西藏黑青稞氮磷钾配施效果研究

2021-05-26付丹丹谢永春普布贵吉

江苏农业科学 2021年7期

付丹丹谢永春普布贵吉

摘要：通过大田试验对西藏隆子县测土配方推荐施肥（N2P2K2）进行优化设计，设立14个不同的氮磷钾配施处理和1个有机肥单施处理，设立配方施肥、常规施肥和对照试验，采用回归方程计算最佳施肥配比和推荐施肥量。结果显示，当地黑青稞氮、磷、钾肥最佳施肥量质量比为1 ∶0.43 ∶0.5，推荐施肥量为N 66.75 kg/hm2、P2O5 28.65 kg/hm2、K2O 33.9 kg/hm2。在不施肥基础上单施有机肥17 500 kg/hm2，黑青稞可增产35.3%，通过增加氮肥和有机肥的投入，使得常规施肥处理的黑青稞平均产量高于配方施肥处理。氮含量是限制黑青稞产量的主要因子，其次是磷含量，最后是钾含量。在当地测土配方施肥的基础上，增氮、减钾可获得高产。

关键词：西藏;黑青稞;氮;磷;钾;最佳施肥;配方施肥

中图分类号： S512.306文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2021）07-0101-05

收稿日期：2020-04-21

基金项目：西藏自治区科技重大专项（编号：XZ2019NA01-03）。

作者简介：付丹丹（1992—），女，陕西西安人，研究实习员，主要从事农业资源与环境研究。E-mail：18208046891@163.com。

通信作者：谢永春，硕士，助理研究员，主要从事旱作栽培、土壤养分高效利用及生态循环农业研究。E-mail：xieyongchun2008@163.com。

青稞又称为裸大麦，是青藏高原地区的特色农作物，也是藏民族的主粮，其种植面积约占该地区粮食种植面积的60%以上，产量占比达该地区粮食总产量的58%～60%[1-3]。青稞富含生命活性物质，营养丰富，有特殊的高抗氧化性[4-6]。由于产区环境以及种植方式的差异，青稞品种资源极其丰富，按其颜色分为白青稞、紫青稞、黑青稞等[7]。其中黑青稞具有高纤维、高维生素、高蛋白质、高β-葡聚糖、低脂肪和低糖等特点，并且还富含多种有利于人体健康的矿物质元素，如铜、锌、钙、磷、铁以及微量元素硒（具有防癌抗癌作用），是青稞中的极品，备受消费者青睐[8]。由于黑青稞对种植环境的特殊需求，其栽培区域分布较小，主要位于西藏山南、四川甘孜、青海玉树和云南迪庆，其中西藏山南隆子黑青稞被批准为我国地理标志产品，生长海拔为3 800～4 200 m，具有特殊的高抗氧化性及营养含量，深受广大消费者的喜爱[9-12]。目前，黑青稞的研究主要集中于特异功能物质的提取和加工，在品种和栽培研究方面的相关研究有所欠缺，特别是在施肥领域研究较少。施肥是影响作物品质、产量、土壤肥力以及可持续利用的农业措施之一。科学合理地施肥，不仅能够提高作物产量，改善农产品品质，还能改善土壤结构，提高土壤质量和生产力，同时也降低了施肥成本，减少环境污染。但是，盲目过量施肥不仅会使作物减产，影响农产品品质，还会导致农田土壤污染，同时造成水体和空气污染[13-15]。为了探究西藏隆子黑青稞的需肥特征，进一步验证当地测土配方施肥数据的可靠性，通过大田试验，采用肥料效应函数分析和大田实际情况对比，以期为寻求最佳配方施肥、实现高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018年4—9月在西藏山南市隆子县新巴村（28°14′0″N，92°22′3″E，海拔3 900 m）进行。该地区年平均气温为5.5 ℃，年降水量为 297.41 mm，年无霜期为238.3 d，年平均日照时数为3 005.9 h，属高原温带大陆性季风气候。试验地土壤质地为黏土，0～20 cm土層有机质含量 15.3 g/kg，全氮含量1.14 g/kg，碱解氮含量 124 mg/kg，速效磷含量75.5 mg/kg，速效钾含量143 mg/kg，pH值为8.0。

