菜用大豆“75-3”6種養(yǎng)分平衡分析

王冬群，成美玲，金萬國

(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；3.慈溪市宗漢萬國蔬菜農(nóng)場，浙江慈溪 315399)

菜用大豆“75-3”是福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究所從我國臺灣省引進(jìn)[1]，適合在杭州灣沿岸廣泛種植的大宗蔬菜作物。目前施肥對大豆產(chǎn)量及品質(zhì)影響的研究已有相關(guān)報(bào)道[2-6]。但菜用大豆“75-3”肥料吸收利用特點(diǎn)研究較少。通過試驗(yàn)得到一種農(nóng)作物的養(yǎng)分吸收配比和吸收量后，可以估算得到這種農(nóng)作物需要施用的肥料配比和用量。同一種作物不同品種對肥料的配比和用量要求都可能不同。同時肥料施用于地中到被農(nóng)作物的吸收過程中，由于受淋洗、土壤性質(zhì)等多種因素的共同影響，肥料實(shí)際利用效果也會有較大差異。通常需要經(jīng)過技術(shù)人員反復(fù)田間試驗(yàn)，驗(yàn)證其正確性，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚员銓?shí)際推廣應(yīng)用。在前期試驗(yàn)，采用養(yǎng)分平衡法得到了菜用大豆最優(yōu)的氮(N)、磷(P)、鉀(K)配比和施用量[7]，采用不同水平的肥料和種植密度試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化了肥料使用量和種植密度[8]。筆者擬對前期得到的NPK配比和重量、種植密度在田間進(jìn)行進(jìn)一步的對比與驗(yàn)證。

為驗(yàn)證優(yōu)化后的肥料配比和用量，通過與農(nóng)民習(xí)慣施肥等比較，并通過養(yǎng)分累積量、肥料利用率、肥料農(nóng)學(xué)效率、肥料偏生產(chǎn)力等評價(jià)指標(biāo)對優(yōu)化后的施肥方案進(jìn)行分析，以期驗(yàn)證施肥方案以及對方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，同時對硼(B)、鎂(Mg)、鉬(Mo)吸收累積特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況菜用大豆“75-3”肥料與密度驗(yàn)證試驗(yàn)在慈溪市宗漢街道萬國蔬菜農(nóng)場進(jìn)行，120°13′34″E、23°14′3.4″N。試驗(yàn)地塊0～20 cm土壤的基礎(chǔ)理化性質(zhì)：pH為8.23，全氮0.69 g/kg，水解性氮57.5 mg/kg，有機(jī)質(zhì)10.0 g/kg，有效磷26.1 mg/kg，速效鉀169 mg/kg，水溶性鹽分0.4 g/kg，有效硼0.47 mg/kg，有效鉬0.12 mg/kg，交換性鎂2.0 cmol(1/2Mg2+)/kg。前茬為青花菜。露地種植菜用大豆，品種為“75-3”。2021年4月22日播種施肥一次性完成，不覆膜。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)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%)，磷肥為寧波市甬豐農(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%)。播種、施肥同一天完成，不追施。采用穴施法，每4穴菜用大豆中間施1穴肥料。地塊頭尾設(shè)保護(hù)行。菜用大豆種植密度為每穴3顆豆種，150穴/區(qū)(株距×行距為40 cm×33 cm)，每個小區(qū)20 m2，即22.5萬株/ hm2。

按菜用大豆優(yōu)化后的肥料配比：N、P2O5、K2O施入量分別為149、45、104 kg/hm2，三者比例為33.1∶10.0∶23.1。農(nóng)戶習(xí)慣施肥N、P2O5、K2O 施入量分別為142、90、90 kg/hm2。具體施肥量見表1。所用肥料在實(shí)驗(yàn)室采用精度為0.01 g電子天平準(zhǔn)確稱量，在塑料袋中充分混勻。

表1 菜用大豆不同施肥水平和密度試驗(yàn)處理Table 1 Experiments on different fertilization levels and density of vegetable soybean 單位：kg/hm2

1.3 樣品采集與測定在菜用大豆成熟期2021年7月18日豆莢、莖葉一次性采收。現(xiàn)場對每個小區(qū)的全部菜用大豆豆莢和莖葉稱重、記錄。部分豆莢、莖葉樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，切碎、混勻分別稱取豆莢、莖葉各400 g。先用105 ℃殺青30 min，再用60 ℃烘干至恒重。干樣磨細(xì)后，分別采用NY/T 2017—2011測定全氮、全磷、全鉀含量，采用GB 5009.268—2016第一法測定硼、鉬含量和第二法測定鎂含量。

