增施商品有机肥对青稞产量和养分利用效率的影响

杨 勇，李 晗，旦 增，云丹佳措，陈革明，冯正明，荣湘民

（1.湖南农业大学资源环境学院/农田污染控制与农业资源利用湖南省重点实验室，湖南长沙410128；2.湖南华绿生物科技有限公司，湖南湘潭411200；3.西藏自治区日喀则市白朗县农牧综合服务中心，西藏日喀则857000；4.西藏珠峰华绿生态农业科技有限公司，西藏日喀则857000）

西藏是我国青稞主产区，青稞种植面积超过14万hm2，产量近100 万t。青稞具有独特的营养和保健价值，是藏民最主要的粮食，也是藏民增收的重要途径，青稞产业的发展对西藏脱贫攻坚和社会稳定意义重大[1-4]。随着化肥的施用，西藏青稞产量大幅度提高[4]。但化肥的大量施用加上恶劣的环境及特殊的种植模式，导致土壤破坏严重，肥料利用率降低，环境污染问题日益突出。西藏生物资源生长缓慢，农村燃料缺乏，作物秸秆用来饲养牛羊，而牛羊粪主要用作生活燃料，导致农田土壤有机质含量逐年下降[5-6]。由于特殊的种植模式和生活方式导致秸秆和畜禽粪便等有机资源难以还田，故施用商品有机肥成为西藏青稞种植提质增效最直接有效的方法[7-9]。商品有机肥有机质含量高，养分平衡持久，改良土壤效果好，可以提高肥料利用率，增强农作物抗性，改善农作物品质[10-13]。本试验研究增施商品有机肥对青稞产量和养分吸收利用的影响，以期为藏区有机肥施用和推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验地位于西藏自治区日喀则市白朗县嘎东镇（89.175335°E、29.203528°N），属高原温带半干旱季风气候，年平均气温为6.5 ℃，平均海拔为3 850 m，年日照时数为3 300 h，降雨集中在6—9 月，年平均降水量为300 mm，无霜期超过120 d。供试土壤为砂壤土，弱碱性，pH 值8.22，土壤有机质含量低，为11.54 g/kg，肥力水平不高，全氮含量1.05 g/kg，全磷含量0.85 g/kg，全钾含量19.70 g/kg，速效氮含量68.21 mg/kg，有效磷含量8.21 mg/kg，速效钾含量91.41 mg/kg。

供试青稞品种为藏青2000，由西藏自治区农牧科学院培育。供试肥料商品有机肥为西藏珠峰华绿生态农业科技有限公司生产的“珠峰4000”，该商品有机肥N、P2O5、K2O 质量比为5.5∶1.0∶1.5，总养分（质量分数）≥8%，有机质含量≥45%。化肥为青稞专用控释肥，N、P2O5、K2O 质量比为23∶14∶15，总养分（质量分数）≥52%。

1.2 试验设计

田间试验于2019 年5—10 月进行。试验共设7个处理：不施肥处理（CK），纯施化肥处理（CF：控释肥375 kg/hm2），增施商品有机肥（OF）处理5 个，分别为750（OF1）、1 500（OF2）、2 250（OF3）、3 000（OF4）、3 750 kg/hm2（OF5），施肥量和养分投入量见表1。随机区组排列。设3 次重复，共21 个小区，每小区面积为60 m2（3 m×20 m）。所有肥料做基肥一次性施用，在翻地前均匀撒施。2019 年5 月10 日播种，播种量为225 kg/hm2，2019 年9 月20—30 日收割，2019 年10 月26 日脱粒，每小区单独称质量测产。田间管理同一般青稞田。

表1 田间试验各处理施肥量

1.3 测定项目与方法

在青稞收获前每小区采集10 株植株样品，洗净、烘干、粉碎、过筛后用H2SO4-H2O2进行消煮，测定植株氮磷钾含量。青稞收获后采集耕层土壤（0～20 cm），风干后测定pH 值、有机质含量、速效氮含量、速效磷含量和速效钾含量等指标。

1.4 数据计算与处理

养分积累=秸秆养分含量×秸秆质量+籽粒养分含量×籽粒质量；

肥料利用率=（施肥区养分累积量- 无肥区养分累积量）/养分施用量×100%。

采用Excel 2010 和DPS 9.50 统计分析软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 商品有机肥施用对青稞籽粒产量的影响

