青藏高原氮磷钾肥施用对‘青引1号’燕麦生物量积累的影响

起惠芳 刘文辉 刘凯强 贾志锋 梁国玲

摘 要 探讨高寒地区氮、磷、钾肥及其施肥水平对‘青引1号燕麦（Avena sativa L.）生长和产量的影响，为青藏高原高寒区燕麦饲草生产合理施肥提供理论依据。以‘青引1号燕麦为试验材料，采用完全随机区组设计，分别设置N（0、30、45、60、75、90、105 kg·hm-2）、P（0、15、30、45、60、75、90 kg·hm-2）和K（0、10、20、30、40、50、60 kg·hm-2）各7个水平，研究氮、磷、钾肥不同肥料水平对‘青引1号燕麦饲草产量和根系发育的影响并获得最适施肥水平。结果表明，N、P和K肥的添加均显著提高了燕麦干草产量  （P＜0.05）；N、P和K肥处理下分别以纯N 75 kg·hm-2、P2O5  60 kg·hm-2和K2O 40 kg·hm-2下干草产量最高，分别达到31 803.3 kg·hm-2、29 855.0 kg·hm-2和28 308.3 kg·hm-2。K肥处理下，燕麦株高、分蘖数、茎粗、根量、根长和根数表现优于N和P肥处理；N肥促进了燕麦地上生物量的形成；P肥有利于燕麦地下根系发育，而K肥对燕麦地上生物量和地下根系发育均影响较大；P、K单施量小于60 kg·hm-2和40 kg·hm-2时，其肥料农学利用率及偏生产力均优于N肥；而单施量高于60 kg·hm-2时，N农学利用率及偏生产力表现最佳。利用TOPSIS 模型对燕麦饲草生长和经济效益等进行综合评价，结果表明，N 75   kg·hm-2、P2O5  60   kg·hm-2和K2O  40 kg·hm-2为最适宜燕麦饲草的施肥模式组合。因此，在本试验土壤肥力水平下，少量施肥时，P和K肥对干草产量增加的效果优于N肥，高量施肥时，N肥效果较优；相对于N和P肥，K肥具有协调燕麦地上和地下部分发育优势，青海地区少量施K肥能有效增加饲用燕麦产量，提高肥料利用率。

关键词 燕麦；施肥；生物量；根系发育；肥料利用率

氮、磷、钾是作物生长发育不可缺少的重要营养元素。氮肥有利于提高小麦灌浆期旗叶的光合速率，同时影响植物叶绿素含量和叶面积，间接影响植物产量[1]。磷肥可促进作物生长发育，对株高、茎粗、千粒质量等均有显著提高[2]，有利于燕麦有效分蘖数的增加。青海地区普遍认为是富钾区[3]，作物生产不施钾肥，但在实际生产中，钾肥不仅可以提高产量，还可以平衡养分，促进植株对其他养分的吸收，提高作物的生长速率。适量钾肥可以促进小麦植株对氮的吸收，提高体内氮含量[4]，同时对增强小麦的抗倒伏能力、增加产量具有重要作用[5]；开花期施钾有利于提高燕麦的干物质产量和蛋白含量[6-7]。合理施用化肥能有效提高肥料利用率，增加水稻产量，邓仕俊等[8]研究发现，氮肥和磷肥的肥料利用率随着肥料施用量的增加而降低，而肥料贡献率与肥料施用量成正比；钾肥的肥料利用率与肥料施用量呈正比，钾肥的肥料贡献率随着肥料用量的增加呈先增后减的趋势。不同的作物对氮（N）、磷（P）、钾（K）肥的需求不同，施肥的盲目性和不合理性，会造成肥料利用率低、肥料成本高、环境污染等问题[9]，因此合理施肥是作物高产、稳产、优质的关键。

燕麦（Avena sativa L.）是禾本科（Gramineae）燕麦属（Avena  L.）1 a生草本植物，性喜凉爽湿润，具有抗旱、耐寒、耐贫瘠、病虫害少等特点[10-11]，能够适宜高寒牧区复杂多变的不良气候，是高寒地区不可替代的饲草品种[12]。因其茎秆柔嫩多汁，适口性好，易于栽培和贮藏，目前已成为青海省冬春季节家畜补饲的重要饲草来源[13-14]。有关燕麦施肥方面，国内外很多学者从施肥类别和施肥种类等方面开展了研究[15-18]，明确了各地区最佳的施肥量，为当地燕麦生产合理施肥提供了重要理论依据。但这些研究中更多的注重单一肥料和NK、NP配施对燕麦饲草增产效益的影响，往往忽视了钾肥在作物增产方面的效益。因此，本研究以青藏高原广泛种植的‘青引1号燕麦为研究对象，分别设置氮磷钾单因素施肥试验，研究不同施肥及水平对燕麦饲草产量、根系和肥料利用率的影响，明确不同肥料对燕麦饲草产量的影响效果，寻求最佳的施肥水平，为青藏高原高寒区燕麦饲草产量生产合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于青海省西宁市湟中县上新庄镇（101°47′22″ E，36°21′36″ N，海拔2 700 m），气候寒冷潮湿，无绝对无霜期，≥10 ℃的积温  1 630.4 ℃，≥0 ℃的积温2 773.7 ℃，年均温  3.7 ℃，年降水量527 mm，且多集中在7、8、9三个月，年蒸发量为1 830 mm，无灌溉条件。地带性植被类型属高山草原，土壤为栗钙土。试验前测得土壤养分状况为：有机质26.60 g·kg-1，全氮1.55   g·kg-1，全磷2.24 g·kg-1，全钾24.90   g·kg-1，碱解氮147 mg·kg-1，速效磷35   mg·kg-1，速效钾127 mg·kg-1，pH 8.06。前茬为小麦。

