鄧超超 王 蕾 徐 也 周 琦 宿翠翠 蔡小斌 繆平貴 趙海鵬 張 燕 王育才 張想平

（甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院，733006，甘肅武威）

大麥（HordeumvulgareL.）是世界上最古老的糧食作物之一，種植面積和產(chǎn)量位居禾本科作物第4位，僅次于玉米、小麥和水稻，對(duì)人類文明的產(chǎn)生與發(fā)展具有重用作用[1]。近年來，以大麥嫩葉為主要原料的麥綠素保健品受到人們的青睞[2]。大麥嫩葉富含葉綠素、蛋白質(zhì)、維生素、微量元素及抗氧化酶等多種物質(zhì)，以大麥嫩葉為主要原料的麥綠素具有促進(jìn)人體新陳代謝、延緩衰老、增進(jìn)體能和精力、改善睡眠質(zhì)量等功效[3-5]。麥綠素生產(chǎn)不僅要求大麥生長(zhǎng)繁茂、分蘗多、鮮葉產(chǎn)量高，同時(shí)要富含葉綠素、蛋白質(zhì)和微量營(yíng)養(yǎng)元素（如 Fe、Mn、Zn、I、Se）[6-7]。當(dāng)前，栽培方式對(duì)大麥產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究報(bào)道主要集中在啤酒大麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)等方面[8-9]，而關(guān)于施氮量和播種量對(duì)大麥地上鮮重、品質(zhì)影響的研究鮮有報(bào)道。大麥[2011(07)814]是甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院選育的糯大麥品系，具有淀粉含量高、品質(zhì)優(yōu)、高產(chǎn)和抗性強(qiáng)等特點(diǎn)，目前在進(jìn)行品種登記。本研究探究該品系在麥綠素生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力，探討優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、綠色大麥鮮葉栽培技術(shù)，為麥綠素原料生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)田概況

試驗(yàn)于2020年3-8月在甘肅省農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究院原種場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行（37°30′ N，103°15′ E）。試點(diǎn)屬寒溫帶干旱氣候區(qū)，年均氣溫 7.2℃，日照時(shí)數(shù) 2968.2h，≥0℃積溫 3514℃，≥10℃積溫2985℃；年均降雨量156mm，年均蒸發(fā)量2400mm以上。前茬作物為大麥，地塊地力均勻，土壤含有機(jī)質(zhì)13.43g/kg，全氮0.86g/kg，全磷1.41g/kg，速效鉀157.28mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

以大麥[2011(07)814]為材料。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)設(shè) 4個(gè)施氮水平（N1：150kg/hm2，N2：180kg/hm2，N3：210kg/hm2，N4：240kg/hm2），副區(qū)設(shè)4個(gè)播種量（S1：375萬粒/hm2，S2：450萬粒/hm2，S3：525 萬粒/hm2，S4：600 萬粒/hm2），共16個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積12m2（4m×3m），每個(gè)小區(qū)之間筑土埂隔開灌溉，隨機(jī)區(qū)組排列。翻耕前統(tǒng)一施基肥磷酸二銨（含N 16%、P 46%）375 kg/hm2，缺少的純氮含量以尿素（含N 46%）補(bǔ)充。2020年3月11日播種。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 鮮葉產(chǎn)量 于大麥孕穗期（播種后68d）每個(gè)小區(qū)隨機(jī)刈割行長(zhǎng) 1m大麥，稱鮮重和干重（105℃殺青30min，85℃烘干至恒量[10]），換算為每公頃鮮葉產(chǎn)量。

1.3.2 旗葉葉綠素含量（SPAD值） 大麥旗葉（大麥孕穗期主莖最頂端的葉片）葉綠素測(cè)定與鮮葉生物量測(cè)定同期，用葉綠素儀SPAD-502Plus（北京）隨機(jī)取各處理組合10株大麥旗葉根、中、尖3個(gè)部位測(cè)定SPAD值，取平均值。

1.3.3 旗葉面積 大麥旗葉面積與旗葉SPAD值測(cè)定相同葉片，測(cè)量旗葉長(zhǎng)及其最大葉寬，計(jì)算旗葉面積，旗葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.83[11]。

