西藏高海拔地区积温与土壤养分对不同青稞新品种(系)产量影响研究初报

关卫星，杨 勇，董凯宁，张思源，罗黎鸣

(1. 西藏自治区农牧科学院农业研究所, 西藏 拉萨 850000；2. 四川大学信息管理技术系, 四川 成都 610064)

西藏自然环境脆弱，农业生产条件恶劣，气象条件复杂，农田小气候的调节能力有限，种植区土壤厚度薄储水能力差，且土壤下层多为碎石砂砾，灌溉时易产生水分和营养元素深层渗漏流失。青稞的生长受到气候、土壤水分和营养元供给条件等多种因素的制约、胁迫[1]。因此，有必要研究不同青稞对不同生态因子的适应性表现，得出增产和减产原因，从而使青稞新品种在西藏高海拔地区科学种植与推广。本文从以下两个因素分析不同品种-重点是青稞新品种(系)(系)在西藏高海拔地区的生态适应性：①气候积温因素，在4个高海拔边境县青稞试验田进行了青稞新品种(系)(系)栽培试验；②土壤因素，探索高海拔土壤因子对青稞功能性营养成分的影响，对新品青稞β-葡聚糖、黄酮含量进行分析[2]。实验采用对比法，在进行气候积温因素实验时，土壤因素保持一致；研究土壤因素时，气候积温因素保持一致，这样可以单纯研究出土壤对产量的影响程度。对同一品系实施2种不同实验，可以分析出哪个因素对产量的影响最大；对不同品系实施2种不同实验，可以分析出每种品系受生态因子影响的强弱程度。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以2018-2019年在西藏高海拔边境地区青稞主产区普兰、措美、拉孜、聂拉木等4个县的藏青2000、藏青690、喜马拉雅22等3个新品种/品系青稞和1个当地品种100份样品为材料，当地品种选取当地的农家青稞如措美黑青稞。

1.2 试验方法

1.2.1 基于产地的测量样本与测量方法 粗蛋白含量采用自动凯氏定氮仪测量，粗纤维含量采用自动纤维仪测定，粗淀粉含量使用自动旋光仪测定，β-葡聚糖含量采用Megazyme BETA-D试剂盒测定，黄酮含量采用可见分光光度计测定。

1.2.2 测量样本和测量方法 6种土壤，4种品种，在24个试验田，藏青2000，藏青690，喜马拉雅22，农家品种有色青稞在每块试验田取样30份，共计收集720份青稞材料。

数据采用Excel2016、SPSS进行统计和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同光照强度对青稞新品种(系)的产量影响分析

由图1可见，藏青2000、藏青690、喜马拉雅22号以及当地品种青稞随日照强度增加产量增加，当日照充足时，产量较高。当日照条件相同时，4个品种间比较，在日照条件充足情况下，青稞产量表现为藏青2000>藏青690>喜玛拉22号>当地品种；在日照一般时，青稞产量表现为喜玛拉22号>藏青690>藏青2000>当地品种，但喜玛拉22号、藏青690、藏青2000 3个品种青稞产量差异不明显；当日照差时青稞产量表现为喜玛拉22号>藏青2000>藏青690>当地品种。由此可见，藏青2000、藏青690、喜马拉雅22号等品种对光照利用较当地品种强，产量提高。

图1 新品青稞和传统青稞的积温生态适应性产量比对

2.2 不同积温对青稞品质的影响

由表1可见，品种和气候积温对青稞品质的影响，气候积温对青稞的粗淀粉、粗纤维、β-葡聚糖含量影响差异显著，对青稞粗蛋白、黄酮含量的影响差异不显著；品种显著影响青稞的粗蛋白、黄酮、β-葡聚糖；气候积温和品种的交互作用对粗淀粉、粗蛋白、粗纤维影响不显著，气候积温和品种的交互作用对黄酮、β-葡聚糖影响显著。青稞的品质主要由品种特性决定，相比品种，气候积温生态条件对青稞品质的影响较小。

