不同灌水量下氮磷鉀配施對青稞產量和品質的影響

徐銀萍 火克倉 王正鳳 賈彥春 包奇軍 趙峰 牛小霞 張廷紅

摘要：為探明在不同灌水量下青稞氮磷鉀適宜施用量和最佳配比，研究不同灌水量下氮磷鉀配施對青稞產量、品質的影響， 2018 — 2019年以春性二棱青稞品種隴青1號為指示品種，在甘肅河西灌區大田栽培條件下采用裂區試驗設計，設置灌水為主區、施肥為副區并采用“3414”設計進行田間試驗。對青稞產量及其構成因素及品質進行方差分析的結果表明，在各灌水處理下，青稞產量構成因素各項測定指標至少與1個其他指標極顯著或顯著相關性；在相同氮磷鉀配比下青稞平均產量全生育期灌水2次和全生育期灌水1次較全生育期不灌水分別顯著增產59.5%、52.8%，灌水2次較全灌水1次增產4.4%；各灌水處理下，13個施肥處理較不施肥處理顯著增產，增產率分別為不灌水0.1%～26.2%、灌水1次0.9%～28.3%、灌水2次7.8%～22.7%，且施肥處理N2P2K3、N2P2K0和N3P2K2產量始終較高；各灌水處理下，氮、磷、鉀施用量和產量的三元二次回歸方程均能反應青稞產量與氮磷鉀三要素之間的極顯著相關關系。一元二次肥料效應方程下，青稞最高產量施肥量分別為N 189.11 kg/hm2（全生育期不灌水）、186.75 kg/hm2（全生育期灌水1次）和196.50 kg/hm2（全生育期灌水2次）；P2O5 ?61.69 kg/hm2（全生育期不灌水）、48.77 kg/hm2（全生育期灌水1次）和-27.38 kg/hm2（全生育期灌水2次）；K2O ?61.11 kg/hm2（全生育期不灌水）、60.60 kg/hm2（全生育期灌水1次）和77.44 kg/hm2（全生育期灌水2次）。整體而言，青稞籽粒蛋白質含量隨著灌水量增加而降低，籽粒淀粉含量隨著灌水量增加而升高。推薦該區春青稞生育期澆水1次，即于拔節期按1 500 m3/hm2灌入。在此水分條件下推薦的N、P2O5、K2O施用量分別為186.75、48.77、60.60 kg/hm2，此時青稞籽粒產量可達到4 355.24 kg/hm2。

關鍵詞：青稞；灌水量；氮磷鉀配施；產量；品質

中圖分類號：S512.3 ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-2172（2022）02-0161-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2022.02.013

Effects of Combined Application of Nitrogen， Phosphorus and Potassium on the

Yield and Quality of Highland Barley under Different Irrigation Capacities

XU Yinping， HUO Kecang， WANG Zhengfeng， JIA Yanchun， BAO Qijun， ZHAO Feng， NIU Xiaoxia， ZHANG Tinghong

（Institute of Industrial Crops and Malting Barley， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： To explore the optimal rate and ratio of nitrogen， phosphorus， and potassium combined application and to study the effects of combined application of nitrogen， phosphorus and potassium on yield and quality of highland barley under different irrigation capacity， in this study， the spring two-edge highland barley（Longqing 1） was cultivated for field experiments during 2018 to 2019 in the Hexi Irrigation District， Gansu Province， and a split-plot test design was adopted with irrigation treatment as the main plot and fertilization treatment as the split-plot. Analysis of variance was used to analyze the barley yield， its constituents and quality. Results indicated that under each irrigation treatment， at least one of highland barley yield constituent factors was significantly correlated with other variables. Under the same combination ratio of nitrogen， phosphorus and potassium， the average yields of 2 times irrigation（W2） and 1 times irrigation（W1） were significantly increased by 59.5% and 52.8%， respectively compared with W0， and yield of W2 was increased by 4.4% compared with that of W1. All 13 fertilization treatments under each irrigation treatment showed significant increasein yields compared with the control ?（no fertilization）， yield increase rates for W0， W1 and W2 were 0.1% to 26.2%， 0.9% to 28.3% and 7.8% to 22.7%， respectively， and yields with the fertilization treatment of N2P2K3， N2P2K0 and N3P2K2 were always higher. Under each irrigation treatment， the ternary quadratic regression equations of fertilization（nitrogen， phosphorus， and potassium） amount and highland barley yield were statistically significant. According to the quadratic equation with one unknown variable between highland barley yield and fertilization amount， the corresponding fertilization amount for the optimal highland barley yield were shown as N： 189.11 kg/ha （W0）， 186.75 kg/ha （W1） and 196.5 kg/ha （W2）， P2O5： 61.69 kg/ha （W0）， 48.77 kg/ha （W1） and -27.38 kg/ha （W2）， K2O： 61.11 kg/ha （W0）， 60.60 kg/ha （W1） and 77.44 kg/ha （W2）. Overall， the protein content of highland barley grains decreased with the increase of irrigation capacity， while the starch content of grain increased with the increase of irrigation capacity. For the spring highland barley production of the studied area， it is recommended to irrigate 1 time at the elongating stage at the capacity of 1 500 m3/ha， under this particular irrigation capacity， it is ideal to fertilize N， P2O5 and K2O at rates of 186.75， 483.77 and 60.60 kg/ha， respectively which could reach a grain yield of 4 355.24 kg/ha.