1.2 试验材料

参试作物品种为当地主栽黑青稞。试验地氮肥选用尿素（N含量46%）、磷肥选用磷酸二铵（P2O5含量46%）、钾肥选用氯化钾（K2O含量60%），有机肥为羊粪土杂鲜基。

1.3 试验设计

1.3.1 不同氮磷钾配施方案试验采用优化配方施肥方案设计，设计推荐施肥量为N60P30K42[下标为每公顷纯养分的施肥量（kg），下同]。有机肥、钾肥和磷肥在播前撒施耕地做基肥一次性施用，氮肥基肥占80%，追肥占20%，追肥在5月下旬青稞分蘖期除草后撒施灌水。设15个处理，每个处理3次重复，小区面积21 m2（长7 m，宽3 m），随机区组排列，行距 25 cm，播种密度为360万株/hm2。试验地于2018年4月20日机耕灭茬，耕深30 cm;2018年4月23日灌水1次;2018年4月28日播种，2018年8月21日青稞成熟后收获，各处理的田间管理措施均一致（表1）。

1.3.2 配方施肥田间效果试验试验设3个处理，每个处理3次重复，小区面积20 m2（5 m×4 m）。处理分别为测土配方施肥：采用上述试验设计1中N2P2K2处理的施肥量，即每公顷施肥量为N60P30K42[下标为公顷纯养分施肥量（kg），所用肥料为尿素、磷酸二铵和氯化钾];农民常规施肥：N96P69K0（折合尿素含量150 kg/hm2，磷酸二铵含量150 kg/hm2，农家肥 17 500 kg/hm2）;不施肥。播种时磷酸二铵、农家肥和氯化钾一次性基施，尿素分为80%基肥和20%追肥，施肥方式和追肥比例同“1.3.1”节。

1.4 样品采集与测定

生育期内记录黑青稞各个关键生育时期，在黑青稞成熟期每小区随机选取1 m2样方进行考种，测定黑青稞的干物质、穗数、茎蘖数、株高、穗长、穗粒数、千粒质量;产量按照试验小区单打实收计算。

1.5 数据处理

用SPSS 21.0对数据进行显著性分析，Excel 2010进行数据作图处理。

2 结果与分析

2.1 不同氮磷钾配施效果

2.1.1 不同氮磷钾配比的黑青稞地力产量与土壤肥力从供试土壤来看，土壤有机质、氮素、钾素含量属于中等水平，仅速效磷含量较高，总体上属于中等肥力，土壤偏碱。由表1可知，与测土配方施肥N2P2K2处理相比，黑青稞对土壤肥力的依存率为45.9%，氮、磷、钾缺素区（对应处理编号分别为2、4、8）的相对产量分别为48.6%、78.4%、83.8%，以地力产量评价供试土壤的肥力，供氮水平低下，供磷和钾水平中上。说明本试验地氮素含量是限制产量的主要因子，其次是磷素含量，最后是钾素含量。与N0P0K0处理相比，N0P0K0+M处理增施有机肥后增产353%，且产量高于N0P2K2处理，说明施 17 500 kg/hm2 的农家肥可以替代N0P2K2水平的氮磷钾供给。

