西藏高海拔地區積溫與土壤養分對不同青稞新品種(系)產量影響研究初報

關衛星，楊 勇，董凱寧，張思源，羅黎鳴

(1. 西藏自治區農牧科學院農業研究所, 西藏 拉薩 850000；2. 四川大學信息管理技術系, 四川 成都 610064)

西藏自然環境脆弱，農業生產條件惡劣，氣象條件復雜，農田小氣候的調節能力有限，種植區土壤厚度薄儲水能力差，且土壤下層多為碎石砂礫，灌溉時易產生水分和營養元素深層滲漏流失。青稞的生長受到氣候、土壤水分和營養元供給條件等多種因素的制約、脅迫[1]。因此，有必要研究不同青稞對不同生態因子的適應性表現，得出增產和減產原因，從而使青稞新品種在西藏高海拔地區科學種植與推廣。本文從以下兩個因素分析不同品種-重點是青稞新品種(系)(系)在西藏高海拔地區的生態適應性：①氣候積溫因素，在4個高海拔邊境縣青稞試驗田進行了青稞新品種(系)(系)栽培試驗；②土壤因素，探索高海拔土壤因子對青稞功能性營養成分的影響，對新品青稞β-葡聚糖、黃酮含量進行分析[2]。實驗采用對比法，在進行氣候積溫因素實驗時，土壤因素保持一致；研究土壤因素時，氣候積溫因素保持一致，這樣可以單純研究出土壤對產量的影響程度。對同一品系實施2種不同實驗，可以分析出哪個因素對產量的影響最大；對不同品系實施2種不同實驗，可以分析出每種品系受生態因子影響的強弱程度。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以2018-2019年在西藏高海拔邊境地區青稞主產區普蘭、措美、拉孜、聶拉木等4個縣的藏青2000、藏青690、喜馬拉雅22等3個新品種/品系青稞和1個當地品種100份樣品為材料，當地品種選取當地的農家青稞如措美黑青稞。

1.2 試驗方法

1.2.1 基于產地的測量樣本與測量方法 粗蛋白含量采用自動凱氏定氮儀測量，粗纖維含量采用自動纖維儀測定，粗淀粉含量使用自動旋光儀測定，β-葡聚糖含量采用Megazyme BETA-D試劑盒測定，黃酮含量采用可見分光光度計測定。

1.2.2 測量樣本和測量方法 6種土壤，4種品種，在24個試驗田，藏青2000，藏青690，喜馬拉雅22，農家品種有色青稞在每塊試驗田取樣30份，共計收集720份青稞材料。

數據采用Excel2016、SPSS進行統計和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同光照強度對青稞新品種(系)的產量影響分析

由圖1可見，藏青2000、藏青690、喜馬拉雅22號以及當地品種青稞隨日照強度增加產量增加，當日照充足時，產量較高。當日照條件相同時，4個品種間比較，在日照條件充足情況下，青稞產量表現為藏青2000>藏青690>喜瑪拉22號>當地品種；在日照一般時，青稞產量表現為喜瑪拉22號>藏青690>藏青2000>當地品種，但喜瑪拉22號、藏青690、藏青2000 3個品種青稞產量差異不明顯；當日照差時青稞產量表現為喜瑪拉22號>藏青2000>藏青690>當地品種。由此可見，藏青2000、藏青690、喜馬拉雅22號等品種對光照利用較當地品種強，產量提高。

圖1 新品青稞和傳統青稞的積溫生態適應性產量比對

2.2 不同積溫對青稞品質的影響

由表1可見，品種和氣候積溫對青稞品質的影響，氣候積溫對青稞的粗淀粉、粗纖維、β-葡聚糖含量影響差異顯著，對青稞粗蛋白、黃酮含量的影響差異不顯著；品種顯著影響青稞的粗蛋白、黃酮、β-葡聚糖；氣候積溫和品種的交互作用對粗淀粉、粗蛋白、粗纖維影響不顯著，氣候積溫和品種的交互作用對黃酮、β-葡聚糖影響顯著。青稞的品質主要由品種特性決定，相比品種，氣候積溫生態條件對青稞品質的影響較小。