1.3.4 鮮葉粗蛋白含量 大麥孕穗期（播種后68d）每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10株大麥地上部分，洗凈后陰干至恒重，用粉碎機(jī)粉碎。稱取一定量粉碎樣品用H2SO4-H2O2消化，采用FOSS 8200全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定蛋白質(zhì)含量[12]。

1.3.5 鮮葉微量元素含量 采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定微量元素（Cu、Zn、Mn、Fe）含量[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 21.0進(jìn)行二因素重復(fù)方差分析和多重比較，利用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量和播種量對(duì)大麥葉片產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)影響的顯著性分析

由表 1可知，施氮量對(duì)大麥孕穗期鮮葉產(chǎn)量（鮮重、干重）、旗葉SPAD值、旗葉面積、蛋白質(zhì)含量和微量元素Fe、Mn、Cu、Zn含量的影響均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）；播種量對(duì)大麥孕穗期葉片鮮重、旗葉SPAD值、旗葉面積、蛋白質(zhì)、Cu和葉片干重、Fe、Mn、Zn含量的影響分別達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）和顯著（P＜0.05）；同時(shí)，施氮量和播種量二者的互作效應(yīng)除對(duì)微量元素Mn、Zn的含量無顯著影響外，對(duì)其他指標(biāo)的影響達(dá)到極顯著（P＜0.01）或顯著（P＜0.05）。表明施氮量、播種量和二者的互作效應(yīng)對(duì)大麥孕穗期鮮葉產(chǎn)量、旗葉SPAD值、旗葉面積、蛋白質(zhì)含量和微量元素含量均有不同程度的影響。

表1 施氮量、播種量和二者互作效應(yīng)對(duì)大麥鮮葉產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)的影響Table 1 Effects of nitrogen rates, sowing rates and their interaction on barley fresh leaves biomass and qualities indexes

2.2 施氮量和播種量對(duì)大麥鮮葉產(chǎn)量的影響

結(jié)果（表2）顯示，隨施氮量和播種量的增加，大麥孕穗期葉片鮮重呈先增后減的趨勢(shì)，N3S2處理產(chǎn)量最高，N2S3處理次之，N1S1處理最低，N3S2和 N2S3處理間差異不顯著，但顯著高于其他處理；N3S2和N2S3處理葉片鮮重較N1S1處理分別提高102.70%和101.84%。葉片干重與鮮重的變化規(guī)律基本一致，也是隨施氮量和播種量增加呈先增后減的趨勢(shì)；N2S3、N2S2和N3S2處理的干重顯著高于其他處理，N2S3處理干重較 N1S1提高70.48%。由此表明，適宜的施氮量和播種量組合能提高大麥孕穗期葉片產(chǎn)量。其中，N2S3和N3S2處理效果最佳。

表2 不同施氮量和播種量處理組合下大麥葉片產(chǎn)量Table 2 Yield of barley leaves under different nitrogen and sowing rate conditions kg/hm2

2.3 施氮量和播種量對(duì)大麥旗葉SPAD值的影響

由圖1可知，孕穗期旗葉SPAD值隨施氮量和播種量的逐漸增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。在N2S3處理組合下旗葉SPAD值最高，N2S2和N3S2處理組合次之，N1S1處理組合最低，N2S3、N2S2和 N3S2處理組合間旗葉 SPAD值差異不顯著。N2S3、N2S2和N3S2處理組合下的旗葉SPAD值分別較N1S1處理提高16.09%、15.26%和14.80%，說明適宜的施氮量和播種量可以提高大麥孕穗期旗葉SPAD值。

圖1 不同施氮量與播種量處理下大麥旗葉SPAD值Fig.1 SPAD value in flag leaves of barley under different nitrogen and sowing rate conditions

2.4 施氮量和播種量對(duì)大麥旗葉面積的影響

由圖2可知，隨施氮量和播種量的逐漸增加大麥孕穗期旗葉面積呈先增大后降低的趨勢(shì)。N2S3處理大麥旗葉面積最大，N3S2處理次之，N1S4處理最小，N2S3、N3S2和N2S2處理間大麥旗葉面積差異不顯著。N2S3和N3S2處理較N1S1處理分別增加86.39%和58.66%。這說明適宜的施氮量和播種量可以提高大麥孕穗期旗葉面積，其中，N2S3和N3S2處理效果最佳。

