不同灌水量下氮磷鉀配施對(duì)青稞產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

徐銀萍 火克倉(cāng) 王正鳳 賈彥春 包奇軍 趙峰 牛小霞 張廷紅

摘要：為探明在不同灌水量下青稞氮磷鉀適宜施用量和最佳配比，研究不同灌水量下氮磷鉀配施對(duì)青稞產(chǎn)量、品質(zhì)的影響， 2018 — 2019年以春性二棱青稞品種隴青1號(hào)為指示品種，在甘肅河西灌區(qū)大田栽培條件下采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置灌水為主區(qū)、施肥為副區(qū)并采用“3414”設(shè)計(jì)進(jìn)行田間試驗(yàn)。對(duì)青稞產(chǎn)量及其構(gòu)成因素及品質(zhì)進(jìn)行方差分析的結(jié)果表明，在各灌水處理下，青稞產(chǎn)量構(gòu)成因素各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)至少與1個(gè)其他指標(biāo)極顯著或顯著相關(guān)性；在相同氮磷鉀配比下青稞平均產(chǎn)量全生育期灌水2次和全生育期灌水1次較全生育期不灌水分別顯著增產(chǎn)59.5%、52.8%，灌水2次較全灌水1次增產(chǎn)4.4%；各灌水處理下，13個(gè)施肥處理較不施肥處理顯著增產(chǎn)，增產(chǎn)率分別為不灌水0.1%～26.2%、灌水1次0.9%～28.3%、灌水2次7.8%～22.7%，且施肥處理N2P2K3、N2P2K0和N3P2K2產(chǎn)量始終較高；各灌水處理下，氮、磷、鉀施用量和產(chǎn)量的三元二次回歸方程均能反應(yīng)青稞產(chǎn)量與氮磷鉀三要素之間的極顯著相關(guān)關(guān)系。一元二次肥料效應(yīng)方程下，青稞最高產(chǎn)量施肥量分別為N 189.11 kg/hm2（全生育期不灌水）、186.75 kg/hm2（全生育期灌水1次）和196.50 kg/hm2（全生育期灌水2次）；P2O5 ?61.69 kg/hm2（全生育期不灌水）、48.77 kg/hm2（全生育期灌水1次）和-27.38 kg/hm2（全生育期灌水2次）；K2O ?61.11 kg/hm2（全生育期不灌水）、60.60 kg/hm2（全生育期灌水1次）和77.44 kg/hm2（全生育期灌水2次）。整體而言，青稞籽粒蛋白質(zhì)含量隨著灌水量增加而降低，籽粒淀粉含量隨著灌水量增加而升高。推薦該區(qū)春青稞生育期澆水1次，即于拔節(jié)期按1 500 m3/hm2灌入。在此水分條件下推薦的N、P2O5、K2O施用量分別為186.75、48.77、60.60 kg/hm2，此時(shí)青稞籽粒產(chǎn)量可達(dá)到4 355.24 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：青稞；灌水量；氮磷鉀配施；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S512.3 ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2097-2172（2022）02-0161-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2022.02.013

Effects of Combined Application of Nitrogen， Phosphorus and Potassium on the

Yield and Quality of Highland Barley under Different Irrigation Capacities

XU Yinping， HUO Kecang， WANG Zhengfeng， JIA Yanchun， BAO Qijun， ZHAO Feng， NIU Xiaoxia， ZHANG Tinghong