其中不同積溫對藏青2000和當地青稞品種品質的影響，結果見表2～3，不同積溫對藏青2000粗淀粉含量、黃酮、β-葡聚糖影響不顯著，但積溫對藏青2000粗蛋白和粗纖維影響差異顯著，其中藏青2000在聶拉木縣(積溫2500 ℃)環境粗蛋白含量最高且顯著高于拉孜和普蘭，措美(<積溫3000 ℃)、拉孜(<積溫2800 ℃)粗纖維含量較普蘭和聶拉木顯著高。

積溫對當地青稞品質的影響(表3)，不同積溫梯度對當地青稞粗淀粉和黃酮含量的影響差異不顯著，積溫梯度對粗蛋白、粗纖維、β-葡聚糖含量影響有顯著差異，其中當地青稞品種在拉孜(積溫2800 ℃)和普蘭(積溫3300 ℃)粗蛋白質含量顯著高于措美和聶拉木試驗點青稞含量；青稞品種在措美(積溫3000 ℃)粗纖維含量顯著高于其他3個試驗點；青稞品種在普蘭(積溫3300 ℃)、措美(積溫3000 ℃)β-葡聚糖含量顯著高于拉孜和聶拉木試驗點青稞β-葡聚糖含量。

表1 品種和積溫對青稞品質的影響

注：*表明在P< 0.05水平下方差分析顯著；** 在P< 0.01水平下顯著；ns 不顯著，下同。

表2 積溫差異對藏青2000青稞品質的影響

注：相同字母標明一行數據差異不顯著(P>0.05)；不同字母標明一行數據間差異顯著(P<0.05)。

表3 積溫差異對當地青稞品質的影響

注：相同字母標明一行數據差異不顯著(P﹥0.05)；不同字母標明一行數據間差異顯著(P<0.05)。

由表2～3可見，藏青2000與當地青稞品質指標分析，在相同的環境條件下，藏青2000粗淀粉含量和粗纖維含量較當地品質下降，但黃酮、β-葡聚糖含量較當地品種的含量明顯提高。新品種青稞明顯優于傳統青稞品質。

2.3 土壤養分對青稞品質的影響分析

為探明高原土壤因子對青稞功能性營養成分的影響，對西藏高海拔邊境普拉、拉孜、聶木拉、措美4縣,選取弱堿土壤，弱酸土壤，pH中性土壤，有機質貧瘠土壤，有機質豐富土壤，有機質中性土壤這6種土壤試驗田，對藏青2000青稞的β-葡聚糖含量與黃酮含量和產量進行分析。試驗田土壤樣品采集在4個縣試驗田進行采樣時，隨機采集耕作層土壤樣品，送回實驗室風干后磨，測定土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH值、有機質等理化指標，根據pH值、有機質劃分實驗田土壤分類。

由表4可見，土壤pH和有機質環境對藏青2000粗淀粉、粗蛋白、粗纖維含量的影響不顯著，但土壤pH和有機質對藏青2000青稞β-葡聚糖含量的影響：研究表明，β-葡聚糖與土壤因子的相關性顯著。藏青2000 β-葡聚糖在中性土壤中顯著高于弱酸性土壤和弱堿性土壤；藏青2000 β-葡聚糖含量隨土壤有機質含量增加而增加。

由表5可見，土壤因子對青稞黃酮含量的影響：藏青2000在酸性土壤、強堿性土壤逆境環境下，黃酮含量較高，在中性、弱堿條件下，黃酮含量最低。

2.4 土壤環境對青稞產量的影響分析

由圖2可見，藏青2000、藏青690、喜瑪拉22號和當地青稞品種在中性土壤中產量顯著高于在弱堿性土壤和弱酸性土壤環境；4個品種產量隨有機質豐富度增加，產量增加；在弱堿性環境和弱酸性環境，4個品種產量表現為：喜瑪拉22號>藏青690>藏青2000>當地品種，但品種間差異不顯著；在中性土壤環境4個品種產量表現為：藏青2000>藏青690>喜瑪拉22號>當地品種；隨土壤有機質豐富度變化，4個品種產量均表現為藏青2000>藏青690>喜瑪拉22號>當地品種，但有機質豐富度增加，品種間差異擴大。由此可見，3個新品種青稞對土壤環境的養分利用率更高，在相同環境條件下產量較當地品種提高。

表4 土壤環境對藏青2000青稞品質的影響

注：相同字母標明一行數據差異不顯著(P>0.05)；不同字母標明一行數據間差異顯著(P<0.05)

