豌豆均衡营养肥对豌豆产量及品质的影响

郭志刚，胡山鹰，金 涌，张丽平，崔同华，李冬莲，陈怡彤

(1.清华大学化工系 北京 100084；2.北京市平谷区农业技术推广站 北京 101207；3.浙江清华长三角研究院现代农业工程技术研究所 浙江嘉兴 314000)

豌豆是粮、饲、菜兼用作物[1]，是重要的食用豆类作物之一，具有较全面而均衡的营养，既是人们的主食或副食品，也是各种畜禽饲料的添加剂，是一种良好的蛋白及能量食品原料[2]。豌豆具有生长周期短、抗旱耐瘠、适应性和耐寒力强、生长周期短等优点[3]，可以在早春主要作物种植前或在主要作物收获后的晚秋，利用剩余的光、热、水等资源完成其栽培过程，是轮作中的好茬口[4-5]。此外，豌豆的根瘤可以进行生物固氮，1 hm2豌豆田可固定空气中的氮素75～90 kg[6]。种植豌豆不仅能促进土壤中氮素的积累，而且能改善土壤的物理性质，是改良土壤的先锋作物[7]，有利于土壤改良和促进下茬非豆科作物增产。

豌豆是谷物中少有的健康食品，具有调颜养生、抗菌消炎、清凉解暑、益中气、止泻、利尿、通便、解毒等功效[8]。豌豆富含各种维生素，其中维生素B1的含量是豆腐的18倍，维生素B2和维生素PP的含量分别是豆腐的2.5倍和14倍；含有较多的类胡萝卜素类物质，如叶黄素，α、β、γ-胡萝卜素，隐黄素等，在人体内转化成维生素A后，能促进视网膜上的视紫质再生，可预防或缓解近视，保护和提高视力。

我国是豌豆种植大国，年种植面积约为1 100 000 hm2，但单产不到德国和法国的一半，平均单产只有1 545 kg/hm2，总产量不到1 700 kt/a，远不能满足国内市场的需求，因此每年还需大量进口豌豆。同时，我国在豌豆栽培中存在施肥不科学现象，不仅大大增加了生产成本，而且影响了豌豆的品质和产量。为了提高豌豆单产和品质，增强其抗倒伏能力，同时改善农业生态环境，根据豌豆生长发育过程中对各种营养元素的需求，设计了豌豆均衡营养肥，并在北京市平谷区兴谷街道杜辛庄和峪口镇峪口村开展了大田肥效试验。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试豌豆：杜辛庄为“中豌6号”，峪口村为“长寿仁”。

供试肥料：豌豆均衡营养肥，N-P2O5-K2O=12.00∶1.68∶13.80，浙江清华长三角研究院现代农业工程技术研究所设计，北京水木沃土生物科技有限公司配制并提供；复合肥，N-P2O5-K2O=15-15-15，市售；尿素，w(N)=46.7%，市售。

1.2 试验设计

杜辛庄的对照田和试验田面积均为3.33 hm2。对照田底施复合肥300 kg/hm2，中耕追施尿素300 kg/hm2，氮、磷、钾总施用量为185.10+45.00+45.00=275.10(kg/hm2)。试验田底施豌豆均衡营养肥600 kg/hm2，不追肥，氮、磷、钾总施用量为72.00+10.08+82.80=164.88(kg/hm2)。

峪口村的对照田和试验田面积也均为3.33 hm2。对照田底施复合肥495 kg/hm2，中耕追施尿素300 kg/hm2，氮、磷、钾总施用量为214.35+74.25+74.25=362.85(kg/hm2)。试验田底施豌豆均衡营养肥600 kg/hm2，不追肥，氮、磷、钾总施用量为72.00+10.08+82.80=164.88(kg/hm2)。

1.3 样品采集和预处理

1.3.1 土壤样品采集

施肥前后分别在试验区域内选取10个代表性样点，按照随机、等量的原则，避开地角、田埂等位置，铲去表层3 mm左右表土，然后用取土器垂直取样法取0～30 cm土壤样本，将土样混匀放入取样袋并做好标记，每个试验处理取3份土样。取回的土样自然风干，筛出根系、石子等杂物，采用四分法处理，分别取适量土样再过筛，用于测定各项养分指标。

1.3.2 豌豆样品采集

用于品质检测的豌豆样品于7月上旬取样。每个处理随机选择3条垄各取3株豌豆秧，即每个处理采集9株豌豆秧，装入牛皮纸袋并做好标记，带回实验室后将豆秧、豆荚和豌豆分开晾晒，分别用于测定豌豆品质相关指标。

1.4 测定项目与方法

豌豆品质相关指标测定方法参考文献[9]和文献[10]。

豌豆干物质含量测定：新鲜豌豆称量后置于烘箱中105 ℃处理30 min，80 ℃烘干至恒质量，冷却称量后计算干物质含量。百粒质量测定：随机取100粒豌豆称取质量，取3组计算平均值。可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝法测定；淀粉含量采用双波长法测定；可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定；黄酮含量采用三氯化铝法测定。

