磷肥对绿豆氮、磷、钾积累分配及产量构成因子的影响

2016-01-08李莉展铭陈宏伟万正煌刘昌燕伍广洪

湖北农业科学 2015年23期

李莉+展铭+陈宏伟+万正煌+刘昌燕+伍广洪

摘要：通过田间试验与采样分析研究了磷肥施用对绿豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.]氮、磷、钾积累量和产量构成因子的影响。结果表明，绿豆植株中氮、磷、钾养分积累量随磷肥施用量的增加呈抛物线变化趋势，施磷提高了子粒和茎秆中氮、磷、钾的积累量，其中磷素用量为90～135 kg/hm2时，养分积累量最高。施用磷肥效应方程为y=1 024.8+5.187 9x-0.023 1x2（R2=0.974），说明合理施用磷肥可以提高磷肥利用率和绿豆产量，施用过量则出现报酬递减现象。

关键词：绿豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.];磷肥;氮、磷、钾积累;产量;影响

中图分类号：S552;S143.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）23-5835-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.23.011

Effect of Phosphorus Fertilizer on N，P and K Accumulation

and Yield Component of Mung Bean

LI Li1，ZHAN Ming2，CHEN Hong-wei1，WAN Zheng-huang1，LIU Chang-yan1，WU Guang-hong1

（1.Institute of Food Crops， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064，China;

2.College of Plant Science and Technology， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China）

Abstract： Through the field experiment and the sampling analysis， effect of phosphorus fertilizer on nitrogen，phosphorus and potassium accumulation and yield component of mung bean was studied. The results indicated that there was a parabola regular pattern of the nutrient accumulation while the application rate of phosphorus fertilizer increased. The total accumulation of nitrogen，phosphorus and potassium in the mung bean stems and pods was increased with the application rate of phosphorus fertilizer increasing，and the maximum was at 90～135 kg/hm2 phosphorus fertilizer. The regression equation was y=1 024.8+5.187 9x-0.023 1x2（R2=0.974），which indicated that proper phosphorus application could increase mung bean yield and improve the utilization efficiency， but excessive amount of fertilizer application should reduce the fertilizer usage efficiency.

Key words： mung bean[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.];phosphate fertilizer;nitrogen，phosphorus and potassium accumulation;yield;effect

绿豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.]作为高蛋白、低脂肪、中淀粉、医食同源作物，是人们理想的营养保健食品，近年来随着人们生活水平的提高和绿豆经济利用价值的挖掘，绿豆的需求量也呈现出日益增加的趋势[1]。绿豆是湖北省丘陵和山地重要的杂粮作物之一，其生育期短、适播期长、适应性广，与其他作物相比具有独特的生理优势[2]。

营养元素是植物产量形成的物质基础之一。磷在土壤中含量虽少，但对作物生长发育、产量及品质形成有着重要影响。磷是磷脂和核酸的必要成分，也是核蛋白质和许多辅酶的组成成分，在植物的光合和呼吸作用中起着非常重要的作用[3，4]。磷以多种途径参与植物体内的各种代谢过程，对碳水化合物、蛋白质、脂肪等一系列有机营养的合成、分解和运输等生命活动过程有着重要的影响，土壤中适量的磷可以促进作物花芽的分化和结实率的提高;磷在氮素代谢过程中必不可少，影响着作物对氮素和其他养分的利用，当土壤磷含量过低时也会导致植物对氮素的吸收和利用降低[5-7]。然而自然土壤中的有效磷难以满足植物最佳生长的需要，如何提高土壤中磷的有效性成为人们普遍关注和研究的内容。前人尽管对绿豆施肥效果已有一定的研究，但有关磷肥施用量对绿豆不同器官养分含量和产量构成因素影响的研究尚不深入。本试验通过测定、分析不同磷素水平下绿豆养分吸收积累量，比较磷肥用量对绿豆子粒产量的影响，探讨绿豆对磷肥施用的反应规律，以期为绿豆高产栽培提供一定的理论依据。endprint

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2009年6-9月在湖北省农业科学研究院南湖试验农场进行，试验农场位于北纬30°28′，东经114°25′，海拔20 m，年平均日照时间为2 080 h，日平均气温≥10 ℃的总积温为5 190 ℃，温度年较差、日较差大，年降水量1 269 mm，降水季节分布不均匀，年蒸发量1 500 mm，全年无霜期270 d。

