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）進行優化設計，設立14個不同的氮磷鉀配施處理和1個有機肥單施處理，設立配方施肥、常規施肥和對照試驗，采用回歸方程計算最佳施肥配比和推薦施肥量。結果顯示，當地黑青稞氮、磷、鉀肥最佳施肥量質量比為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。在不施肥基礎上單施有機肥17 500 kg/hm2，黑青稞可增產35.3%，通過增加氮肥和有機肥的投入，使得常規施肥處理的黑青稞平均產量高于配方施肥處理。氮含量是限制黑青稞產量的主要因子，其次是磷含量，最后是鉀含量。在當地測土配方施肥的基礎上，增氮、減鉀可獲得高產。

關鍵詞：西藏;黑青稞;氮;磷;鉀;最佳施肥;配方施肥

中圖分類號： S512.306文獻標志碼： 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，研究實習員，主要從事農業資源與環境研究。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、土壤養分高效利用及生態循環農業研究。E-mail：xieyongchun2008@163.com。

青稞又稱為裸大麥，是青藏高原地區的特色農作物，也是藏民族的主糧，其種植面積約占該地區糧食種植面積的60%以上，產量占比達該地區糧食總產量的58%～60%[1-3]。青稞富含生命活性物質，營養豐富，有特殊的高抗氧化性[4-6]。由于產區環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、高β-葡聚糖、低脂肪和低糖等特點，并且還富含多種有利于人體健康的礦物質元素，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，備受消費者青睞[8]。由于黑青稞對種植環境的特殊需求，其栽培區域分布較小，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為我國地理標志產品，生長海拔為3 800～4 200 m，具有特殊的高抗氧化性及營養含量，深受廣大消費者的喜愛[9-12]。目前，黑青稞的研究主要集中于特異功能物質的提取和加工，在品種和栽培研究方面的相關研究有所欠缺，特別是在施肥領域研究較少。施肥是影響作物品質、產量、土壤肥力以及可持續利用的農業措施之一?？茖W合理地施肥，不僅能夠提高作物產量，改善農產品品質，還能改善土壤結構，提高土壤質量和生產力，同時也降低了施肥成本，減少環境污染。但是，盲目過量施肥不僅會使作物減產，影響農產品品質，還會導致農田土壤污染，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，進一步驗證當地測土配方施肥數據的可靠性，通過大田試驗，采用肥料效應函數分析和大田實際情況對比，以期為尋求最佳配方施肥、實現高產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

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）進行。該地區年平均氣溫為5.5 ℃，年降水量為 297.41 mm，年無霜期為238.3 d，年平均日照時數為3 005.9 h，屬高原溫帶大陸性季風氣候。試驗地土壤質地為黏土，0～20 cm土層有機質含量 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

參試作物品種為當地主栽黑青稞。試驗地氮肥選用尿素（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%），有機肥為羊糞土雜鮮基。

1.3 試驗設計

1.3.1 不同氮磷鉀配施方案 試驗采用優化配方施肥方案設計，設計推薦施肥量為N60P30K42[下標為每公頃純養分的施肥量（kg），下同]。有機肥、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15個處理，每個處理3次重復，小區面積21 m2（長7 m，寬3 m），隨機區組排列，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3個處理，每個處理3次重復，小區面積20 m2（5 m×4 m）。處理分別為測土配方施肥：采用上述試驗設計1中N2P2K2處理的施肥量，即每公頃施肥量為N60P30K42[下標為公頃純養分施肥量（kg），所用肥料為尿素、磷酸二銨和氯化鉀];農民常規施肥：N96P69K0（折合尿素含量150 kg/hm2，磷酸二銨含量150 kg/hm2，農家肥 17 500 kg/hm2）;不施肥。播種時磷酸二銨、農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。

1.4 樣品采集與測定

生育期內記錄黑青稞各個關鍵生育時期，在黑青稞成熟期每小區隨機選取1 m2樣方進行考種，測定黑青稞的干物質、穗數、莖蘗數、株高、穗長、穗粒數、千粒質量;產量按照試驗小區單打實收計算。