1.2 试验材料

试验材料选用国审燕麦品种‘青引1号（Avena sativa L.cv.Qing yin No.1），由青海省畜牧兽医科学院提供。试验肥料分别选用尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O512%）、氯化钾（含K2O  60%）。

1.3 试验设计

分别设置N、P和K肥单因素试验。其中N肥试验在施K2O  36 kg·hm-2和P2O5  51.75   kg·hm-2的基础上，分别设置0、30、45、60、75、90和105 kg·hm-2共7个施N水平；P肥试验在施N 54.75 kg·hm-2和K2O   36   kg·hm-2的基础上，分别设置0、15、30、45、60、75和90   kg·hm-2共7个施P水平；K肥试验在N  54.75 kg·hm-2和P2O5  51.75 kg·hm-2的基础上，分别设置0、10、20、30、40、50和60   kg·hm-2共7个施K水平。各单因素试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积为（2×5） m2，小区间隔  0.3 m，周围设1  m保护行。燕麦播量180   kg·hm-2，条播，播深3～4  cm，各小区种植7行，行距30  cm。苗期和拔节期人工除杂2次。

1.4 测定指标与方法

在开花期各小区选取长势均匀的10个单株，用直尺测定株高，用游标卡尺测定各燕麦主茎第二茎节茎粗（直径），测定各单株总分蘖数；同时各小区选取3个长势均匀的（0.9×1）  m2样方，测定其鲜草产量，并各选取1 kg鲜样带回实验室，后105 ℃杀青30 min后70 ℃烘干至恒量，测定其含水量，并折算其干草产量。在上述刈割样段将燕麦0～30  cm根系挖出（根系分布在0～20  cm的地下层），带回实验室洗净、风干，测定根量，而后在根系扫描仪（Epson expression 1200XL）下进行根系扫描，并用万深根系分析系统（Win-RHIZO 2017a）统计根长及根数等指标。肥料利用率各参数计算公式如下：

增产率[19]=（施肥区作物产量－无肥区作物产量）/无肥区作物产量

肥料贡献率（Fertilizer contribution rate，FCR）[20]=（施肥区产量-无肥区产量）/ 施肥区产量×100%

农学利用率（Agronomic efficiency，AE）[20-21]=（施肥区产量-无肥区产量）/施肥量

偏生产力（Partial factor productivity，  kg/kg，PFP）[22]=施肥区产量/肥料用量

1.5 数据处理

采用Excel 2016对数据进行整理前，对所有数据先进行方差齐性检验和正态性检验，数据符合正态分布。采用SPSS 16.0进行不同施肥措施下方差分析，采用Duncan氏在0.05水平上进行多重比较，作图采用Origin 2018软件。不同肥料间比较时，分别对N 0～105 kg·hm-2、P 0～90   kg·hm-2和K 0～60  kg·hm-2处理计算平均值得到不同施肥种类下的性状数据进行比较分析（图表中分别用N、P、K表示）。采用R4.0.2（R Development Core Team）plyr数据包多准则决策模型-TOPSIS（technique for order preference by similarity to an ideal solution），综合评价3种肥料不同施肥水平对燕麦饲草产量和经济效益的影响，最后选择出最佳的施肥组合。

2 结果与分析

2.1 不同施肥水平对燕麦生物量形成的影响

2.1.1 不同施肥水平对燕麦地上生物量形成的影响 从3种肥料不同施肥水平来看（图1-A），同一肥料下各施肥处理均显著（P＜0.05）高于其对照，随着施肥量的增加呈先增加后降低的趋势，分别在N 75 kg·hm-2、P2O5 60 kg·hm-2和K2O  40 kg·hm-2下燕麦饲草产量最高，分别达31 803.3 kg·hm-2、29 855.0 kg·hm-2和  28 308.3 kg·hm-2，分别较N0、P0和K0提高了298.54%、94.91%和86.0%。

对株高的影响来看（图1-B），随着施N水平的增加呈先增加后降低的趋势，在N  90   kg·hm-2时，燕麦株高最大，达到181.23  cm，较N0高20.53  cm；各施P水平间燕麦株高无显著差异，但均显著（P＜0.05）高于P0；随着施K水平的增加呈上升趋势，在施K水平30～60   kg·hm-2时，燕麦株高达到183.19～186.93  cm，显著（P＜0.05）高于K0，较K0高18.64～22.38  cm。

从不同施肥水平对茎粗的影响来看（图1-C），随着N、K肥施量的增加，茎粗呈上升趋势，在N、K水平分别为105 kg·hm-2和60   kg·hm-2时，茎粗最大，分别较N0和K0粗  0.08  cm和0.05  cm。随着施P量的增加呈先逐渐增加后下降趋势，在施P水平75 kg·hm-2时，燕麦茎粗最大，较P0粗0.05  cm。

对分蘖数的分析发现（图1-D），随着施N量的增加，总分蘖数呈先上升后下降趋势，在施N水平90 kg·hm-2时，分蘖数最多，每株较N0多0.58个；施P各处理水平下总分蘖数无显著差异（P＞0.05）；随着施K量的增加，分蘖数呈上升趋势，施K  60 kg·hm-2时总分蘖数最多，每株较K0多1.11个。

2.1.2 不同施肥水平对燕麦地下生物量形成的影响 从不同施肥水平对燕麦根量的影响来看（图2-A），随着施N量的增加，‘青引1号燕麦根量呈先上升后下降趋势，在施N 60 kg·hm-2（每株0.54 g）处理下最多，每株较N0多0.15 g；不同施P水平根量无显著（P＞0.05）差异；随着施K量的增加，根量呈先上升后下降趋势，在施K  30 kg·hm-2处理下最多，达到每株0.602 g，较K0每株多0.16  g。

