不同肥料配比對蠶豆養分吸收分配規律和肥料利用率的影響

韓 梅

(青海省農林科學院土壤肥料研究所, 青海 西寧 810016)

不同肥料配比對蠶豆養分吸收分配規律和肥料利用率的影響

韓 梅

(青海省農林科學院土壤肥料研究所, 青海 西寧 810016)

通過小區試驗研究氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施用對蠶豆產量、養分吸收量和肥料利用效率等指標的影響。試驗表明, 氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施用對蠶豆子粒產量、地上生物量均有明顯影響, 按肥料增產率由高到低的次序依次是N>P>K>Mo>B。氮、磷、鉀、硼、鉬肥配施比例為1∶0.99∶0.86∶0.0043∶0.0023，能夠促進蠶豆地上部養分的累積N為358.55 kg·hm-2、P為42.07 kg·hm-2、K為206.34 kg·hm-2，氮、磷、鉀肥的農學利用率分別為11.19、15.70 kg·kg-1和7.5 kg·kg-1；肥料表觀利用率分別為19.35%、18.49%和20.25%；生理利用率分別為57.82、84.91 kg·kg-1和14.63 kg·kg-1。氮、磷、鉀、硼、鉬肥合理配施下，生產100 kg蠶豆所需N為4.9 kg，P2O5為1.1 kg，K2O 4.9 kg，氮磷鉀比例約為1∶0.22∶1.00。

蠶豆；肥料配施；養分利用效率；地上生物量；子粒產量

青海省總耕地面積68.74萬hm2，占全省國土面積的0.95%。其中東部農業區約占本省耕地面積的80%[1-3]。青海省農村施肥結構和施肥方法極不合理，在施肥結構上主要表現為重施化肥、輕施有機肥，重施氮肥、輕施磷肥、少施或不施鉀肥(2005年時氮∶磷∶鉀的比例為1∶0.52∶0.09)，重施大量元素、輕施中(微)量元素的“三重三輕”的現象較為突出；在施肥方法上表施和撒施的現象較為普遍。肥料利用率低，浪費嚴重[4-6]。此外，國內外從農學角度應用肥料表觀利用率(也稱肥料養分回收利用率、肥料吸收利用率)、肥料偏生產力、肥料農學利用率、肥料生理利用率等重要參數分析和評價了在不同作物上的肥料利用效率，目前國內應用以上指標進行評價的主要有小麥、玉米、冬油菜、水稻，這些肥料利用效率定量評價指標對于準確分析不同作物對肥料的響應程度和指導施肥具有重要意義。因此，2013—2015年，在青海省蠶豆生產較為集中的互助縣開展肥料養分效應研究，探討氮、磷、鉀、硼、鉬肥對蠶豆產量和肥料利用效率等方面的影響，掌握其養分吸收和累積規律，以期為同類地區蠶豆生產和養分管理提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗安排在青海省互助縣西山鄉東山村。試驗地海拔2 580 m，年平均氣溫為3.4℃，年平均日照時數2 521 h，年降水量約400 mm。屬于溫帶大陸性氣候，干旱少雨。

1.2 供試土壤理化性質

互助縣西山鄉東山村供試土壤為山地淡栗鈣土，有機質含量16.45 g·kg-1，全氮1.12 g·kg-1，全磷1.70 g·kg-1，全鉀14.28 g·kg-1，堿解氮52 mg·kg-1，速效磷13.5 mg·kg-1，速效鉀38.7 mg·kg-1。

1.3 試驗方案

試驗設7個施肥處理，即不施肥、NPKBMo、不施氮(PKBMo)、不施磷(NKBMo)、不施鉀(NPBMo)、不施硼(NPKMo)和不施鉬(NPKB)。共7個處理，4次重復，隨機區組排列。各處理氮、磷、鉀、硼、鉬肥施用量分別為：N 105 kg·hm-2，P2O5103.5 kg·hm-2，K2O 90 kg·hm-2，B 0.45 kg·hm-2，Mo 0.24 kg·hm-2，肥料在播種前作為基肥一次性施入土壤[7-9]。田間密度為21萬株·hm-2，行距30 cm，株距15 cm,小區面積3.6 m×5 m=18 m2。