（Institute of Industrial Crops and Malting Barley， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： To explore the optimal rate and ratio of nitrogen， phosphorus， and potassium combined application and to study the effects of combined application of nitrogen， phosphorus and potassium on yield and quality of highland barley under different irrigation capacity， in this study， the spring two-edge highland barley（Longqing 1） was cultivated for field experiments during 2018 to 2019 in the Hexi Irrigation District， Gansu Province， and a split-plot test design was adopted with irrigation treatment as the main plot and fertilization treatment as the split-plot. Analysis of variance was used to analyze the barley yield， its constituents and quality. Results indicated that under each irrigation treatment， at least one of highland barley yield constituent factors was significantly correlated with other variables. Under the same combination ratio of nitrogen， phosphorus and potassium， the average yields of 2 times irrigation（W2） and 1 times irrigation（W1） were significantly increased by 59.5% and 52.8%， respectively compared with W0， and yield of W2 was increased by 4.4% compared with that of W1. All 13 fertilization treatments under each irrigation treatment showed significant increasein yields compared with the control ?（no fertilization）， yield increase rates for W0， W1 and W2 were 0.1% to 26.2%， 0.9% to 28.3% and 7.8% to 22.7%， respectively， and yields with the fertilization treatment of N2P2K3， N2P2K0 and N3P2K2 were always higher. Under each irrigation treatment， the ternary quadratic regression equations of fertilization（nitrogen， phosphorus， and potassium） amount and highland barley yield were statistically significant. According to the quadratic equation with one unknown variable between highland barley yield and fertilization amount， the corresponding fertilization amount for the optimal highland barley yield were shown as N： 189.11 kg/ha （W0）， 186.75 kg/ha （W1） and 196.5 kg/ha （W2）， P2O5： 61.69 kg/ha （W0）， 48.77 kg/ha （W1） and -27.38 kg/ha （W2）， K2O： 61.11 kg/ha （W0）， 60.60 kg/ha （W1） and 77.44 kg/ha （W2）. Overall， the protein content of highland barley grains decreased with the increase of irrigation capacity， while the starch content of grain increased with the increase of irrigation capacity. For the spring highland barley production of the studied area， it is recommended to irrigate 1 time at the elongating stage at the capacity of 1 500 m3/ha， under this particular irrigation capacity， it is ideal to fertilize N， P2O5 and K2O at rates of 186.75， 483.77 and 60.60 kg/ha， respectively which could reach a grain yield of 4 355.24 kg/ha.

Key words： Highland barley; Irrigationg capacity; Nitrogen， Phosphorus and Potassium combined application; Yield; Quality

青稞（Hordeumvu Lgare L. var. Nudum Hook. f，）屬于禾本科大麥屬植物，是一種古老的栽培作物［1 ］。在我國(guó)，它是藏區(qū)最重要的特色農(nóng)作物之一［2 - 3 ］，其種植區(qū)域位于海拔2 400～4 500 m的高原地區(qū)，充當(dāng)著50%藏區(qū)群眾的口糧［4 ］。青稞具有“三高兩低”（高蛋白、高可溶性纖維元素、高維生素和低脂肪、低糖）的營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成［5 ］，并含有較豐富的礦質(zhì)元素，是谷類作物中的佳品。此外，青稞秸稈還可作為優(yōu)質(zhì)飼草，其籽粒是釀造業(yè)和食品加工業(yè)的重要原材料［6 ］。近年來(lái)，隨著青稞的價(jià)值逐漸被發(fā)掘，青稞制品受到了廣大消費(fèi)者的青睞，青稞的需求量也逐年增加。目前，在水稻、小麥、玉米等作物上針對(duì)不同作物在不同種植區(qū)域已經(jīng)基本形成了其優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、綠色高效種植的水肥管理技術(shù)模式［7 ］。青稞雖然也有悠久的栽培歷史，但受自然條件和人為等因素的限制，其生產(chǎn)始終處于落后狀態(tài)。仍然存在化肥施用缺乏科學(xué)性，不能根據(jù)土壤肥力、作物營(yíng)養(yǎng)特性、肥料性質(zhì)、氣候條件等因素進(jìn)行合理施肥等問(wèn)題，不但增加了生產(chǎn)成本［8 ］，而且還致使青稞產(chǎn)量低、品質(zhì)差，肥料利用率低，嚴(yán)重制約著青稞生產(chǎn)的高效綠色發(fā)展［9 ］。為此，我們?yōu)榱颂骄抗鄥^(qū)不同水分條件下氮磷鉀配施對(duì)青稞產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、關(guān)鍵品質(zhì)的影響，以期找到青稞豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的水肥優(yōu)化配置技術(shù)模式，為指導(dǎo)青稞產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)、綠色高效發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018 — 2019連續(xù)2 a在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院武威市涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)麥類綜合試驗(yàn)站進(jìn)行。該區(qū)屬于大陸性溫帶干旱半干旱氣候區(qū)，位于甘肅省河西走廊東部，年日照時(shí)數(shù)為2 360～2 920 h，平均海拔1 766 m，無(wú)霜期135～150 d，年平均氣溫6.5 ℃，年平均降水量210 mm，年蒸發(fā)量2 019 mm。試驗(yàn)地土質(zhì)為灌漠土，試驗(yàn)前多點(diǎn)采集0～20 cm耕層土樣，常規(guī)方法進(jìn)行測(cè)試，土壤全氮0.78 g/kg、全磷0.93 g/kg、全鉀1.26 mg/kg、堿解氮83.52 g/kg、有效磷11.33 mg/kg、速效鉀186.71 mg/kg、有機(jī)質(zhì)25.4 6 g/kg、pH 8.27。

