過量施磷下青稞生長(zhǎng)發(fā)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(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收利用特征，試驗(yàn)設(shè)置不施磷肥對(duì)照（CK）、常規(guī)施磷肥處理（P1）和過量施磷肥處理（P2、P3、P4），5個(gè)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(zhǎng)發(fā)育和磷素吸收利用的變化。結(jié)果表明，青稞的最高莖蘗數(shù)隨著施磷量的增加而增加；施磷可增加青稞成穗數(shù)，過量施磷反而會(huì)降低青稞成穗數(shù)；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(gè)青稞品種（系）的磷肥利用率、磷肥農(nóng)學(xué)利用率、磷肥偏生產(chǎn)力、產(chǎn)量均隨著施磷量的增加呈遞減趨勢(shì)。以上分析表明，過量施用磷肥會(huì)導(dǎo)致青稞成穗數(shù)下降，磷肥利用率明顯降低。

關(guān)鍵詞：青稞（Hordeum vulgare var. coeleste Linnaeus）；生長(zhǎng)發(fā)育；磷肥；過量施用；肥料利用率

中圖分類號(hào)：S512.3；S147.22? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(wàn)hm2，占比超過了農(nóng)作物總面積的50%，產(chǎn)量達(dá)83.23萬(wàn)t，占糧食總產(chǎn)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(jù)十分重要的生產(chǎn)地位。隨著社會(huì)發(fā)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(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，磷元素是植物體內(nèi)核酸和磷脂等重要生命結(jié)構(gòu)和功能成分的組成元素，是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的必需元素。世界約43%的耕地存在土壤缺磷的問題，中國(guó)約有66%耕地缺磷，而農(nóng)作物當(dāng)季磷肥利用率集中在5%～20%［2］，大量的磷肥資源被浪費(fèi)。西藏受地域和經(jīng)濟(jì)等各方面的限制，青稞種植時(shí)仍存在“多投入多產(chǎn)出”等現(xiàn)象。磷元素是作物生長(zhǎng)發(fā)育的限制因子，適當(dāng)施磷肥可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，但過量施用磷肥會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分浪費(fèi)和養(yǎng)分失衡［3，4］，對(duì)作物而言，過量的磷肥施用可能會(huì)導(dǎo)致作物缺鋅、缺硅，發(fā)生倒伏等情況，還會(huì)加強(qiáng)作物呼吸作用，使無效分蘗增加，導(dǎo)致早熟和減產(chǎn)的發(fā)生。針對(duì)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(fā)，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(chǎn)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(zhǎng)發(fā)育和磷素吸收利用特征，為類似地區(qū)青稞合理施肥和科學(xué)研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2022年4—8月在西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院4號(hào)試驗(yàn)地進(jìn)行（海拔3 650 m）。該地區(qū)屬拉薩河流域，年平均溫度7.4 ℃，年日照時(shí)數(shù)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(fēng)氣候。試驗(yàn)地0～20 cm土層土壤質(zhì)地為沙壤土，有機(jī)質(zhì)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(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)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(duì)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(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)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(jié)期）灌第二次水并追施尿素，其他田間管理與大田生產(chǎn)相同。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.4.1 分蘗及成穗 兩葉一心后，每小區(qū)隨機(jī)選擇2個(gè)1 m2樣方并標(biāo)記，測(cè)定田間基本苗，在分蘗完成后（拔節(jié)期）測(cè)定最大莖蘗數(shù)，蠟熟期測(cè)定成穗數(shù)。

1.4.2 株高 于青稞的分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期每小區(qū)選10株測(cè)定株高。

1.4.3 子粒灌漿特性 開花期每小區(qū)選同一天抽穗且穗型大小基本一致的150～200個(gè)穗子，掛牌標(biāo)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(shù)（t）為自變量，用Logistic方程對(duì)子粒增重過程進(jìn)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(zhǎng)量；t表示開花后天數(shù)，為自變量；a、b為常數(shù)，對(duì)該方程求導(dǎo)，可得到快速積累起始時(shí)間（t1）、快速積累終止時(shí)間（t2）、快速積累持續(xù)時(shí)間（t2-t1）、到達(dá)最大灌漿速率的時(shí)間（tmax）、平均灌漿速率（vmean）、最大灌漿速率（vmax）。子粒干物質(zhì)累計(jì)量對(duì)灌漿時(shí)間的求導(dǎo)為灌漿速率（v），計(jì)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(gè)小區(qū)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(cè)定植株全磷含量。各磷肥利用效率指標(biāo)計(jì)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(nóng)學(xué)利用率=（施磷小區(qū)產(chǎn)量-不施磷小區(qū)產(chǎn)量）/施磷量［7］

磷肥偏生產(chǎn)力=施磷小區(qū)產(chǎn)量/施磷量

1.4.5 產(chǎn)量 實(shí)打?qū)嵤眨コ訐p失后得到產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 26.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和Logistc方程擬合，采用Microsoft Excel 2013軟件作圖，圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷肥過量施用對(duì)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(gè)品種的基本苗也無顯著差異。

2個(gè)品種（系）的最高莖蘗數(shù)均表現(xiàn)為P4>P3>P2>P1>CK，施磷肥處理的青稞最高莖蘗數(shù)均高于不施磷肥對(duì)照，且青稞的最高莖蘗數(shù)隨著磷肥施用量的增加而增多。常規(guī)施磷肥處理P1與過量施磷肥處理P2、P3、P4間最高莖蘗數(shù)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(shù)分別比CK高22.85%、24.52%、26.35%，“6927”品系的P2、P3、P4的最高莖蘗數(shù)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(shù)均高于藏青3000，但同一處理下二者無顯著差異。