分析不同施肥水平间根数发育情况表明（图2-B），不同施N水平下‘青引1号燕麦根数无显著（P＞0.05）差异；随着施P量的增加，根数呈先上升后下降趋势，在施P 75 kg·hm-2水平时最高，达到每株16.08条，较P0多2.3条；随着施K量的增加，根数呈先上升后下降趋势，在施K 40  kg·hm-2处理下最多，达到每株26.17条，较K0多10.56条。

从不同施肥水平对燕麦根长的影响来看（图2-C），随着施肥水平的增加，‘青引1号燕麦根长均呈先上升后下降趋势，分别在N  60   kg·hm-2（13.78  cm）、P2O5  75 kg·hm-2（13.36  cm）和K2O  40  kg·hm-2（15.9  cm）处理下最长，分别较N0、P0和K0长1.69  cm、1.6  cm和3.84  cm。

2.2 不同施肥类别对燕麦生物量形成的影响

从不同施肥种类对燕麦生物量的影响来看（表1），3种肥料对‘青引1号燕麦生物量的影响均达到显著（P＜0.05）水平。N肥有效提高‘青引1号燕麦的干草产量、株高、茎粗、分蘖数、根量和根长，分别较N0增加176.90%、  8.15%、12%、13.53%、23.08%和8.93%，而根数不受N肥的影响；P肥有效提高燕麦的干草产量和茎粗，分别较P0提高45.90%和  5.66%，其余指标不受P肥的影响；K肥有效提高了燕麦的干草产量、株高、茎粗、分蘖数、根量、根数和根长，别较K0提高48.82%、11.16%、  7.14%、25.51%、29.55%、34.27%和16.92%。除‘青引1号燕麦干草产量在3种肥料间的差异不显著（P＞0.05）外，其余生物量受肥料种类的影响较大，比较不同施肥种类发现，K肥可显著提高青引1号燕麦的株高182.91 cm、茎粗0.6 cm、分蘖数每株3.1个、根量0.57 g、根数20.96个和根长14.1 cm。

2.3 N、P、K施肥水平与燕麦性状间的回归分析

进一步对3种肥料不同施肥水平与各产量性状间的回归分析发现（图3），燕麦各性状与N、P和K处理均呈一元二次曲线关系，除根长与3种肥料处理间的回归方程未达显著水平（P＞  0.05）外，其余性状与N、P、K处理间的回归方程均达到显著水平（P＜0.05）。

N、P、K肥与干草产量的拟合函数分别为  y=-0.75x2+310.03x+549.44、y=-3.9x2+432.26x+13 854.87、y=-7.9x2+594.88x+14 013.21，由于3个方程的二次项系数均为负数，一次项为正数，说明函数有极大值，即燕麦的干草产量随3种肥料施用量的增加呈先增加后减少的趋势。根据拟合可知最大的施N量为  206.69 kg·hm-2，此时的最大理论产量为  31 490.09 kg·hm-2；最大的施P量为55.42   kg·hm-2，此时的最大理论产量为25 832.35   kg·hm-2；最大的施K量为37.65 kg·hm-2，此时的最大理论产量为25 212.04 kg·hm-2。从拟合函数的最大施N量来看，继续施加N肥对燕麦饲草产量增加有明显效果。利用一元二次肥效方程估测得，当N、P和K在施肥量小于42kg·hm-2时，3种肥料对干草产量的积累表现为K＞P＞N，而在施N量超过75 kg·hm-2后，N肥对干草产量的贡献超过K和P。研究显示，N、P分别低于45 kg·hm-2和K低于80   kg·hm-2时，3种肥料对燕麦株高和茎粗的效应表现为K＞P＞N；当N、P分别高于45   kg·hm-2和K高于80 kg·hm-2时，3种肥料对燕麦株高和茎粗的效应表现为K＞N＞P；当N、P分别低于80   kg·hm-2时，3种肥料对燕麦根量的效应表现为K＞N＞P；3种肥料处理下，其对燕麦根长的效应均表现为K＞N＞P；3种肥料处理下，其对燕麦根数的效应均表现为K＞P＞N。说明K是燕麦株高、茎粗、根量、根长和根数增加的关键肥料。

2.4 燕麦饲草生产N、P、K肥利用效率和经济效益的影响

从不同肥料对‘青引1号燕麦饲草生产肥料利用率的影响来看（表2），3种肥料不同施肥水平下燕麦干草增产量、增产率、肥料贡献率、农学利用率和偏生产力间均存在显著差异（P＜  0.05）。N肥处理燕麦干草产量的增产量、增产率和肥料贡献率分别达到14 092.9 kg·hm-2、  176.6%和58.59%，均显著高于P肥和K肥。从农学利用率来看，K肥处理（274.9  kg·kg-1）显著高于施N（181.0 kg·kg-1）和施P（180.8   kg·kg-1）处理（P＜0.05）。偏生产力方面，P肥（602.7    kg·kg-1）和K肥（870.7 kg·kg-1）处理显著高于施N处理（310.6 kg·kg-1）。进一步分析不同施肥水平间肥料利用率的差异发现，3种肥料不同处理间燕麦干草增产量、增产率、肥料贡献率、农学利用率及偏生产力均存在显著差异（P＜0.05）。N肥的增产量、增产率、肥料贡献率、农学利用率和偏生产力随着施N量的增加先极显著增加后极显著降低，均以施N肥75   kg·hm-2时表现最高，分别达23 820.0 kg·hm-2、294.8%、74.89%、317.6 kg·kg-1和424.0   kg·kg-1。P肥处理下，增产量、增产率、肥料贡献率和农学利用率在60kg·hm-2表现最好，分别达到  14 498.3 kg·hm-2、94.4%、48.55% 和241.6 kg·kg-1，随后显著下降，说明过量施入P肥，会使植物吸收的P元素过多地在营养器官中积累，不利于干物质积累，影响饲草产量；而偏生产力在15 kg·hm-2时达到最大值，为1 258.1    kg·kg-1。K肥处理下，以40   kg·hm-2处理下，增产量、增产率、肥料贡献率和农学利用率表现最高，分别达到13 085.0   kg·hm-2、86.1%、  46.24%和404.8 kg·kg-1，施入10 kg·hm-2K肥时偏生产力（1 726.3   kg·kg-1）显著高于其他施肥水平，说明过量施入K肥不利于植物对K元素的吸收。N、P、K肥分别施75 kg·hm-2，60 kg·hm-2和40   kg·hm-2时，燕麦的增产量、增产率、肥料贡献率和农学利用率均显著高于其他施肥水平。

