不同有機肥與化肥配施對西藏青稞生長發育與產量的影響

馬瑞萍，尼瑪扎西*，高 雪，戴相林，邊巴卓瑪

（1.西藏自治區農牧科學院農業資源與環境研究所，西藏拉薩850032；2.西藏自治區農牧科學院農業研究所，西藏拉薩850032）

有機肥養分含量少但全面，養分釋放均勻長久，對改善土壤物理性狀、保肥保水、提高土壤生物活性、促進作物生長、改善農產品品質、凈化土壤環境有重要作用[1-4]。已有研究表明，施入有機肥可降低土壤容重和土壤緊實度，從而改良土壤結構，為作物的生長提供有利的土壤環境，并提高氮的有效性，促進作物根系生長，有利于農作物增產和作物品質的提高[5-7]。

我國是世界上化肥施用量最大的國家，據統計，我國化肥年施用量高達4 700萬t，但是利用率僅為30%左右，長期過量的化肥施用易致水體和土壤的污染[8]。近年來，全國各地紛紛開展了有機肥替代化肥減施增效、有機肥修復改良受污染土壤的研究[9-12]。林治安等通過長期不同施肥制度對作物產量影響的研究表明，在有機肥提供與常規施肥等氮量的條件下，施用有機肥與化肥的作物產量水平在大概15年后能夠趨于一致[13]；有機肥替代化肥還可以減少氧化亞氮等溫室氣體的排放[14]。

青稞是西藏自治區最主要的糧食作物，年播種面積約占糧食總播種面積的60%左右，其產量占糧食總產量的55%左右。針對西藏河谷農區青稞栽培中化肥用量大、肥料利用率低、資源浪費嚴重的現象，以及近20年農業集約化發展導致的土壤有機質降低、肥力變差的狀況，進行西藏河谷地區青稞地化肥減施增效、有機肥替代部分化肥及改善土壤肥力研究，該項研究是節約資源、保護西藏生態環境和青稞安全的重要舉措。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在西藏農牧科學院4號試驗地（91°02′31″E、29°38′34″N）實施，該試驗地海拔3 662 m，屬高原溫帶半干旱季風氣候，年降水量為200～510 mm，降水集中在6—9月，多夜雨。全年日照時間3 000 h以上，太陽輻射強，空氣稀薄，年平均氣溫7.4℃，晝夜溫差較大，冬春寒冷干燥且多風，年無霜期100～120 d。試驗地地勢平坦，土壤類型為西藏河谷農區典型的沙壤土，土層較薄，一般土壤層深度50 cm左右，2017年前用于青稞品種試驗，基礎肥力見表1。

表1 播種前試驗地基礎肥力

1.2 供試材料

供試品種藏青2000，播種密度14 kg/667 m2，氮肥為尿素，磷肥為磷酸二銨，鉀肥為氯化鉀。

1.3 試驗設計

試驗設計2個因素，每因素設4個水平。1）化肥水平：①NPK常規施肥量；②2/3 NPK常規施肥量；③1/3 NPK常規施肥量；④0 NPK（不施化肥）。常規施肥量為當地農民經驗施肥量：尿素20 kg/667 m2，磷酸二銨 15 kg/667 m2，氯化鉀 8 kg/667 m2。2）有機肥水平：①不施有機肥(0 M)；②236 kg/667 m2(M)；③472 kg/667 m2(2 M)；④708 kg/667 m2(3 M)。其中472 kg/667 m2(2 M)的有機肥施用量與全量NPK化肥施用量提供的有效養分含量相同，所用有機肥均為商品生物有機肥，總養分含量≥5%，有機質含量≥45%。完全隨機區組設計，共16種處理，3次重復，48個小區，小區面積20 m2。有機肥、磷酸二銨、氯化鉀全部基施，尿素運籌：m(基施)∶m(3葉1心)∶m(拔節)=1∶2∶1，即基施5 kg/667 m2，3葉1心期追施10 kg/667 m2，拔節期追施5 kg/667 m2（表2）。

