過量施磷下青稞生長發育和磷素利用的變化

談建鑫

摘要：為探討青稞（Hordeum vulgare var. coeleste Linnaeus）新品種和新品系的磷肥施用上限，摸清過量施磷下青稞新品種（系）的生長發育和養分吸收利用特征，試驗設置不施磷肥對照（CK）、常規施磷肥處理（P1）和過量施磷肥處理（P2、P3、P4），5個處理的P2O5施用量依次為0、56.2、138.5、220.8、277.0 kg/hm2，研究過量施磷下青稞生長發育和磷素吸收利用的變化。結果表明，青稞的最高莖蘗數隨著施磷量的增加而增加；施磷可增加青稞成穗數，過量施磷反而會降低青稞成穗數；施用磷肥可增加青稞的株高，施磷量增加到一定程度后，青稞株高增加不顯著；施磷肥可提高青稞平均灌漿速率和最大灌漿速率，且隨著施磷量的增加先升高后降低；2個青稞品種（系）的磷肥利用率、磷肥農學利用率、磷肥偏生產力、產量均隨著施磷量的增加呈遞減趨勢。以上分析表明，過量施用磷肥會導致青稞成穗數下降，磷肥利用率明顯降低。

關鍵詞：青稞（Hordeum vulgare var. coeleste Linnaeus）；生長發育；磷肥；過量施用；肥料利用率

中圖分類號：S512.3；S147.22? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）04-0006-06

Changes of growth and phosphorus utilization of highland barley under excessive phosphorus application

Abstract： To explore the upper limit of phosphorus fertilizer application for the main highland barley varieties and new highland barley strains， and find out the characteristics of growth， development， and nutrient absorption and utilization of new highland barley varieties （lines） under excessive phosphorus application， five treatments were set up， including control without phosphorus application （CK）， conventional phosphorus application treatment （P1）， and excessive phosphorus application treatments （P2， P3， P4）， to study the changes in growth and phosphorus absorption and utilization of highland barley under excessive phosphorus application. The application rates of P2O5 in the five treatments were 0， 56.2， 138.5， 220.8 and 277.0 kg/hm2， respectively. The results showed that the highest tillering number of highland barley increased with the increase of phosphorus fertilizer application amount. Applying phosphorus could increase the number of mature ears of highland barley， but excessive phosphorus application could reduce the number of mature ears of highland barley. Applying phosphorus fertilizer could increase the plant height of highland barley， but when the amount of phosphorus fertilizer increased to a certain extent， the increase in plant height of highland barley was not significant. Applying phosphorus fertilizer could increase the average and maximum filling rates of highland barley， and with the increase of phosphorus application rate， they first increased and then decreased. The phosphorus fertilizer utilization efficiency， phosphorus fertilizer agronomic utilization efficiency， phosphorus fertilizer partial productivity， and yield of the two highland barley varieties （lines） showed a decreasing trend with the increase of phosphorus application amount. The above analysis showed that excessive application of phosphorus fertilizer would lead to a decrease in the number of ears of highland barley and a significant decrease in phosphorus fertilizer utilization efficiency.

Key words： highland barley（Hordeum vulgare var. coeleste Linnaeus）； growth and development； phosphorus fertilizer； excessive application； fertilizer utilization rate

