豌豆均衡營養肥對豌豆產量及品質的影響

郭志剛，胡山鷹，金 涌，張麗平，崔同華，李冬蓮，陳怡彤

(1.清華大學化工系 北京 100084；2.北京市平谷區農業技術推廣站 北京 101207；3.浙江清華長三角研究院現代農業工程技術研究所 浙江嘉興 314000)

豌豆是糧、飼、菜兼用作物[1]，是重要的食用豆類作物之一，具有較全面而均衡的營養，既是人們的主食或副食品，也是各種畜禽飼料的添加劑，是一種良好的蛋白及能量食品原料[2]。豌豆具有生長周期短、抗旱耐瘠、適應性和耐寒力強、生長周期短等優點[3]，可以在早春主要作物種植前或在主要作物收獲后的晚秋，利用剩余的光、熱、水等資源完成其栽培過程，是輪作中的好茬口[4-5]。此外，豌豆的根瘤可以進行生物固氮，1 hm2豌豆田可固定空氣中的氮素75～90 kg[6]。種植豌豆不僅能促進土壤中氮素的積累，而且能改善土壤的物理性質，是改良土壤的先鋒作物[7]，有利于土壤改良和促進下茬非豆科作物增產。

豌豆是谷物中少有的健康食品，具有調顏養生、抗菌消炎、清涼解暑、益中氣、止瀉、利尿、通便、解毒等功效[8]。豌豆富含各種維生素，其中維生素B1的含量是豆腐的18倍，維生素B2和維生素PP的含量分別是豆腐的2.5倍和14倍；含有較多的類胡蘿卜素類物質，如葉黃素，α、β、γ-胡蘿卜素，隱黃素等，在人體內轉化成維生素A后，能促進視網膜上的視紫質再生，可預防或緩解近視，保護和提高視力。

我國是豌豆種植大國，年種植面積約為1 100 000 hm2，但單產不到德國和法國的一半，平均單產只有1 545 kg/hm2，總產量不到1 700 kt/a，遠不能滿足國內市場的需求，因此每年還需大量進口豌豆。同時，我國在豌豆栽培中存在施肥不科學現象，不僅大大增加了生產成本，而且影響了豌豆的品質和產量。為了提高豌豆單產和品質，增強其抗倒伏能力，同時改善農業生態環境，根據豌豆生長發育過程中對各種營養元素的需求，設計了豌豆均衡營養肥，并在北京市平谷區興谷街道杜辛莊和峪口鎮峪口村開展了大田肥效試驗。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試豌豆：杜辛莊為“中豌6號”，峪口村為“長壽仁”。

供試肥料：豌豆均衡營養肥，N-P2O5-K2O=12.00∶1.68∶13.80，浙江清華長三角研究院現代農業工程技術研究所設計，北京水木沃土生物科技有限公司配制并提供；復合肥，N-P2O5-K2O=15-15-15，市售；尿素，w(N)=46.7%，市售。

1.2 試驗設計

杜辛莊的對照田和試驗田面積均為3.33 hm2。對照田底施復合肥300 kg/hm2，中耕追施尿素300 kg/hm2，氮、磷、鉀總施用量為185.10+45.00+45.00=275.10(kg/hm2)。試驗田底施豌豆均衡營養肥600 kg/hm2，不追肥，氮、磷、鉀總施用量為72.00+10.08+82.80=164.88(kg/hm2)。

峪口村的對照田和試驗田面積也均為3.33 hm2。對照田底施復合肥495 kg/hm2，中耕追施尿素300 kg/hm2，氮、磷、鉀總施用量為214.35+74.25+74.25=362.85(kg/hm2)。試驗田底施豌豆均衡營養肥600 kg/hm2，不追肥，氮、磷、鉀總施用量為72.00+10.08+82.80=164.88(kg/hm2)。

1.3 樣品采集和預處理

1.3.1 土壤樣品采集

施肥前后分別在試驗區域內選取10個代表性樣點，按照隨機、等量的原則，避開地角、田埂等位置，鏟去表層3 mm左右表土，然后用取土器垂直取樣法取0～30 cm土壤樣本，將土樣混勻放入取樣袋并做好標記，每個試驗處理取3份土樣。取回的土樣自然風干，篩出根系、石子等雜物，采用四分法處理，分別取適量土樣再過篩，用于測定各項養分指標。

1.3.2 豌豆樣品采集

用于品質檢測的豌豆樣品于7月上旬取樣。每個處理隨機選擇3條壟各取3株豌豆秧，即每個處理采集9株豌豆秧，裝入牛皮紙袋并做好標記，帶回實驗室后將豆秧、豆莢和豌豆分開晾曬，分別用于測定豌豆品質相關指標。

1.4 測定項目與方法

豌豆品質相關指標測定方法參考文獻[9]和文獻[10]。

豌豆干物質含量測定：新鮮豌豆稱量后置于烘箱中105 ℃處理30 min，80 ℃烘干至恒質量，冷卻稱量后計算干物質含量。百粒質量測定：隨機取100粒豌豆稱取質量，取3組計算平均值。可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍法測定；淀粉含量采用雙波長法測定；可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測定；黃酮含量采用三氯化鋁法測定。

