西藏黑青稞氮磷鉀配施效果研究

付丹丹 謝永春 普布貴吉

摘要：通過大田試驗對西藏隆子縣測土配方推薦施肥（N2P2K2）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)立14個不同的氮磷鉀配施處理和1個有機(jī)肥單施處理，設(shè)立配方施肥、常規(guī)施肥和對照試驗，采用回歸方程計算最佳施肥配比和推薦施肥量。結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)睾谇囡?、磷、鉀肥最佳施肥量質(zhì)量比為1 ∶0.43 ∶0.5，推薦施肥量為N 66.75 kg/hm2、P2O5 28.65 kg/hm2、K2O 33.9 kg/hm2。在不施肥基礎(chǔ)上單施有機(jī)肥17 500 kg/hm2，黑青稞可增產(chǎn)35.3%，通過增加氮肥和有機(jī)肥的投入，使得常規(guī)施肥處理的黑青稞平均產(chǎn)量高于配方施肥處理。氮含量是限制黑青稞產(chǎn)量的主要因子，其次是磷含量，最后是鉀含量。在當(dāng)?shù)販y土配方施肥的基礎(chǔ)上，增氮、減鉀可獲得高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：西藏;黑青稞;氮;磷;鉀;最佳施肥;配方施肥

中圖分類號： S512.306文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）07-0101-05

收稿日期：2020-04-21

基金項目：西藏自治區(qū)科技重大專項（編號：XZ2019NA01-03）。

作者簡介：付丹丹（1992—），女，陜西西安人，研究實習(xí)員，主要從事農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究。E-mail：18208046891@163.com。

通信作者：謝永春，碩士，助理研究員，主要從事旱作栽培、土壤養(yǎng)分高效利用及生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)研究。E-mail：xieyongchun2008@163.com。

青稞又稱為裸大麥，是青藏高原地區(qū)的特色農(nóng)作物，也是藏民族的主糧，其種植面積約占該地區(qū)糧食種植面積的60%以上，產(chǎn)量占比達(dá)該地區(qū)糧食總產(chǎn)量的58%～60%[1-3]。青稞富含生命活性物質(zhì)，營養(yǎng)豐富，有特殊的高抗氧化性[4-6]。由于產(chǎn)區(qū)環(huán)境以及種植方式的差異，青稞品種資源極其豐富，按其顏色分為白青稞、紫青稞、黑青稞等[7]。其中黑青稞具有高纖維、高維生素、高蛋白質(zhì)、高β-葡聚糖、低脂肪和低糖等特點(diǎn)，并且還富含多種有利于人體健康的礦物質(zhì)元素，如銅、鋅、鈣、磷、鐵以及微量元素硒（具有防癌抗癌作用），是青稞中的極品，備受消費(fèi)者青睞[8]。由于黑青稞對種植環(huán)境的特殊需求，其栽培區(qū)域分布較小，主要位于西藏山南、四川甘孜、青海玉樹和云南迪慶，其中西藏山南隆子黑青稞被批準(zhǔn)為我國地理標(biāo)志產(chǎn)品，生長海拔為3 800～4 200 m，具有特殊的高抗氧化性及營養(yǎng)含量，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[9-12]。目前，黑青稞的研究主要集中于特異功能物質(zhì)的提取和加工，在品種和栽培研究方面的相關(guān)研究有所欠缺，特別是在施肥領(lǐng)域研究較少。施肥是影響作物品質(zhì)、產(chǎn)量、土壤肥力以及可持續(xù)利用的農(nóng)業(yè)措施之一?？茖W(xué)合理地施肥，不僅能夠提高作物產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還能改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力，同時也降低了施肥成本，減少環(huán)境污染。但是，盲目過量施肥不僅會使作物減產(chǎn)，影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還會導(dǎo)致農(nóng)田土壤污染，同時造成水體和空氣污染[13-15]。為了探究西藏隆子黑青稞的需肥特征，進(jìn)一步驗證當(dāng)?shù)販y土配方施肥數(shù)據(jù)的可靠性，通過大田試驗，采用肥料效應(yīng)函數(shù)分析和大田實際情況對比，以期為尋求最佳配方施肥、實現(xiàn)高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018年4—9月在西藏山南市隆子縣新巴村（28°14′0″N，92°22′3″E，海拔3 900 m）進(jìn)行。該地區(qū)年平均氣溫為5.5 ℃，年降水量為 297.41 mm，年無霜期為238.3 d，年平均日照時數(shù)為3 005.9 h，屬高原溫帶大陸性季風(fēng)氣候。試驗地土壤質(zhì)地為黏土，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量 15.3 g/kg，全氮含量1.14 g/kg，堿解氮含量 124 mg/kg，速效磷含量75.5 mg/kg，速效鉀含量143 mg/kg，pH值為8.0。