试验地前作为小麦，土壤基本肥力性质为：pH 6.73，有机质含量2.97%，全氮含量0.84 g/kg、全磷含量0.66 g/kg、全钾含量5.09 g/kg、速效磷含量39.8 mg/kg、速效钾含量56.3 mg/kg。

1.2 供试材料

供试绿豆为鄂绿4号，2009年通过湖北省农作物品种审定委员会审定。该品种株型紧凑，直立生长，子粒种皮黑色，有光泽，结荚集中，不炸荚，不褐变，适于一次性收获。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积为3.2 m×5.0 m=16.0 m2。试验设5个磷素（P2O5）水平，分别为0、45、90、135、180 kg/hm2。试验施纯N 60 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2。

2009年6月15日条播，行距为30 cm，7月1日定苗，以小区面积进行定株，种植密度为15.0万株/hm2。供试肥料氮肥为尿素，含N量为46.5%;磷肥为过磷酸钙，含P2O5为12.5%;钾肥为氯化钾，含K2O为60%。磷肥、钾肥基施，氮肥1/2做基肥，1/2于分枝期结合松土时追施。

1.4 测定指标及方法

植株氮、磷、钾测定：每处理在绿豆分枝期和成熟期选取代表性植株5株，按照叶片、茎秆（含叶柄）和荚果3部分在105 ℃烘箱中杀青40 min，75 ℃烘干至恒重后测定干物重，干样粉碎后充分混合，制成分析样品，测定氮、磷、钾含量。准确称取样品0.200 g经H2SO4-H2O2消煮后，用凯氏定氮法测定全氮，钒钼黄比色法测定全磷，火焰光度计法测定全钾[8]。

成熟时各处理小区取3行，每行取中间3 m的植株进行小区测产，并另取样5株测定单株荚数、单株粒数、单株荚重、单株粒重、百粒重、开花数、成荚率。

计算磷肥的偏生产力和农学利用率。其中，磷肥偏生产力=施磷区产量/施磷量;磷肥农学利用率=（施磷区产量-空白区产量）/施磷量。

1.5 数据分析方法

数据处理采用Excel 2003和DPS 7.05统计分析软件对数据进行多重比较和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同磷肥水平对绿豆产量的影响

对比不同磷肥施用水平下绿豆的群体产量可知，施用磷肥能显著提高绿豆的产量（表1）。施用磷肥处理的绿豆产量均比不施磷肥增产，其中以施磷量为135 kg/hm2处理的产量最高，平均为1 305.34 kg/hm2，与不施磷处理相比，差异达极显著水平，增产幅度达28.66%。施磷量为45、90 kg/hm2处理的产量与不施磷处理间产量有显著性差异，增产幅度分别为22.14%和26.35%，施磷量为180 kg/hm2处理的产量仍高于不施磷处理，但差异未达到显著水平。4个磷肥施用水平中，各施磷处理的增产幅度为19.41%～28.66%，平均增产率达24.14%。不同施磷水平之间的产量差异不显著。绿豆产量随着磷肥施用量的增加呈现出先增加而后略有降低的变化趋势，当磷素施用量在0～135 kg/hm2范围内时，随着磷肥用量的增加，绿豆群体产量呈现递增的趋势，若磷素用量超过135 kg/hm2时，绿豆产量呈下降趋势，表明适量施用磷肥能协调绿豆库源关系、促进群体增产潜力的发挥，若过度施用磷肥则会阻碍群体产量的提高。