从3种肥料对燕麦饲草生产收益分析结果来看（表3），N、P和K处理下，燕麦肥料成本、饲草收益和净收益间无显著差异（P＞0.05），但在施肥水平间存在显著差异（P＜0.05）。N、P、K处理下，燕麦平均肥料成本为740.5元·hm-2～817.9元·hm-2，饲草收益为33 125.8   kg·hm-2～34 480.8 kg·hm-2，除去肥料成本和其他成本，净收益为29 831.4元·hm-2～  31 255.0元·hm-2。进一步分析N、P和K不同施肥水平下的经济效益发现，单施N 75   kg·hm-2、P 60 kg·hm-2和K 40 kg·hm-2，燕麦饲草收益和净收益均显著高于其他施肥水平，其中饲草收益分别达47705.0kg·hm-2、 44 782.5 kg·hm-2和42 462.5 kg·hm-2；除去肥料成本和其他成本，净收益分别达44 368.2  元·hm-2、41 521.2元·hm-2和39 219.8  元·hm-2。

2.5 多准则决策模型-TOPSIS评价

通过熵权法建立TOPSIS模型对3种肥料不同施肥水平下的燕麦饲草产量以及经济效益等多个指标进行综合评价分析（图4）。不同N肥处理间贴合度为N75＞N90＞N105＞N60＞N45＞N30＞N0。N75贴合度最高为0.94。不同P肥处理间贴合度为P60＞P75＞P45＞P15＞P30＞P90＞P0。P60贴合度最高为0.71。不同K肥处理间贴合度为K40＞K20＞K30＞K50＞K10＞K60＞K0。K40贴合度最高为0.74。因此，可以说明N 75   kg·hm-2、P2O5  60 kg·hm-2和K2O  40    kg·hm-2为最适宜燕麦饲草生长的施肥模式  组合。

3 讨  论

3.1 燕麦饲草生产依赖N、P、K肥

当前，青藏高原地区燕麦种植面积逐年扩大[23-25]。前人研究认为青海地区燕麦饲草生产的养分限制因子是N和P。本试验研究发现，N、P和K肥高于60 kg·hm-2、45～75 kg·hm-2和20～50 kg·hm-2处理下，燕麦增产显著。说明施K也可较好地提高燕麦产量，但青海为富钾地区[26]，本试验土壤基础养分中速效钾含量达127 mg·kg-1，属于中等偏高水平，施少量钾肥即可达到增产效果，钾肥施用量过高，燕麦饲草产量反而下降。可能是氮磷钾肥间存在互作效应。有研究表明，钾会影响作物氮的吸收、积累、运输和代谢，加快氨基酸合成蛋白质并稳定蛋白质的结构，有利于植物体内有机质的转化及累积，提高氮和磷养分的利用率，共同影响作物的生长发育，从而影响产量的形成[26]。当施N肥高于60   kg·hm-2，燕麦增产显著。说明高施氮时，燕麦增产优势突显。可能与当季N利用率偏低或损失率偏高等现象有关。可见，对于燕麦饲草生产，可以考虑添加钾肥代替部分磷肥或氮肥，以减轻氮、磷过量添加对高寒地区土壤造成的污染。肥料配施是现代农业增产的主要手段[20]，本研究也证实了这一观点，氮肥量在45～105 kg·hm-2 、磷肥量在45～75 kg·hm-2、钾肥量在20～50   kg·hm-2范围内配施均能收获较高饲草产量。但也有不同研究结论，鲍根生等[24]研究表明，施氮量（N）超过100 kg·hm-2时，燕麦倒伏严重，饲草生产力降低。可能是本次试验氮肥是在磷肥和钾肥基础上配施的缘故。磷作为光合作用的调节物，可以促进固氮微生物的生长和植物氮素的积累[26]；钾作为生物体内各种酶的活化剂，可以提高共生固氮微生物的固氮能力，在氮代谢中起着积极的作用[26]，因此一定量的磷肥和钾肥对氮肥有很好的增效作用。连续多年单施氮肥可使土壤磷、钾等养分亏缺，而施用钾肥则促进了燕麦根系对钾素的摄取，降低了燕麦倒伏，进而促进其饲草生产[27]。