豌豆和豆秧中的全氮含量采用凱氏定氮法進行測定；全磷和全鉀含量采用JN-QYF型全項目土壤肥料養分檢測儀進行測定，測定方法參考該儀器配套的植株干基中全氮、全磷、全鉀含量快速檢測方法包。

土壤養分含量采用JN-QYF型全項目土壤肥料養分檢測儀測定，各項指標測定方法均采用該儀器配套的快速檢測方法包。

1.5 數據分析處理

采用Excel 2007進行數據處理，SPSS 17.0統計分析軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與討論

2.1 不同施肥處理對豌豆產量和品質的影響

杜辛莊第1年的試驗結果(表1)表明：施用豌豆均衡營養肥的豌豆干物質、百粒質量、產量以及可溶性總糖、總淀粉和支鏈淀粉含量與對照田的相比均有所增加；可溶性總糖、總淀粉和支鏈淀粉含量與對照田的差異達到了顯著水平(p<0.05)，分別提高了7.6%、40.8%和46.0%；產量與對照田的相比提高了2.7%。德國是世界上豌豆單產最高的國家，其產量為4 035 kg/hm2；杜辛莊試驗田的產量達到了3 322.5 kg/hm2，遠高于我國平均水平。綜上所述，豌豆均衡營養肥處理不但減少了氮、磷的使用量，而且能夠提高產量，并大幅度改善豌豆的品質。

峪口村第1年的試驗結果(表2)表明：施用豌豆均衡營養肥的豌豆干物質、百粒質量以及可溶性總糖、總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量與對照田的相比均有所增加，黃酮和可溶性蛋白含量有所下降；產量與對照田的相比提高了2.8%。豌豆均衡營養肥在氮、磷投入較少的前提下，不僅沒有減產，還提高了豌豆的品質。

杜辛莊第2年試驗結果(表3)表明：施用豌豆均衡營養肥的豌豆干物質、百粒質量與對照田的相比無顯著性差異，可溶性蛋白、可溶性總糖和黃酮含量顯著高于對照田的，粗蛋白含量比對照田的高3.9%左右；總淀粉、支鏈淀粉含量與對照田的相比有所降低；產量比對照田的提高了8.4%；與第1年試驗結果相比，豌豆均衡營養肥處理的產量提高了3.1%，其可溶性蛋白和直鏈淀粉含量也有所增加。

表1 杜辛莊第1年不同施肥處理對豌豆產量和品質的影響

表2 峪口村第1年不同施肥處理對豌豆產量和品質的影響

表3 杜辛莊第2年不同施肥處理對豌豆產量和品質的影響

2.2 不同施肥處理對豌豆養分吸收的影響

如表4所示：“長壽仁”豌豆中的氮、磷含量遠超過豆秧，而豆秧中的鉀含量高于豌豆中的；對照田豌豆和豆秧中的氮、磷、鉀含量與施用豌豆均衡營養肥處理的基本相同，其氮磷鉀總量分別為155.10、165.90 kg/hm2。盡管對照田施入的氮磷鉀總量遠大于試驗田的，但被豌豆和豆秧吸收的氮磷鉀總量相差不大，這表明豌豆所能吸收利用的氮磷鉀總量基本上是一個常數，與產量成正相關。

表4 不同施肥處理對“長壽仁”豌豆和豆秧中氮、磷、鉀含量的影響

不同施肥處理“長壽仁”豌豆對氮、磷、鉀利用率的影響見表5。對照田豌豆對氮、磷、鉀的利用率分別為53.32%、9.70%、45.25%。而施用豌豆均衡營養肥處理的豌豆對氮的利用率大于100%，表明施肥中的氮不足而從土壤中吸收了部分氮；對磷的利用率高達62.50%，遠高于對照田的；對鉀的利用率為36.78%，低于對照田的。試驗田豌豆對鉀的利用率不高的主要原因是為了增強抗倒伏能力，在豌豆均衡營養肥中提高了鉀的比例，但從試驗結果來看，豆秧中的鉀含量并沒有增加，表明豌豆對鉀的需求量不大，同時也表明豌豆均衡營養肥中氮的比例過低。

表5 不同施肥處理“長壽仁”豌豆對氮、磷、鉀利用率的影響

第2年不同施肥處理對“中豌6號”豌豆和豆秧中氮、磷、鉀含量的影響見表6。豌豆中的氮、磷、鉀含量均高于豆秧中的；盡管對照田和試驗田養分施用量不同，但2個處理的豌豆和豆秧中的氮、磷、鉀含量相差不大；由于豌豆均衡營養肥處理的豌豆產量相對較高，其消耗的氮、磷、鉀量也相對較多；對照田和試驗田的氮、磷、鉀總消耗量為207.9～242.55 kg/hm2；與“長壽仁”豌豆相比，“中豌6號”豌豆的產量較高，也消耗了較多的氮、磷、鉀。