1.2 試驗材料

參試作物品種為當(dāng)?shù)刂髟院谇囡Ｔ囼灥氐蔬x用尿素（N含量46%）、磷肥選用磷酸二銨（P2O5含量46%）、鉀肥選用氯化鉀（K2O含量60%），有機(jī)肥為羊糞土雜鮮基。

1.3 試驗設(shè)計

1.3.1 不同氮磷鉀配施方案 試驗采用優(yōu)化配方施肥方案設(shè)計，設(shè)計推薦施肥量為N60P30K42[下標(biāo)為每公頃純養(yǎng)分的施肥量（kg），下同]。有機(jī)肥、鉀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月下旬青稞分蘗期除草后撒施灌水。設(shè)15個處理，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積21 m2（長7 m，寬3 m），隨機(jī)區(qū)組排列，行距 25 cm，播種密度為360萬株/hm2。試驗地于2018年4月20日機(jī)耕滅茬，耕深30 cm;2018年4月23日灌水1次;2018年4月28日播種，2018年8月21日青稞成熟后收獲，各處理的田間管理措施均一致（表1）。

1.3.2 配方施肥田間效果試驗 試驗設(shè)3個處理，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2（5 m×4 m）。處理分別為測土配方施肥：采用上述試驗設(shè)計1中N2P2K2處理的施肥量，即每公頃施肥量為N60P30K42[下標(biāo)為公頃純養(yǎng)分施肥量（kg），所用肥料為尿素、磷酸二銨和氯化鉀];農(nóng)民常規(guī)施肥：N96P69K0（折合尿素含量150 kg/hm2，磷酸二銨含量150 kg/hm2，農(nóng)家肥 17 500 kg/hm2）;不施肥。播種時磷酸二銨、農(nóng)家肥和氯化鉀一次性基施，尿素分為80%基肥和20%追肥，施肥方式和追肥比例同“1.3.1”節(jié)。

1.4 樣品采集與測定

生育期內(nèi)記錄黑青稞各個關(guān)鍵生育時期，在黑青稞成熟期每小區(qū)隨機(jī)選取1 m2樣方進(jìn)行考種，測定黑青稞的干物質(zhì)、穗數(shù)、莖蘗數(shù)、株高、穗長、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量;產(chǎn)量按照試驗小區(qū)單打?qū)嵤沼嬎恪?/p>

1.5 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 21.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮磷鉀配施效果

2.1.1 不同氮磷鉀配比的黑青稞地力產(chǎn)量與土壤肥力 從供試土壤來看，土壤有機(jī)質(zhì)、氮素、鉀素含量屬于中等水平，僅速效磷含量較高，總體上屬于中等肥力，土壤偏堿。由表1可知，與測土配方施肥N2P2K2處理相比，黑青稞對土壤肥力的依存率為45.9%，氮、磷、鉀缺素區(qū)（對應(yīng)處理編號分別為2、4、8）的相對產(chǎn)量分別為48.6%、78.4%、83.8%，以地力產(chǎn)量評價供試土壤的肥力，供氮水平低下，供磷和鉀水平中上。說明本試驗地氮素含量是限制產(chǎn)量的主要因子，其次是磷素含量，最后是鉀素含量。與N0P0K0處理相比，N0P0K0+M處理增施有機(jī)肥后增產(chǎn)353%，且產(chǎn)量高于N0P2K2處理，說明施 17 500 kg/hm2 的農(nóng)家肥可以替代N0P2K2水平的氮磷鉀供給。

2.1.2 不同氮磷鉀配比對黑青稞產(chǎn)量的影響 從圖1可以看出，黑青稞的產(chǎn)量因處理不同而明顯不同。當(dāng)P、K含量為2水平時，隨著N水平的增加，黑青稞產(chǎn)量先增加后減少，最高產(chǎn)量N素水平為2水平（N2P2K2）;當(dāng)N、K含量為2水平時，隨著單因素磷P水平的增加，黑青稞產(chǎn)量先增后減，最高產(chǎn)量P素水平為1水平（N2P1K2）;當(dāng)N、P含量為2水平時，隨著單因素K水平用量的增加，黑青稞產(chǎn)量先增后減，最高產(chǎn)量K素水平為1水平（N2P2K1）;當(dāng)N、P、K其中2種肥料含量為2水平時，任意1種肥料過量施肥（3水平）黑青稞均出現(xiàn)負(fù)增長。其中N2P1K2、N2P2K1處理的產(chǎn)量明顯高于其他處理，處理N2P1K2配比施肥量的黑青稞產(chǎn)量最高為 6 834 kg/hm2，產(chǎn)量最低的是處理N0P0K0，為 2 833.5 kg/hm2。說明在測土配方施肥量（N2P2K2）的基礎(chǔ)上減施磷肥或鉀肥可提高產(chǎn)量。