青稞（Hordeum vulgare var. coeleste Linnaeus）是西藏的第一大糧食作物，2022年西藏青稞種植面積為14.75萬hm2，占比超過了農作物總面積的50%，產量達83.23萬t，占糧食總產的70%以上［1］。在西藏，青稞不僅作為藏民族的口糧，也是主要的飼草來源，占據十分重要的生產地位。隨著社會發展和青稞保健功能的深入挖掘，青稞需求量在加大。肥料在西藏青稞生產中發揮了重要作用，磷元素是植物體內核酸和磷脂等重要生命結構和功能成分的組成元素，是農作物生長發育的必需元素。世界約43%的耕地存在土壤缺磷的問題，中國約有66%耕地缺磷，而農作物當季磷肥利用率集中在5%～20%［2］，大量的磷肥資源被浪費。西藏受地域和經濟等各方面的限制，青稞種植時仍存在“多投入多產出”等現象。磷元素是作物生長發育的限制因子，適當施磷肥可以促進作物的生長，但過量施用磷肥會導致養分浪費和養分失衡［3，4］，對作物而言，過量的磷肥施用可能會導致作物缺鋅、缺硅，發生倒伏等情況，還會加強作物呼吸作用，使無效分蘗增加，導致早熟和減產的發生。針對肥料利用率低等突出問題，本研究從過量施磷肥的角度出發，通過分析研究西藏青稞主推品種和青稞新品系過量施磷下株高、分蘗和成穗、子粒灌漿特性、磷素吸收利用和產量的變化，探討青稞主推品種和青稞新品系的磷肥施用上限，摸清過量施磷下青稞新品種（系）的生長發育和磷素吸收利用特征，為類似地區青稞合理施肥和科學研究提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2022年4—8月在西藏自治區農牧科學院4號試驗地進行（海拔3 650 m）。該地區屬拉薩河流域，年平均溫度7.4 ℃，年日照時數3 000 h，年無霜期120 d，年降水量200～510 mm，多集中在6—9月，無霜期100～120 d，屬高原溫帶半干旱季風氣候。試驗地0～20 cm土層土壤質地為沙壤土，有機質含量為20.85 g/kg，全氮含量為1.91 g/kg，堿解氮含量為117.11 mg/kg，全磷含量為0.912 g/kg，速效磷含量為93.97 mg/kg，全鉀含量為4.125 g/kg，速效鉀含量為44.42 mg/kg，pH為7.5。

1.2 供試品種

供試青稞品種（系）為青稞新品種藏青3000和新品系“6927”。

1.3 試驗設計

試驗設置5個施磷肥處理，P2O5施用量分別為0、56.2、138.5、220.8、277.0 kg/hm2，分別記為CK（不施磷肥對照）、P1、P2、P3、P4，其中P1為正常施磷肥處理，P2、P3、P4為過量施磷肥處理。每個處理3次重復，每個小區長2.5 m、寬3.3 m。磷肥為過磷酸鈣（P2O5 12%），作基肥一次性施用；63.6 kg/hm2氯化鉀（K2O 60%）作基肥一次性施用；氮肥為尿素（N 46%），用量為152.1 kg/hm2（折合純氮量70 kg/hm2），基追比為6∶4。青稞種子播量為240 kg/hm2，4月14日播種，5月11日（四葉一心）灌頭水，6月2日（拔節期）灌第二次水并追施尿素，其他田間管理與大田生產相同。

1.4 測定項目和方法

1.4.1 分蘗及成穗 兩葉一心后，每小區隨機選擇2個1 m2樣方并標記，測定田間基本苗，在分蘗完成后（拔節期）測定最大莖蘗數，蠟熟期測定成穗數。

1.4.2 株高 于青稞的分蘗期、拔節期、抽穗期、灌漿期每小區選10株測定株高。

1.4.3 子粒灌漿特性 開花期每小區選同一天抽穗且穗型大小基本一致的150～200個穗子，掛牌標記。開花后第7天開始，取穗中部子粒，每隔7 d取樣一次，子粒鮮樣在105 ℃殺青30 min，然后80 ℃烘干至恒重，以開花后天數（t）為自變量，用Logistic方程對子粒增重過程進行擬合，擬合方程為y=k/（1+a×e-bt），式中，y為千粒重，是因變量；k表示最大生長量；t表示開花后天數，為自變量；a、b為常數，對該方程求導，可得到快速積累起始時間（t1）、快速積累終止時間（t2）、快速積累持續時間（t2-t1）、到達最大灌漿速率的時間（tmax）、平均灌漿速率（vmean）、最大灌漿速率（vmax）。子粒干物質累計量對灌漿時間的求導為灌漿速率（v），計算式如下。

v=dy/dt=kabe-bt/（1+ae-bt）2? （1）

1.4.4 植株全磷含量 收獲后每個小區選取具有代表性的青稞植株20株，將整株青稞植株于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，稱量并換算為地上部生物量。將烘干植株粉碎，用釩鉬黃比色法測定植株全磷含量。各磷肥利用效率指標計算式如下。