1.4 計(jì)算公式與統(tǒng)計(jì)分析方法

養(yǎng)分累積量=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量×蔬菜全NPK含量+外葉產(chǎn)量×外葉全NPK含量

(1)

肥料利用率=

(2)

肥料農(nóng)學(xué)效率=

(3)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 地力分析肥料的互作效應(yīng)分析結(jié)果(表2)表明，N、K和N、P、K 的互作效應(yīng)相對較高，豆莢產(chǎn)量比不施肥處理分別增產(chǎn)25.87%和30.39%；其次是N、P 和P、K的互作效應(yīng)，增產(chǎn)率為23.25%和19.29%。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。無肥區(qū)豆莢產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的76.69%；缺氮區(qū)豆莢產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的91.48%，說明土壤全氮含量為中等水平；而缺磷區(qū)豆莢產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的96.53%，說明土壤有效磷含量處于較高水平；缺鉀區(qū)的豆莢產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的94.52%，說明土壤有效鉀含量處于較高水平。由此可知，試驗(yàn)用地基礎(chǔ)地力較高。

表2 菜用大豆肥料互作效應(yīng)和地力養(yǎng)分豐缺情況Table 2 Interaction effect of vegetable soybean fertilizer and abundance and shortage of soil nutrients

2.2 不同處理產(chǎn)量由表2可知，缺氮、缺磷、缺鉀處理豆莢產(chǎn)量均低于全肥組。莖葉產(chǎn)量也有類似現(xiàn)象。優(yōu)化后的NPK產(chǎn)量最高，比施肥量大的NBFA、HFDE、MNXG均高。NPK肥料農(nóng)學(xué)效率分別為7.83、10.56、7.21 kg/kg。豆莢/莖葉在2.33～2.78，遠(yuǎn)高于菜用大豆“高雄9號”豆莢/莖葉1.35～2.04[9]，可能是由于品種或產(chǎn)量大小的差異造成。

2.3 菜用大豆養(yǎng)分累積、肥料利用率由表3可知，N元素在NPK0、NP0K、NPK、MNXG 4個處理中保持了基本的養(yǎng)分平衡，在NBFA、HFDE處理中盈余較多。P2O5除在NBFA、HFDE、MNXG 3個處理中出現(xiàn)盈余外，其余處理都有不同程度的虧缺。K2O除在NBFA、HFDE 2個處理有盈余外，在其他處理均出現(xiàn)虧缺。主要原因是該試驗(yàn)的菜用大豆產(chǎn)量達(dá)到了較高水平，需要吸收較多的營養(yǎng)元素。當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)量為13 690 kg/hm2時，施用N、P2O5、K2O分別為159.56、54.87、139.88 kg/hm2才能基本滿足養(yǎng)分平衡。N、P2O5、K2O肥料利用率分別為16.59%、-2.67%、22.37%。

表3 各處理養(yǎng)分平衡情況Table 3 Nutrient balance of each treatment

2.4 菜用大豆各處理氮磷鉀(N、P2O5、K2O)吸收量比例關(guān)系設(shè)菜用大豆對P2O5的吸收量為10.0，通過計(jì)算得到各處理N、P2O5、K2O吸收量的比例關(guān)系見表4～6。總的N、P2O5、K2O三者吸收量為24.57～31.12、10.00、21.96～27.28，平均值為28.17、10.00、23.56。豆莢中N、P2O5、K2O吸收量平均值為120.27、38.06、90.05 kg/hm2，三者比例關(guān)系為31.62、10.00、23.66；莖葉中N、P2O5、K2O吸收量平均值為20.53、11.96、27.72 kg/hm2，三者比例關(guān)系為17.26、10.00、23.29。

莖葉中N、P2O5、K2O三者比例范圍較大，可能原因是莖與葉中N、P2O5、K2O含量差異大，而在取樣過程中又不能做到在各個樣品中莖與葉比完全一致。但通過多次處理的檢測，取平均值可以得到接近真值的結(jié)果。在整棵菜用大豆中N、P2O5、K2O比例出現(xiàn)波動，一個重要原因是各處理豆莢產(chǎn)量不同。

各處理N、P2O5、K2O比例并沒有因?yàn)镹、P2O5、K2O施入量不同而吸收量比例出現(xiàn)有規(guī)律的變化，三者保持了一個基本穩(wěn)定的比例關(guān)系。這個特點(diǎn)為設(shè)計(jì)菜用大豆肥料配比提供了重要依據(jù)。

