氮磷鉀配施對紅小豆干物質積累、產量和效益的影響

王樂政 華方靜 曹鵬鵬 田藝心 高鳳菊

(德州市農業科學研究院，山東 德州 253015)

小豆(Vignaangulars)，又名紅小豆，是我國主要食用豆類作物之一[1]，具有生育期短、耐瘠薄、適應性廣、固氮養地等優良特點，是禾谷類、棉花、薯類等作物間作套種的適宜作物和良好前茬，在農業種植結構調整和優質高效農業生產中發揮著重要作用[2]，又因其富含營養，藥食同源，已成為保健食品開發的重要資源，因而，紅小豆的消費量、種植面積還將大幅提高[3]。但紅小豆生產上仍存在單產提高緩慢、總產不穩等區域性問題[4]，因此，如何提高紅小豆產量、增加種植效益已成為研究熱點之一。通過施肥方式補充氮、磷、鉀是獲得作物高產的重要栽培措施，然而，肥料用量過高、比例不合理及施肥方法不科學等均會導致肥料利用率降低，生產成本升高，進而影響作物品質，降低農業的經濟效益，造成養分資源的浪費和環境污染[5-7]。關于紅小豆肥料效應方面已有大量報道。郭中校等[8]提出了吉林黑鈣土區紅小豆高產、低成本、高效益的氮、磷、鉀適宜用量；古述江等[9]分析認為化肥減量施用增施磷細菌劑可明顯促進小豆生長發育和改善小豆產品品質；韓彥龍等[10]研究表明，干旱區紅小豆施肥增產效果顯著，并明確了紅小豆產量和產投比最高的氮、磷、鉀配施比例；曾玲玲等[11]通過建立肥料效應函數模型，確定了當地紅小豆氮、磷、鉀配施的最佳方案。

魯西北地區是糧食主產區，種植制度以小麥、玉米一年兩熟為主[12]。隨著農業種植結構的調整和優質高效農業的發展，紅小豆等食用豆常年保持一定的種植面積，但大多種植在瘠薄地和鹽堿地，廣種薄收，管理粗放，栽培技術落后，導致紅小豆產量和商品率較低[13]。目前，關于紅小豆品種引進、篩選等方面的研究[14-15]已有大量報道，而針對魯西北生態區夏播紅小豆施肥方面的研究尚未見報道。由于在不同區域、不同種植模式下合理施肥量與配比存在較大差異，因此，針對魯西北生態區一年兩熟種植制度，從夏播紅小豆的干物質積累、籽粒產量和經濟效益方面進行肥料效應研究，并制定經濟合理的施肥原則，對減少化肥投入、降低環境污染、實現節本增效具有重要意義?！?414”試驗方案具備回歸最優設計處理少、效率高的優點，且符合肥料試驗和施肥決策的專業要求[16]，已在其他作物上得到了很好的應用[17-20]。本研究采用“3414”試驗設計，研究氮、磷、鉀配施對魯西北夏播紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益的影響，明確肥料因子間交互作用的方向，并構建施肥效應模型，以期探索出氮、磷、鉀肥最佳施用量，為魯西北生態區夏播紅小豆的合理施肥提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試肥料分別為尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O 50%)，購自德州市金德農農資服務站；參試紅小豆品種為冀紅16號，由河北省農林科學院糧油作物研究所提供。

1.2 試驗地概況

試驗于2017年在德州市農業科學研究院現代農業科技園試驗基地(37°27′N，116°18′E)進行，該地區屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫13.4℃，≥10℃的積溫4 621.3℃，日照時數2 600 h，年均降雨量510 mm，主要集中在7-9月。供試土壤為黃潮土，試驗地0～20 cm土層土壤基礎理化性狀為pH值7.87、有機質9.86 g·kg-1、全氮0.79 g·kg-1、速效氮63 mg·kg-1、速效磷8.04 mg·kg-1、速效鉀95 mg·kg-1。前茬作物為冬小麥，小麥收獲后秸稈還田。