由图1 可见，不施肥处理（CK）的籽粒产量极显著低于各施肥处理（P＜0.01），仅为1 072.8 kg/hm2。施肥处理的青稞籽粒产量明显增加，其中：纯施化肥处理（CF）的籽粒产量为3 054.3 kg/hm2；增施商品有机肥5 个处理的籽粒产量进一步提高，OF1 处理显著高于CF 处理（P＜0.05），而OF2、OF3、OF4、OF5 处理极显著高于CF 处理（P＜0.01）。随着商品有机肥用量的增加，籽粒产量呈先快速增加后缓慢降低的趋势，OF3 处理的籽粒产量最高，达到5 077.5 kg/hm2；其次为OF4 处理，产量为4 960.8 kg/hm2；OF5、OF2 和OF1 处 理 籽 粒 产 量 依 次 为4 688.5、4 363.3、3 815.8 kg/hm2。OF1 处理与OF2、OF5 处理差异达显著水平（P＜0.05），与OF3、OF4处理的差异达极显著水平（P＜0.01），而OF2、OF3、OF4 和OF5 处理间的差异不显著。OF1、OF2、OF3、OF4 和OF5 处理较CF 处理的籽粒产量分别增加24.9%、42.9%、66.2%、62.4%、53.5%。

图1 各处理青稞籽粒产量

2.2 增施商品有机肥对青稞养分累积量的影响

由表2 可知，青稞收获期的氮磷钾养分累积量在秸秆和籽粒的分配比例不同，籽粒中氮素累积量约为秸秆的2 倍，磷素累积量绝大部分累积在籽粒中，而秸秆的钾素累积量明显高于籽粒。秸秆中钾素累积量最高，氮素累积量次之，磷素累积量最低；籽粒中氮素累积量最高，钾素累积量次之，磷素累积量最低。不施肥处理（CK）的氮磷钾累积量都极显著低于施肥处理（P＜0.01）。秸秆氮素累积量在增施商品有机肥5 个处理间差异不显著，均显著高于CF 处理（P＜0.05），其中，OF4 处理最高，为30.91 kg/hm2；籽粒氮素累积量在增施商品有机肥OF2、OF3、OF4、OF5 这4 个处理间差异不显著，显著高于OF1 处理（P＜0.05），极显著高于CF 处理（P＜0.01），OF3 处理最高，为74.57 kg/hm2；地上部氮素累积量OF3 处理最高，为103.07 kg/hm2。施肥处理间的秸秆磷素累积量差异不显著，OF5 和OF3 处理较高，分别为2.03、2.02 kg/hm2；籽粒磷素累积量在增施商品有机肥OF2、OF3、OF4、OF5 这4 个处理间差异不显著，且显著高于OF1 处理（P＜0.05），并极显著高于CF 处理（P＜0.01），OF3 处理最高，为11.60 kg/hm2；地上部磷素累积量OF3 处理最高，为13.62 kg/hm2。秸秆钾素累积量差异较大，OF3、OF5处理较高，分别为78.38、78.35 kg/hm2，显著高于OF1 处理（P＜0.05），极显著高于CF 处理（P＜0.01）；籽粒钾素累积量OF5 处理最高，为29.80 kg/hm2，极显著高于OF1 和CF 处理（P＜0.01），其他有机肥处理间差异不显著；地上部钾素累积量OF5处理最高，为108.15 kg/hm2。

表2 各处理收获期氮磷钾养分累积量kg/hm2

2.3 增施商品有机肥对肥料利用率的影响

由表3 可知，氮磷钾肥利用率都随着商品有机肥施用量的增加呈先缓慢升高后快速降低的趋势。OF1、OF2 和OF3 处理的氮肥利用率极显著高于CF处理（P＜0.01），OF4 处理低于CF 处理，但差异不显著，OF5 处理显著低于CF 处理（P＜0.05）；OF2处理氮肥利用率最高，达39.30%，较CF 处理增加7.51 百分点，OF1 和OF3 处理的氮肥利用率稍低，分别为38.46%、38.93%。磷肥利用率，增施有机肥处理均高于CF 处理，且CF 处理与OF1、OF2、OF3和OF4 处理的差异达到极显著水平（P＜0.01），与OF5 处理的差异不显著；OF3 处理磷肥利用率最高，达到13.09%，较CF 处理增加3.13 百分点，OF2处理的磷肥利用率稍低，为13.07%。钾肥利用率，OF2 和OF3 处理极显著高于其他处理（P＜0.01），OF1 处理显著高于CF、OF4、OF5 处理（P＜0.05），其中，OF4 和OF5 处理稍低于CF 处理；OF3 处理钾肥利用率最高，达到95.18%，较CF 处理增加17.67 百分点，其次为OF2 处理，钾肥利用率为88.21%。