3.2 N、P、K肥施用影响燕麦生物量形成

何玉龙等[25]研究表明，氮肥、磷肥均增加‘青引1号燕麦株高。本研究显示，K肥相对于N肥更利于燕麦株高和分蘖的增加，而P处理间燕麦株高和分蘖数均差异不显著。德科加等[28]研究认为，促进燕麦分蘖的最佳施氮量为75   kg·hm-2。前人研究结果与本研究趋于一致，本试验在30～90 kg·hm-2处理下，燕麦分蘖数显著高于其他水平，平均达到每株2.82个。有研究[29-31]认为燕麦茎粗对饲草产量贡献较大且为负向作用，但茎粗减小会加剧作物倒伏。本次试验发现，相对于P肥和N肥，K肥更具增加燕麦茎粗的优势。栽培措施对作物的影响主要是通过根系实现[32-33]。植物根系发达（如：侧根量、根长）则与养分接触面积大，更具高产的潜力[34-35]。研究表明，根数、根质量、根体积、根系吸收面积及根系活力都影响作物产量[36]。施肥可改变根系形态、根部性状及根系活性[37-39]。N肥对油菜和烤烟的根系形态、生长和分布均显著影响[35，40]；P肥促进根系扩展[41]；K肥提高根系活力和对土壤还原性的抵抗力，增加根数和根质量[42]。本研究显示，K对根量、根数和根长的促进作用优于N和P。回归分析结果也表明，N主要促进燕麦地上部分的发育（如株高、茎粗），从而促进其地上干物质的积累；P肥在其用量范围内主要影响燕麦地上生物量形成；而K肥对燕麦地上生物量的形成和地下根系的发育均影响显著，可能是氮、磷、钾肥间存在明显的交互作用，K肥的添加协调了燕麦的氮和磷代谢循环，通过改变地下部根系形态和提高根系活力，促进根系养分吸收[42]。

3.3 N、P、K肥影响燕麦饲草生产效益

肥料利用率常通过肥料贡献率、肥料农学利用率和肥料偏生产力体现[20，43-45]。肥料农学利用率反映单位施肥量下作物的增产能力，肥料偏生产力反映作物从土壤和肥料中吸收的营养元素共同对产量的贡献[22，35-37]。和中秀等[46]研究发现湟中县小麦氮、磷、钾利用率分别为36.72%、  15.83%和38.38%。本试验中，在基础肥力上，分别施N 75 kg·hm-2、P 60 kg·hm-2和K 50   kg·hm-2肥时，肥料贡献率分别为74.89%、  48.55%和46.24%，均高于当前青海省湟中县小麦作物总体肥料利用率水平。说明，合理施肥可以提高肥料的利用率。本研究发现，P、K施用量小于60 kg·hm-2 和40 kg·hm-2 时，其肥料农学利用率及偏生产力均优于N肥，说明，在施入过量P、K肥时，会使植物吸收的磷元素和K元素在营养器官中过度集中，不利于干物质和叶绿素的积累，造成饲草产量下降。施肥量高于60 kg·hm-2时，N肥农学利用率及偏生产力表现最佳。本试验当3种肥料的施肥水平达到中等后，N、P、K肥的增产率、肥料贡献率和农学利用率随施肥量的增加呈显著的下降趋势，说明肥料施用越多损失越大，合理施肥对提高肥料利用率具有重要作用。结合各肥料经济效益，在青海地区适当施加N、P、K肥可以提高饲草生产力和经济效益，以保障燕麦较高饲草生产力和经济效益。

4 结  论

N、P和K肥的添加均显著提高了‘青引1号燕麦干草产量。在不同施肥措施下，分别施N 75 kg·hm-2、P 60 kg·hm-2和K 40   kg·hm-2处理下‘青引1号燕麦饲草产量最高，达  31 803.3 kg·hm-2、29 855.0 kg·hm-2和  28 308.3 kg·hm-2。

K相对于N和P更有利于燕麦株高、分蘖数、茎粗、根量、根长和根数的提高；N促进了燕麦地上生物量的形成；P有利于燕麦地下根系发育，而K对燕麦地上生物量和地下根系发育均影响较大；相对于N、P，K在促进燕麦地上部分生长的同时促进了其地下根系的发育，更有利于燕麦生长发育。

K、P施用量小于40 kg·hm-2和60   kg·hm-2时，其料农学利用率及偏生产力均优于N肥；而施肥量高于60 kg·hm-2时，N农学利用率及偏生产力表现最佳。

参考文献 Reference：

［1］ 赵俊晔，于振文.施氮量对小麦旗叶光合速率和光化学效率，籽粒产量与蛋白质含量的影响[J].麦类作物学报，2006，26（5）：92-96.

ZHAO J Y，YU ZH W.Effect of  nitrogen fertilizer rate on photosynthetic rate and photochemical efficiency of flag leaf，grain yield and protein content of winter wheat[J].Journal of Triticeae Crops，2006，26（5）：92-96.

[2] 曾洪玉，李志勇，唐宝国，等.不同磷肥用量对油菜产量，肥料利用率及土壤养分的影响[J].农学学报，2019，9（7）：31-36.

ZENG H Y，LI ZH Y，TANG B G，et al.Effects of different amounts of phosphate fertilizer on rapeseed yield，fertilizer utilization and soil nutrients[J].Journal of Agriculture，2019，9（7）：31-36.

[3] 庞宁菊，洪世奇.青海耕作土壤不同形态钾素储量及其影响因素[J].青海农林科技，1997（2）：9-12.

PANG N J，HONG SH Q.Different forms of potassium reserves of cultivated soil in Qinghai and its influencing factors [J].Science and Technology of Qingai Agriculture Forestry，1997（2）：9-12.

[4]于振文，张 炜，余松烈.钾营养对冬小麦养分吸收分配、产量形成和品质的影响[J].作物学报，1996（4）：60-65.

YU ZH W，ZHANG W，YU S L.Effect of potassium  nutrition  on  nutrient  absorption  and  distribution，yield  formation  and  quality  of  winter  wheat[J].Acta Agronomica  Sinica，1996（4）：60-65.

[5]强 胜.不同钾肥用量对小麦生长及产量的影响[J].现代农村科技，2021（8）：57-58.

QIANG SH.The effect of same potassium fertilizer rate on wheat[J].Growth and Yield Xiandai  Nongcun  Keji，2021（8）：57-58.

[6] 董祥开，刘恩财，衣 莹，等.氮磷钾对燕麦产量和品质的影响研究进展[J].农机化研究，2008（11）：219-222.

DONG  X K，LIU E  C，YI Y，et al.Advance on nitrogen，phosphorus and kalium influence the quantity and quality of oat[J].Journal of Agricultural Mechanization  Research，2008（11）：219-222.