圖2 不同施氮量與播種量處理下大麥旗葉面積Fig.2 Flag leaf area of barley under different nitrogen and sowing rate conditions

2.5 施氮量和播種量對(duì)大麥鮮葉蛋白質(zhì)含量的影響

由圖3可知，大麥鮮葉蛋白質(zhì)含量隨施氮量和播種量的增加呈先增后降的趨勢(shì)。N2S3處理鮮葉蛋白質(zhì)含量最高，N3S2和N2S2處理次之，N1S4處理最低，N2S3與N3S2處理間鮮葉蛋白質(zhì)含量差異不顯著；N2S3處理鮮葉蛋白質(zhì)含量較N1S1處理提高33.31%。表明適宜的施氮量和播種量能提高大麥鮮葉蛋白質(zhì)含量。

圖3 不同施氮量和播種量處理組合下大麥鮮葉蛋白質(zhì)含量Fig.3 Protein contents of fresh barley leaves under different nitrogen and sowing rate conditions

2.6 施氮量和播種量對(duì)大麥鮮葉微量元素含量的影響

由表3可知，隨施氮量和播種量的增加，大麥鮮葉微量元素（Fe、Mn、Fe、Zn）含量總體呈先升高后降低的趨勢(shì)，N2S3或 N3S2處理含量達(dá)到最高，二者差異不顯著。N2S3處理下Fe、Mn、Cu、Zn元素含量分別為295、76.59、8.10和30.94mg/kg。表明適宜的施氮量和播種量能提高大麥孕穗期鮮葉微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）含量。

表3 不同施氮量和播種量的處理組合下大麥鮮葉微量元素含量Table 3 Contents of trace elements in barley fresh leaves under different nitrogen and sowing rate conditions mg/kg

2.7 大麥葉片鮮重、SPAD值、蛋白質(zhì)含量、微量元素含量的相關(guān)性分析

不同施氮量和播種量下大麥孕穗期葉片鮮重、SPAD值、蛋白質(zhì)含量、微量元素含量間的相關(guān)性結(jié)果（表4）表明，大麥葉片鮮重與SPAD值（r=0.911**）、旗葉面積（r=0.880**）、蛋白質(zhì)含量（r=0.775**）、Mn（r=0.691**）、Cu（r=0.832**）、Zn（r=0.806**）和Fe（r=0.602*）含量相關(guān)性達(dá)到極顯著或顯著水平；SPAD值和旗葉面積（r=0.828**）、蛋白質(zhì)含量（r=0.729**）、Cu（r=0.744**）、Zn（r=0.715**）含量均達(dá)到極顯著水平；旗葉面積和蛋白質(zhì)含量（r=0.906**）、Cu（r=0.719**）、Zn（r=0.820**）含量相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平；蛋白質(zhì)含量和 Cu（r=0.663**）、Zn（r=0.853**）含量也達(dá)到極顯著水平；同時(shí)，各微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）含量間也達(dá)到極顯著或顯著水平。說明適宜的施氮量和播種量提高了SPAD值、旗葉面積、蛋白質(zhì)和微量元素含量，進(jìn)而提高了鮮葉產(chǎn)量，改善了鮮葉品質(zhì)。

表4 鮮葉鮮重、SPAD值、旗葉面積、蛋白質(zhì)含量和微量元素含量的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of fresh weight, SPAD value, flag leaf area, protein contents and trace elements contents