Key words： Highland barley; Irrigationg capacity; Nitrogen， Phosphorus and Potassium combined application; Yield; Quality

青稞（Hordeumvu Lgare L. var. Nudum Hook. f，）屬于禾本科大麥屬植物，是一種古老的栽培作物［1 ］。在我國，它是藏區最重要的特色農作物之一［2 - 3 ］，其種植區域位于海拔2 400～4 500 m的高原地區，充當著50%藏區群眾的口糧［4 ］。青稞具有“三高兩低”（高蛋白、高可溶性纖維元素、高維生素和低脂肪、低糖）的營養構成［5 ］，并含有較豐富的礦質元素，是谷類作物中的佳品。此外，青稞秸稈還可作為優質飼草，其籽粒是釀造業和食品加工業的重要原材料［6 ］。近年來，隨著青稞的價值逐漸被發掘，青稞制品受到了廣大消費者的青睞，青稞的需求量也逐年增加。目前，在水稻、小麥、玉米等作物上針對不同作物在不同種植區域已經基本形成了其優質、高產、綠色高效種植的水肥管理技術模式［7 ］。青稞雖然也有悠久的栽培歷史，但受自然條件和人為等因素的限制，其生產始終處于落后狀態。仍然存在化肥施用缺乏科學性，不能根據土壤肥力、作物營養特性、肥料性質、氣候條件等因素進行合理施肥等問題，不但增加了生產成本［8 ］，而且還致使青稞產量低、品質差，肥料利用率低，嚴重制約著青稞生產的高效綠色發展［9 ］。為此，我們為了探究灌區不同水分條件下氮磷鉀配施對青稞產量、產量構成因素、關鍵品質的影響，以期找到青稞豐產、優質、高效的水肥優化配置技術模式，為指導青稞產業健康持續、綠色高效發展提供理論依據。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗地概況

試驗于2018 — 2019連續2 a在甘肅省農業科學院武威市涼州區黃羊鎮麥類綜合試驗站進行。該區屬于大陸性溫帶干旱半干旱氣候區，位于甘肅省河西走廊東部，年日照時數為2 360～2 920 h，平均海拔1 766 m，無霜期135～150 d，年平均氣溫6.5 ℃，年平均降水量210 mm，年蒸發量2 019 mm。試驗地土質為灌漠土，試驗前多點采集0～20 cm耕層土樣，常規方法進行測試，土壤全氮0.78 g/kg、全磷0.93 g/kg、全鉀1.26 mg/kg、堿解氮83.52 g/kg、有效磷11.33 mg/kg、速效鉀186.71 mg/kg、有機質25.4 6 g/kg、pH 8.27。

1.2 ? 供試材料

指示品種為甘肅省農業科學院選育的春性食用保健型青稞新品種隴青1號。供試肥料為尿素（含N46%）、磷酸二胺（含P2O5 46%、N 18%）、氯化鉀（含K2O 24%）。

1.3 ? 試驗設計

試驗采用裂區設計，主區為灌水處理分別設置3個水平， W0為全生育期不灌水；W1為全生育期灌水1次，于青稞拔節期（5月5日灌水1 500 m3/hm2；W2為全生育期灌水2次，分別于青稞拔節期（5月5日）和揚花期（6月20日）各灌水1 500 m3/hm2。施肥處理為副區，采用“3414”設計，共14個處理（表1）。小區面積12.5 m2（2.5 m×5.0 m），行距0.25 cm，種植10行，每行播種560粒，于3月16日（2018年）和3月18日（2019年）人工開溝撒播，3次重復。肥料作為底肥一次性均勻施入對應小區，灌水量由水表統一計量，小區間在深50 cm處埋透明塑料薄膜以防滲水串肥，其他統一田間管理。該地區青稞生育期在4～7月，生育期年均降水量為40 mm左右。