[7] 刘文辉，周青平，贾志锋，等.施钾对青引1号燕麦草产量及根系的影响[J].植物营养与肥料学报，2010，16（2）：419-424.

LIU W H，ZHOU Q P，JIA ZH F，et al.Effects of potassium fertilization on fodder yield and root system of Avena sativa cv.Qingyin No.1[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science，2010，16（2）：419-424.

[8] 邓仕俊，顾 瑜.不同氮磷钾肥用量对水稻产量及肥料利用率的影响[J].上海农业科技，2022，393（3）：98-100.

DENG SH J，GU Y.Effect of different NPK fertilizer dosages on rice yield and fertilizer utilization[J].Shanghai Agricultural Science and Technology，2022，393（3）：98-100.

[9] 卞士锐.水稻肥料利用率试验初报[J].安徽农学通报，2018，24（6）：55-56.

BIAN SH R.Preliminary report on the experiment of rice fertilizer utilization[J].Anhui Agricultural Science Bulletin， 2018，24（6）：55-56.

[10] 张向前，刘景辉，齐冰洁，等.燕麦种质资源主要农艺性状的遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报，2010，11（2）：168-174.

ZHANG X Q，LIU J H，QI B J，et al.Cluster diversity   analysis of the main agronomic traits in oat germplasm[J].Journal of Plant Genetic Resources，2010，11（2）：168-174.

[11]崔 海，王加启，卜登攀，等.燕麦饲料在动物生产中的应用[J].中国畜牧兽医，2010，37（6）：214-217.

CIU H，WANG J Q，PU  D P，et al.Application of oat （Avena L.）in animal  production[J].China Animal Husbandry & Veterinary Medicine，2010，37（6）：214-217.

[12] 赵桂琴，师尚礼.青藏高原饲用燕麦研究与生产现状，存在问题与对策[J].草业科学，2004，21（11）：17-21.

ZHAO G Q，SHI SH L.The current situation of oat research and production，problems and strategy in Tibetan Plateau[J].Patacultural Science，2004，21（11）：17-21.

[13] 李春喜，叶润荣，周玉碧，等.高寒牧区不同燕麦品种饲草产量及品质的研究[J].草地学报，2014，22（4）：882-888.

LI CH X，YE R  R，ZHOU Y B，et al. Research on forage yields and qualities of different oat （Arena sativa）varieties in alpine pastoral regions[J].Acta Agrectir Sinica，2014，22（4）：882-888.

[14] 王柳英.西宁地区不同燕麦品种生产性能的比较研究[J].青海畜牧兽医杂志，2000，30（2）：17-19.

WANG L Y.Comparative study on performances of different oat varieties in Xining region[J].Qinghai Journal of Animal Husbandry and Veterinary Medicine，2000，  30（2）：17-19.

[15] 段连学，马 祥，琚泽亮，等.高寒地区氮肥运筹对‘青海甜燕麦农艺性状和种子产量的影响[J].草地学报，2022，  30（6）：1576-1583

DUAN L X，MA X，JU Z L，et al.Effects of nitrogen fertilizer management on agronomic traits and seed yield of Avena sativa L.cv.Qinghai in alpine region[J].Acta Agrectir Sinica，2022，30（6）：1576-1583.

[16] 蔡天革，杜春明，胡智馨，等.氮磷配施对燕麦生长特性及产量的影响[J].沈阳大学学报：自然科学版，2021，33（1）：20-26，32.

CAI T G，DU CH M，HU ZH X，et al.Effects of combined nitrogen and phosphorus application on growth characteristics and yield of oats[J].Journal of Shenyang University：Natural Science Edition，2021，33（1）：20-26，32.

[17] 马 祥，贾志锋，梁国玲.氮，磷不同配比施肥对燕麦产量的影响[J].青海畜牧兽医杂志，2021，51（4）：7.

MA X，JIA ZH   F，LIANG G L.Effect of different N，P  combined application on oat yield[J].Qinghai Journal of Animal Husbandry and Veterinary Medicine，2021，  51（4）：7.

[18]马 祥，贾志锋，张永超，等.生物有机肥对青海高寒牧区燕麦产量和土壤肥力的影响[J].草地学报，2019，27（6）：1759-1765.

MA X，JIA ZH F，ZHANG Y CH，et al.Effects of bio-organic fertilizer on oat yield and soil fertility in alpine  pastoral  area  of Qinghai[J].Acta Agrectir  Sinica，2019，  27（6）：1759-1765.

[19] 杨 峰，闫秋艳，鲁晋秀，等.氮肥运筹对夏玉米产量、氮素利用率及土壤养分残留量的影响[J].华北农学报，2017，32（1）：171-178.

YANG F，YAN Q Y，LU J X，et al.Effects of nitrogen application on summer maize yield，nutrient utilization efficiency and soil available nutrient residues[J].Acta Agriculturae Boreali-Sinica，2017，32（1）：171-178.

[20] 王伟妮，鲁剑巍，李银水，等.当前生产条件下不同作物施肥效果和肥料贡献率研究[J].中国农业科学，2010，  43（19）：3997-4007.

WANG W N，LU J W，LI Y SH，et al.Study on fertilization effect and fertilizer contribution rate of different crops at present production conditions[J].Scientia Agricultura Sinica， 2010，43（19）：3997-4007.

[21] 李艳大，舒时富，陈立才，等.基于便携式作物生长监测诊断仪的江西双季稻氮肥调控研究[J].农业工程学报，2019，35（2）：100-106.

LI Y D，SHU SH F，CHEN L C，et al.Regulation of nitrogen fertilizer based on portable apparatus for crop growth monitoring and diagnosis in Jiangxi double cropping rice[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2019，35（2）：100-106.