1.3 試驗設計

試驗采用“3414”肥料完全試驗設計方案[16]，設氮、磷、鉀3個因素，4個水平(0水平為不施肥；2水平為常量施肥，專家推薦施肥量；1水平為減量施肥，施肥量為2水平的1/2；3水平為過量施肥，施肥量為2水平的1.5倍)，共14個處理，每個處理3次重復，完全隨機區組排列，具體設計方案及施肥量見表1。N0、N1、N2、N3分別表示氮肥(N)用量為0、45、90、135 kg·hm-2，P0、P1、P2、P3分別表示磷肥(P2O5)用量為0、60、120、180 kg·hm-2，K0、K1、K2、K3分別表示鉀肥(K2O)用量為0、50、100、150 kg·hm-2。小區面積為24 m2(4 m×6 m)，紅小豆種植密度10萬株·hm-2，四周設立保護行。全部磷肥、鉀肥及40%氮肥做基肥，60%氮肥于紅小豆始花期施入，之后全生育期不再施肥。試驗除施肥量不同外，其他按當地生產管理水平進行生育期內的田間管理，各小區田間操作保持一致。

表1 紅小豆施肥“3414”試驗設計方案Table 1 Experiment design of “3414” fertilizer for adzuki bean

1.4 測定項目及方法

1)干物質積累的測定：于成熟期收獲前，取各小區中間4行的任一行連續10株，按照莖、莢皮、籽粒(因植株成熟時葉片和葉柄自然脫落，故無法統計)分成三部分，105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重并稱量，按照公式計算單位面積干物質積累(kg·hm-2)：

單位面積干物質積累=單株各器官干物質積累量×單位面積株數

(1)。

2)籽粒產量的測定：于成熟期對試驗小區分別實收測產，取中間4行(10 m2)計產，脫粒后子粒清選、風干，稱量小區子粒產量，按照含水量13%折合成單位面積產量(kg·hm-2)。

單位面積產量=[(小區籽粒產量/10)×(1-實測籽粒含水率)/(1-13%)]×104

(2)。

3)經濟效益的計算：以紅小豆籽粒8.00元·kg-1、氮(N)3.05元·kg-1、磷(P2O5)6.00元·kg-1、鉀(K2O)7.00元·kg-1的價格(由于各處理的田間耕作及管理成本一致，故不計入)，按照公式計算單位面積經濟效益(元·hm-2)：

單位面積經濟效益=籽粒產量×籽粒價格-施肥量×肥料價格

(3)。

4)參照Shukla等[21]的方法，按照公式分別計算氮肥(N)農學利用率(kg·kg-1)、磷肥(P2O5)農學利用率(kg·kg-1)、鉀肥(K2O)農學利用率(kg·kg-1)：

氮肥農學利用率=(施氮區產量-無氮區產量)/施氮量

(4)

磷肥農學利用率=(施磷區產量-無磷區產量)/施磷量

(5)

鉀肥農學利用率=(施鉀區產量-無鉀區產量)/施鉀量

(6)。

1.5 數據處理

采用Microsoft Office Excel 2003進行數據處理和作圖；DPS7.05進行統計分析，新復極差法標定5%差異水平。

2 結果與分析

2.1 施肥對紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益的影響

由表2可知，施肥對紅小豆的干物質積累、籽粒產量和經濟效益均有明顯影響。常量和減量施肥(平衡施肥)處理的干物質積累、籽粒產量和經濟效益的平均值分別為6 966.76、2 565.09 kg·hm-2和19 189.34 元·hm-2，較不施肥處理(N0P0K0)分別提高29.16%、22.49%和14.55%；過量施肥處理(N3P2K2、N2P3K2、N2P2K3)的干物質積累、籽粒產量和經濟效益平均值分別為6 671.33、2 374.67 kg·hm-2和17 020.42 元·hm-2，較不施肥處理分別提高23.68%、13.40%和1.60%，較平衡施肥處理分別降低了4.24%、7.42%和11.30%；缺素施肥處理(N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0)的干物質積累、籽粒產量和經濟效益平均值分別為6 429.33、2 290.68 kg·hm-2和17 195.74元·hm-2，較不施肥處理分別提高19.19%、9.39%和2.65%，而與平衡施肥處理相比分別降低了7.71%、10.70%和10.39%；其中，過量施氮處理(N3P2K2)和缺氮處理(N0P2K2)顯著降低了經濟效益，較不施肥處理分別顯著降低3.64%和3.32%。由此可見，氮、磷、鉀平衡施肥明顯增加了紅小豆的干物質積累、籽粒產量和經濟效益，而過量施肥和缺素施肥均不利于紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益的提高，甚至會降低經濟效益。