1.4 ? 測定項目與方法

收獲前2 d從每小區隨機拔取20株青稞，量取株高、穗長，調查單株有效分蘗即分蘗數。人工脫粒后統計單株粒數、穗粒數。自然干燥后測定單株粒重、千粒重和小區產量，計算增產率。

青稞籽粒蛋白質和淀粉含量采用瑞典FOSS公司生產的1241近紅外快速品質分析儀測定。

1.5 ? 數據統計方法

數據為2018年和2019年2 a測定數據的平均值，用Microsoft Excel 2013軟件進行數據統計作圖，采用SPSS18.0統計軟件進行數據分析。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 不同水肥配置下的青稞產量比較

由圖1可見，灌水量對青稞產量具有明顯影響，在相同氮磷鉀配比下，除施肥處理5和處理10表現出W1產量略大于W2以外，其余施肥處理的產量均表現為W2 ＞ W1 ＞ W0。平均產量W2、W1較W0分別顯著增產59.5%、52.8%，W2較W1增產4.4%。方差分析表明，在W0、W1和W2處理下，所有施肥處理間產量差異均達到顯著水平（P ＜ 0.5），較對照（施肥處理1）增產率為0.1%～26.2%、0.9%～28.3%、7.8%～22.7%。此外，從圖1中還可以看出，在W0、W1和W2處理下，施肥處理10、8和11的產量位于前3位，而施肥處理1和處理2產量較低。

2.2 ? 不同水肥配置下青稞產量及其構成因素之間的相關性

通過分析W0、W1和W2處理下青稞產量及其構成因素之間的相關性發現，各測定指標至少與1個其他指標呈極顯著或顯著相關，說明各指標之間存在一定程度的相關性（表2）。在W0處理下，產量與穗長呈極顯著正相關，與株高呈顯著正相關，與分蘗數、單株粒數、單株粒重、穗粒數、千粒重呈不顯著正相關，相關性從大到小依次為穗長、株高、千粒重、單株粒數、單株粒重、分蘗數、穗粒數；在W1處理下，產量與千粒重呈極顯著正相關，與單株粒重、穗粒數呈顯著正相關，與分蘗數、株高、穗長、單株粒數呈不顯著正相關，相關性從大到小依次為千粒重、穗粒數、單株粒重、穗長、單株粒數、分蘗數、株高；在W2處理下，產量與株高呈極顯著正相關，與穗長和單株粒數呈顯著正相關，與分蘗數、單株粒重、穗粒數、千粒重呈不顯著正相關，相關性從大到小依次為株高、單株粒數、穗長、穗粒數、單株粒重、分蘗數、千粒重。

2.3 ? 不同水肥配置下青稞三元二次肥料效應方程擬合結果分析

將不同灌水處理下青稞氮、磷、鉀施用量（分別用N、P、K表示）和產量（Y）進行三元二次方程回歸分析，建立了三元二次方程（表3），回歸方程均達到極顯著水平，說明三元二次肥料效應方程能反應青稞產量與氮磷鉀三要素之間的極顯著相關關系。

2.4 ? 不同水肥配置下青稞一元二次方程擬合結果分析

分別選用不同灌水處理下施肥處理2、3、6和11求得以P2K2水平為基礎的氮肥效應方程，選用施肥處理4、5、6和7求得以N2K2水平為基礎的磷肥效應方程，選用施肥處理6、8、9和10求得以N2P2水平為基礎的鉀肥效應方程，建立的單因素一元二次肥料效應方程模型為Y=a+bx+cx2（表4），由此算出在不同灌水處理下青稞最高產量施肥量分別為N：189.11（W0）、186.75 kg/hm2（W1）和196.50 kg/hm2（W2 ）；P2O5：61.69 kg/hm2（W0）、48.77 kg/hm2（W1 ）和-27.38 kg/hm2（W2 ）；K2O：61.11 kg/hm2（W0）、60.60 kg/hm2（W1）和77.44 kg/hm2（W2 ）。