[22] 赵亚南，宿敏敏，吕 阳，等.减量施肥下小麦产量，肥料利用率和土壤养分平衡[J].植物营养与肥料学报，2017，  23（4）：864-873.

ZHAO Y N，SU M M，L  Y，et al.Wheat yield，nutrient use efficiencies and soil nutrient balance under reduced fertilizer rate[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science，2017，23（4）：864-873.

[23] 马 祥，贾志锋，刘文辉，等.青海地区燕麦“3414”施肥效果及推荐施肥量[J].草业科学，2017，34（9）：1906-1914.

MA X，JIA ZH  F，LIU W H，et al.Effect of “3414” fertilization and recommended fertilizer quantity for Avena sativa in Qinghai area[J].Pratacultural Science， 2017，  34（9）：1906-1914.

[24] 鲍根生，周青平，韩志林，等.施肥对青藏高原燕麦产量和品质的影响[J].中国草地学报，2010，32（2）：108-112.

BAO G SH，ZHOU Q P，HAN ZH L，et al. Effect of applying fertilizers on yield and quality of oats in Qinghai-Tibetan plateau[J].Chinese Journal of Grassland，2010，  32（2）：108-112.

[25] 何玉龙，周青平，纪亚君，等.施肥对青引1号燕麦产量及构成性状的影响[J].草业科学，2012，29（6）：968-972.

HE  Y L，ZHOU Q P，JI Y J，et al. Effects of fertilizing rate on yield and its components of Qingyin No.1 oat[J].Pratacultural Science， 2012，29（6）：968-972.

[26] SATTAR A，NAVEED M，ALI M，et al .Perspectives of potassium solubilizing microbes in sustainable food production system：a  review[J].Applied Soil Ecology，2019，133：146-159.

[27] 宇万太，赵 鑫，张 璐，等.长期施肥对作物产量的贡献[J].生态学杂志，2007（12）：2040-2044.

YU W T，ZHAO X，ZHANG L，et al.Contribution of long-term fertilization to crop yield[J].Chinese Journal of Ecology，2007（12）：2040-2044.

[28] 德科加，王德利，周青平，等.施肥对青藏高原燕麦种子生产的增产效应[J].草业科学，2008，25（1）：26-30.

DE K J，WANG D L，ZHOU Q P，et al. Effects of fertilization on seed  production in oat （Avena sativa）on the Tibetan plateau[J].Pratacultural Science，2008，25（1）：26-30.

[29] 刘 刚，赵桂琴.灰色系统理论在燕麦抗倒伏综合评价中的应用[J].草业科学，2006，23（10）：23-27.

LIU G，ZHAO G Q.Application of the grey systematic theory to integrated evaluation of lodging resistance in oat[J].Pratacultural Science，2006，23（10）：23-27.

[30] 刘 刚，赵桂琴，魏黎明.基于熵权赋权法的灰色系统理论在燕麦品种综合评价中的应用[J].中国草地学报，2007，29（3）：84-89.

LIU G，ZHAO G Q，WEI L M.Application of grey system theory based on entropy weighting method in comprehensive evaluation of oat cultivars[J].Chinese Journal of Grassland，2007，29（3）：84-89.

[31] 周青平，颜红波，梁国玲，等.不同燕麦品种饲草和籽粒生产性能分析[J].草业学报，2015，24（10）：120-130.

ZHOU Q P，YAN H B，LIANG G L，et al.Analysis of the forage and grain productivity of oat cultivars[J].Acta Prataculturae Sinica， 2015，24（10）：120-130.

[32] SHIGENORI M，TETSUYA S，KOOU Y.The relationship between root length density and yield in rice plants[J].Japanese Journal of Crop Science，1988，57（3）：438-443.

[33] 代贵金，岩石真嗣，三木孝昭，等.不同耕作与施肥方法对水稻根系生长分布和活性的影响[J].沈阳农业大学学报，2008，39（3）：20-24.

DAI G J，YAN S Z S，SAN MU X Z，et al.Effects of root distribution，growth and vigor of japonica rice with different cultivations and fertilizations [J].Journal of Shenyang Agricultural University，2008，39（3）：20-24.

[34] 王 雨.甜荞根系形态与产量的关系及肥料调控研究[D].贵阳：贵州师范大学，2018.

WANG Y.Study on the relationship between buckwheat root morphology and yield and fertilizer regulation[D].Guiyang：Guizhou Normal University，2018.

[35] 邹文桐，项雷文，金美芳.施氮肥和钙肥对烤烟根系形态，生理代谢及产量的影响[J].热带亚热带植物学报，2015，23（6）：675-682.

ZOU W T，XIANG L W，JIN M F.Effects of N and  Ca  fertilizers on root morphology，physiological metabolism and yield of nicotiana tabacum[J].Journal of Tropical and Subtropical Botany， 2015，23（6）：675-682.

[36] LYNCH J.Root architecture and plant productivity[J].Plant Physiology，1995，109（1）：7-13.

[37] FERNANDES A M，SORATTO R P，GONSALES J R.Root morphology and phosphorus uptake by potato cultivars grown under deficient and sufficient phosphorus supply[J].Scientia Horticulturae， 2014，180：190-198.

[38] 沈 浦，罗 盛，吴正锋，等.花生磷吸收分配及根系形态对不同酸碱度叶面磷肥的响应特征[J].核农学报，2015，12（12）：2418-2424.

SHEN P，LUO SH，WU ZH F，et al.Response of P absorption-allocation rate and root morphology of peanut to P  foliar fertilizers with different acidities[J].Journal  of Nuclear Agricultural Sciences，2015，12（12）：2418-2424.

[39] 郑亚萍，信彩云，王才斌，等.磷肥对花生根系形态，生理特性及产量的影响[J].植物生态学报，2013，37（8）：777-785.