表2 施肥對紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益的影響Table 2 Effect of fertilization on the dry matter accumulation, grain yield and economic benefits of adzuki bean

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same as following.

2.2 氮、磷、鉀施肥效應

2.2.1 氮肥效應 以不施氮(N0P2K2)、減量施氮(N1P2K2)、常量施氮(N2P2K2)和過量施氮(N3P2K2)處理對施氮效應進行分析，由表3可知，隨著施氮水平的提高，紅小豆干物質積累量、籽粒產量和經濟效益均呈先升高后降低的趨勢。不同施氮水平下紅小豆干物質積累差異顯著，氮肥效應依次表現為常量施氮>減量施氮>過量施氮>不施氮，與不施氮處理相比，常量施氮、減量施氮和過量施氮處理干物質積累分別顯著增加20.89%、13.63%和8.44%，說明施氮明顯增加了紅小豆干物質積累。籽粒產量氮肥效應依次表現為常量施氮>減量施氮>過量施氮>不施氮，與不施氮處理相比，常量施氮、減量施氮、過量施氮處理籽粒產量分別增加18.44%、14.89%和2.04%，但過量施氮與不施氮處理間無顯著差異，而其他處理間差異顯著，說明常量施氮有利于紅小豆籽粒產量的提高；從不同施氮處理的氮肥農學利用率看，減量施氮的氮肥農學利用率最高，1 kg氮肥(N)可使紅小豆增產7.28 kg，均高于常量施氮和過量施氮處理。而經濟效益依次表現為常量施氮>減量施氮>不施氮>過量施氮，與不施氮處理相比，常量施氮和減量施氮處理經濟效益分別顯著增加18.36%和15.34%，過量施氮處理則降低0.33%，但與不施氮處理間無顯著差異，說明常量施氮有利于提高紅小豆的經濟效益。

表3 紅小豆施氮效應Table 3 Effect of nitrogen fertilizer application on adzuki bean

2.2.2 磷肥效應 選取不施磷(N2P0K2)、減量施磷(N2P1K2)、常量施磷(N2P2K2)和過量施磷(N2P3K2)處理進行施磷效應分析，由表4可知，隨著施磷水平的提高，紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益均呈先增加后降低的趨勢。不同施磷水平下紅小豆的干物質積累差異顯著，磷肥效應依次表現為常量施磷>減量施磷>過量施磷>不施磷，與不施磷處理相比，常量施磷、減量施磷、過量施磷處理干物質積累分別顯著增加10.96%、6.89%和2.93%，表現出與氮肥效應相似的趨勢。籽粒產量依次表現為常量施磷>減量施磷>過量施磷>不施磷，與不施磷處理相比，常量施磷、減量施磷、過量施磷處理籽粒產量分別顯著增加12.64%、11.96%和8.84%，但常量施磷與減量施磷處理間無顯著差異，而其他處理間差異顯著，說明常量施磷和減量施磷有利于紅小豆籽粒產量的提高；從不同施磷處理的磷肥農學利用率看，減量施磷的磷肥農學利用率最高，1 kg磷肥(P2O5)可使紅小豆增產4.62 kg，高于常量施磷和過量施磷處理。而經濟效益依次表現為減量施磷>常量施磷>過量施磷>不施磷，與不施磷處理相比，常量施磷、減量施磷、過量施磷處理經濟效益分別顯著增加10.57%、9.24%和3.18%，但減量施磷與常量施磷處理間無顯著差異，而其他處理間差異顯著，說明減量施磷和常量施磷有利于提高紅小豆的經濟效益。