吸磷量=植株生物量×含磷量［5］

磷肥利用率=（施磷條件下作物吸磷量-不施磷條件下作物吸磷量）/施磷量×100%［6］

磷肥農學利用率=（施磷小區產量-不施磷小區產量）/施磷量［7］

磷肥偏生產力=施磷小區產量/施磷量

1.4.5 產量 實打實收，去除取樣損失后得到產量。

1.5 數據分析

采用SPSS 26.0軟件對數據進行顯著性檢驗和Logistc方程擬合，采用Microsoft Excel 2013軟件作圖，圖表中數據為平均值±標準偏差。

2 結果與分析

2.1 磷肥過量施用對青稞分蘗和成穗的影響

由表1可知，藏青3000和“6927”的基本苗在各處理間均沒有顯著差異，2個品種的基本苗也無顯著差異。

2個品種（系）的最高莖蘗數均表現為P4>P3>P2>P1>CK，施磷肥處理的青稞最高莖蘗數均高于不施磷肥對照，且青稞的最高莖蘗數隨著磷肥施用量的增加而增多。常規施磷肥處理P1與過量施磷肥處理P2、P3、P4間最高莖蘗數無顯著差異，且P2、P3、P4間也無顯著差異，藏青3000過量施磷肥處理P2、P3、P4均與CK有顯著差異（P<0.05），“6927”過量施磷肥處理P3、P4均與CK有顯著差異（P<0.05）；藏青3000的P2、P3、P4的最高莖蘗數分別比CK高22.85%、24.52%、26.35%，“6927”品系的P2、P3、P4的最高莖蘗數分別比CK高21.79%、27.23%、30.46%。藏青3000和“6927”相比，相同處理下“6927”的最高莖蘗數均高于藏青3000，但同一處理下二者無顯著差異。

2個品種（系）的成穗數表現為P1>P2>P3>P4>CK，過量施磷肥處理P2、P3、P4間成穗數無顯著差異，施磷處理的青稞成穗數均顯著高于不施磷肥對照（P<0.05），施磷肥會顯著增加青稞的成穗數，但過量的磷肥反而會導致青稞成穗數減少。藏青3000和“6927”相比，相同處理下藏青3000的成穗數高于6927，但差異不顯著。

2.2 磷肥過量施用對青稞株高的影響

由圖1、圖2可知，隨著生育期的推進，青稞株高呈先迅速增加后平穩的趨勢，藏青3000和“6927”各處理在每個生育期株高均表現為相似趨勢。施磷處理的株高均高于不施磷肥處理，除拔節期P1與CK無顯著差異外，其余時期施磷肥處理與不施磷肥對照間的株高均存在顯著差異（P<0.05）；分蘗期P1、P2、P3、P4間無顯著差異；拔節期、抽穗期、灌漿期，隨著施磷量的增加青稞的株高總體呈增加趨勢，后期過量施磷肥處理P2、P3、P4間無顯著差異，除“6927”灌漿期外，2個品種拔節期后過量施磷處理P3、P4均與常規施磷處理P1間有顯著差異（P<0.05）。

2.3 磷肥過量施用對青稞子粒灌漿的影響

2.3.1 千粒重 由圖3、圖4可知，灌漿期間，藏青3000和“6927”的千粒重隨著時間的推進逐漸增加，在開花后14～21 d時增長趨勢十分明顯，于開花后35 d達最大值。2個品種（系）P1子粒千粒重最大，藏青3000開花后35 d子粒千粒重表現為施磷肥處理青稞千粒重大于不施磷肥對照，常規施磷肥處理P1的千粒重高于過量施磷肥處理，過量施磷肥處理P2、P3、P4間無顯著差異。相同處理下，在各個時期藏青3000的千粒重均高于“6927”。