2.2 不同磷肥水平对绿豆产量构成因素的影响

表2表明，在氮、钾肥施用量相同的情况下，增施磷肥能明显促进绿豆各产量因素的构成。如，施用磷肥后，绿豆单株荚果数的增加幅度达14.4%～23.5%，其中以施磷量为90 kg/hm2处理对绿豆单株荚果数形成的促进作用最大，超过此用量，磷肥的促花增荚效应逐渐降低;绿豆每荚粒数的增幅为15.2%～34.2%，磷肥对百粒重的影响较小，但增幅仍然达1.8%～8.1%，其中施磷量为135 kg/hm2处理对绿豆每荚粒数和百粒重的促进作用最明显，超过这一施用水平则表现为高磷施用的报酬递减现象。分析不同施磷处理的单株花数可知，磷肥对花芽的分化有较好的促进作用，增施磷肥后绿豆单株花数明显增加，增加幅度为0.07%～47.4%，随着磷肥用量的增加，绿豆单株花数呈抛物线变化趋势，以施磷量为90 kg/hm2和135 kg/hm2处理单株花数较多。可见，在一定的范围内增加磷肥施用量，可促进绿豆花芽的分化，增加单株荚果数和每荚粒数，提高百粒重，并最终通过产量体现出来。绿豆的单株成荚率主要受绿豆单株花数和结荚数的影响，分析表2可知，施磷能增加绿豆的单株花数和单株荚果数，但花数和荚果数的增加不成正比，表明绿豆开花成荚率的提高不只受磷肥施用量的影响，如何减少绿豆的落花和落荚还有待于进一步的研究。

2.3 不同磷肥水平对分枝期绿豆植株氮、磷、钾积累的影响

由表3可知，绿豆分枝期不同器官的养分积累存在明显差异，各处理绿豆叶片和茎秆中氮素和磷素的积累量均表现为叶片高于茎秆，而钾素的积累量表现为茎秆高于叶片。绿豆茎杆中氮、磷、钾积累量表现为钾>氮>磷，其中钾素占茎秆3元素总积累量的59.1%～65.2%，磷素占5.6%～7.3%。绿豆叶片中各养分的积累量表现为氮>钾>磷，其中氮素占叶片3元素总积累量的50.1%～65.5%，含量最少的磷素占6.8%～9.1%。endprint

比较不同施磷肥处理间的养分积累可知，合理施用磷肥能明显增加绿豆分枝期茎秆和叶片的氮、磷、钾养分积累。与不施磷肥处理相比，增施磷肥后绿豆茎秆中氮素的积累量增加了19%～53%，叶片中氮素的积累量增加了42%～59%，但当磷的施用量超过135 kg/hm2时，绿豆叶片中氮素的积累量明显降低。与不施磷肥处理相比，增施磷肥后绿豆单株磷素的积累量增加了50%～71%，当磷的施用量低于90 kg/hm2时，叶片中磷素的积累量相对较多，当磷的施用量高于90 kg/hm2时，绿豆叶片磷素的积累量表现出报酬递减现象。与不施磷肥处理相比，施磷肥各处理的绿豆单株钾素的积累量增加幅度在38%～70%，随着磷肥用量的增加绿豆单株钾素的积累量呈抛物线变化趋势，以施磷量为135 kg/hm2处理的钾素增加量最大，当磷的施用量高于135 kg/hm2时，绿豆单株钾素的积累量表现为下降趋势。

2.4 不同磷肥水平对成熟期绿豆植株氮、磷、钾积累的影响

由表4可知，增施磷肥后，成熟期绿豆植株中氮、磷、钾养分的积累量随磷肥施用量的增加呈抛物线变化趋势，表明适量施用磷肥能促进绿豆的群体养分的积累，过度施用磷肥则会导致报酬递减现象的产生。分析表4中绿豆植株各器官的养分积累量可知，与不施磷肥处理相比，合理增施磷肥后（磷的施用量为45～135 kg/hm2），绿豆植株磷素含量的增加幅度较大，平均为133%～137%，其中茎杆和荚果磷含量的增加幅度分别可达246%～315%和221%～282%。在氮、钾肥施用量相同的情况下，与不施磷肥处理相比，增施磷肥还可提高绿豆茎杆中氮素的积累，其中施磷量为90 kg/hm2处理的氮含量增加幅度最大，达71%;荚果中氮素积累量增幅最大的是施磷量为135 kg/hm2处理，为17%。与不施磷处理相比，绿豆成熟期荚果中钾素积累增幅最大的是施磷量为90 kg/hm2处理，可达26%;叶片中钾素积累量最大的是施磷量为135 kg/hm2处理，增幅可达36%;茎秆中钾含量最大可增加28%。可见，施用适量磷肥能明显增加绿豆成熟期地上部分各器官N、P、K养分积累量，说明施用磷肥对提高绿豆养分吸收积累率具有明显的促进作用。