表4 紅小豆施磷效應Table 4 Effect of phosphorus fertilizer application on adzuki bean

2.2.3 鉀肥效應 選用不施鉀(N2P2K0)、減量施鉀(N2P2K1)、常量施鉀(N2P2K2)和過量施鉀(N2P2K3)處理進行紅小豆施鉀效應分析，由表5可知，隨著施鉀水平的提高紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益均先增加后降低，與氮肥及磷肥效應表現出相似的趨勢。干物質積累鉀肥效應依次表現為常量施鉀>減量施鉀>過量施鉀>不施鉀，與不施鉀處理相比，常量施鉀、減量施鉀、過量施鉀處理干物質積累分別增加9.47%、4.22%和0.35%，其中過量施鉀與不施鉀處理間無顯著差異，而其他處理間差異顯著。籽粒產量鉀肥效應依次表現為常量施鉀>減量施鉀>過量施鉀>不施鉀，與不施鉀處理相比，常量施鉀、減量施鉀、過量施鉀處理籽粒產量分別增加10.77%、9.88%和0.10%，其中常量施鉀與減量施鉀處理、過量施鉀與不施鉀處理之間均無顯著差異，而其他處理間差異顯著；從不同施鉀水平的鉀肥農學利用率看，減量施鉀處理最高，1 kg鉀肥(K2O)可使紅小豆增產4.65 kg，高于常量施鉀和過量施鉀處理。而經濟效益表現為減量施鉀>常量施鉀>不施鉀>過量施鉀，與不施鉀處理相比，減量施鉀和常量施鉀處理經濟效益分別顯著增加8.47%和7.45%，過量施鉀則顯著降低5.78%，但減量施鉀與常量施鉀處理間無顯著差異，而其他處理間差異顯著。上述結果表明，紅小豆施用鉀肥效應明顯，常量施鉀有利于增加紅小豆的干物質積累和籽粒產量，減量施鉀有利于增加經濟效益。

表5 紅小豆施鉀效應Table 5 Effect of potassium fertilizer application on adzuki bean

2.3 氮、磷、鉀肥交互效應

2.3.1 不同磷鉀水平的氮肥效應 由圖1可知，不同磷、鉀水平對氮肥效應影響顯著，當鉀肥施用量相同時(鉀常量)，氮肥用量(N)從45 kg·hm-2增加到90 kg·hm-2，磷減量(P2O560 kg·hm-2)和磷常量(P2O5120 kg·hm-2)水平下，因氮肥用量的增加，紅小豆干物質積累分別增加207.33和438.00 kg·hm-2，籽粒產量分別增加66.31和78.32 kg·hm-2，經濟效益分別提高393.19和489.31元·hm-2，差異顯著(P<0.05)，說明磷肥用量的提高有利于氮肥肥效的發揮，即氮、磷肥的交互效應為正效應。當磷肥用量相同時(磷常量)，氮肥用量(N)從45 kg·hm-2增加到90 kg·hm-2，鉀減量(K2O 50 kg·hm-2)和鉀常量(K2O 100 kg·hm-2)水平下，因氮肥用量的增加，紅小豆干物質積累分別增加64.00和438.00 kg·hm-2，籽粒產量分別增加31.51和78.32 kg·hm-2，經濟效益分別提高114.86和489.31 元·hm-2，說明鉀肥用量的增加提高了氮肥肥效，即氮、鉀肥的交互效應為正效應。由此可見，本試驗條件下，最有利于氮肥肥效發揮的是磷常量和鉀常量水平。

圖1 不同磷鉀水平的氮肥效應Fig.1 Nitrogen fertilizer response under different phosphorus and potassium fertilizer levels

圖2 不同氮鉀水平的磷肥效應Fig.2 Phosphorus fertilizer response under different nitrogen and potassium fertilizer levels