1.5 數據處理

用SPSS 21.0對數據進行顯著性分析，Excel 2010進行數據作圖處理。

2 結果與分析

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量與土壤肥力 從供試土壤來看，土壤有機質、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（對應處理編號分別為2、4、8）的相對產量分別為48.6%、78.4%、83.8%，以地力產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處理增施有機肥后增產353%，且產量高于N0P2K2處理，說明施 17 500 kg/hm2 的農家肥可以替代N0P2K2水平的氮磷鉀供給。

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

2.1.3 肥料效應函數的擬合通常情況下，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。進行肥料效應函數擬合時，選用編號為2、3、6、11的處理可求得以P2K2水平為基礎，產量與施氮量的一元效應方程;選用編號為4、5、6、7的處理可求得產量與磷肥用量的一元效應方程;選用編號為6、8、9、10的處理可求得產量與鉀肥用量的一元效應方程。計算最佳經濟施肥量時，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函數模型擬合方程如下：

Y=c+bX+aX2。

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

黑青稞氮肥效應一元二次方程：Y=191.115+87.208X-9.719X2（r=0.967），對回歸方程進行檢驗，由表3和表4可知，F值（7.202）>F0.05（0225），說明氮肥用量和黑青稞產量之間存在顯著回歸關系，施氮肥對黑青稞產量有顯著影響。當P、K含量在2水平時，最高產量施氮量為 67.2 kg/hm2，Y產量為5 801.1 kg/hm2;經濟產量施氮量66.5 kg/hm2。

黑青稞磷肥效應一元二次方程：Y=333.875+117.275X-30.575X2（r=0.848），對回歸方程進行檢驗，由表5和表6可知，F值（1.28）>F0.05（0529），說明磷肥用量和黑青稞產量之間存在顯著回歸關系，施磷肥對黑青稞產量有顯著影響。當N、K含量在2水平時，最高產量施磷量為 28.8 kg/hm2，Y產量為6 695.0 kg/hm2;經濟產量施磷量27 kg/hm2。

黑青稞鉀肥效應一元二次方程：Y=349.51+71.007X-15.586 7X2（r=0.943），對回歸方程進行檢驗，由表7和表8可知，F值（4.018）>F0.05（0333），說明鉀肥用量和黑青稞產量之間存在顯著回歸關系， 施鉀肥對黑青稞產量有顯著影響。當N、P含量在2水平時，最高產量施鉀量為 34.2 kg/hm2，Y產量為6 455.7 kg/hm2;經濟產量施鉀量 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量和經濟產量。

雙因素肥料效應函數擬合時，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二元二次肥料效應方程。不同氮磷鉀二元肥料效應方程見表9，各方程均通過了顯著性檢驗，說明二元二次肥料效應方程擬合準確。

N、P配施時，最高產量及施肥量：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。

P、K配施時，最高產量及施肥量：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。

N、K配施時，最高產量及施肥量：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。

三因素肥料效應函數擬合時，三元二次方程相關系數最高，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），但黑青稞產量Y與磷肥用量成反比（P的系數為負），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性狀與產量的影響

從表10可知，配方施肥的穗長、株高、莖蘗數、穗粒數高于常規施肥和對照;其中，配方施肥和常規施肥差異不顯著，但配方施肥和常規施肥的株高顯著高于對照。從產量及其構成要素來看，千粒質量、穗數、產量和干物質均以常規施肥處理最高，配方施肥優于對照。千粒質量表現為常規施肥顯著高于配方施肥，產量兩者之間差異不顯著。

單從產量方面來看，施肥對黑青稞產量影響顯著，其中配方施肥平均產量為4 167 kg/hm2，常規施肥為4 458 kg/hm2，較對照2 550 kg/hm2分別增產63.4%和74.8%，配方施肥和常規施肥與對照處理間的差異達顯著水平。這是因為常規施肥處理增加了有機肥，根據上述“2.1.1”節分析認為，17 500 kg/hm2 的農家肥可以替代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，而常規施肥恰好符合此施肥條件，因此產量高于配方施肥。