豌豆和豆秧中的全氮含量采用凯氏定氮法进行测定；全磷和全钾含量采用JN-QYF型全项目土壤肥料养分检测仪进行测定，测定方法参考该仪器配套的植株干基中全氮、全磷、全钾含量快速检测方法包。

土壤养分含量采用JN-QYF型全项目土壤肥料养分检测仪测定，各项指标测定方法均采用该仪器配套的快速检测方法包。

1.5 数据分析处理

采用Excel 2007进行数据处理，SPSS 17.0统计分析软件进行差异显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 不同施肥处理对豌豆产量和品质的影响

杜辛庄第1年的试验结果(表1)表明：施用豌豆均衡营养肥的豌豆干物质、百粒质量、产量以及可溶性总糖、总淀粉和支链淀粉含量与对照田的相比均有所增加；可溶性总糖、总淀粉和支链淀粉含量与对照田的差异达到了显著水平(p<0.05)，分别提高了7.6%、40.8%和46.0%；产量与对照田的相比提高了2.7%。德国是世界上豌豆单产最高的国家，其产量为4 035 kg/hm2；杜辛庄试验田的产量达到了3 322.5 kg/hm2，远高于我国平均水平。综上所述，豌豆均衡营养肥处理不但减少了氮、磷的使用量，而且能够提高产量，并大幅度改善豌豆的品质。

峪口村第1年的试验结果(表2)表明：施用豌豆均衡营养肥的豌豆干物质、百粒质量以及可溶性总糖、总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量与对照田的相比均有所增加，黄酮和可溶性蛋白含量有所下降；产量与对照田的相比提高了2.8%。豌豆均衡营养肥在氮、磷投入较少的前提下，不仅没有减产，还提高了豌豆的品质。

杜辛庄第2年试验结果(表3)表明：施用豌豆均衡营养肥的豌豆干物质、百粒质量与对照田的相比无显著性差异，可溶性蛋白、可溶性总糖和黄酮含量显著高于对照田的，粗蛋白含量比对照田的高3.9%左右；总淀粉、支链淀粉含量与对照田的相比有所降低；产量比对照田的提高了8.4%；与第1年试验结果相比，豌豆均衡营养肥处理的产量提高了3.1%，其可溶性蛋白和直链淀粉含量也有所增加。

表1 杜辛庄第1年不同施肥处理对豌豆产量和品质的影响

表2 峪口村第1年不同施肥处理对豌豆产量和品质的影响

表3 杜辛庄第2年不同施肥处理对豌豆产量和品质的影响

2.2 不同施肥处理对豌豆养分吸收的影响

如表4所示：“长寿仁”豌豆中的氮、磷含量远超过豆秧，而豆秧中的钾含量高于豌豆中的；对照田豌豆和豆秧中的氮、磷、钾含量与施用豌豆均衡营养肥处理的基本相同，其氮磷钾总量分别为155.10、165.90 kg/hm2。尽管对照田施入的氮磷钾总量远大于试验田的，但被豌豆和豆秧吸收的氮磷钾总量相差不大，这表明豌豆所能吸收利用的氮磷钾总量基本上是一个常数，与产量成正相关。

表4 不同施肥处理对“长寿仁”豌豆和豆秧中氮、磷、钾含量的影响

不同施肥处理“长寿仁”豌豆对氮、磷、钾利用率的影响见表5。对照田豌豆对氮、磷、钾的利用率分别为53.32%、9.70%、45.25%。而施用豌豆均衡营养肥处理的豌豆对氮的利用率大于100%，表明施肥中的氮不足而从土壤中吸收了部分氮；对磷的利用率高达62.50%，远高于对照田的；对钾的利用率为36.78%，低于对照田的。试验田豌豆对钾的利用率不高的主要原因是为了增强抗倒伏能力，在豌豆均衡营养肥中提高了钾的比例，但从试验结果来看，豆秧中的钾含量并没有增加，表明豌豆对钾的需求量不大，同时也表明豌豆均衡营养肥中氮的比例过低。

表5 不同施肥处理“长寿仁”豌豆对氮、磷、钾利用率的影响

第2年不同施肥处理对“中豌6号”豌豆和豆秧中氮、磷、钾含量的影响见表6。豌豆中的氮、磷、钾含量均高于豆秧中的；尽管对照田和试验田养分施用量不同，但2个处理的豌豆和豆秧中的氮、磷、钾含量相差不大；由于豌豆均衡营养肥处理的豌豆产量相对较高，其消耗的氮、磷、钾量也相对较多；对照田和试验田的氮、磷、钾总消耗量为207.9～242.55 kg/hm2；与“长寿仁”豌豆相比，“中豌6号”豌豆的产量较高，也消耗了较多的氮、磷、钾。