其中不同积温对藏青2000和当地青稞品种品质的影响，结果见表2～3，不同积温对藏青2000粗淀粉含量、黄酮、β-葡聚糖影响不显著，但积温对藏青2000粗蛋白和粗纤维影响差异显著，其中藏青2000在聂拉木县(积温2500 ℃)环境粗蛋白含量最高且显著高于拉孜和普兰，措美(<积温3000 ℃)、拉孜(<积温2800 ℃)粗纤维含量较普兰和聂拉木显著高。

积温对当地青稞品质的影响(表3)，不同积温梯度对当地青稞粗淀粉和黄酮含量的影响差异不显著，积温梯度对粗蛋白、粗纤维、β-葡聚糖含量影响有显著差异，其中当地青稞品种在拉孜(积温2800 ℃)和普兰(积温3300 ℃)粗蛋白质含量显著高于措美和聂拉木试验点青稞含量；青稞品种在措美(积温3000 ℃)粗纤维含量显著高于其他3个试验点；青稞品种在普兰(积温3300 ℃)、措美(积温3000 ℃)β-葡聚糖含量显著高于拉孜和聂拉木试验点青稞β-葡聚糖含量。

表1 品种和积温对青稞品质的影响

注：*表明在P< 0.05水平下方差分析显著；** 在P< 0.01水平下显著；ns 不显著，下同。

表2 积温差异对藏青2000青稞品质的影响

注：相同字母标明一行数据差异不显著(P>0.05)；不同字母标明一行数据间差异显著(P<0.05)。

表3 积温差异对当地青稞品质的影响

注：相同字母标明一行数据差异不显著(P﹥0.05)；不同字母标明一行数据间差异显著(P<0.05)。

由表2～3可见，藏青2000与当地青稞品质指标分析，在相同的环境条件下，藏青2000粗淀粉含量和粗纤维含量较当地品质下降，但黄酮、β-葡聚糖含量较当地品种的含量明显提高。新品种青稞明显优于传统青稞品质。

2.3 土壤养分对青稞品质的影响分析

为探明高原土壤因子对青稞功能性营养成分的影响，对西藏高海拔边境普拉、拉孜、聂木拉、措美4县,选取弱碱土壤，弱酸土壤，pH中性土壤，有机质贫瘠土壤，有机质丰富土壤，有机质中性土壤这6种土壤试验田，对藏青2000青稞的β-葡聚糖含量与黄酮含量和产量进行分析。试验田土壤样品采集在4个县试验田进行采样时，随机采集耕作层土壤样品，送回实验室风干后磨，测定土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值、有机质等理化指标，根据pH值、有机质划分实验田土壤分类。

由表4可见，土壤pH和有机质环境对藏青2000粗淀粉、粗蛋白、粗纤维含量的影响不显著，但土壤pH和有机质对藏青2000青稞β-葡聚糖含量的影响：研究表明，β-葡聚糖与土壤因子的相关性显著。藏青2000 β-葡聚糖在中性土壤中显著高于弱酸性土壤和弱碱性土壤；藏青2000 β-葡聚糖含量随土壤有机质含量增加而增加。

由表5可见，土壤因子对青稞黄酮含量的影响：藏青2000在酸性土壤、强碱性土壤逆境环境下，黄酮含量较高，在中性、弱碱条件下，黄酮含量最低。

2.4 土壤环境对青稞产量的影响分析

由图2可见，藏青2000、藏青690、喜玛拉22号和当地青稞品种在中性土壤中产量显著高于在弱碱性土壤和弱酸性土壤环境；4个品种产量随有机质丰富度增加，产量增加；在弱碱性环境和弱酸性环境，4个品种产量表现为：喜玛拉22号>藏青690>藏青2000>当地品种，但品种间差异不显著；在中性土壤环境4个品种产量表现为：藏青2000>藏青690>喜玛拉22号>当地品种；随土壤有机质丰富度变化，4个品种产量均表现为藏青2000>藏青690>喜玛拉22号>当地品种，但有机质丰富度增加，品种间差异扩大。由此可见，3个新品种青稞对土壤环境的养分利用率更高，在相同环境条件下产量较当地品种提高。

表4 土壤环境对藏青2000青稞品质的影响

注：相同字母标明一行数据差异不显著(P>0.05)；不同字母标明一行数据间差异显著(P<0.05)