2.3.2 不同氮、鉀水平的磷肥效應 由圖2可知，不同氮鉀水平對磷肥效應產生顯著影響，當鉀肥用量相同時(鉀常量)，磷肥(P2O5)用量從60 kg·hm-2增加到120 kg·hm-2，氮減量(N 45 kg·hm-2)和氮常量(N 90 kg·hm-2)水平下，因磷肥用量的增加，紅小豆干物質積累分別增加37.33和268.00 kg·hm-2，籽粒產量分別增加3.69和15.71 kg·hm-2，而經濟效益分別減少330.44和234.33元·hm-2(負效應減弱)，說明低氮水平不利于磷肥肥效的發揮，氮肥用量提高后施用磷肥效果更佳，即氮、磷肥的交互效應為正效應。當氮肥用量相同時(氮常量)，磷肥(P2O5)用量從60 kg·hm-2增加到120 kg·hm-2，鉀減量(K2O 50 kg·hm-2)和鉀常量(K2O 100 kg·hm-2)水平下，因磷肥用量的增加，紅小豆干物質積累分別增加42.00和268.00 kg·hm-2，而籽粒產量分別增加30.57和15.71 kg·hm-2(正效應減弱)，經濟效益分別減少115.44和234.33元·hm-2(負效應增強)，說明鉀肥用量增加促進磷肥肥效的發揮，僅有利于紅小豆干物質積累，而不利于籽粒產量和經濟效益的提高，即磷、鉀肥對干物質積累的交互效應為正效應，而對籽粒產量和經濟效益的交互效應為負效應。綜上，本試驗條件下，最有利于磷肥肥效發揮的是氮常量和鉀減量水平。

圖3 不同氮磷水平的鉀肥效應Fig.3 Potassium fertilizer response under different nitrogen and phosphorus fertilizer levels

2.3.3 不同氮、磷水平的鉀肥效應 由圖3可知，不同氮磷水平對鉀肥效應產生顯著影響，當磷肥用量相同時(磷常量)，鉀肥(K2O)用量從50 kg·hm-2增加到100 kg·hm-2，氮減量(N 45 kg·hm-2)水平下，紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益分別減少(負效應)24.00、25.83 kg·hm-2和556.67元·hm-2，而氮常量(N 90 kg·hm-2)水平下，干物質積累和籽粒產量分別增加(正效應)350.00和20.97 kg·hm-2，經濟效益則減少了182.22元·hm-2(負效應減弱)，說明氮肥用量的提高有利于鉀肥肥效的發揮，即氮、鉀肥的交互效應為正效應。當氮肥用量相同時(氮常量)，鉀肥(K2O)用量從50 kg·hm-2增加到100 kg·hm-2，磷減量(P2O560 kg·hm-2)水平下，紅小豆干物質積累和籽粒產量分別增加(正效應)124.00和35.83 kg·hm-2，經濟效益減少63.33元·hm-2(負效應)，而磷常量(P2O5120 kg·hm-2)水平下，干物質積累增加350.00 kg·hm-2(正效應增強)，籽粒產量僅增加20.97 kg·hm-2(正效應減弱)，經濟效益則減少了182.22元·hm-2(負效應增強)，說明增加磷肥用量可促進鉀肥肥效的發揮，但僅有利于紅小豆干物質積累，而不利于提高籽粒產量和經濟效益，即磷、鉀肥對干物質積累的交互效應為正效應，而對籽粒產量和經濟效益的交互效應為負效應。綜上，本試驗條件下，最有利于鉀肥肥效發揮的是氮常量和磷減量水平。

2.4 氮、磷、鉀配施的優化方案

采用三元二次回歸模型Y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x12+b5x22+b6x32+b7x1x2+b8x1x3+b9x2x3，對表1各試驗處理的結果進行回歸分析，分別建立干物質積累(Y1)、籽粒產量(Y2)和經濟效益(Y3)與施肥量N(N)、P(P2O5)、K(K2O)的肥料效應模型。由表6可知，回歸模型R2值均大于0.97，P值均小于0.01，且一次項系數為正值，二次項系數為負值，均屬于典型肥料效應函數，可用于紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益的肥料效應分析。