1.2 ? 供試材料

指示品種為甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的春性食用保健型青稞新品種隴青1號(hào)。供試肥料為尿素（含N46%）、磷酸二胺（含P2O5 46%、N 18%）、氯化鉀（含K2O 24%）。

1.3 ? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為灌水處理分別設(shè)置3個(gè)水平， W0為全生育期不灌水；W1為全生育期灌水1次，于青稞拔節(jié)期（5月5日灌水1 500 m3/hm2；W2為全生育期灌水2次，分別于青稞拔節(jié)期（5月5日）和揚(yáng)花期（6月20日）各灌水1 500 m3/hm2。施肥處理為副區(qū)，采用“3414”設(shè)計(jì)，共14個(gè)處理（表1）。小區(qū)面積12.5 m2（2.5 m×5.0 m），行距0.25 cm，種植10行，每行播種560粒，于3月16日（2018年）和3月18日（2019年）人工開(kāi)溝撒播，3次重復(fù)。肥料作為底肥一次性均勻施入對(duì)應(yīng)小區(qū)，灌水量由水表統(tǒng)一計(jì)量，小區(qū)間在深50 cm處埋透明塑料薄膜以防滲水串肥，其他統(tǒng)一田間管理。該地區(qū)青稞生育期在4～7月，生育期年均降水量為40 mm左右。

1.4 ? 測(cè)定項(xiàng)目與方法

收獲前2 d從每小區(qū)隨機(jī)拔取20株青稞，量取株高、穗長(zhǎng)，調(diào)查單株有效分蘗即分蘗數(shù)。人工脫粒后統(tǒng)計(jì)單株粒數(shù)、穗粒數(shù)。自然干燥后測(cè)定單株粒重、千粒重和小區(qū)產(chǎn)量，計(jì)算增產(chǎn)率。

青稞籽粒蛋白質(zhì)和淀粉含量采用瑞典FOSS公司生產(chǎn)的1241近紅外快速品質(zhì)分析儀測(cè)定。

1.5 ? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)為2018年和2019年2 a測(cè)定數(shù)據(jù)的平均值，用Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)作圖，采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 不同水肥配置下的青稞產(chǎn)量比較

由圖1可見(jiàn)，灌水量對(duì)青稞產(chǎn)量具有明顯影響，在相同氮磷鉀配比下，除施肥處理5和處理10表現(xiàn)出W1產(chǎn)量略大于W2以外，其余施肥處理的產(chǎn)量均表現(xiàn)為W2 ＞ W1 ＞ W0。平均產(chǎn)量W2、W1較W0分別顯著增產(chǎn)59.5%、52.8%，W2較W1增產(chǎn)4.4%。方差分析表明，在W0、W1和W2處理下，所有施肥處理間產(chǎn)量差異均達(dá)到顯著水平（P ＜ 0.5），較對(duì)照（施肥處理1）增產(chǎn)率為0.1%～26.2%、0.9%～28.3%、7.8%～22.7%。此外，從圖1中還可以看出，在W0、W1和W2處理下，施肥處理10、8和11的產(chǎn)量位于前3位，而施肥處理1和處理2產(chǎn)量較低。