1.4 樣品采集與測定

采集蠶豆苗期、分枝期、現蕾期、開花期、結莢期和成熟期植株樣。蠶豆成熟后，各小區隨機取樣5株，分成子粒、莖稈和角殼，剪碎混勻后60℃烘干，分別磨細、過0.5 mm篩，供分析測定用。子粒產量以各小區實收風干重計量，莖稈及角殼產量由取樣植株莖稈、角殼與子粒的比例計算得出。

土壤養分含量采用常規農化分析方法測定，植株全氮采用蒸餾—滴定法測定，植株全磷采用高氯酸—濃硫酸消煮—鉬銻抗比色法測定；植株全鉀采用火焰光度法測定[10]。

1.5 肥料利用率計算公式及統計方法

植株氮積累量(kg·hm-2)=相應部位干物質重量×養分含量；

肥料農學利用率(kg·kg-1)=(施肥區子粒產量-不施肥區子粒產量)÷肥料施用量；

肥料偏生產力(kg·kg-1)=施肥區子粒產量÷肥料施用量；

肥料表觀利用率(%)=(收獲期施肥區地上部總吸收量-收獲期不施肥區地上部總吸收量)÷肥料施用量×100%；

肥料生理利用率(kg·kg-1)=(施肥區子粒產量-不施肥區子粒產量)÷(收獲期施肥區地上部總吸收量-收獲期不施肥區地上部總吸收量)；

收獲指數(kg·kg-1)=子粒產量÷地上部總生物量；

肥料利用率(%)=(施肥區產量-不施肥區產量)×100÷不施肥區產量[11-13]。

試驗數據采用Excel 2003進行數據整理，用DPS軟件進行統計分析。

2 結果分析

2.1 氮、磷、鉀、硼、鉬肥的合理配施對蠶豆產量的影響

通過對青海13號蠶豆收獲期產量和地上生物量的分析，結果表明氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施用對子粒產量、地上生物量和收獲指數均有明顯影響(表1)。與不施肥(CK)相比，各施肥處理產量均有增加，增產率在43.82%～88.34%之間，其中NPKBMo處理增產率最高，為88.34%，產量為6 875.23 kg·hm-2；不施肥處理產量最低，僅為3 650.46 kg·hm-2。最優組合為(N 105 kg·hm-2，P2O5103.5 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2，B 0.45 kg·hm-2，Mo 0.24 kg·hm-2)。NPKBMo處理與缺氮、缺磷、缺鉀的處理(PKBMo、NKBMo、NPBMo)間差異顯著(P<0.5)，說明氮、磷、鉀三種養分都是影響蠶豆生長的重要營養元素，缺氮、缺磷、缺鉀對蠶豆的產量影響較大，增產率分別為44.52%、32.17%、18.46%，說明對蠶豆產量影響最明顯的是氮肥和磷肥，其次是鉀肥。通過對NPKBMo、NPKMo、NPKB三個處理的比較，硼、鉬肥對蠶豆的產量也有一定的影響，增產率分別為11.09%、11.64%。氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施肥對蠶豆產量提高有不同的效應，按肥料增產率由高到低的次序依次是N>P>K>Mo>B,減磷、氮、鉀肥處理對產量影響較大，減硼、鉬肥處理對產量影響較小。

2.2 氮、磷、鉀、硼、鉬肥施用對蠶豆養分累積量的影響[14]

氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施用顯著促進了收獲期青海13號蠶豆不同部位的N素累積量，其中子粒中N素累積量最多，其次為葉片，莖稈中最少。與不施肥處理相比，施肥后青海13號蠶豆地上部不同器官中的N素累積量均有增加，其中NPKBMo處理增加最高，N素累積量比對照高出90.83%(表2)。

表1 施肥對青海13號地上生物量及產量的影響

表2 施肥對青海13號蠶豆N素累積量和分配比例的影響

氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施用顯著促進了收獲期青海13號蠶豆不同部位的P素累積量，P素累積量子粒中含量最多，依次是子粒>葉片>角殼>莖稈。與不施肥處理相比，施肥后青海13號蠶豆地上部不同器官中的P素累積量均有增加，其中NPKBMo處理增加為最高，P素累積量比對照高出92.89%(表3)。

氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施用顯著促進了青海13號蠶豆收獲期不同部位的K素累積量。與不施肥處理相比，施肥后青海13號蠶豆地上部不同器官中的K素累積量均有增加，其中NPKBMo處理增加為最高,K素累積量比對照高出82.55%(表4)。

2.3 氮、磷、鉀、硼、鉬肥配施對蠶豆肥料利用效率的影響

通過計算(表5)，本試驗蠶豆氮、磷、鉀肥的農學利用率分別為11.19、15.70 kg·kg-1和7.5 kg·kg-1。 由此可知， 蠶豆施用每千克磷肥具有較高的增產量，氮肥次之,鉀肥相對較低。肥料偏生產力反映的是蠶豆吸收肥料養分和土壤養分后所產生的邊際效應[15]。從總體來看，氮肥偏生產力隨氮肥用量水平的提高明顯降低，隨磷肥用量水平的提高明顯提高，受鉀肥用量水平的影響作用相對較小，其變化趨勢與氮肥農學利用率基本一致。磷肥偏生產力隨磷肥用量水平的提高而明顯降低，隨氮、鉀肥用量水平的提高有一定程度的提高[16-17]。鉀肥偏生產力同樣隨鉀肥用量水平的提高而降低，隨氮、磷肥用量水平的提高相應提高。在考慮土壤基礎地力和施肥效應的情況下，每千克氮、磷、鉀肥可生產的蠶豆產量都較高，其中鉀肥的偏生產力為76.39 kg·kg-1，氮肥次之，磷肥較低。

表3 施肥對青海13號蠶豆P素累積量和分配比例的影響

表4 施肥對青海13號蠶豆K素累積量和分配比例的影響

表5 氮、磷、鉀、硼、鉬配肥對青海13號蠶豆氮、磷、鉀肥料利用效率的影響

肥料表觀利用率是用來描述蠶豆對養分吸收利用特性的主要指標[18-19]。氮、磷、鉀肥表觀利用率在很大程度上受肥料用量水平的影響。比較氮、磷、鉀肥的肥料表觀利用率，鉀肥表觀利用率最高，達20.25%，氮肥表觀利用率19.35%，磷肥表觀利用率最低，僅為18.49%。

從試驗整體結果來看，氮肥表觀利用率隨氮肥用量水平的提高明顯降低，隨磷、鉀肥用量水平的提高逐步提高。磷肥表觀利用率受磷肥用量的影響作用相對較小，反而隨氮、鉀肥用量水平的提高有先增加后下降趨勢出現。鉀肥表觀利用率同樣隨鉀肥用量水平的提高而降低，隨氮、磷肥用量的提高有先增后降趨勢出現[20-21]。

2.4 氮、磷、鉀、硼、鉬肥施用對蠶豆氮、磷、鉀肥料收獲指數的影響

由表6可得出，氮和磷的收獲指數均明顯高于鉀收獲指數，說明蠶豆地上部吸收的氮素和磷素絕大部分轉移到了子粒中，而轉運到子粒中的鉀素相對較少，其量只占氮素和磷素的1/3左右。即子粒中累積量的氮素和磷素分別占地上部總累積量的81.69%、88.89%，而鉀素累積量僅為37.99%，說明收獲期蠶豆體內大部分鉀素儲存在莖稈、角殼和葉片中。

表6 施肥對青海13號蠶豆氮、磷、鉀肥料收獲指數的影響

2.5 氮、磷、鉀、硼、鉬肥施用對蠶豆100 kg子粒吸肥量的影響

對于生產100 kg蠶豆子粒所需養分的數量，因受土壤條件、品種因素及栽培措施等多方面因素的影響，所需養分結果有所差異。通過表7可看出，生產100 kg蠶豆所需氮素為3.0～4.9 kg，P2O5為0.8～1.1 kg，K2O為3.0～4.9 kg；氮磷鉀比例約為1∶(0.22～0.27)∶(0.89～1.00)。

表7 施肥對青海13號蠶豆100 kg子粒吸肥量的影響

3 結 論

1) 氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施用對子粒產量、地上生物量均有明顯影響。氮、磷、鉀、硼、鉬肥配合施肥對蠶豆產量提高有不同的效應，按肥料增產率由高到低的次序依次是N>P> K>Mo>B。