2.3.2 灌漿參數 由表2可知，各施磷肥處理的平均灌漿速率均高于不施磷肥對照，青稞平均灌漿速率隨著施磷量的增加先升高后降低；各施磷肥處理的最大灌漿速率均高于不施磷肥對照，青稞最大灌漿速率隨著施磷量的增加先升高后降低。

藏青3000的理論最大千粒重出現在P1，為49.60 g，CK理論最大千粒重最小，為39.75 g，各處理理論最大千粒重表現為P1>P2>P3>P4>CK。粒重快速累計起始時間在開花后9.25～13.01 d，P1最早進入粒重快速積累期，P4最晚進入粒重快速積累期；粒重快速積累終止時間在開花后22.66～27.25 d，其中P4最晚結束粒重快速積累期；粒重快速積累持續時間為12.43～14.24 d，P4粒重快速積累持續時間最長，為14.24 d；P4和CK到達最大灌漿速率的時間較晚，分別在開花后20.13、20.98 d；P2平均灌漿速率最大，為1.64 g/d，CK平均灌漿速率最小，為1.31 g/d；P2最大灌漿速率最大，為2.47 g/d，CK最大灌漿速率最小，為1.97 g/d。

“6927”的理論最大千粒重出現在P2，為37.19 g，CK的理論最大千粒重最小，為29.67 g。粒重快速累計起始時間在開花后10.79～13.52 d，P1最早進入粒重快速積累期，P3最晚進入粒重快速積累期；粒重快速積累終止時間在開花后21.10～23.16 d；粒重快速積累持續時間為8.03～11.36 d；P2到達最大灌漿速率的時間最晚，為開花后18.25 d；P2和P3平均灌漿速率最大，均為1.66 g/d，CK平均灌漿速率最小，為1.28 g/d；P2和P3最大灌漿速率最大，均為2.50 g/d，CK最大灌漿速率最小，為1.92 g/d。

2.4 磷肥過量施用對青稞磷肥吸收利用和產量的影響

由表3可知，各施磷肥處理的青稞吸磷量均遠高于不施磷肥對照，藏青3000和“6927”吸磷量表現出一致規律，即隨著施磷量的增加，吸磷量先增加后降低。藏青3000表現為P3吸磷量最大（54.66 kg/hm2），且除P2、P4間，其他各處理間均存在顯著差異（P<0.05）。“6927”表現為P2和P3吸磷量較大，分別為48.47、47.89 kg/hm2。2個青稞品種（系）相比，藏青3000的吸磷量高于“6927”，且除CK、P1外，其他處理下二者差異均達顯著水平（P<0.05）。

2個青稞品種（系）的磷肥利用率隨著施磷量的增加呈遞減趨勢，其中常規施磷肥處理與其他處理均存在顯著差異（P<0.05）。藏青3000品種的常規施磷肥處理P1的磷肥利用率分別比過量施磷肥處理P2、P3、P4高13.80%、64.37%、132.46%；“6927”品系的常規施磷肥處理P1的磷肥利用率分別比過量施磷肥處理P2、P3、P4高14.18%、86.88%、164.95%，說明過量施磷大幅度降低了青稞的磷肥利用率。2個青稞品種（系）相比，相同施磷處理下藏青3000的磷肥利用率顯著高于“6927”（P<0.05）。