2.1.2 不同氮磷钾配比对黑青稞产量的影响从图1可以看出，黑青稞的产量因处理不同而明显不同。当P、K含量为2水平时，随着N水平的增加，黑青稞产量先增加后减少，最高产量N素水平为2水平（N2P2K2）;当N、K含量为2水平时，随着单因素磷P水平的增加，黑青稞产量先增后减，最高产量P素水平为1水平（N2P1K2）;当N、P含量为2水平时，随着单因素K水平用量的增加，黑青稞产量先增后减，最高产量K素水平为1水平（N2P2K1）;当N、P、K其中2种肥料含量为2水平时，任意1种肥料过量施肥（3水平）黑青稞均出現负增长。其中N2P1K2、N2P2K1处理的产量明显高于其他处理，处理N2P1K2配比施肥量的黑青稞产量最高为 6 834 kg/hm2，产量最低的是处理N0P0K0，为 2 833.5 kg/hm2。说明在测土配方施肥量（N2P2K2）的基础上减施磷肥或钾肥可提高产量。

2.1.3 肥料效应函数的拟合通常情况下，将第2水平施肥量视为最佳施肥量。因此，在研究单因素的肥料效应时，将其他2个因素定为2水平，此时其他2个因素施肥量可视为最佳施肥量，排除因其他施肥量不足或过量而造成的影响。进行肥料效应函数拟合时，选用编号为2、3、6、11的处理可求得以P2K2水平为基础，产量与施氮量的一元效应方程;选用编号为4、5、6、7的处理可求得产量与磷肥用量的一元效应方程;选用编号为6、8、9、10的处理可求得产量与钾肥用量的一元效应方程。计算最佳经济施肥量时，纯N、P、K价格分别按5 978、1 833、5 750元/t计算，黑青稞按6元/kg计算。

单因素一元二次肥料效应函数模型拟合方程如下：

Y=c+bX+aX2。

式中：Y为产量，a为二次回归系数，b为一次回归系数，c为常量，X为肥料用量。

黑青稞氮肥效应一元二次方程：Y=191.115+87.208X-9.719X2（r=0.967），对回归方程进行检验，由表3和表4可知，F值（7.202）>F0.05（0225），说明氮肥用量和黑青稞产量之间存在显著回归关系，施氮肥对黑青稞产量有显著影响。当P、K含量在2水平时，最高产量施氮量为 67.2 kg/hm2，Y产量为5 801.1 kg/hm2;经济产量施氮量66.5 kg/hm2。

黑青稞磷肥效应一元二次方程：Y=333.875+117.275X-30.575X2（r=0.848），对回归方程进行检验，由表5和表6可知，F值（1.28）>F0.05（0529），说明磷肥用量和黑青稞产量之间存在显著回归关系，施磷肥对黑青稞产量有显著影响。当N、K含量在2水平时，最高产量施磷量为 28.8 kg/hm2，Y产量为6 695.0 kg/hm2;经济产量施磷量27 kg/hm2。

黑青稞钾肥效应一元二次方程：Y=349.51+71.007X-15.586 7X2（r=0.943），对回归方程进行检验，由表7和表8可知，F值（4.018）>F0.05（0333），说明钾肥用量和黑青稞产量之间存在显著回归关系，施钾肥对黑青稞产量有显著影响。当N、P含量在2水平时，最高产量施钾量为 34.2 kg/hm2，Y产量为6 455.7 kg/hm2;经济产量施钾量 33.6 kg/hm2。

综上所述，在推荐施肥N2P2K2的水平上增氮、减磷或钾可以获得最高产量和经济产量。

双因素肥料效应函数拟合时，选用处理2～7和10～12，可求得在K2水平下的N、P含量二元二次肥料效应方程;选取编号为4～10和14处理，可求得N2水平下的PK二元二次肥料效应方程;选取处理2、3、6、8～11和13可求得P2水平下的NK二元二次肥料效应方程。不同氮磷钾二元肥料效应方程见表9，各方程均通过了显著性检验，说明二元二次肥料效应方程拟合准确。

N、P配施时，最高产量及施肥量：N=62.6 kg/hm2，P=30.9 kg/hm2，K=42.0 kg/hm2，Y=6 261.0 kg/hm2;即增氮增磷可获得高产。