3 討論

3.1 施氮量和播種量對(duì)大麥鮮葉產(chǎn)量的影響

合理的施肥量和播種量是決定大麥鮮葉高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要因素[13]。氮素在植物生長(zhǎng)發(fā)育中起著重要作用，被稱為生命元素[14]。本研究結(jié)果表明，施氮量、播種量和二者的互作效應(yīng)均對(duì)大麥孕穗期鮮葉產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著（P＜0.01）或顯著水平（P＜0.05）。隨著施氮量和播種量的增加，葉片產(chǎn)量（鮮重、干重）呈先增后降的趨勢(shì)，且在N2S3或N3S2處理組合下鮮葉產(chǎn)量達(dá)到最高。喬海龍等[15]研究表明，適宜的施氮量和種植密度能極顯著提高大麥的鮮葉產(chǎn)量，這與本研究結(jié)果基本一致。其原因一方面是適當(dāng)?shù)卦黾拥适┯昧繛榇篼溕L(zhǎng)發(fā)育提供充足的養(yǎng)分，促進(jìn)了大麥群體的分蘗，進(jìn)而提高大麥鮮葉生物量[16-17]；另一方面適宜的播種量可以優(yōu)化大麥群體結(jié)構(gòu)，促使水、肥、光、熱等資源的有效利用，進(jìn)而提高大麥鮮葉生物量積累[18-19]。

3.2 施氮量和播種量對(duì)大麥旗葉 SPAD值和旗葉面積的影響

綠色葉片是作物進(jìn)行光合作用、積累物質(zhì)的重要器官，旗葉的形態(tài)學(xué)性狀（如旗葉長(zhǎng)、寬、面積）直接影響其光合效率[20]；同時(shí)，SPAD值的高低在一定程度上能反映植物光合作用強(qiáng)度和物質(zhì)合成積累速率，在光合作用中具有重要作用[21-22]。前人研究[23-25]表明，適當(dāng)增加施氮量和播種量能顯著增加旗葉面積和SPAD值，延緩綠葉衰老，提高光合速率，促進(jìn)莖葉的生長(zhǎng)。本研究中，施氮量、播種量及二者的互作效應(yīng)均對(duì)大麥孕穗期旗葉SPAD值和葉面積的影響達(dá)到極顯著（P＜0.01）或顯著水平（P＜0.05），且在N2S3或 N3S2處理組合下旗葉SPAD值和葉面積達(dá)到最大。因此，合理的施氮量和播種量是大麥鮮葉生產(chǎn)的關(guān)鍵，在大麥栽培中根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整施氮量和播種量，對(duì)于提高大麥鮮葉產(chǎn)量和改善品質(zhì)具有重要意義。

3.3 施氮量和播種量對(duì)大麥鮮葉品質(zhì)的影響

合理施用氮肥和適宜的播種量是影響蛋白質(zhì)、微量元素含量的重要因素。大麥鮮葉中蛋白質(zhì)和微量元素含量的高低不僅與其自身的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，也是衡量大麥鮮葉能否作為優(yōu)質(zhì)麥綠素生產(chǎn)原料的重要指標(biāo)[26-27]。張炳運(yùn)等[28]在苜蓿栽培中通過施用微肥發(fā)現(xiàn)植株中Zn、Fe、Cu、Mn、B元素含量明顯增加或降低。張睿等[29]研究報(bào)道，增施氮肥能顯著影響啤酒大麥和小麥籽粒中微量元素的含量。袁繼超等[30]研究結(jié)果顯示，稻米中微量元素的含量和產(chǎn)量均隨著施氮量的增加先上升后下降。本研究發(fā)現(xiàn)，鮮葉中蛋白質(zhì)和微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）含量受施氮量、播種量及二者的互作效應(yīng)的共同影響，隨著施氮量和播種量的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，N2S3、N3S2處理組合含量高于其他處理。推測(cè)適當(dāng)提高施氮量會(huì)在一定程度上改變土壤中Fe、Zn、Cu、Mn等元素的有效性，有利于植物根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用[31-32]；同時(shí)，適宜的播種量也會(huì)促進(jìn)大麥植株對(duì)水肥、礦質(zhì)元素的吸收，進(jìn)而提高大麥鮮葉中微量元素含量[33-34]。因此，適宜的氮肥用量和播種量是提高大麥鮮葉品質(zhì)的保障。

4 結(jié)論

在甘肅省河西地區(qū)種植大麥[2011(07)814]獲取大麥鮮葉時(shí)，根據(jù)土壤肥力建議一次性施氮量180～210kg/hm2，播種量450萬～525萬粒/hm2，其他管理同當(dāng)?shù)卮筇?，不僅能增加大麥鮮葉產(chǎn)量、旗葉SPAD值和旗葉面積，而且有利于鮮葉蛋白質(zhì)和微量元素含量的提高，改善大麥鮮葉品質(zhì)。