菜豆86-1氮磷鉀銅錳鐵養(yǎng)分平衡分析

王冬群，成美玲

(1.慈溪市農(nóng)業(yè)監(jiān)測中心，浙江 慈溪 315300；2.慈溪市周巷鎮(zhèn)人民政府，浙江 慈溪 315324)

通過田間肥料試驗得到一種農(nóng)作物的養(yǎng)分吸收配比和累積量后，可以估算得到這種農(nóng)作物生長過程需要施用的肥料配比和用量。但是肥料施用到土壤后，由于受雨水淋洗、土壤pH等多種因素的影響，肥料利用率會有較大差異，通常需要反復田間試驗，驗證其正確性，并進行適當?shù)男拚员闾镩g實際推廣應用。我們在前期對矮生菜豆86-1進行肥料試驗，采用養(yǎng)分平衡法得到了菜豆最優(yōu)的氮、磷、鉀配比和施用量[1]，采用不同水平肥料和種植密度試驗進一步優(yōu)化了肥料使用量和種植密度[2]。本試驗擬對前期得到的氮、磷、鉀配比和施肥量、種植密度在田間進行進一步的驗證。為驗證優(yōu)化后的肥料配比和施肥量、種植密度，從養(yǎng)分累積量、肥料利用率、肥料農(nóng)學效率等多方面對優(yōu)化后的施肥方案實施結果進行分析，驗證施肥方案以及對方案進行進一步優(yōu)化調(diào)整，為菜豆科學合理施肥提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

菜豆肥料與密度驗證試驗在慈溪市坎墩玉蘭果蔬農(nóng)場進行。試驗地塊0～20 cm土壤的基礎理化性質(zhì)：pH 7.24，全氮0.94 g·kg-1，水解性氮82.3 mg·kg-1，有機質(zhì)14.3 g·kg-1，有效磷84.7 mg·kg-1，速效鉀214 mg·kg-1，水溶性鹽分1.0 g·kg-1，有效硼0.64 mg·kg-1，交換性鎂2.1 cmol·kg-1。前茬作物為青菜。菜豆露地種植，品種為86-1(杭州科豐種子有限公司生產(chǎn))。

氮肥為山東華魯恒升化工股份有限公司生產(chǎn)的尿素(N 46.0%)，磷肥為寧波甬豐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料股份有限公司生產(chǎn)的高濃度磷肥(P2O540%)，鉀肥為德國鉀鹽公司生產(chǎn)的硫酸鉀(K2O 50%)。

1.2 處理設計

參考菜豆優(yōu)化后的肥料配比[1]，試驗設9個處理：N0PK為缺氮處理，肥料用量折P2O545 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2；NPK0為缺鉀處理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2；NP0K為缺磷處理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2；NP0K0為缺磷鉀處理，肥料用量折N 115 kg·hm-2；N0P0K0為空白處理；MNX為農(nóng)戶習慣用肥，肥料用量折N 90 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2；N0P0K為缺氮磷處理，肥料用量折K2O 85 kg·hm-2；N0PK0為缺氮鉀處理，肥料用量折P2O545 kg·hm-2；NPK為全肥處理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2。小區(qū)面積20 m2，隨機區(qū)組排列，重復3次，地塊頭尾設置保護行。

肥料采用穴施法，2021年4月9日播種、施肥一次性完成。菜豆密度為株距40 cm×行距38 cm，每小區(qū)154穴，每穴3顆豆種，即23萬株·hm-2。露地栽培，在出苗后如發(fā)現(xiàn)有缺棵，進行補種。

1.3 樣品采集與測定

2021年6月15日一次性采收菜豆豆莢與莖葉。在現(xiàn)場對每個小區(qū)的全部豆莢和莖葉稱重、記錄。部分豆莢、莖葉樣品帶回實驗室后，切碎、混勻，分別稱取豆莢、莖葉各300 g，裝入大信封。樣品先用105 ℃殺青30 min，再用60 ℃烘干至恒重，測定氮、磷、鉀、銅、錳、鐵含量。干樣磨細后硫酸-過氧化氫消煮，然后分別以擴散法測定氮含量，紫外分光光度法測定磷含量，火焰光度計法測定鉀含量。