2.5 ? 不同水肥配置對青稞關鍵品質的影響

整體而言青稞平均籽粒蛋白質含量隨著灌水量的增加而降低，平均淀粉含量隨著灌水量的增加而升高，蛋白質含量平均值由149 g/kg降低到141 g/kg；淀粉含量平均值由566 g/kg升高到572 g/kg。在W0處理下，不同施肥處理之間蛋白質含量差異不顯著，為132～158 g/kg ；在W1處理下，蛋白質含量為139～156 g/kg ，除施肥處理8分別顯著高于施肥處理1、2和13外，其余施肥處理之間差異均不顯著；在W2處理下，蛋白質含量為126～152 g/kg，施肥處理7和處理11顯著高于處理1和處理2，其余處理之間差異均不顯著。在W0、W1、W2處理下，青稞籽粒淀粉含量差異均不顯著，分別為557～581 g/kg、560～582 g/kg和563～587 g/kg（表5）。

3 ? 討論與結論

“3414”試驗方案采用回歸最優設計，處理少、效率高，可建立三元二次、二元二次和一元二次肥料效應回歸方程模擬氮、磷、鉀的最佳施用量［10 ］。近些年來許多研究者針對半夏、馬鈴薯、油菜、水稻、玉米等農作物開展了“3414”配方施肥實 ?驗［11 - 15 ］，研究確立了以上作物達到高產最佳氮磷鉀適宜施用量。墨志堅等［16 ］利用“3414”測土配方試驗提出了云南香格里拉地區生產上可推廣應用的青稞產量最高、效益最佳時的施肥量；胡俊 ?等［17 ］和李雪［18 ］分別在西藏拉薩市和曲水縣研究，氮磷鉀配施對春青稞產量的影響，并且通過“3414”回歸最優設計模型推薦拉薩地區春青稞施肥量N為137.7 kg/hm2、P2O5為51.6 kg/hm2和K2O為85.38 kg/hm2，曲水縣N為116.25 kg/hm2、P2O5為37.35 kg/hm2和K2O為63.75 kg/hm2。本文研究了甘肅武威灌區不同水分條件下氮磷鉀配施對春青稞產量的影響，通過一元二次肥料效應方程擬合，該區春青稞全生育期在完全依靠自然降水的情況下產量達到3 499.8 kg/hm2時N、P2O5和K2O的施用量分別為189.11 kg/hm2、61.69 kg/hm2和61.11 kg/hm2；當春青稞全生育期僅灌1次水產量達到4 355.24 kg/hm2時，N、P2O5和K2O施用量分別為186.75 kg/hm2、48.77 kg/hm2和60.60 kg/hm2；當春青稞全生育期灌水2次產量達到4 543.86 kg/hm2時，N、P2O5和K2O的施用量分別為196.50 kg/hm2、-27.38 kg/hm2和77.44 kg/hm2。同時，所有施肥處理的平均產量在全生育期灌水1次和灌水2次的情況下較全生育期不灌水增產率均 ＞ 50%，但全生育期灌水2次較灌水1次增產率為4.4%。此外，本研究中3種水分條件下施肥處理N2P2K3、N2P2K0和N3P2K2產量始終位于前3，而施肥處理N0P0K0和N0P2K2的產量始終較低，這是因為施肥N0P0K0為不施肥，N0P2K2為不施氮。可見，灌水和氮肥對青稞產量的形成至關重要。綜合青稞產量和水資源高效利用等因素，推薦該區春青稞全生育期灌水1次，即于拔節期按1 500 m3/hm2灌入。在此水分條件下推薦的N、P2O5、K2O施用量分別為186.75、48.77、60.60 kg/hm2，此時青稞籽粒產量可達到4 355.24 kg/hm2。

施肥是傳統農業生產中最重要的農藝措施之一，不僅可以提供植物生長所需的養分，促進植物生長，還會對作物品質起到調節作用。許多研究表明通過使用氮肥可以調節大麥籽粒蛋白質含量。徐銀萍等［19 - 20 ］、孫炳玲等［21 ］和徐壽軍等［22 ］研究發現，大麥籽粒蛋白質含量隨著施氮量的增加其顯著提高；包奇軍等［23 ］的研究結果表明，在施用一定量化肥的基礎上增施生物肥可提高大麥籽粒蛋白質和淀粉含量；董玉波等［24 ］ 的研究結果顯示，氮磷配施對提高大麥籽粒淀粉含量、降低蛋白質含量具有顯著調節作用。本研究結果表明：在拔節期灌水1 500 m3/hm2和在拔節期、揚花期各灌水1 500 m3/hm2處理下可實現以水促肥的目的，氮肥尤為明顯，氮肥水平在150～225 kg/hm2時可顯著提高青稞籽粒蛋白質含量。

參考文獻：

［1］ 孟凡磊，強小林，佘奎軍，等. ?西藏主要農區青稞品種的遺傳多樣性分析［Ｊ］． ?作物學報，2007（11）：1910-1914.