2個青稞品種（系）的磷肥農學利用率和磷肥偏生產力均隨著施磷量的增加呈遞減趨勢，且處理間差異顯著（P<0.05）。藏青3000品種常規施磷肥處理的磷肥農學利用率顯著高于過量施磷肥各處理（P<0.05），P1的磷肥農學利用率分別比P2、P3、P4高32.90%、683.73%、946.27%；“6927”品系常規施磷肥處理的磷肥農學利用率也顯著高于過量施磷肥各處理（P<0.05），P1的磷肥農學利用率分別比P2、P3、P4高220.46%、579.85%、1 434.78%。藏青3000品種常規施磷肥處理的磷肥偏生產力顯著高于過量施磷肥各處理（P<0.05），P1的磷肥偏生產力分別比P2、P3、P4高205.65%、464.72%、627.66%；“6927”品系常規施磷肥處理的磷肥偏生產力也顯著高于過量施磷肥各處理（P<0.05），P1的磷肥偏生產力分別比P2、P3、P4高185.49%、423.92%、724.02%。2個品種（系）相比，P1、P2下二者的磷肥農學利用率差異顯著（P<0.05），其他處理下2個品種（系）的磷肥農學利用率無顯著差異；2個品種（系）的磷肥偏生產力無顯著差異。

除“6927”的P4外，各施磷肥處理的產量均顯著高于不施磷肥對照（P<0.05），隨著施磷量的增加，青稞的產量呈降低趨勢。藏青3000品種P1的產量顯著高于P2、P3、P4和CK（P<0.05），分別高24.03%、43.76%、47.61%、156.53%；“6927”品系P1、P2、P3間產量無顯著差異，P3與P4、P4與CK間產量也無顯著差異，P1的產量最高，比P2、P3、P4、CK分別高15.84%、33.33%%、67.19%、144.97%。2個品種（系）相比，P1、P4下藏青3000產量顯著高于“6927”（P<0.05），P2、P3、CK下2個品種（系）間產量無顯著差異。

3 小結與討論

相關研究表明，適量增施磷肥能增加小麥的分蘗數，對成穗數和產量產生重要的作用［8，9］。磷肥具有增加谷類作物分蘗數和加速子粒灌漿的作用，研究表明小麥分蘗數隨著施磷量的增加而增加［10，11］。本研究發現，施磷肥可增加青稞的分蘗數，且青稞的最高莖蘗數隨著磷肥施用量的增加而增加，施磷可增加青稞成穗數，過量施磷反而會降低青稞成穗數，這與陸梅等［12］的研究結果相似。劉桂榮等［13］的研究表明，小麥的株高隨磷肥的用量增加而增高，超過一定量時候，株高隨著磷肥用量的增加而降低。馮媛媛等［14］的研究發現，適當增施磷肥能夠促進小麥生長發育，增加小麥的株高、分蘗和有效穗，從而增加產量。本研究表明，施磷處理的青稞株高均高于不施磷肥處理，過量施磷肥處理的株高高于常規施磷處理，當施磷量達到一定水平時，過量施磷處理間差異不再顯著。本試驗條件下，過量施用磷肥明顯降低了青稞的千粒重，這與劉桂榮等［13］在小麥上的研究結果相似。本研究表明，施磷肥處理的平均灌漿速率高于不施磷肥對照，青稞平均灌漿速率隨著施磷量的增加先升高后降低；施磷肥處理的最大灌漿速率高于不施磷肥對照，青稞最大灌漿速率隨施磷量的增加先升高后降低。因此，合理的磷肥施用量能促進青稞的生長發育，過量的磷肥會導致青稞生長受阻。

大量研究表明，施磷可明顯提高作物產量，一定范圍內作物產量隨著施磷量的增加而增加［15-19］。本研究表明，施磷處理的青稞吸磷量遠高于不施磷對照，隨著施磷量的增加，吸磷量先增加后降低，2個青稞品種（系）的磷肥利用率隨著施磷量的增加呈遞減趨勢，其中常規施磷肥處理與其他處理均有顯著差異（P<0.05）；2個青稞品種（系）的磷肥農學利用率和磷肥偏生產力均隨著施磷量的增加呈遞減趨勢，且處理間差異顯著（P<0.05）；各施磷肥處理的產量均高于不施磷肥對照，這與前人在其他作物上的研究結果相一致［20，21］。本研究表明，隨著施磷量的增加，青稞的產量呈降低趨勢，即過量施磷反而會造成青稞減產。

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