灌溉条件下大麦氮素管理优化：历史与现代品种的产量与品质协同提升研究

这篇研究通过2015-2019年在美国爱达荷州开展的氮响应试验，系统评估了历史与现代麦芽大麦品种对氮供应（N-supply）的差异响应。研究采用线性平台（LP）和二次平台（QP）模型确定关键氮供应量（CNS），发现现代品种在110-170 kg N ha?1的CNS范围内较历史品种增产10%-20%，且籽粒蛋白含量（≤128 g kg?1）和饱满度（>90%）均满足麦芽工业标准。研究为半干旱灌溉区大麦氮肥精准管理提供了重要依据，预计可为种植者节省25%的氮肥投入。

　　

摘要

大麦（Hordeum vulgare L.）是美国麦芽酿造的主要原料，爱达荷州占全国产量的40%以上。研究通过2015-2019年对6个历史与现代麦芽大麦品种的氮响应试验，揭示了现代品种在关键氮供应量（CNS）下的产量优势（较历史品种高10%-20%）及更稳定的品质特性。

引言

全球大麦产量居谷物第四位，其中约20%用于麦芽生产。美国大麦生产近年向爱达荷等半干旱灌溉区集中，但氮管理研究滞后于品种改良。研究聚焦灌溉条件下大麦对氮供应的响应机制，旨在优化产量与麦芽品质（蛋白≤128 g kg^?1，籽粒饱满度>90%）的协同提升。

材料与方法

在蛇河平原17个试验点开展随机区组设计试验，测试0-224 kg N ha^?1六个氮水平。通过土壤无机氮（NO₃-N + NH₄-N）测定构建N-supply模型，采用LP和QP回归确定CNS。历史品种Klages（1973年发布）与现代品种（如Gemcraft）被纳入对比。

结果与讨论

土壤肥力与作物营养

试验区土壤pH 7.6-8.5，有机质8.1-26.5 g kg^?1。初始无机氮含量27-184 kg N ha^?1，马铃薯茬口后氮矿化显著增强。

品种间氮响应差异

Klages的CNS最低（110 kg N ha^?1），但现代品种如Voyager在149 kg N ha^?1下产量达8929 kg ha^?1，较历史品种增产20%。LP模型显示现代品种CNS-LP为117-152 kg N ha^?1，QP模型为141-170 kg N ha^?1，均低于现行推荐量235 kg N ha^?1。

品质调控

氮供应每增加1 kg ha^?1，Klages蛋白含量上升0.134 g kg^?1（现代品种≤0.120），但其CNS下蛋白仍低于128 g kg^?1阈值。籽粒饱满度与氮供应呈负相关，但现代品种降幅更缓（斜率-0.021至-0.058）。

经济效益

按中等土壤氮水平（70 kg N ha^?1）计算，现代品种氮肥成本68-108美元 ha^?1，较传统推荐节省66美元 ha^?1。推广优化方案可使爱达荷州年节氮支出800-1400万美元。

结论

现代麦芽大麦品种通过育种与农艺措施协同优化，实现了更低氮投入下的产量提升和品质稳定。研究为半干旱灌溉区氮管理提供了精准调控依据，证实了品种改良对农业可持续发展的多重效益。