表2 有機肥與化肥配施設計表

1.4 測定項目與方法

播種后記錄青稞生育期，每小區選定長勢均勻的1 m2樣方，統計基本苗。在拔節期測定其株高和生物量；在抽穗期用LI-6400XT光合儀測定旗葉光合速率；收獲期統計選定的1 m2樣方中的成穗數，并選其中15株測定其株高、穗長、穗粒數，收獲后測千粒質量估算其理論產量；收獲1 m2樣方，測產。

理論經濟產量（kg/hm2）=成穗數×穗粒數×千粒質量/1 000×10 000；

實際經濟產量（kg/hm2）=籽粒質量(kg/m2)×10 000 m2/hm2。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對青稞生長發育的影響

2.1.1 不同施肥處理對青稞出苗和株高的影響。由表3可知，在不施有機肥只施用化肥的4個處理中，出苗數以2/3 NPK化肥施用的最高（230株），全NPK的最低（156株），但相互間差異不顯著。不施用化肥且不同用量有機肥的各處理下青稞出苗數趨于一致，出苗較整齊，且保持在較高水平；隨著有機肥施用量的增加，各處理出苗數表現為少量的增加且趨于整齊。最大有機肥施用量3 M配合不同化肥施用的各個處理間出苗數基本一致。由此可見，不同的化肥施用量影響青稞出苗數，但差異并不顯著，有機肥較化肥而言可以保障青稞出苗率在較高水平且出苗整齊。

青稞株高在各個生育期整體上均為NPK+3 M處理最高，整體表現為隨著化肥和有機肥施用量的增加而增高。青稞拔節期，株高在1/3 NPK化肥施用量和2/3 NPK化肥施用量下差異不明顯，且隨有機肥施用量的增加株高并無顯著增加；到青稞收獲期，隨著有機肥用量的增加，1/3 NPK化肥施用量下青稞株高略小于2/3 NPK化肥施用量的，2種化肥施用量下，有機肥施用量達到3 M時，株高趨于一致。由此可見，化肥的施用會使青稞生育前期生長加快，化肥施用量減小到1/3 NPK施用量時，增施有機肥至3 M水平，青稞株高可保持相對較高水平。

表3 不同施肥處理下青稞的出苗數與株高

2.1.2 不同施肥處理對青稞生物量與光合速率的影響。由表4可知，青稞拔節期生物量隨著有機肥和化肥施用量的減少呈遞減的趨勢，但是整體上隨著化肥施用量的減少、有機肥的增加，青稞生物量下降不明顯，且當有機肥施用量達到3 M水平時，青稞鮮質量和干質量均未受到化肥施用量減少的影響，甚至二者均與在化肥全量施用處理下的生物量水平持平甚至超出。青稞生物量在不同處理組合間差異顯著，其中NPK+3 M處理表現最好。旗葉凈光合速率隨著有機肥施用量的增加和化肥用量的減少呈大體增加的趨勢，但有機肥增加至2 M以上，化肥用量減小至1/3 NPK后，凈光合速率不再增加。旗葉光合速率在不同處理組合間具有顯著性差異（P＜0.05）。

2.2 不同施肥處理對產量因子和產量的影響

由表5可見，在全量NPK和2/3 NPK化肥施用量下青稞成穗數較相近，且高于1/3 NPK和不施化肥處理，隨著有機肥施用量的增加，成穗數呈緩慢增加的趨勢，增加量不明顯。通過對比NPK+0 M和2/3 NPK+M處理不難發現，后者的成穗數略高于前者，且2/3 NPK化肥施用量和全量NPK下，各有機肥水平處理青稞成穗數均較接近。由此可見，青稞成穗數與化肥施用量關系較大，在一定程度上增大化肥施用量，可以明顯增加青稞單位面積成穗數，利于增產，但當化肥施用量達到2/3 NPK用量以上時，成穗數趨于穩定，不再增加。

青稞穗長和穗粒數在各處理間的規律表現比較統一，穗長和穗粒數隨著化肥和有機肥施用量的增加而增加。當有機肥施用量達到2 M、3 M水平時，1/3 NPK化肥施用水平和2/3 NPK化肥施用水平下青稞穗長和穗粒數較接近。2/3 NPK+3 M處理下青稞成穗數與NPK+0 M、NPK+M、NPK+2 M處理均較為接近。由此可見，降低1/3的化肥施用量，需保證有機肥施用量達到3 M水平，青稞穗長和穗粒數不受影響。