表5 土壤差异对藏青2000青稞品质的影响

图2 新品青稞和传统青稞的土壤生态适应性产量比对

2.5 积温和土壤对产量的影响分析

采用方差分析法分析积温、土壤对产量的影响差异程度，方差简称ANOVA，又称变异数分析，用于2个样本均数差别的显著性检验，可对青稞产量数据差异性进行评价。方差分析通过分析研究不同积温、土壤来源的变异对产量总变异的贡献大小，从而确定可控因素对研究结果-也即产量-影响力的大小。进行方差分析需要数据满足以下两个基本前提：各观测变量总体要服从正态分布，各观测变量的总体满足方差齐。现实研究中，数据多数情况下无法到达理想状态，如正态图基本上呈现出钟形，则说明数据基本可接受为正态分布，此时也可使用方差分析进行分析。

表6 积温差异对不同青稞产量影响显著性差异数据

最后采用显著性水平来描述积温、土壤对产量影响的显著性，显著性水平是在进行假设检验时事先确定一个可允许的作为判断界限的小概率标准。检验中，依据显著性水平大小把概率划分为二个区间，小于给定标准的概率区间称为拒绝区间，大于这个标准则为接受区间。

先研究积温(记为因子A)对产量的影响，在日照充足，日照一般，日照较弱(A1，A2，A3)3种积温水平下，对4种青稞产量进行测量(表6)。

分别计算组内均方和组间均方，也即获得方差后，构造统计量F= MSA/MSE 也就是组间均方/组内均方，采用方差齐性检验判断数据波动情况是否一致。若P值呈现出显著性(P<0.05)则说明，不同组别数据波动不一致。测定结果显示，不同气候积温对青稞产量的显著性水平。也即可以理解为温度变化对产量有显著影响，日照充足温度高时，产量提升。产量变化事件属于拒绝区间，拒绝原假设而认为积温不同时产量有显著性差异。

研究土壤(记为因子B)对产量的影响，在弱碱土壤，弱酸土壤，中性土壤，有机质贫瘠土壤，有机质丰富土壤，有机质中性土壤(B1，B2，B3，B4，B5，B6)6种土壤水平下，对4种青稞产量进行测量，数据如表7。

分别计算组内均方和组间均方，也即获得方差后，仍然采用方差齐判断数据波动是否一致。若P值呈现出显著性(P<0.05)则说明，不同组别数据波动不一致。测定结果显示，不同土壤对青稞产量的显著性差异水平。也即可以理解为土壤变化对产量影响不太显著，土壤养分变化时，产量变化不明显。也即产量变化事件属于接受区间，原假设成立，土壤养分不同时产量无显著性差异。 可见，土壤因素比积温因素对产量的影响力小。

3 讨论与结论

通过2018-2019年在西藏高海拔边境地区青稞主产区普兰、措美、拉孜、聂拉木等4个县的藏青2000、藏青690、喜马拉雅22等3个新品种/品系青稞和1个当地品种不同积温、不同光照强、不同土壤pH、有机质环境等影响的分析发现，青稞品质指标主要由品种特性决定，不同积温对青稞淀粉含量、黄酮和β-葡聚糖含量的影响不显著，但不同积温影响青稞粗蛋白质含量和粗纤维含量；土壤 pH和有机质含量对青稞粗淀粉、粗蛋白、粗纤维含量品质影响不显著，但土壤pH和有机质对青稞黄酮和β-葡聚糖含量影响差异显著；积温、光照等自然条件对青稞产量的影响显著，土壤环境(pH、有机质)对青稞产量的影响差异不显著。4个品种比较，藏青2000、藏青690、喜玛拉22号3个新品种产量较当地品种有较大幅度提高。

表7 土壤差异对不同青稞产量影响显著性差异数据

综合分析，新品种应该在积温条件高、光照充足的环境能发挥新品种的增产潜力，取得较高的产量；且积温和光照是影响青稞产量的主要环境因子；在弱酸和强碱环境青稞黄酮含量提高，在土壤有机质丰富环境下，获得较高的β-葡聚糖含量。应该根据实际生产需要选择适宜的环境条件。