2.1.3 肥料效應(yīng)函數(shù)的擬合通常情況下，將第2水平施肥量視為最佳施肥量。因此，在研究單因素的肥料效應(yīng)時，將其他2個因素定為2水平，此時其他2個因素施肥量可視為最佳施肥量，排除因其他施肥量不足或過量而造成的影響。進(jìn)行肥料效應(yīng)函數(shù)擬合時，選用編號為2、3、6、11的處理可求得以P2K2水平為基礎(chǔ)，產(chǎn)量與施氮量的一元效應(yīng)方程;選用編號為4、5、6、7的處理可求得產(chǎn)量與磷肥用量的一元效應(yīng)方程;選用編號為6、8、9、10的處理可求得產(chǎn)量與鉀肥用量的一元效應(yīng)方程。計算最佳經(jīng)濟(jì)施肥量時，純N、P、K價格分別按5 978、1 833、5 750元/t計算，黑青稞按6元/kg計算。

單因素一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型擬合方程如下：

Y=c+bX+aX2。

式中：Y為產(chǎn)量，a為二次回歸系數(shù)，b為一次回歸系數(shù)，c為常量，X為肥料用量。

黑青稞氮肥效應(yīng)一元二次方程：Y=191.115+87.208X-9.719X2（r=0.967），對回歸方程進(jìn)行檢驗，由表3和表4可知，F(xiàn)值（7.202）>F0.05（0225），說明氮肥用量和黑青稞產(chǎn)量之間存在顯著回歸關(guān)系，施氮肥對黑青稞產(chǎn)量有顯著影響。當(dāng)P、K含量在2水平時，最高產(chǎn)量施氮量為 67.2 kg/hm2，Y產(chǎn)量為5 801.1 kg/hm2;經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施氮量66.5 kg/hm2。

黑青稞磷肥效應(yīng)一元二次方程：Y=333.875+117.275X-30.575X2（r=0.848），對回歸方程進(jìn)行檢驗，由表5和表6可知，F(xiàn)值（1.28）>F0.05（0529），說明磷肥用量和黑青稞產(chǎn)量之間存在顯著回歸關(guān)系，施磷肥對黑青稞產(chǎn)量有顯著影響。當(dāng)N、K含量在2水平時，最高產(chǎn)量施磷量為 28.8 kg/hm2，Y產(chǎn)量為6 695.0 kg/hm2;經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施磷量27 kg/hm2。

黑青稞鉀肥效應(yīng)一元二次方程：Y=349.51+71.007X-15.586 7X2（r=0.943），對回歸方程進(jìn)行檢驗，由表7和表8可知，F(xiàn)值（4.018）>F0.05（0333），說明鉀肥用量和黑青稞產(chǎn)量之間存在顯著回歸關(guān)系， 施鉀肥對黑青稞產(chǎn)量有顯著影響。當(dāng)N、P含量在2水平時，最高產(chǎn)量施鉀量為 34.2 kg/hm2，Y產(chǎn)量為6 455.7 kg/hm2;經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施鉀量 33.6 kg/hm2。

綜上所述，在推薦施肥N2P2K2的水平上增氮、減磷或鉀可以獲得最高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

雙因素肥料效應(yīng)函數(shù)擬合時，選用處理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應(yīng)方程;選取編號為4～10和14處理，可求得N2水平下的PK二元二次肥料效應(yīng)方程;選取處理2、3、6、8～11和13可求得P2水平下的NK二元二次肥料效應(yīng)方程。不同氮磷鉀二元肥料效應(yīng)方程見表9，各方程均通過了顯著性檢驗，說明二元二次肥料效應(yīng)方程擬合準(zhǔn)確。

N、P配施時，最高產(chǎn)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;即增氮增磷可獲得高產(chǎn)。

P、K配施時，最高產(chǎn)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;即增磷減鉀可獲得高產(chǎn)。

N、K配施時，最高產(chǎn)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。即增氮減鉀可獲得高產(chǎn)。

三因素肥料效應(yīng)函數(shù)擬合時，三元二次方程相關(guān)系數(shù)最高，其方程為Y=182.905+68.736N-17083P+49.045K+17.389NP-0.563NK-0379PK-11.268N2-8.735P2-9.018K2（R2=0853），但黑青稞產(chǎn)量Y與磷肥用量成反比（P的系數(shù)為負(fù)），且此方程未能通過顯著性檢驗。

2.2 配方施肥對黑青稞生物學(xué)性狀與產(chǎn)量的影響

從表10可知，配方施肥的穗長、株高、莖蘗數(shù)、穗粒數(shù)高于常規(guī)施肥和對照;其中，配方施肥和常規(guī)施肥差異不顯著，但配方施肥和常規(guī)施肥的株高顯著高于對照。從產(chǎn)量及其構(gòu)成要素來看，千粒質(zhì)量、穗數(shù)、產(chǎn)量和干物質(zhì)均以常規(guī)施肥處理最高，配方施肥優(yōu)于對照。千粒質(zhì)量表現(xiàn)為常規(guī)施肥顯著高于配方施肥，產(chǎn)量兩者之間差異不顯著。