P、K配施时，最高产量及施肥量：N=60.0 kg/hm2，P=33.3 kg/hm2，K=36.1 kg/hm2，Y=6 474.0 kg/hm2;即增磷减钾可获得高产。

N、K配施时，最高产量及施肥量：N=67.8 kg/hm2，P=30.0 kg/hm2，K=30.9 kg/hm2，Y=6 100.5 kg/hm2。即增氮减钾可获得高产。

三因素肥料效应函数拟合时，三元二次方程相关系数最高，其方程为Y=182.905+68.736N-17083P+49.045K+17.389NP-0.563NK-0379PK-11.268N2-8.735P2-9.018K2（R2=0853），但黑青稞产量Y与磷肥用量成反比（P的系数为负），且此方程未能通过显著性检验。

2.2 配方施肥对黑青稞生物学性状与产量的影响

从表10可知，配方施肥的穗长、株高、茎蘖数、穗粒数高于常规施肥和对照;其中，配方施肥和常规施肥差异不显著，但配方施肥和常规施肥的株高显著高于对照。从产量及其构成要素来看，千粒质量、穗数、产量和干物质均以常规施肥处理最高，配方施肥优于对照。千粒质量表现为常规施肥显著高于配方施肥，产量两者之间差异不显著。

单从产量方面来看，施肥对黑青稞产量影响显著，其中配方施肥平均产量为4 167 kg/hm2，常规施肥为4 458 kg/hm2，较对照2 550 kg/hm2分别增产63.4%和74.8%，配方施肥和常规施肥与对照处理间的差异达显著水平。这是因为常规施肥处理增加了有机肥，根据上述“2.1.1”节分析认为，17 500 kg/hm2 的农家肥可以替代N0P2K2水平的氮磷钾，另在模拟方程中求得，在配方施肥（N2P2K2）的水平上增施氮磷肥、减施钾肥可获得高产，而常规施肥恰好符合此施肥条件，因此产量高于配方施肥。

3 讨论与结论

本试验以当地测土配方推荐施肥量N2P2K2（每公顷施纯氮、磷、钾含量分别为60、30、42 kg）为基础，通过增减施肥量，研究了不同施肥水平下黑青稞产量与氮、磷、钾用量的肥料效应。结果显示氮素是限制黑青稞产量的主要因子，其次是磷素，最后是钾素，与前人的青稞需肥特征研究结论[12，16]一致。有研究指出，西藏青稞农田施用有机肥后，青稞产量明显增产，农田土壤肥力得到改善，主要体现在土壤有机质含量增加，表层土壤容重减小，土壤pH值稳定，土壤微生物量碳含量增加[13-14]。本试验发现，在不施化肥的基础上单施有机肥 17 500 kg/hm2，黑青稞可增产35.3%，有机肥可以替代N0P2K2水平的氮磷钾，马瑞萍等研究指出，在青稞不减产的情况下，有机肥可替代1/3的N、P、K配施肥，但有机肥需施用量加倍增加[17]。

对其进行一元二次方程模拟时发现，在推荐施肥量（N2P2K2）的基礎上，增施氮肥、减施磷肥或钾肥可以获得最高产量和经济产量;二元二次方程模拟时发现，增氮、增磷、减钾可获得高产，综合2种模拟可知，增氮、减钾可获得高产。采用一元二次方程的单因素最高施肥量和最佳经济施肥量平均值，综合方程得出试验区中等肥力地块的黑青稞最佳施肥量配比为1 ∶0.43 ∶0.5，最佳施肥量为N含量66.75 kg/hm2、P2O5含量28.65 kg/hm2、K2O含量 33.9 kg/hm2，比当地推荐的配方施肥增加N含量 6.75 kg/hm2、减少P2O5含量1.35 kg/hm2、减少K2O含量 8.1 kg/hm2。在青稞最佳施肥配比和推荐施肥量上，因地域不同而不同，拉萨周边的白青稞氮磷钾最佳配比为1 ∶0.33～0.37 ∶0.53～0.65，推荐施肥量为N 112～137 kg/hm2、P2O5 37.5～51.6 kg/hm2、K2O 60～85.8 kg/hm2[16，18-19];林芝波密白青稞的氮、磷、钾推荐施肥量为138、90、66 kg/hm2[20]。对比本试验研究结果发现，黑青稞的氮磷钾配比和白青稞的基本一致，氮磷钾用肥量均低于白青稞。本试验在推荐施肥量的基础上进行优化设计，得出了最佳施肥量，与推荐施肥量相比略有不同，但函数法模拟肥料效应具有一定的局限性，还需对最佳施肥配比进一步验证。