2個(gè)品種（系）的成穗數(shù)表現(xiàn)為P1>P2>P3>P4>CK，過量施磷肥處理P2、P3、P4間成穗數(shù)無顯著差異，施磷處理的青稞成穗數(shù)均顯著高于不施磷肥對(duì)照（P<0.05），施磷肥會(huì)顯著增加青稞的成穗數(shù)，但過量的磷肥反而會(huì)導(dǎo)致青稞成穗數(shù)減少。藏青3000和“6927”相比，相同處理下藏青3000的成穗數(shù)高于6927，但差異不顯著。

2.2 磷肥過量施用對(duì)青稞株高的影響

由圖1、圖2可知，隨著生育期的推進(jìn)，青稞株高呈先迅速增加后平穩(wěn)的趨勢(shì)，藏青3000和“6927”各處理在每個(gè)生育期株高均表現(xiàn)為相似趨勢(shì)。施磷處理的株高均高于不施磷肥處理，除拔節(jié)期P1與CK無顯著差異外，其余時(shí)期施磷肥處理與不施磷肥對(duì)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(jié)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(shì)，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(gè)品種拔節(jié)期后過量施磷處理P3、P4均與常規(guī)施磷處理P1間有顯著差異（P<0.05）。

2.3 磷肥過量施用對(duì)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(shí)間的推進(jìn)逐漸增加，在開花后14～21 d時(shí)增長(zhǎng)趨勢(shì)十分明顯，于開花后35 d達(dá)最大值。2個(gè)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(xiàn)為施磷肥處理青稞千粒重大于不施磷肥對(duì)照，常規(guī)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(gè)時(shí)期藏青3000的千粒重均高于“6927”。

2.3.2 灌漿參數(shù) 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(duì)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(duì)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(xiàn)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(xiàn)為P1>P2>P3>P4>CK。粒重快速累計(jì)起始時(shí)間在開花后9.25～13.01 d，P1最早進(jìn)入粒重快速積累期，P4最晚進(jìn)入粒重快速積累期；粒重快速積累終止時(shí)間在開花后22.66～27.25 d，其中P4最晚結(jié)束粒重快速積累期；粒重快速積累持續(xù)時(shí)間為12.43～14.24 d，P4粒重快速積累持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，為14.24 d；P4和CK到達(dá)最大灌漿速率的時(shí)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(xiàn)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(jì)起始時(shí)間在開花后10.79～13.52 d，P1最早進(jìn)入粒重快速積累期，P3最晚進(jìn)入粒重快速積累期；粒重快速積累終止時(shí)間在開花后21.10～23.16 d；粒重快速積累持續(xù)時(shí)間為8.03～11.36 d；P2到達(dá)最大灌漿速率的時(shí)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(duì)青稞磷肥吸收利用和產(chǎn)量的影響

由表3可知，各施磷肥處理的青稞吸磷量均遠(yuǎn)高于不施磷肥對(duì)照，藏青3000和“6927”吸磷量表現(xiàn)出一致規(guī)律，即隨著施磷量的增加，吸磷量先增加后降低。藏青3000表現(xiàn)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(xiàn)為P2和P3吸磷量較大，分別為48.47、47.89 kg/hm2。2個(gè)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(dá)顯著水平（P<0.05）。

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

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

3 小結(jié)與討論

相關(guān)研究表明，適量增施磷肥能增加小麥的分蘗數(shù)，對(duì)成穗數(shù)和產(chǎn)量產(chǎn)生重要的作用［8，9］。磷肥具有增加谷類作物分蘗數(shù)和加速子粒灌漿的作用，研究表明小麥分蘗數(shù)隨著施磷量的增加而增加［10，11］。本研究發(fā)現(xiàn)，施磷肥可增加青稞的分蘗數(shù)，且青稞的最高莖蘗數(shù)隨著磷肥施用量的增加而增加，施磷可增加青稞成穗數(shù)，過量施磷反而會(huì)降低青稞成穗數(shù)，這與陸梅等［12］的研究結(jié)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(shí)候，株高隨著磷肥用量的增加而降低。馮媛媛等［14］的研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)增施磷肥能夠促進(jìn)小麥生長(zhǎng)發(fā)育，增加小麥的株高、分蘗和有效穗，從而增加產(chǎn)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(guī)施磷處理，當(dāng)施磷量達(dá)到一定水平時(shí)，過量施磷處理間差異不再顯著。本試驗(yàn)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(jié)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(duì)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(duì)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(jìn)青稞的生長(zhǎng)發(fā)育，過量的磷肥會(huì)導(dǎo)致青稞生長(zhǎng)受阻。

大量研究表明，施磷可明顯提高作物產(chǎn)量，一定范圍內(nèi)作物產(chǎn)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(yuǎn)高于不施磷對(duì)照，隨著施磷量的增加，吸磷量先增加后降低，2個(gè)青稞品種（系）的磷肥利用率隨著施磷量的增加呈遞減趨勢(shì)，其中常規(guī)施磷肥處理與其他處理均有顯著差異（P<0.05）；2個(gè)青稞品種（系）的磷肥農(nóng)學(xué)利用率和磷肥偏生產(chǎn)力均隨著施磷量的增加呈遞減趨勢(shì)，且處理間差異顯著（P<0.05）；各施磷肥處理的產(chǎn)量均高于不施磷肥對(duì)照，這與前人在其他作物上的研究結(jié)果相一致［20，21］。本研究表明，隨著施磷量的增加，青稞的產(chǎn)量呈降低趨勢(shì)，即過量施磷反而會(huì)造成青稞減產(chǎn)。

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