2) 氮、磷、鉀、硼、鉬肥合理配施，能夠促進蠶豆地上部養分的累積，增加N、P、K養分的含量。蠶豆不同部位的N、P、K素累積量不同，N、P在子粒中分配比例高，K素在莖稈和角殼中分配比例高。N、P、K三因子的生理利用率是:P>N>K，原因可能與養分因子在蠶豆生物體構成上存在的生理差異有關，如氮、磷素主要參與蛋白質核酸、核蛋白等的形成，較多累積于子實，鉀素主要參與植物機械組織的形成，需較多累積于莖桿等部位[22-24]。

3) 氮、磷、鉀、硼、鉬肥合理配施下，肥料農學利用率分別為11.19、15.70 kg·kg-1和7.5 kg·kg-1；肥料表觀利用率分別為19.35%、18.49%和20.25%；肥料生理利用率分別為57.82、84.91 kg·kg-1和14.63 kg·kg-1。氮、磷、鉀、硼、鉬配肥后偏生產力較高，農學利用率反而降低。以鉀素為例，其偏生產力高達76.39 kg·kg-1，農學利用率為7.5 kg·kg-1。說明地力狀況對蠶豆產量影響較大。肥料生理利用率反映的是蠶豆對所吸收的肥料養分在體內的利用效率，在磷鉀肥基礎上增施氮肥，氮肥生理利用率呈下降趨勢，在氮、磷肥基礎上增施鉀肥，蠶豆氮肥生理利用率出現先增后降趨勢，而磷肥用量水平對氮肥生理利用率的影響作用相對較小。磷肥生理利用率則隨磷肥用量的增加而下降，隨氮、鉀肥用量水平的提高有先增加后降低趨勢出現。鉀肥生理利用率的變化趨勢則表現為隨氮、磷、鉀肥用量的增加先增加后降低。說明適量施用氮、磷、鉀肥能促進蠶豆對肥料的生理利用效率，過量施用反而會起負作用。試驗中磷肥生理利用率高達84.91 kg·kg-1，而磷肥表觀利用率僅為18.49%，說明在青海省蠶豆生產中磷肥利用率偏低，但吸收每千克磷轉化為蠶豆子粒產量的能力卻是最強的。因此蠶豆生產中既要重視地力培肥，又要重視平衡施肥,才能達到高產。

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Effectofdifferentfertilizerapplicationontheyieldandfertilizeruptakeandutilizationofbroadbean

HAN Mei

(InstituteofSoilandFertilizer,QinghaiAcademyofAgricultureandForestrySciences,Xining,Qinghai810016,China)

A field experiment was conducted to investigate effect of nitrogen, phosphorous, potassium, boron and molybdenum fertilizer on the yield, nutrient uptake and utilization of broad bean. The results showed that nitrogen, phosphorous, potassium, boron and molybdenum fertilizer had significant influence on yield and biomass and the yield increase percentage ranked N>P>K>Mo>B. Under N∶P∶K∶Mo∶B=1∶0.99∶0.86∶0.0043∶0.0023, the accumulation amount of N, P and K in shoot was 358.55, 42.07 kg·hm-2and 206.34 kg·hm-2, respectively. Agronomic use efficiency of N, P and K was 11.19, 15.70 kg·kg-1and 7.5 kg·kg-1, respectively. Fertilizer use rate of N, P and K was 19.35%, 18.49% and 19.35%, respectively. Physiological use efficiency of N, P and K was 57.82, 84.91 kg·kg-1and 14.63 kg·kg-1, respectively. The nutrient requirement for the broad bean grain of one hundred kilogram was 4.9 kg N, 1.1 kg P2O5, 4.9 kg K2O, and N∶P∶K ratio was about 1∶0.22∶1.00.

broad bean; fertilizer application; fertilizer use efficiency; aboveground biomass; grain yield

1000-7601(2017)03-0232-06doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.36

2016-04-12

：2017-03-20

：青海省蠶豆產業技術轉化研發平臺；公益性行業(農業)科研專項經費項目(201103005)

韓 梅(1974—)，女，青海湟中人，副研究員，主要從事耕作與綠肥等方面的研究與推廣工作。E-mail:hanmei20061234@sina.com。

S147.34

： A