2.2 ? 不同水肥配置下青稞產(chǎn)量及其構(gòu)成因素之間的相關(guān)性

通過(guò)分析W0、W1和W2處理下青稞產(chǎn)量及其構(gòu)成因素之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，各測(cè)定指標(biāo)至少與1個(gè)其他指標(biāo)呈極顯著或顯著相關(guān)，說(shuō)明各指標(biāo)之間存在一定程度的相關(guān)性（表2）。在W0處理下，產(chǎn)量與穗長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)，與分蘗數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、穗粒數(shù)、千粒重呈不顯著正相關(guān)，相關(guān)性從大到小依次為穗長(zhǎng)、株高、千粒重、單株粒數(shù)、單株粒重、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)；在W1處理下，產(chǎn)量與千粒重呈極顯著正相關(guān)，與單株粒重、穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與分蘗數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、單株粒數(shù)呈不顯著正相關(guān)，相關(guān)性從大到小依次為千粒重、穗粒數(shù)、單株粒重、穗長(zhǎng)、單株粒數(shù)、分蘗數(shù)、株高；在W2處理下，產(chǎn)量與株高呈極顯著正相關(guān)，與穗長(zhǎng)和單株粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與分蘗數(shù)、單株粒重、穗粒數(shù)、千粒重呈不顯著正相關(guān)，相關(guān)性從大到小依次為株高、單株粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、單株粒重、分蘗數(shù)、千粒重。

2.3 ? 不同水肥配置下青稞三元二次肥料效應(yīng)方程擬合結(jié)果分析

將不同灌水處理下青稞氮、磷、鉀施用量（分別用N、P、K表示）和產(chǎn)量（Y）進(jìn)行三元二次方程回歸分析，建立了三元二次方程（表3），回歸方程均達(dá)到極顯著水平，說(shuō)明三元二次肥料效應(yīng)方程能反應(yīng)青稞產(chǎn)量與氮磷鉀三要素之間的極顯著相關(guān)關(guān)系。

2.4 ? 不同水肥配置下青稞一元二次方程擬合結(jié)果分析

分別選用不同灌水處理下施肥處理2、3、6和11求得以P2K2水平為基礎(chǔ)的氮肥效應(yīng)方程，選用施肥處理4、5、6和7求得以N2K2水平為基礎(chǔ)的磷肥效應(yīng)方程，選用施肥處理6、8、9和10求得以N2P2水平為基礎(chǔ)的鉀肥效應(yīng)方程，建立的單因素一元二次肥料效應(yīng)方程模型為Y=a+bx+cx2（表4），由此算出在不同灌水處理下青稞最高產(chǎn)量施肥量分別為N：189.11（W0）、186.75 kg/hm2（W1）和196.50 kg/hm2（W2 ）；P2O5：61.69 kg/hm2（W0）、48.77 kg/hm2（W1 ）和-27.38 kg/hm2（W2 ）；K2O：61.11 kg/hm2（W0）、60.60 kg/hm2（W1）和77.44 kg/hm2（W2 ）。

2.5 ? 不同水肥配置對(duì)青稞關(guān)鍵品質(zhì)的影響

整體而言青稞平均籽粒蛋白質(zhì)含量隨著灌水量的增加而降低，平均淀粉含量隨著灌水量的增加而升高，蛋白質(zhì)含量平均值由149 g/kg降低到141 g/kg；淀粉含量平均值由566 g/kg升高到572 g/kg。在W0處理下，不同施肥處理之間蛋白質(zhì)含量差異不顯著，為132～158 g/kg ；在W1處理下，蛋白質(zhì)含量為139～156 g/kg ，除施肥處理8分別顯著高于施肥處理1、2和13外，其余施肥處理之間差異均不顯著；在W2處理下，蛋白質(zhì)含量為126～152 g/kg，施肥處理7和處理11顯著高于處理1和處理2，其余處理之間差異均不顯著。在W0、W1、W2處理下，青稞籽粒淀粉含量差異均不顯著，分別為557～581 g/kg、560～582 g/kg和563～587 g/kg（表5）。