表3 各处理氮磷钾养分利用率 %

2.4 增施商品有机肥对土壤质量的影响

由表4 可知，增施商品有机肥处理的土壤速效养分含量和有机质含量都有不同程度增加，整体上都随着施肥量的增加而上升。施肥对土壤pH 值的影响较小，处理间的差异都不显著。土壤速效氮含量，增施商品有机肥的5 个处理都高于CK 处理，除OF5 外，均与CK、CF 处理差异不显著；OF5 处理土壤速效氮含量最高，为73.62 mg/kg，较CK 处理增加8.37 mg/kg，较CF 处理增加5.95 mg/kg。土壤有效磷含量，增施商品有机肥的5 个处理都极显著高于CK 处理（P＜0.01），各施肥处理间差异不显著；OF5处理土壤有效磷含量最高，为13.57 mg/kg，较CK 处理增加5.30 mg/kg，较CF 处理增加2.67 mg/kg。土壤速效钾含量，增施商品有机肥的5 个处理都极显著高于CK 处理（P＜0.01），各施肥处理间差异不显著；OF5 处理土壤速效钾含量最高，为98.83 mg/kg，较CK 处理增加8.56 mg/kg，较CF 处理增加4.47 mg/kg。有机质含量，增施商品有机肥5 个处理都高于CK 处理，但差异不显著，CF 处理最低且与OF5处理间差异达极显著水平（P＜0.01）；OF5 处理土壤有机质含量最高，为13.67 g/kg，较CK 处理增加1.45 g/kg，较CF 处理增加1.73 g/kg。

表4 各处理收获期土壤质量指标

3 结论与讨论

青稞能够在西藏高原地区正常生长，可以耐受高寒干旱的环境和贫瘠的土壤条件，是西藏最主要的粮食作物，为西藏的经济发展和社会稳定做出了重大贡献。化肥的使用使西藏青稞产量迅速增长，但化肥的不科学施用导致土壤板结、地力下降、养分不平衡和肥料利用率低等问题，同时还导致忽视农家肥的使用、环境问题日益突出。西藏传统种植青稞都有施用农家肥的习惯，农家肥基本是土渣肥，养分和有机质含量低，未发酵腐熟的农家肥还是农作物病虫草害的传播源头。随着国家政策的引导，化肥用量会逐渐减少。为提高耕地质量，保障西藏粮食安全，增加有机肥的施用是很好的方法。西藏响应2017 年中央一号文件关于有机肥替代化肥试点的工作，在拉萨、山南和日喀则等地区开展增施商品有机肥的工作，取得了良好的效果[5-7]。

西藏有机肥资源比较短缺且分散，有机肥生产企业很少。西藏地区交通运输条件较差，从内地采购有机肥资源难度比较大，成本也会大幅增加，利用好当地有限的有机肥资源及生产有机肥才是根本解决办法。随着西藏农村生活条件的不断改善，农民日常生活使用的作物秸秆和牛羊粪会减少，将会增加大量的有机肥原料资源。同时，西藏牧区养殖有大量的牛羊，牛羊粪都可以成为有机肥的原料。“珠峰4000”商品有机肥是利用当地的牛羊粪和秸秆等有机原料，采用先进的发酵和生产工艺生产的有机肥产品，并在西藏日喀则地区大面积推广使用。本试验研究增施“珠峰4000”商品有机肥对青稞产量及养分吸收利用的影响，对西藏青稞增产增效具有实际的指导意义。结果表明，施用商品有机肥能显著增加青稞籽粒，增产幅度达到66.2%，施肥量为2 250 kg/hm2时青稞籽粒产量最高，达到5 007.5 kg/hm2。随着有机肥施肥量的增加，青稞籽粒产量呈先增加后减少的趋势，这与德琼的相关研究结果[6]一致。商品有机肥施肥量过大，会导致青稞生长旺盛，生育期延长，籽粒产量下降[14-15]。氮素和磷素大量在籽粒中累积，而钾素在秸秆的累积量较大。氮磷钾养分积累量随着有机肥施用量的增加显著增加，主要是因为增施有机肥使青稞生物量大量增加。养分累积量和青稞籽粒产量的变化趋势一致，说明使用商品有机肥主要是通过促进青稞生长，增加青稞养分的吸收量，青稞籽粒产量也随之增加，而青稞植株养分含量没有明显增加。增施商品有机肥后，氮磷钾肥利用率都显著上升，且都随着商品有机肥施用量的增加呈先缓慢升高后快速降低的趋势。商品有机肥施肥量为1 500 kg/hm2时氮肥利用率最高，达到39.30%；施肥量为2 250 kg/hm2时磷肥和钾肥利用率最高，分别达到13.09%、95.18%。增施商品有机肥对土壤pH 值的影响较小。土壤速效养分含量随商品有机肥施用量的增加呈增加趋势，比使用纯化肥土壤速效氮含量增加1.89～5.95 mg/kg，有效磷含量增加0.37～2.67 mg/kg，速效钾含量增加2.68～4.47 mg/kg。增施商品有机肥后，土壤有机质含量稍有增加，比施用纯化肥增加0.31～1.73 g/kg。总之，在施用化肥的基础上适量增加商品有机肥，可以促进青稞生长发育，促进养分吸收与积累，提高肥料利用率，增加土壤养分和有机质含量，提高青稞籽粒产量。陈初红等的研究[7，16]也得出了类似结论。“珠峰4000”商品有机肥速效养分含量较高，增产效果显著，综合考虑增产效果和经济效益，推荐适宜施用量为1 500～2 250 kg/hm2。