表6 三元二次肥料效應模型Table 6 The ternary quadratic response model based on fertilizer levels

在回歸模擬計算過程中應用的是無量綱線性編碼代換，所求得的偏回歸系數已標準化，故其絕對值大小可直接反映各變量對因變量的影響程度[22]。由回歸方程的一次項偏回歸系數可知，施用N、P、K肥料對干物質積累影響程度依次為N>P>K，對籽粒產量、經濟效益影響程度依次為N>K>P，均以氮肥效應最大，氮肥是影響紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益的主要因素。N、P、K肥料因子的二次項回歸系數均為負數，說明3個肥料因子的效應曲線為凸型拋物線，應存在一個適宜的區間，如果超過適宜區間可能會降低干物質積累、籽粒產量和經濟效益。當N、P、K編碼值分別為1.714 2、1.694 9、1.575 3，即N、P、K施肥量分別為77.1、101.7、78.8 kg·hm-2時，紅小豆干物質積累最高，為7 151.8 kg·hm-2；在N、P、K編碼值分別為1.508 2、1.588 2、1.407 5，即N、P、K施肥量分別為67.9、95.3、70.4 kg·hm-2時，紅小豆籽粒產量最高，為2 659.9 kg·hm-2；在N、P、K編碼值分別為1.396 3、1.135 2、1.115 3，即N、P、K施肥量分別為62.8、68.1、55.8 kg·hm-2時，紅小豆經濟效益最高，為20 147.9 元·hm-2。

根據建立的肥料效應模型，在試驗約束條件范圍內(0≤r≤3)，采用頻率分析法進行模擬尋優和篩選優化組合方案[22]。以干物質積累≥6 500 kg·hm-2為目標，篩選出19套氮、磷、鉀配施的優化組合方案；以籽粒產量≥2 350 kg·hm-2為目標，篩選出20套優化方案；以經濟效益≥17 800元·hm-2為目標，篩選出19套優化方案。各優化方案及對應的技術參數見表7。

表7 氮磷鉀配施的優化組合方案Table 7 The optimum combination of N, P and K fertilizer levels

以優化施肥調控群體結構、增加干物質積累、提高籽粒產量和經濟產值為目標，采取多函數集合的多頻率分析方法[22]，取95%置信區間，從模擬的組合方案中篩選出干物質積累≥6 500 kg·hm-2、籽粒產量≥2 350 kg·hm-2、經濟效益≥17 800元·hm-2的氮、磷、鉀配施優化組合方案15套(表8)，其相應的施氮量(N)為67.6～76.4 kg·hm-2，施磷量(P2O5)為85.8～105.0 kg·hm-2，施鉀量(K2O)為52.5～67.5 kg·hm-2，其比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.99∶0.75。

表8 氮磷鉀配施的優化組合頻數分析Table 8 The optimum combined frequencies of N, P and K fertilizer levels

3 討論

合理施肥是改善作物生長的礦質營養狀況、保障作物健壯成長、獲得高產的重要栽培措施之一[23]。研究表明，適宜配比的氮、磷、鉀養分供應能夠提高莖葉的光合性能，促進同化產物的累積[24-25]，并能夠協調源、庫關系，促進光合產物向籽粒的轉移，從而獲得較高的經濟產量[26]。研究發現氮、磷、鉀肥合理配施可以顯著提高紅小豆的產量和產投比[8,10]。也有研究表明，在一定施肥量范圍內，氮、磷肥對紅小豆的產量影響顯著，而鉀肥效應甚微[11]，這與本研究結果基本一致。本研究中，常量和減量施肥(平衡施肥)處理的平均干物質積累、籽粒產量和經濟效益較不施肥處理分別提高29.16%、22.49%和14.55%，較過量施肥處理分別提高4.24%、7.42%和11.30%，較缺素施肥處理分別提高7.71%、10.70%和10.39%。此外，本研究還發現過量施氮處理和缺氮處理的經濟效益顯著降低。這表明適宜氮、磷、鉀配比的平衡施肥使礦質營養狀況和生育中后期各器官干物質分配更加優化，表現出更好的穩、增產效應[27]；而施氮不足導致植株發育不良，產量降低[28-29]，過量施氮又會導致植株徒長、光能利用率[30]和肥料利用率降低[31]，從而影響經濟效益。因此，適宜的氮磷鉀配比施肥有利于紅小豆產量、干物質積累量和經濟效益的提高。