表6 第2年不同施肥處理對“中豌6號”豌豆和豆秧中氮、磷、鉀含量的影響

2.3 施肥前后土壤中養分含量變化

施肥前后杜辛莊和峪口村豌豆田的土壤養分含量分析結果見表7和表8。

從表7可以看出：施肥前后杜辛莊豌豆田土壤的pH變化不大，但栽培后的可溶性鹽濃度(EC)值均有所降低，表明豌豆收獲之后土壤中的養分已經處于較低水平；全氮和P2O5含量均有所下降，但2個處理之間沒有顯著性差異；盡管豌豆均衡營養肥中的P2O5含量較低，但基本滿足了豌豆生長發育的需求，這表明豌豆生長過程中并不需要過多的磷；與土壤本底相比，2個處理的土壤中K2O含量有所升高，但由于偏差較大，三者之間沒有顯著性差異；與本底相比，2個處理的土壤中Ca2+、Mg2+含量均有所增加，表明豌豆均衡營養肥和復合肥中的Ca2+、Mg2+過量，豌豆均衡營養肥配方還有調整的余地，但2個處理之間沒有顯著性差異；2個處理的土壤中S6+含量均有所降低，但差異不顯著；在收獲期2個處理的土壤中有機質含量均有所升高，其原因可能是取樣時豌豆的枯枝、根系等殘留物提高了土壤中有機質含量。

從表8可以看出：施肥后峪口村豌豆田土壤的pH均有所下降，但均處于正常值范圍；栽培后期土壤的EC值與本底相比均有所降低，表明栽培過程中營養物質被消耗，土壤的營養水平下降；與本底值相比，2個處理的土壤中全氮、P2O5含量均有所降低，但2個處理之間沒有顯著性差異；施用豌豆均衡營養肥的土壤中K2O含量雖然有所增加，但是與本底和對照田的相比并沒有顯著性差異；2個處理的土壤中Ca2+、Mg2+含量均有所增加，表明所施肥料中的Ca2+、Mg2+較多，可以適當減量；由于豌豆均衡營養肥含有較多的硫酸根，因此土壤中S6+含量有所提高，這對于高鈣土壤中鈣的固定以及調節土壤pH有利；2個處理的土壤有機質含量均有所增加，是由所取土樣中含有較多的豌豆根系所致。

表7 施肥前后杜辛莊豌豆田土壤養分含量分析結果

表8 施肥前后峪口村豌豆田土壤養分含量分析結果

2個試驗點的對照田中施入的氮肥最多，但栽培后并沒有多余的氮保留在表層土壤中。無論施肥量多少，豌豆對氮肥的吸收量基本穩定在某個范圍內，與產量成正相關。豌豆均衡營養肥中的氮素含量較低，試驗中的純氮施用量為72.00 kg/hm2，而2個對照田中的施用量分別為185.10、214.35 kg/hm2，但對照田的豌豆產量和蛋白質含量并沒有顯著提高。豌豆消耗氮素的量為114.30～183.90 kg/hm2，豌豆均衡營養肥提供的氮素無法滿足豌豆生長發育的需求，但在試驗過程中并未發現豌豆出現缺氮現象，其原因是供試土壤中氮含量基本達到了飽和，豆科植物又有固氮功能，即使大幅減少氮肥用量，豌豆植株可從土壤中吸收過量貯存的氮素。2個試驗點的對照田盡管施用了大量的氮素，但栽培后并沒有多余的氮保留在表層土壤中，可能已轉化成氨氣揮發或隨澆水滲入到地下。

試驗結果表明，施用豌豆均衡營養肥的豌豆百粒質量以及干物質、可溶性總糖、蛋白質、黃酮、直鏈淀粉或支鏈淀粉的含量與對照田的相比均有所增加，單產也有一定程度的提高。從試驗前后土壤養分含量分析結果看，種植后土壤中的氮、磷含量比本底有所下降，其原因是所施肥料大部分被豌豆吸收利用，也有部分氮、磷隨澆水或降雨滲入地下或揮發。雖然豌豆均衡營養肥中的氮素含量較低，但可以從土壤中得到部分補充，可以滿足豌豆生長發育對氮素的需求，這有利于吸收利用土壤中過多的氮、磷，進而修復土壤板結硬化。種植豌豆后，杜辛莊和峪口村的土壤中保留的鉀含量雖有所增加，但與本底相比沒有顯著性差異，表明豌豆均衡營養肥中稍高的鉀含量維持了土壤中鉀的平衡。試驗前后土壤中的Ca2+、Mg2+含量均有所增加，但并不顯著。為了增強抗倒伏能力，豌豆均衡營養肥中增大了鉀、鈣、鎂的比例，但因豌豆莖桿特殊的中空結構，并未達到預期目的，需作進一步的研究探討。

3 結語

豌豆均衡營養肥基本滿足了豌豆整個生育周期對氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等元素的需求，實現了大幅度減氮、減磷的目標，減輕了氮、磷過量對土壤和地下水的污染;同時能相對提高豌豆產量以及豌豆中可溶性總糖、蛋白質、黃酮、直鏈淀粉或支鏈淀粉的含量，改善了豌豆的品質，提高了豌豆的營養價值。