ZHENG  Y P，XIN C Y，WANG C B，et al. Effect of phosphate fertilizer on root morphology，physiological characteristics and yield in peanut[J].Arachis Hypogaea，2013，37（8）：777-785.

[40] KAMH M，WIESLER F，ULAS A，et al.Root growth and N-uptake activity of oilseed rape （Brassica napus L.） cultivars differing in nitrogen efficiency[J].Journal of Plant Nutrition & Soil Science，2005，168（1）：130-137.

[41] BASIRAT M，MALBOOBI M A，MOUSAVI A，et al.Effects of phosphorous supply on growth，phosphate distribution and expression of transporter genes in tomato plants[J].Australian  Journal  Crop Science，2011，2011，  5（5）：537-543.

[42] ASHLEY M K，GRANTA M，GRABOV.Plant responses to potassium deficiencies：a role for potassium transport proteins[J].Journal of Experimental Botany， 2006，  57（2）：425-436.

[43] YADAV R L.Assessing on-farm efficiency and economics of fertilizer N，P and K in rice wheat systems of india[J].Field Crops Research，2003，81（1）：39-51.

[44] 吴萍萍.长期不同施肥制度对红壤稻田肥料利用率的影响[J].植物营养与肥料学报，2008，14（2）：277-283.

WU P P.Effects of different long term fertilizing systems on fertilizer use efficiency in red paddy soil[J].Plant Nutrition and Fertilizer  Science，2008，14（2）：277-283.

[45] 彭少兵，Christian Witt，黄见良，等.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J].中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

PENG SH  B，CHRISTIAN W，HUANG J L，et al. Research strategy in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J].Science Agricultural Scinica，2002，35（9）：1095-1103.

[46] 和中秀，王 炜.湟中县小麦作物肥料利用率报告[J].青海农技推广，2019（3）：101-103.

HE ZH X，WANG W.Fertilizer utilization report of wheat crop in Huangzhong county [J].Qinghai Agro-Technology Extension，2019（3）：101-103.

Effects of Nitrogen， Phosphorus and Potassium Fertilizer Application on

Biomass Accumulation of Aats ‘Qingyin No.1 on Qinghai-Tibet Plateau

QI Huifang， LIU Wenhui， LIU Kaiqiang， JIA Zhifeng and  LIANG Guoling

（Key Laboratory of Superior Forage Germplasm in the Qinghai-Tibetan Plateau/Academy of Animal

Science and Veterinary Medicine， Qinghai University，Xining 810016，China）

Abstract To investigate the effects of nitrogen， phosphorus and potassium fertilizers and their fertilization levels on the growth and yield of ‘Qingyin No.1 oats （Avena sativa L.），the aim is to provide a theoretical guideline for the fertilization management of oat forage grass production in alpine areas of Tibetan Plateau.Using a completely random block design， effects of the three fertilizers on forage grass productivity and root system development of ‘Qingyin No.1 oats were assessed under seven fertilization levels： N（0， 30， 45， 60， 75， 90， 105  kg·hm-2）， P （0， 15， 30， 45， 60， 75， 90   kg·hm-2） and K （0， 10， 20， 30， 40， 50， 60 kg·hm-2）， respectively.The results showed a significant increase in oat hay yield with the application of N， P and K fertilizer （P<0.05）.When only one of the fertilizers was applied， the highest hay yield was observed with 75 kg·hm-2 of N， 60   kg·hm-2 of P2O5， or 40 kg·hm-2 of K2O， resulting in hay yields of 31 803.3 kg·hm-2，   29 855.0   kg·hm-2， and 28 308.3 kg·hm-2.Under K fertilizer treatment， oat plant height， tiller number， stem thickness， root amount， root length and root number were higher than that under N and P fertilizer treatment.For the oats under examination， N fertilizer enhanced aboveground biomass formation ; P fertilizer proved to be beneficial for development of their underground root system， and K fertilizer made a significant positive contribution to both aboveground biomass for mation and the development of underground root system.When the application rate of P and K was below than 60 kg·hm-2 and 40 kg·hm-2， respectively， the agronomic utilization rate and partial productivity of fertilizer were higher compared to N fertilizer.However， when the application rate of any one of the fertilizers was higher than 60kg·hm-2， the agronomic utilization rate and partial productivity were the highest when N fertilizer was applied.The TOPSIS model was used to comprehensively evaluate the growth and economic benefits of oat forage grass.The results showed that 75  kg·hm-2 of N， 60 kg·hm-2 of P2O5， and 40 kg·hm-2 of K2O were the optimal fertilization combinations for the oat forage grass production.Therefore， when applying a small amount of fertilization，P and K fertilizers exhibite a higher effect on the increase in forage grass yield compared to N fertilizer.N fertilizer has a higher effect on forage grass yield when applied in larger quantities.Compared with N and P fertilizer， K fertilizer holds an advantage in promoting the development of aboveground and underground parts of oats.In Qinghai， even a modest application of K fertilizeri can effectively increase the yield of forage grass from oats and improve the fertilizer efficiency.

Key words Oats; Fertilization; Biomass; Root development; Fertilizer use efficiency

Received  2022-11-14    Returned 2023-03-15

Foundation item Key Laboratory of Qinghai Provincial Department of Science and Technology for Development（No.2020-ZJ-Y03）；National Modern Agricultural Industry Technology System（No.CARS-34）; Special Project for “Kunlun Talents Rural Revitalization Talents”.

First author QI Huifang，female， master student.Research area：forage cultivation and breeding.  E-mail：qihuifangpzh@163.com

Corresponding   author LIU Wenhui，male，professor.Research area：forage cultivation and breeding.  E-mail：qhliuwenhui@163.com

（责任编辑：成 敏 Responsible editor：CHENG  Min）