎粗。

在研究中，施氮对茎、叶和穗比例的影响因品种不同而不同；不同施氮量下的甘啤4号茎、叶和穗比例无显著性差异；垦啤麦13的茎和叶比例随着施氮量的增加而显著性下降，穗比例显著性上升，杨家蘅等[6]认为这种现象是由于在充足的氮素营养下，作物在开花前干物质积累充足，形成较多的可育小花，从而在灌浆期作物向穗部运输较多的同化物和氮素营养有关。

3.2 不同施氮量对青贮大麦产量和氮肥利用效率的影响

前人研究表明，作物地上部分的生物量与肥料施入量之间并不是简单的线性关系，而是存在着一定的阈值[19]。在燕麦中的研究表明，增加施氮量使燕麦的鲜草产量先增加后降低，两者之间呈二次回归关系[20]。研究表明，增加施氮量使垦啤麦13和甘啤4号干草产量和鲜草产量显著性增加，N160处理下干草产量和鲜草产量最高，鲜草产量较NO处理增加49.72%和116.33%，干草产量较N0处理增加76.13%和148.72%；徐国芬等[21]发现增加施氮量使燕麦干草产量先增加后降低，研究结果与其研究有所差异，可能是由于研究的氮肥施用量未超过阈值有关。随着施氮量的增加，研究中大麦氮肥偏生产力显著性下降，N160处理下氮肥偏生产力最低，较N40处理氮肥偏生产力降低171.93%和131.42%。这与前人研究相一致[5]。

3.3 不同施氮量对青贮大麦原料品质的影响

青贮并不能增加原料的品质，将高品质的原料进行青贮对获得高品质的青贮饲料是一件重要的事情。牧草的品质与中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量呈负相关关系，而和粗蛋白、可溶性碳水化合物含量呈正相关关系[22]。中性洗涤纤维含量影响动物对饲草的采食率，酸性洗涤纤维含量影响动物对饲草的消化率[23]，研究表明，增加施氮量使2个青贮大麦品种的中性洗涤纤维含量先降低后增加，最低点在N80处理下；酸性洗涤纤维变化因品种而略有不同，垦啤麦13先降低后增加，N40处理下最低，甘啤4号显著性降低，在N160处理下最低。增施氮肥在一定程度上可以降低作物中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量，提高青贮大麦品质，但过量可能会降低大麦品质。这与韩世洁[22]在羊草中的研究结果相似。粗蛋白是饲草中蛋白质和含氮化合物的总称，是动物生长发育的必须物质。马磊等[24]研究表明，提高施氮量可以提高全株青贮玉米蛋白质含量，全志[25]也发现了这种现象。研究表明，增加施氮量可以显著提高2个大麦品种粗蛋白的含量，垦啤麦13和甘啤4号均为N160处理下含量最高，较N0处理增加22.3%和38.9%。青贮原料中可溶性碳水化合物含量的高低是影响青贮能否成功的关键性因素，可溶性碳水化合物含量高的原料可以加速乳酸菌的繁殖，使pH值迅速降低，从而抑制杂菌的生长[26]。秦梦臻等[27]也发现青贮原料中的可溶性碳水化合物与青贮发酵品质呈现显著的正相关关系。研究中，施氮对大麦可溶性碳水化合物含量的影响因品种而有所不同，垦啤麦13的可溶性碳水化合物含量随着施氮量的增加而先增加后降低，N80处理下可溶性碳水化合物含量最高，为3.7%；甘啤4号可溶性碳水化合物含量随施氮量的增加而增加，N160处碳水化物含量最高。

4 结 论

施氮对青贮大麦农艺性状、产量、氮肥利用效率和品质影响显著。随着施氮量的增加，2个大麦品种株高和总茎数显著性增加，N160处理下株高和总茎数最大。增加施氮使茎粗先增加后降低，垦啤麦13和甘啤4号分别在N80和N40处理下茎粗最大。3个农艺性状在不同施氮量下的阈值大小为总茎数>株高>茎粗。增加施氮使垦啤麦13的茎和叶比例显著性降低，穗比例显著性增加，对甘啤4号茎、叶和穗比例无显著影响。增加施氮量使垦啤麦13和甘啤4号鲜、干草产量显著性增大，2个大麦品种在N160处理下干草产量较N0处理增加76.1%和148.7%。增加施氮使氮肥偏生产力降低。随着施氮量的增加，2个大麦品种的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维显著性降低；施氮使粗蛋白含量显著性升高，N160处理下粗蛋白含量最高，为5.16%和5.25%，甘啤4号粗蛋白含量在N80和N160处理下无显著差别；施氮使垦啤麦13的可溶性糖含量先增高后降低，N80处理下可溶性糖含量最高。在提高氮肥利用率和获得高产优质的青贮大麦前提下，新疆北部地区青贮大麦施氮量为80 kg/hm2。