3 討論與結論

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

對其進行一元二次方程模擬時發現，在推薦施肥量（N2P2K2）的基礎上，增施氮肥、減施磷肥或鉀肥可以獲得最高產量和經濟產量;二元二次方程模擬時發現，增氮、增磷、減鉀可獲得高產，綜合2種模擬可知，增氮、減鉀可獲得高產。采用一元二次方程的單因素最高施肥量和最佳經濟施肥量平均值，綜合方程得出試驗區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，比當地推薦的配方施肥增加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]。對比本試驗研究結果發現，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上進行優化設計，得出了最佳施肥量，與推薦施肥量相比略有不同，但函數法模擬肥料效應具有一定的局限性，還需對最佳施肥配比進一步驗證。

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

參考文獻：

[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]龔凌霄. 青稞全谷物及其防治代謝綜合征的作用研究[D]. 杭州：浙江大學，2013：15.

[3]梁珠英. 試論藏區青稞產業發展現狀及對策措施[J]. 青海農林科技，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，闞建全，陳宗道，等. 青稞的成分研究及其應用現狀[J]. 中國食品添加劑，2006（4）：43-46.

[6]楊希娟，黨 斌，張 杰，等. 黑青稞麩皮結合態酚類物質大孔樹脂分離純化工藝優化[J]. 農業工程學報，2018，34（21）：295-303.

[7]林 津，洛桑仁青，周陶鴻，等. 西藏山南隆子縣黑青稞與白青稞的營養成分及生理活性物質的比較分析[J]. 食品科技，2016 ，41（10）：88-92.

[8]譚大明，譚海運，劉國一，等. 西藏不同黑青稞品種的農藝性狀和營養品質分析[J]. 麥類作物學報，2018，38（2）：142-147.

[9]梁寒峭，李金霞，陳建國，等. 黑青稞營養成分的檢測與分析[J]. 食品與發酵工業，2016，42（1）：180-182，188.

[10]陳建國，梁寒峭，李金霞，等. 響應曲面法優化黑青稞花青素的提取工藝[J]. 食品工業，2016，37（1）：80-83.

[11]張一鳴，吳躍中，楊士花，等. 云南黑青稞多酚的提取及純化工藝研究[J]. 食品科技，2018，43（5）：206-213.

[12]土旦次仁.西藏隆子黑青稞“3414”肥料效應試驗[J]. 西藏農業科技，2018，40（2）：28-31.

[13]王國強，薛書浩，彭 婧，等. 不同施肥處理對西藏青稞產量和土壤結構的影響[J]. 西南農業學報，2017，30（5）：1127-1131.

[14]李 猛，何永濤，孫 維，等. 不同施肥模式下西藏農田土壤質量的變化[J]. 干旱地區農業研究，2018，36（3）：144-148.

[15]朱明霞，靳玉龍，白 婷，等. 不同施肥水平下春青稞籽粒灌漿特性[J]. 江蘇農業科學，2019，47（22）：72-76.

[16]李 雪，趙潤彪，張 玉.林周縣春青稞“3414”肥料效應田間試驗研究[J]. 西藏科技，2014（1）：3-6.

[17]馬瑞萍，尼瑪扎西，高 雪，等. 不同有機肥與化肥配施對西藏青稞生長發育與產量的影響[J]. 大麥與谷類科學，2018，35（5）：17-23.

[18]邊巴卓瑪.“春青稞3414”肥料試驗效應分析[J]. 西藏農業科技，2017，39（2）：16-18.

[19]胡 俊，陳初紅，尼瑪卓拉，等. 2010年拉薩市春青稞“3414”肥料效應試驗報告[J]. 西藏農業科技，2013，35（2）：20-22.

[20]曹連梅，郝建偉.青稞“3414”肥效研究[J]. 農技服務，2011，28（2）：182，217.