表5 土壤差異對藏青2000青稞品質的影響

圖2 新品青稞和傳統青稞的土壤生態適應性產量比對

2.5 積溫和土壤對產量的影響分析

采用方差分析法分析積溫、土壤對產量的影響差異程度，方差簡稱ANOVA，又稱變異數分析，用于2個樣本均數差別的顯著性檢驗，可對青稞產量數據差異性進行評價。方差分析通過分析研究不同積溫、土壤來源的變異對產量總變異的貢獻大小，從而確定可控因素對研究結果-也即產量-影響力的大小。進行方差分析需要數據滿足以下兩個基本前提：各觀測變量總體要服從正態分布，各觀測變量的總體滿足方差齊。現實研究中，數據多數情況下無法到達理想狀態，如正態圖基本上呈現出鐘形，則說明數據基本可接受為正態分布，此時也可使用方差分析進行分析。

表6 積溫差異對不同青稞產量影響顯著性差異數據

最后采用顯著性水平來描述積溫、土壤對產量影響的顯著性，顯著性水平是在進行假設檢驗時事先確定一個可允許的作為判斷界限的小概率標準。檢驗中，依據顯著性水平大小把概率劃分為二個區間，小于給定標準的概率區間稱為拒絕區間，大于這個標準則為接受區間。

先研究積溫(記為因子A)對產量的影響，在日照充足，日照一般，日照較弱(A1，A2，A3)3種積溫水平下，對4種青稞產量進行測量(表6)。

分別計算組內均方和組間均方，也即獲得方差后，構造統計量F= MSA/MSE 也就是組間均方/組內均方，采用方差齊性檢驗判斷數據波動情況是否一致。若P值呈現出顯著性(P<0.05)則說明，不同組別數據波動不一致。測定結果顯示，不同氣候積溫對青稞產量的顯著性水平。也即可以理解為溫度變化對產量有顯著影響，日照充足溫度高時，產量提升。產量變化事件屬于拒絕區間，拒絕原假設而認為積溫不同時產量有顯著性差異。

研究土壤(記為因子B)對產量的影響，在弱堿土壤，弱酸土壤，中性土壤，有機質貧瘠土壤，有機質豐富土壤，有機質中性土壤(B1，B2，B3，B4，B5，B6)6種土壤水平下，對4種青稞產量進行測量，數據如表7。

分別計算組內均方和組間均方，也即獲得方差后，仍然采用方差齊判斷數據波動是否一致。若P值呈現出顯著性(P<0.05)則說明，不同組別數據波動不一致。測定結果顯示，不同土壤對青稞產量的顯著性差異水平。也即可以理解為土壤變化對產量影響不太顯著，土壤養分變化時，產量變化不明顯。也即產量變化事件屬于接受區間，原假設成立，土壤養分不同時產量無顯著性差異。 可見，土壤因素比積溫因素對產量的影響力小。

3 討論與結論

通過2018-2019年在西藏高海拔邊境地區青稞主產區普蘭、措美、拉孜、聶拉木等4個縣的藏青2000、藏青690、喜馬拉雅22等3個新品種/品系青稞和1個當地品種不同積溫、不同光照強、不同土壤pH、有機質環境等影響的分析發現，青稞品質指標主要由品種特性決定，不同積溫對青稞淀粉含量、黃酮和β-葡聚糖含量的影響不顯著，但不同積溫影響青稞粗蛋白質含量和粗纖維含量；土壤 pH和有機質含量對青稞粗淀粉、粗蛋白、粗纖維含量品質影響不顯著，但土壤pH和有機質對青稞黃酮和β-葡聚糖含量影響差異顯著；積溫、光照等自然條件對青稞產量的影響顯著，土壤環境(pH、有機質)對青稞產量的影響差異不顯著。4個品種比較，藏青2000、藏青690、喜瑪拉22號3個新品種產量較當地品種有較大幅度提高。

表7 土壤差異對不同青稞產量影響顯著性差異數據

綜合分析，新品種應該在積溫條件高、光照充足的環境能發揮新品種的增產潛力，取得較高的產量；且積溫和光照是影響青稞產量的主要環境因子；在弱酸和強堿環境青稞黃酮含量提高，在土壤有機質豐富環境下，獲得較高的β-葡聚糖含量。應該根據實際生產需要選擇適宜的環境條件。