3 ? 討論與結(jié)論

“3414”試驗(yàn)方案采用回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)，處理少、效率高，可建立三元二次、二元二次和一元二次肥料效應(yīng)回歸方程模擬氮、磷、鉀的最佳施用量［10 ］。近些年來(lái)許多研究者針對(duì)半夏、馬鈴薯、油菜、水稻、玉米等農(nóng)作物開(kāi)展了“3414”配方施肥實(shí) ?驗(yàn)［11 - 15 ］，研究確立了以上作物達(dá)到高產(chǎn)最佳氮磷鉀適宜施用量。墨志堅(jiān)等［16 ］利用“3414”測(cè)土配方試驗(yàn)提出了云南香格里拉地區(qū)生產(chǎn)上可推廣應(yīng)用的青稞產(chǎn)量最高、效益最佳時(shí)的施肥量；胡俊 ?等［17 ］和李雪［18 ］分別在西藏拉薩市和曲水縣研究，氮磷鉀配施對(duì)春青稞產(chǎn)量的影響，并且通過(guò)“3414”回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)模型推薦拉薩地區(qū)春青稞施肥量N為137.7 kg/hm2、P2O5為51.6 kg/hm2和K2O為85.38 kg/hm2，曲水縣N為116.25 kg/hm2、P2O5為37.35 kg/hm2和K2O為63.75 kg/hm2。本文研究了甘肅武威灌區(qū)不同水分條件下氮磷鉀配施對(duì)春青稞產(chǎn)量的影響，通過(guò)一元二次肥料效應(yīng)方程擬合，該區(qū)春青稞全生育期在完全依靠自然降水的情況下產(chǎn)量達(dá)到3 499.8 kg/hm2時(shí)N、P2O5和K2O的施用量分別為189.11 kg/hm2、61.69 kg/hm2和61.11 kg/hm2；當(dāng)春青稞全生育期僅灌1次水產(chǎn)量達(dá)到4 355.24 kg/hm2時(shí)，N、P2O5和K2O施用量分別為186.75 kg/hm2、48.77 kg/hm2和60.60 kg/hm2；當(dāng)春青稞全生育期灌水2次產(chǎn)量達(dá)到4 543.86 kg/hm2時(shí)，N、P2O5和K2O的施用量分別為196.50 kg/hm2、-27.38 kg/hm2和77.44 kg/hm2。同時(shí)，所有施肥處理的平均產(chǎn)量在全生育期灌水1次和灌水2次的情況下較全生育期不灌水增產(chǎn)率均 ＞ 50%，但全生育期灌水2次較灌水1次增產(chǎn)率為4.4%。此外，本研究中3種水分條件下施肥處理N2P2K3、N2P2K0和N3P2K2產(chǎn)量始終位于前3，而施肥處理N0P0K0和N0P2K2的產(chǎn)量始終較低，這是因?yàn)槭┓蔔0P0K0為不施肥，N0P2K2為不施氮?？梢?jiàn)，灌水和氮肥對(duì)青稞產(chǎn)量的形成至關(guān)重要。綜合青稞產(chǎn)量和水資源高效利用等因素，推薦該區(qū)春青稞全生育期灌水1次，即于拔節(jié)期按1 500 m3/hm2灌入。在此水分條件下推薦的N、P2O5、K2O施用量分別為186.75、48.77、60.60 kg/hm2，此時(shí)青稞籽粒產(chǎn)量可達(dá)到4 355.24 kg/hm2。

施肥是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的農(nóng)藝措施之一，不僅可以提供植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，還會(huì)對(duì)作物品質(zhì)起到調(diào)節(jié)作用。許多研究表明通過(guò)使用氮肥可以調(diào)節(jié)大麥籽粒蛋白質(zhì)含量。徐銀萍等［19 - 20 ］、孫炳玲等［21 ］和徐壽軍等［22 ］研究發(fā)現(xiàn)，大麥籽粒蛋白質(zhì)含量隨著施氮量的增加其顯著提高；包奇軍等［23 ］的研究結(jié)果表明，在施用一定量化肥的基礎(chǔ)上增施生物肥可提高大麥籽粒蛋白質(zhì)和淀粉含量；董玉波等［24 ］ 的研究結(jié)果顯示，氮磷配施對(duì)提高大麥籽粒淀粉含量、降低蛋白質(zhì)含量具有顯著調(diào)節(jié)作用。本研究結(jié)果表明：在拔節(jié)期灌水1 500 m3/hm2和在拔節(jié)期、揚(yáng)花期各灌水1 500 m3/hm2處理下可實(shí)現(xiàn)以水促肥的目的，氮肥尤為明顯，氮肥水平在150～225 kg/hm2時(shí)可顯著提高青稞籽粒蛋白質(zhì)含量。

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收稿日期：2022 - 08 - 25

基金項(xiàng)目： 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1600105）；甘肅省林業(yè)和草原科技創(chuàng)新項(xiàng)目（LCKJCX202206）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士基金項(xiàng)目（2022GAAS62）。

作者簡(jiǎn)介：徐銀萍（1978 — ），女，甘肅民勤人，副研究員，主要從事大麥青稞新品種選育與高效栽培技術(shù)研究工作。Email： xuyinping7810@163.com。