青稞千粒質量隨著有機肥和化肥施用量的增加緩慢增加，隨著有機肥施用量的增加，全量NPK處理下青稞千粒質量繼續增加。青稞千粒質量受施肥量的影響較大，增大肥料施用量千粒質量增大。

青稞理論產量隨施肥量的增加而增加，在化肥減量施用的情況下，增加有機肥施用量可以保證青稞產量穩定，而要保證高產，則在化肥減量時必須加倍增加有機肥的用量。實際產量在不同的化肥用量處理下差異較明顯，產量隨著化肥施用量的提高而逐漸增加；實際產量在施用有機肥后呈增加的趨勢，但產量增加趨勢不顯著。

總之，青稞成穗數在各處理組合間無顯著性差異，穗長、穗粒數、千粒質量、理論產量、實際產量在各處理間均具有顯著性差異（P＜0.05），其中以NPK+3 M表現最好，其次為NPK組合各水平有機肥的處理，隨著化肥施用量的減少，各產量因子和產量均不同程度下降。

表4 不同施肥處理青稞拔節期生物量和抽穗期旗葉凈光合速率

表5 不同施肥處理下青稞產量因子和產量

2.3 有機肥替代化肥處理下產量因子對青稞產量的構成分析

對16個處理下的產量和產量構成因子做相關性分析，結果表明（表6），青稞穗長、穗粒數、千粒質量兩兩間呈極顯著正相關關系，三者與實際產量均呈極顯著正相關關系，因此這3個因素對青稞實際產量貢獻較大。

以收獲期青稞的成穗數(X1）、穗粒數（X2）、千粒質量（X3、)、穗長（X4）作為自變量，產量作為因變量(Y)，進行逐步回歸分析（表7），結果表明：在本試驗中青稞實際產量與千粒質量關系最為密切，其次為穗粒數，成穗數變量X1未能進入方程，故本研究中產量與青稞成穗數關系不大。

表6 不同施肥處理下青稞產量構成因子與產量間的相互關系

表7 不同施肥處理下青稞產量構成因子與產量間的回歸分析方程

3 討論

商品有機肥部分替代化肥施用后，短期內青稞產量略有下降，因為化肥肥效快，易被作物吸收，有機肥中的養分釋放緩慢，不能及時供給作物對養分的需求[15-16]。至少在短期內來看，要保證青稞不減產，則在化肥減量時必須加倍增加有機肥的用量。在有機肥部分替代化肥后有機無機養分可以平衡協調供應，使青稞產量達到穩定高產，這與Yu等的研究結果[17-20]相一致。

由本試驗結果不難發現，青稞成穗數隨著化肥施用量的減少急劇減少，與有機肥的施用量關系不大，換言之，有機肥部分替代化肥會造成青稞成穗數的降低。這可能是由于青稞分蘗期化肥供應量減少，有機肥的養分未能及時釋放作為補充而導致青稞分蘗數減少從而成穗數減少，該結果與前人研究[21-24]基本相符。

有機肥雖然能夠穩定作物產量、改善作物品質并培肥地力，但過量施用或施用方法不當也會造成環境污染。并且，商品有機肥進行工廠化生產，價格偏高，產品價格高于農民的承受能力。就本研究來看，在化肥減量的基礎上，必須保證有機肥加倍施用方可保證青稞不減產。綜上所述，商品有機肥在青稞生產中具有潛力，但大量推廣具有一定難度。

4 結論

（1）短期來看，化肥在青稞產量中貢獻大于有機肥，商品有機肥部分替代化肥施用后，青稞產量略有下降，要保證青稞不減產，則在化肥減量時必須加倍增加有機肥的用量。

（2）商品有機肥部分替代化肥，可保障青稞出苗率在較高水平且出苗整齊，有利于增加青稞生長發育期的干物質量，但有降低青稞產量構成因子成穗數的風險，不利于增產，需保證化肥施用量達到2/3 NPK以上。