1.4 計算公式與數(shù)據(jù)統(tǒng)計

養(yǎng)分累積量=豆莢產(chǎn)量×豆莢養(yǎng)分含量+莖葉產(chǎn)量×莖葉養(yǎng)分含量；

肥料利用率=100%×(全肥處理養(yǎng)分累積量-缺肥處理養(yǎng)分累積量)/全肥處理養(yǎng)分施用量；

肥料農(nóng)學效率=(全肥處理經(jīng)濟產(chǎn)量-缺肥處理經(jīng)濟產(chǎn)量)/全肥處理養(yǎng)分施用量。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 基礎地力

肥料的互作效應分析結果表明，氮、磷和氮、鉀的互作效應相對較高，比不施肥處理分別增產(chǎn)46.3%和46.4%；其次是氮、磷、鉀和磷、鉀的互作效應，增產(chǎn)率分別為37.4%和-6.9%。相對產(chǎn)量<50%、50%～<75%、75%～95%和>95%分別表示肥力等級極低、低、中和高。本試驗無肥區(qū)產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的72.8%，缺氮區(qū)產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的67.7%(表1)，說明土壤全氮含量為低水平；而缺磷區(qū)、缺鉀區(qū)產(chǎn)量分別占全肥區(qū)產(chǎn)量的106.5%和106.5%，說明土壤有效磷、有效鉀含量都處于較高水平。試驗用地屬于基礎地力較高。莖葉也有類似豆莢肥料互作效應的趨勢。

表1 不同處理菜豆的豆莢與莖葉產(chǎn)量

2.2 不同處理產(chǎn)量特點

從表1中發(fā)現(xiàn)，缺磷或缺鉀處理豆莢產(chǎn)量都高于全肥處理，但是同時缺磷鉀處理豆莢產(chǎn)量要低于只缺磷或只缺鉀處理，這個提示我們磷鉀在菜豆生長過程中某種程度上可能有互補機理存在；同時缺氮磷處理和缺氮鉀處理的豆莢產(chǎn)量接近，要高于空白處理，也就是說在同時缺氮的情況下，只施磷或鉀也能提高產(chǎn)量，且產(chǎn)量接近于農(nóng)戶的習慣施肥處理。菜豆產(chǎn)量結果表明，對試驗地塊而言，氮磷、氮鉀二元肥的效果要好于氮磷鉀三元肥、磷鉀二元肥。氮、磷、鉀肥料農(nóng)學效率分別為69.05、-35.73和-18.72 kg·kg-1。優(yōu)化后的氮磷鉀方案要優(yōu)于農(nóng)戶的常規(guī)施肥方案，產(chǎn)量提高2 308 kg·hm-2。各處理豆莢/莖葉產(chǎn)量比為1.07～1.35，平均值為1.23，處在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

2.3 養(yǎng)分累積量和肥料利用率

從養(yǎng)分平衡來看，各氮、鉀處理都出現(xiàn)了不同程度的虧缺(表2)，而磷除N0PK、MNX處理有盈余外，其他處理都出現(xiàn)虧缺。主要原因是本次試驗的菜豆產(chǎn)量達到了較高水平，菜豆對氮、磷、鉀的需求量較大。當N、P2O5、K2O施用量分別達194.27、80.30和278.11 kg·hm-2時就可基本滿足養(yǎng)分平衡。

表2 不同處理菜豆的養(yǎng)分平衡情況

通過計算可知，氮、磷、鉀肥料利用率分別為46.87%、-65.71%和-51.95%。可見，除氮肥利用率較高外，磷鉀肥料利用率均為負值，這也說明試驗地塊土壤中的磷、鉀含量對菜豆種植來說已經(jīng)處于較高水平。