通过对比配方施肥和常规施肥发现，配方施肥平均产量为4 176 kg/hm2，常规施肥为 4 458 kg/hm2，这是因为常规施肥虽然没有施钾，但增加了氮肥和有机肥的用量，故在黑青稞栽培中，考虑平衡施肥的同时，不可忽视有机肥的投入，在氮磷钾配施的基础上，增施有机肥对于提高黑青稞产量具有重要的作用。

参考文献：

[1]Liu Z F，Yao Z J，Yu C Q，et al. Assessing crop water demand and deficit for the growth of spring highland barley in Tibet，China[J]. Journal of Integrative Agriculture，2013，12（3）：541-551.

[2]龚凌霄. 青稞全谷物及其防治代谢综合征的作用研究[D]. 杭州：浙江大学，2013：15.

[3]梁珠英. 试论藏区青稞产业发展现状及对策措施[J]. 青海农林科技，2014（3）：41-45.

[4]Abdel-Haleem A M，Awad R A. Some quality attributes of low fat ice cream substituted with hulless barley flour and barley β-glucan[J]. Journal of Food Science and Technology，2015，52（10）：6425-6434.

[5]臧靖巍，阚建全，陈宗道，等. 青稞的成分研究及其应用现状[J]. 中国食品添加剂，2006（4）：43-46.

[6]杨希娟，党斌，张杰，等. 黑青稞麸皮结合态酚类物质大孔树脂分离纯化工艺优化[J]. 农业工程学报，2018，34（21）：295-303.

[7]林津，洛桑仁青，周陶鸿，等. 西藏山南隆子县黑青稞与白青稞的营养成分及生理活性物质的比较分析[J]. 食品科技，2016 ，41（10）：88-92.

[8]谭大明，谭海运，刘国一，等. 西藏不同黑青稞品种的农艺性状和营养品质分析[J]. 麦类作物学报，2018，38（2）：142-147.

[9]梁寒峭，李金霞，陈建国，等. 黑青稞营养成分的检测与分析[J]. 食品与发酵工业，2016，42（1）：180-182，188.

[10]陈建国，梁寒峭，李金霞，等. 响应曲面法优化黑青稞花青素的提取工艺[J]. 食品工业，2016，37（1）：80-83.

[11]张一鸣，吴跃中，杨士花，等. 云南黑青稞多酚的提取及纯化工艺研究[J]. 食品科技，2018，43（5）：206-213.

[12]土旦次仁.西藏隆子黑青稞“3414”肥料效应试验[J]. 西藏农业科技，2018，40（2）：28-31.

[13]王国强，薛书浩，彭婧，等. 不同施肥处理对西藏青稞产量和土壤结构的影响[J]. 西南农业学报，2017，30（5）：1127-1131.

[14]李猛，何永涛，孙维，等. 不同施肥模式下西藏农田土壤质量的变化[J]. 干旱地区农业研究，2018，36（3）：144-148.

[15]朱明霞，靳玉龙，白婷，等. 不同施肥水平下春青稞籽粒灌浆特性[J]. 江苏农业科学，2019，47（22）：72-76.

[16]李雪，赵润彪，张玉.林周县春青稞“3414”肥料效应田间试验研究[J]. 西藏科技，2014（1）：3-6.