氮、磷、鉀對作物生長發育及產量建成具有極其重要的作用[32]。大量研究證實，氮、磷是影響產量的主要因素，適量增施氮肥可以促進花后干物質累積以及營養器官貯存干物質向籽粒轉運，從而提高籽粒產量[33]，并能提高地上部光合產物對籽粒的貢獻率[34]。缺磷可降低植株干物質的積累量[35]。本研究中，氮、磷、鉀肥的單因子效應分析表明，隨著氮、磷、鉀施肥水平的提高，紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益均呈先增加后降低的趨勢，干物質積累和籽粒產量均以常量施肥最高，經濟效益以常量施氮、減量施磷鉀最大，肥料的農學利用率則以減量施肥最高。進一步回歸分析表明，施用氮磷鉀肥料對紅小豆干物質積累影響程度依次為N>P>K，對籽粒產量、經濟效益影響程度依次為N>K>P，即均以氮肥效應最大，表明氮肥是影響紅小豆干物質積累、籽粒產量和經濟效益的主要因素，因此，在紅小豆生產中，應重視氮肥的用量和比例。這與前期研究結果[8，10-11]不盡一致，可能是由于不同施肥水平、不同紅小豆品種在吸收利用土壤養分方面存在差異[36]。因此，根據品種和土壤養分狀況合理施用氮、磷、鉀肥，才能增加紅小豆的干物質積累，提高產量，獲得較高的經濟效益。

氮、磷、鉀肥配合施用對于肥效的發揮具有相互促進作用，肥料因子間的交互作用顯著影響作物的產量[37-39]。研究表明，氮、磷、肥配施對紅小豆產量、利潤有顯著的正交互作用[40]；氮磷、氮鉀對紅小豆產量有顯著的正交互作用，磷鉀呈負交互作用[11]。本研究發現氮和磷、氮和鉀、磷和鉀之間存在一定的交互作用，在一定施肥量范圍內，氮水平的提高有利于磷鉀肥效的發揮，磷水平的提高也有利于氮鉀肥效的發揮，鉀的情況與前二者相似。這與前期研究[8，10-11]結果不一致，可能與氮、磷、鉀肥間的交互作用隨著地力水平的變化有關[41]。因此，應根據不同的地力水平選擇合適的氮、磷、鉀肥配比，從而提高肥效。本研究通過三元二次回歸模型進行回歸分析，獲得氮、磷、鉀的肥料效應方程，進而獲得了適于該土壤肥力水平紅小豆生產的氮、磷、鉀配比最佳方案，可為當地的紅小豆生產提供理論指導，但不同生態區不同土壤肥力水平紅小豆的氮、磷、鉀肥配施方案還有待進一步研究。

4 結論

本研究結果表明，氮、磷、鉀肥合理配施可以增加紅小豆的干物質積累，提高產量，獲得較高的經濟效益。以紅小豆干物質積累≥6 500 kg·hm-2、籽粒產量≥2 350 kg·hm-2、經濟效益≥17 800元·hm-2的綜合優化為目標，氮、磷、鉀配施方案為施氮量(N)為67.6～76.4 kg·hm-2、施磷量(P2O5)為85.8～105.0 kg·hm-2，施鉀量(K2O)為52.5～67.5 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.99∶0.75。本研究結果為魯西北生態區相似土壤肥力水平夏播紅小豆的合理施肥提供了理論依據。