［2］ 吳昆侖，趙 ? 媛，遲德釗． ?青稞Wx基因多態性與直鏈淀粉含量的關系［Ｊ］． ?作物學報，2012，38（1）：71-79．

［3］ 程 ? 明，李志強，姜闖道，等． ?青稞的光合特性及光破壞防御機制［Ｊ］． ?作物學報，2008（10）：1805-1811．

［4］ 黨 ? 斌，楊希娟，劉海棠． ?青稞加工利用現狀分析［Ｊ］． ?糧食加工，2009，28（3）：69-71．

［5］ 張華瑜，潘永東，柳小寧，等. ?利用近紅外谷物分析儀快速檢測青稞粗蛋白質含量研究［J］. ?甘肅農業科技，2020（1）：33-36.

［6］ 孟亞雄，孟祎林，王化俊，等． ?青稞遺傳多樣性及其農藝性狀與SSR標記的關聯分析［Ｊ］． ?作物學報，2016，

42（2）：180-189．

［7］ 梅 ? 紅，徐 ? 云，木德偉，等． ?青稞高產栽培技術研究初報［J］． ?大麥科學，2004（1）：10-13．

［8］ 劉翠花． ?西藏青稞主產區土壤肥力現狀及施肥對策［J］． ?西藏科技，2004（12）：9-13．

［9］ 李云祥，陳殿民． ?甘南高寒地區青稞氮磷肥配施效應及效益研究［J］． ?土壤通報，1998，29（1）：23-25．

［10］ 孫義祥，郭躍升，于舜章，等． ?應用“3414”試驗建立冬小麥測土配方施肥指標體系［Ｊ］. ?植物營養與肥料學報，2009，15（1）：197-203.

［11］ 崔曉星，魏英勤，劉鑫欣，等. ?“3414”設計研究氮磷鉀施肥量對半夏產量及品質的影響［J］. ?中國農學通報，2010（15）：267-271.

［12］ 王發文. ?冬早馬鈴薯3414肥料試驗［J］. ?農民致富之友，2017（2）：44；132.

［13］ 楊 ? 慧. ?油菜“3414”肥料試驗總結［J］. ?農技服務，2015，32（7）：110-111.

［14］ 魏 ? 樣，高 ? 鵬，何 ? 文，等. ?水稻“3414”肥效試驗初報［J］. ?現代農業科技，2011（12）：57；60.

［15］ 王 ? 輝，張文忠，張俊鵬. ?渭北旱塬區春玉米肥料效應田間試驗初探［J］. ?陜西農業科學，2009，55（1）：6-8.

［16］ 墨志堅，楊照新. ?青稞3414測土配方施肥試驗［J］.云南農業，2016（10）：48-51.

［17］ 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.

［18］ 李 ? 雪. ?2012年曲水縣春青稞“3414”肥料試驗分析［J］. ?西藏科技，2015（11）：7-9.

［19］ 徐銀萍. ?不同氮磷水平對啤酒大麥產量和品質及氮肥農學效率的影響［J］. ?西北農林科技大學學報（自然科學版），2016（11）：77-82.

［20］ 徐銀萍，潘永東，包奇軍，等. ?灌水與肥密配置對甘啤7號大麥產量和蛋白質的影響［J］. ?中國土壤與肥料，2015，5（5）：99-103.

［21］ 孫炳玲，韓順斌． ?不同施肥水平對啤酒大麥產量和蛋白質含量的影響［Ｊ］． ?耕作與栽培，2008（4）：38-39.

［22］ 徐壽軍，劉志萍，張鳳英，等. ?氮肥水平對冬大麥產量、品質和氮肥利用效率的影響及其相關分析［J］. ?揚州大學學報（農業與生命科學版），2012，33（1）：66-71.

［23］ 包奇軍，潘永東，張華瑜，等. ?增施生物肥對啤酒大麥產量及品質的影響［J］. ?中國土壤與肥料，2018（2）：147-152.

［24］ 董玉波，高鶴清，李 ? 柱，等. ?不同氮磷配施對啤酒大麥產量和品質的影響［J］. ?大麥與谷類科學，1988（4）：27-31.

收稿日期：2022 - 08 - 25

基金項目： 國家重點研發計劃（2021YFD1600105）；甘肅省林業和草原科技創新項目（LCKJCX202206）；甘肅省農業科學院博士基金項目（2022GAAS62）。

作者簡介：徐銀萍（1978 — ），女，甘肅民勤人，副研究員，主要從事大麥青稞新品種選育與高效栽培技術研究工作。Email： xuyinping7810@163.com。