2.4 養(yǎng)分吸收量比例關系

設P2O5的吸收量為5.00 kg·hm-2，通過計算得到各處理N、P2O5、K2O吸收量之間的比例關系(表3)。由表3可見，總的N、P2O5、K2O三者吸收量比例為10.55～14.69∶5.0∶16.64～20.39，平均值為12.46∶5.00∶18.04。由于各處理N、P2O5、K2O施入量不同及試驗過程中誤差等原因，吸收量比例在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)波動，但三者保持了一個基本穩(wěn)定的比例關系。

表3 不同處理菜豆的養(yǎng)分吸收量比例關系

N、P2O5、K2O平均含量在豆莢中分別為63.88、28.61和84.81 kg·hm-2，在莖葉中分別為86.13、32.35和132.64 kg·hm-2；三者吸收量的比例分別為11.17∶5.00∶14.96和13.67∶5.00∶20.84。可見，莖葉對K2O的需求量要遠高于豆莢，表明菜豆種植過程前期不能缺鉀，必須施用足量的鉀肥才能獲得高產(chǎn)。

2.5 銅、錳、鐵吸收累積

各處理菜豆中銅、錳、鐵吸收累積量分別達41.37～76.86、114.23～229.74和3 048.95～6 516.60 g·hm-2，平均值為60.69、172.18和4 670.86 g·hm-2。而豆莢中銅、錳、鐵累積量分別達11.36～28.33、24.17～43.13和279.36～688.41 g·hm-2，平均值為19.70、33.28和458.50 g·hm-2。莖葉中銅、錳、鐵累積量分別達28.33～54.46、88.92～195.40和2 769.58～5 828.20 g·hm-2，平均值為40.99、138.90和4 212.36 g·hm-2(表4)。可見處理間差異較大，可能由于菜豆植株各部位對銅、錳、鐵累積的含量不同造成的。菜豆對鐵的需求量較大，錳次之，對銅的需求量相對較少。

3 討論

本試驗采用優(yōu)化后的肥料配比、施肥量和種植密度，各處理得到了比當?shù)胤N植戶高40%以上、比農(nóng)戶習慣用肥高10%的菜豆產(chǎn)量。一是優(yōu)化后的肥料配比和用量基本滿足了菜豆的生長需要。二是本試驗采用穴施法，減少了肥料的損失。通過雨水的淋滲，使肥力緩慢釋放，起到了緩慢釋放肥料的效果。三是菜豆根系發(fā)達，能對較遠距離的養(yǎng)分進行吸收，穴施不影響其對肥料的充分利用。四是菜豆生長季節(jié)雨水較多，有利于穴施的肥料以進行溶解、滲透等方式釋放養(yǎng)分。

表4 不同處理菜豆的銅、錳、鐵吸收累積情況

本次試驗與2019年的試驗[1]相比，產(chǎn)量得到了較大提高，在土壤基礎地力沒有明顯高于2019年地塊的情況下，取得了比2019年試驗更高的產(chǎn)量，可能原因有三點：一是本次試驗土壤pH 7.24，低于2019年試驗地塊的8.04；二是2019年種植密度(24萬株·hm-2)高于本次試驗的23萬株·hm-2，過高的密度不利于菜豆86-1產(chǎn)量的形成；三是本次試驗期間天氣利于菜豆生長。

本次試驗與2019年的試驗結果[1]相比，菜豆N、P2O5比例非常接近，為12.46∶5.00，2019年試驗為25.7∶10.0；但K2O比例明顯提高，P2O5、K2O比例從10.0∶18.9提高到5.00∶18.04。可能主要受到菜豆產(chǎn)量的影響，產(chǎn)量越高，菜豆對K2O的累積需求就越高，而菜豆N、P2O5比例受產(chǎn)量的影響較小。同時菜豆N、P2O5、K2O比例關系受多方面因素的制約：一是分析檢測的誤差；二是取樣的誤差，如菜豆與莖葉沒有完全收集干凈等；三是莖葉與豆莢中的氮、磷、鉀量比差異。這可能是很多文獻氮、磷、鉀比例差異較大的原因。本研究計算了不同處理N、P2O5、K2O比例，并取27個小區(qū)的平均值，減少了試驗誤差。這也是2次試驗N、P2O5比例非常接近的一個重要原因。