表4 菜用大豆各處理氮磷鉀(N、P2O5、K2O)吸收量比例關(guān)系Table 4 Proportion of nitrogen，phosphorus and potassium(N，P2O5，K2O)uptake in vegetable soybean

2.5 硼、鎂、鉬吸收累積各處理對B、Mg、Mo養(yǎng)分累積分別達(dá)111.67～153.80 g/hm2、17.29～26.66 kg/hm2、10.90～16.48 g/hm2，平均值分別為141.26 g/hm2、23.21 kg/hm2、13.38 g/hm2，可見處理間差異較大。三者比例關(guān)系為5.43～6.74、1 000、0.48～0.69，平均值為6.09、1 000、0.58。可見菜用大豆需要鎂的含量較多。菜用大豆豆莢B、Mg、Mo養(yǎng)分累積分別達(dá)74.26～101.10 g/hm2、10.95～14.76 kg/hm2、9.30～13.88 g/hm2，平均值為90.98 g/hm2、13.31 kg/hm2、11.30 g/hm2。菜用大豆莖葉B、Mg、Mo養(yǎng)分累積分別達(dá)37.40～58.16 g/hm2、6.34～12.89 kg/hm2、1.43～2.67 g/hm2，平均值為50.28 g/hm2、9.90 kg/hm2、2.08 g/hm2。可見豆莢對B、Mg、Mo需求量大于莖葉(表7～9)。

表5 菜用大豆豆莢各處理氮磷鉀(N、P2O5、K2O)吸收量比例關(guān)系Table 5 Proportion of nitrogen，phosphorus and potassium(N，P2O5，K2O)uptake by vegetable soybean pods in different treatments

表6 菜用大豆莖葉各處理氮磷鉀(N、P2O5、K2O)吸收量比例關(guān)系Table 6 Proportion of nitrogen，phosphorus and potassium(N，P2O5，K2O)uptake by vegetable soybean stems and leaves in different treatments

3 討論

用養(yǎng)分平衡法來測算農(nóng)作物生長所需的養(yǎng)分含量是一種簡單直觀有用的方法。該研究驗(yàn)證優(yōu)化后的方案為當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)量為13 690 kg/hm2時，一次性穴施法，施用N、P2O5、K2O分別為159.56、54.87、139.88 kg/hm2，施用B、Mg、Mo分別為141.26 g/hm2、23.21 kg/hm2、13.38 g/hm2，為指導(dǎo)菜用大豆科學(xué)施肥提供了依據(jù)。

表7 菜用大豆整體B、Mg、Mo吸收累積情況 Table 7 Absorption and accumulation of B，Mg and Mo in vegetable soybean

表8 菜用大豆豆莢各處理B、Mg、Mo吸收累積情況Table 8 Absorption and accumulation of B，Mg and Mo in vegetable soybean pods

菜用大豆根系發(fā)達(dá)[10]，能對較遠(yuǎn)距離的養(yǎng)分進(jìn)行吸收，再加上其生長季節(jié)雨水較多，因此適合采用穴施法。一次性穴施法，節(jié)約了施肥成本，同時減少了肥料的損失，是一種適合菜用大豆的施肥方法。在實(shí)際生產(chǎn)中，只要一次性施入一定數(shù)量特定比例的肥料即可。

NPK在肥料施入出現(xiàn)虧缺的情況下，還能高產(chǎn)，主要原因是土壤中有效磷、有效鉀等養(yǎng)分含量相對較高。由此表明如果土壤中有較高的養(yǎng)分含量，即使后期沒有施足夠的肥料同樣也能高產(chǎn)。寧海龍等[11]認(rèn)為磷肥對大豆籽粒氮素含量的作用有正有負(fù)。寧海龍等[11]、張興梅等[12]認(rèn)為鉀肥對大豆籽粒氮素含量的作用為負(fù)效應(yīng)。這與該研究結(jié)果一致。

表9 菜用大豆莖葉各處理B、Mg、Mo吸收累積情況Table 9 Absorption and accumulation of B，Mg and Mo of vegetable soybean stem and leaf

一種農(nóng)作物所需的施肥配比和施肥量主要受到3個方面因素的制約，首先是植物本身對NPK等大量元素和B、Mg、Mo等中微量元素吸收積累量，其次是土壤本身N、P、K、B、Mg、Mo等元素含量，最后是土壤的性質(zhì)，如pH、淋洗、施肥方式等因素。該試驗(yàn)通過在特定地塊中反復(fù)多年的試驗(yàn)，得到了在該地塊條件下菜用大豆最佳的施肥配比和施肥量，達(dá)到了最佳的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。