在绿豆成熟期，不同器官中各种养分的积累比例也存在差异。绿豆植株、叶片和荚果中养分的积累量表现为氮>钾>磷，茎秆养分积累量表现为钾>氮>磷。分析不同处理茎秆中3元素的积累量可知，施磷量为90 kg/hm2处理的养分总积累量最高，尤其是氮素的积累量较其他处理有较大优势。分析不同处理间叶片养分积累量可知，施磷量为45 kg/hm2处理的3元素总积累量最高，施磷量为135 kg/hm2处理的叶片钾素积累量最高。分析不同处理荚果的养分积累量可知，施磷量为135 kg/hm2处理最高，其次为90 kg/hm2，再次为180 kg/hm2和45 kg/hm2，不施磷处理最低，表明适量增施磷肥有利于养分在荚果中的分配和累积。

2.5 磷肥利用效应分析

对磷肥的利用效率进行分析可知，不同施磷处理的磷肥利用率有明显的差别。磷肥偏生产力反映了绿豆吸收肥料磷和土壤磷后所产生的边际效应。随着施磷量的增加，磷肥偏生产力逐渐降低，以施磷45 kg/hm2最高，为27.54 kg/kg（P2O5）。磷肥农学利用率表示的是施用每千克纯磷增收绿豆产量的能力，随着施磷量的增加，磷肥农学利用率逐渐降低，以施磷45 kg/hm2最高，为4.99 kg/kg（P2O5）。拟合磷肥用量与绿豆产量间的一元二次肥料效应方程为y=1 024.8+5.187 9x-0.023 1x2（R2=0.974）。方程中二次项系数为负值，说明过量施用磷肥会降低绿豆产量，造成肥料利用率的下降。根据方程求解得出磷素推荐的最高用量为112 kg/hm2，最佳经济用量为103 kg/hm2。根据肥料效应方程以及相应的磷肥推荐用量计算本试验的理论最高产量为1 316.1 kg/hm2;理论最佳经济产量为1 314.1 kg/hm2，与理论最高产量差别不显著。因此在实际运用中应综合考虑生产中投入和产出的关系，寻求得到最高利润。

3 小结与讨论

磷是作物营养三要素之一，对作物生长发育的影响是多方面的，适量的磷营养供应是促进作物各种代谢过程顺利进行，促进作物达到根深、秆壮、生长发育正常的保证[9-15]。本试验结果表明，在氮、钾肥施用量相同的情况下，合理增施磷肥能明显促进绿豆单株花芽的分化，不同磷素水平对促进绿豆花数和单株荚果数的影响为施磷量90 kg/hm2处理最高，135 kg/hm2处理次之，180、45 kg/hm2处理较低，不施磷肥处理最低。表明增施磷肥可提高绿豆单株荚果数，增加每荚粒数，提高百粒重，并最终通过群体产量体现出来。但超量施用磷肥则促花增荚效应显著降低，表现出高磷施用的报酬递减现象，造成投入成本的增加和资源浪费。

绿豆分枝期不同器官的养分积累表现为叶片养分总积累量大于茎秆，其中叶片中氮素积累较多，占50%以上，茎秆中钾素积累较多，占60%左右。合理施用磷肥能提高绿豆植株氮、磷、钾养分积累，其中磷素的积累量可提升50%～71%，钾素的积累量可提升38%～70%，而氮素的积累量在施磷量小于180 kg/hm2时可提升44%～56%。

增施磷肥后，成熟期绿豆植株中氮、磷、钾养分的积累量随磷肥施用量的增加呈抛物线变化趋势，其中磷素用量为90～135 kg/hm2时，养分积累量较高。若磷素用量超过135 kg/hm2，则绿豆植株中氮、磷、钾素的积累量都呈下降趋势，出现报酬递减现象。合理增施磷肥可提高成熟期绿豆的养分积累量，其中叶片和荚果中的积累量表现为氮>钾>磷，绿豆茎秆养分积累量表现为钾>氮>磷，以施磷量为90 kg/hm2处理的群体总积累量最高，尤其是氮素的积累量较其他处理有较大优势。endprint

随着施磷量的增加，磷肥偏生产力和磷肥农学利用率逐渐降低，以施磷量为45 kg/hm2最高，分别为27.54 kg/kg（P2O5）和4.99 kg/kg（P2O5）。根据绿豆产量得到的磷肥效应方程，绿豆磷素推荐最高用量为112 kg/hm2，最佳经济用量为103 kg/hm2。

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