表6 第2年不同施肥处理对“中豌6号”豌豆和豆秧中氮、磷、钾含量的影响

2.3 施肥前后土壤中养分含量变化

施肥前后杜辛庄和峪口村豌豆田的土壤养分含量分析结果见表7和表8。

从表7可以看出：施肥前后杜辛庄豌豆田土壤的pH变化不大，但栽培后的可溶性盐浓度(EC)值均有所降低，表明豌豆收获之后土壤中的养分已经处于较低水平；全氮和P2O5含量均有所下降，但2个处理之间没有显著性差异；尽管豌豆均衡营养肥中的P2O5含量较低，但基本满足了豌豆生长发育的需求，这表明豌豆生长过程中并不需要过多的磷；与土壤本底相比，2个处理的土壤中K2O含量有所升高，但由于偏差较大，三者之间没有显著性差异；与本底相比，2个处理的土壤中Ca2+、Mg2+含量均有所增加，表明豌豆均衡营养肥和复合肥中的Ca2+、Mg2+过量，豌豆均衡营养肥配方还有调整的余地，但2个处理之间没有显著性差异；2个处理的土壤中S6+含量均有所降低，但差异不显著；在收获期2个处理的土壤中有机质含量均有所升高，其原因可能是取样时豌豆的枯枝、根系等残留物提高了土壤中有机质含量。

从表8可以看出：施肥后峪口村豌豆田土壤的pH均有所下降，但均处于正常值范围；栽培后期土壤的EC值与本底相比均有所降低，表明栽培过程中营养物质被消耗，土壤的营养水平下降；与本底值相比，2个处理的土壤中全氮、P2O5含量均有所降低，但2个处理之间没有显著性差异；施用豌豆均衡营养肥的土壤中K2O含量虽然有所增加，但是与本底和对照田的相比并没有显著性差异；2个处理的土壤中Ca2+、Mg2+含量均有所增加，表明所施肥料中的Ca2+、Mg2+较多，可以适当减量；由于豌豆均衡营养肥含有较多的硫酸根，因此土壤中S6+含量有所提高，这对于高钙土壤中钙的固定以及调节土壤pH有利；2个处理的土壤有机质含量均有所增加，是由所取土样中含有较多的豌豆根系所致。

表7 施肥前后杜辛庄豌豆田土壤养分含量分析结果

表8 施肥前后峪口村豌豆田土壤养分含量分析结果

2个试验点的对照田中施入的氮肥最多，但栽培后并没有多余的氮保留在表层土壤中。无论施肥量多少，豌豆对氮肥的吸收量基本稳定在某个范围内，与产量成正相关。豌豆均衡营养肥中的氮素含量较低，试验中的纯氮施用量为72.00 kg/hm2，而2个对照田中的施用量分别为185.10、214.35 kg/hm2，但对照田的豌豆产量和蛋白质含量并没有显著提高。豌豆消耗氮素的量为114.30～183.90 kg/hm2，豌豆均衡营养肥提供的氮素无法满足豌豆生长发育的需求，但在试验过程中并未发现豌豆出现缺氮现象，其原因是供试土壤中氮含量基本达到了饱和，豆科植物又有固氮功能，即使大幅减少氮肥用量，豌豆植株可从土壤中吸收过量贮存的氮素。2个试验点的对照田尽管施用了大量的氮素，但栽培后并没有多余的氮保留在表层土壤中，可能已转化成氨气挥发或随浇水渗入到地下。

试验结果表明，施用豌豆均衡营养肥的豌豆百粒质量以及干物质、可溶性总糖、蛋白质、黄酮、直链淀粉或支链淀粉的含量与对照田的相比均有所增加，单产也有一定程度的提高。从试验前后土壤养分含量分析结果看，种植后土壤中的氮、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、磷随浇水或降雨渗入地下或挥发。虽然豌豆均衡营养肥中的氮素含量较低，但可以从土壤中得到部分补充，可以满足豌豆生长发育对氮素的需求，这有利于吸收利用土壤中过多的氮、磷，进而修复土壤板结硬化。种植豌豆后，杜辛庄和峪口村的土壤中保留的钾含量虽有所增加，但与本底相比没有显著性差异，表明豌豆均衡营养肥中稍高的钾含量维持了土壤中钾的平衡。试验前后土壤中的Ca2+、Mg2+含量均有所增加，但并不显著。为了增强抗倒伏能力，豌豆均衡营养肥中增大了钾、钙、镁的比例，但因豌豆茎杆特殊的中空结构，并未达到预期目的，需作进一步的研究探讨。

3 结语

豌豆均衡营养肥基本满足了豌豆整个生育周期对氮、磷、钾、钙、镁、硫等元素的需求，实现了大幅度减氮、减磷的目标，减轻了氮、磷过量对土壤和地下水的污染;同时能相对提高豌豆产量以及豌豆中可溶性总糖、蛋白质、黄酮、直链淀粉或支链淀粉的含量，改善了豌豆的品质，提高了豌豆的营养价值。