西藏黑青稞氮磷钾配施效果研究

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。

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