單從產(chǎn)量方面來看，施肥對黑青稞產(chǎn)量影響顯著，其中配方施肥平均產(chǎn)量為4 167 kg/hm2，常規(guī)施肥為4 458 kg/hm2，較對照2 550 kg/hm2分別增產(chǎn)63.4%和74.8%，配方施肥和常規(guī)施肥與對照處理間的差異達(dá)顯著水平。這是因為常規(guī)施肥處理增加了有機(jī)肥，根據(jù)上述“2.1.1”節(jié)分析認(rèn)為，17 500 kg/hm2 的農(nóng)家肥可以替代N0P2K2水平的氮磷鉀，另在模擬方程中求得，在配方施肥（N2P2K2）的水平上增施氮磷肥、減施鉀肥可獲得高產(chǎn)，而常規(guī)施肥恰好符合此施肥條件，因此產(chǎn)量高于配方施肥。

3 討論與結(jié)論

本試驗以當(dāng)?shù)販y土配方推薦施肥量N2P2K2（每公頃施純氮、磷、鉀含量分別為60、30、42 kg）為基礎(chǔ)，通過增減施肥量，研究了不同施肥水平下黑青稞產(chǎn)量與氮、磷、鉀用量的肥料效應(yīng)。結(jié)果顯示氮素是限制黑青稞產(chǎn)量的主要因子，其次是磷素，最后是鉀素，與前人的青稞需肥特征研究結(jié)論[12，16]一致。有研究指出，西藏青稞農(nóng)田施用有機(jī)肥后，青稞產(chǎn)量明顯增產(chǎn)，農(nóng)田土壤肥力得到改善，主要體現(xiàn)在土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，表層土壤容重減小，土壤pH值穩(wěn)定，土壤微生物量碳含量增加[13-14]。本試驗發(fā)現(xiàn)，在不施化肥的基礎(chǔ)上單施有機(jī)肥 17 500 kg/hm2，黑青稞可增產(chǎn)35.3%，有機(jī)肥可以替代N0P2K2水平的氮磷鉀，馬瑞萍等研究指出，在青稞不減產(chǎn)的情況下，有機(jī)肥可替代1/3的N、P、K配施肥，但有機(jī)肥需施用量加倍增加[17]。

對其進(jìn)行一元二次方程模擬時發(fā)現(xiàn)，在推薦施肥量（N2P2K2）的基礎(chǔ)上，增施氮肥、減施磷肥或鉀肥可以獲得最高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量;二元二次方程模擬時發(fā)現(xiàn)，增氮、增磷、減鉀可獲得高產(chǎn)，綜合2種模擬可知，增氮、減鉀可獲得高產(chǎn)。采用一元二次方程的單因素最高施肥量和最佳經(jīng)濟(jì)施肥量平均值，綜合方程得出試驗區(qū)中等肥力地塊的黑青稞最佳施肥量配比為1 ∶0.43 ∶0.5，最佳施肥量為N含量66.75 kg/hm2、P2O5含量28.65 kg/hm2、K2O含量 33.9 kg/hm2，比當(dāng)?shù)赝扑]的配方施肥增加N含量 6.75 kg/hm2、減少P2O5含量1.35 kg/hm2、減少K2O含量 8.1 kg/hm2。在青稞最佳施肥配比和推薦施肥量上，因地域不同而不同，拉薩周邊的白青稞氮磷鉀最佳配比為1 ∶0.33～0.37 ∶0.53～0.65，推薦施肥量為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、鉀推薦施肥量為138、90、66 kg/hm2[20]。對比本試驗研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑青稞的氮磷鉀配比和白青稞的基本一致，氮磷鉀用肥量均低于白青稞。本試驗在推薦施肥量的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，得出了最佳施肥量，與推薦施肥量相比略有不同，但函數(shù)法模擬肥料效應(yīng)具有一定的局限性，還需對最佳施肥配比進(jìn)一步驗證。

通過對比配方施肥和常規(guī)施肥發(fā)現(xiàn)，配方施肥平均產(chǎn)量為4 176 kg/hm2，常規(guī)施肥為 4 458 kg/hm2，這是因為常規(guī)施肥雖然沒有施鉀，但增加了氮肥和有機(jī)肥的用量，故在黑青稞栽培中，考慮平衡施肥的同時，不可忽視有機(jī)肥的投入，在氮磷鉀配施的基礎(chǔ)上，增施有機(jī)肥對于提高黑青稞產(chǎn)量具有重要的作用。

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