菜豆86-1氮磷钾铜锰铁养分平衡分析

王冬群，成美玲

(1.慈溪市农业监测中心，浙江 慈溪 315300；2.慈溪市周巷镇人民政府，浙江 慈溪 315324)

通过田间肥料试验得到一种农作物的养分吸收配比和累积量后，可以估算得到这种农作物生长过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等多种因素的影响，肥料利用率会有较大差异，通常需要反复田间试验，验证其正确性，并进行适当的修正，以便田间实际推广应用。我们在前期对矮生菜豆86-1进行肥料试验，采用养分平衡法得到了菜豆最优的氮、磷、钾配比和施用量[1]，采用不同水平肥料和种植密度试验进一步优化了肥料使用量和种植密度[2]。本试验拟对前期得到的氮、磷、钾配比和施肥量、种植密度在田间进行进一步的验证。为验证优化后的肥料配比和施肥量、种植密度，从养分累积量、肥料利用率、肥料农学效率等多方面对优化后的施肥方案实施结果进行分析，验证施肥方案以及对方案进行进一步优化调整，为菜豆科学合理施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

菜豆肥料与密度验证试验在慈溪市坎墩玉兰果蔬农场进行。试验地块0～20 cm土壤的基础理化性质：pH 7.24，全氮0.94 g·kg-1，水解性氮82.3 mg·kg-1，有机质14.3 g·kg-1，有效磷84.7 mg·kg-1，速效钾214 mg·kg-1，水溶性盐分1.0 g·kg-1，有效硼0.64 mg·kg-1，交换性镁2.1 cmol·kg-1。前茬作物为青菜。菜豆露地种植，品种为86-1(杭州科丰种子有限公司生产)。

氮肥为山东华鲁恒升化工股份有限公司生产的尿素(N 46.0%)，磷肥为宁波甬丰农业生产资料股份有限公司生产的高浓度磷肥(P2O540%)，钾肥为德国钾盐公司生产的硫酸钾(K2O 50%)。

1.2 处理设计

参考菜豆优化后的肥料配比[1]，试验设9个处理：N0PK为缺氮处理，肥料用量折P2O545 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2；NPK0为缺钾处理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2；NP0K为缺磷处理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2；NP0K0为缺磷钾处理，肥料用量折N 115 kg·hm-2；N0P0K0为空白处理；MNX为农户习惯用肥，肥料用量折N 90 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2；N0P0K为缺氮磷处理，肥料用量折K2O 85 kg·hm-2；N0PK0为缺氮钾处理，肥料用量折P2O545 kg·hm-2；NPK为全肥处理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2。小区面积20 m2，随机区组排列，重复3次，地块头尾设置保护行。

肥料采用穴施法，2021年4月9日播种、施肥一次性完成。菜豆密度为株距40 cm×行距38 cm，每小区154穴，每穴3颗豆种，即23万株·hm-2。露地栽培，在出苗后如发现有缺棵，进行补种。

1.3 样品采集与测定

2021年6月15日一次性采收菜豆豆荚与茎叶。在现场对每个小区的全部豆荚和茎叶称重、记录。部分豆荚、茎叶样品带回实验室后，切碎、混匀，分别称取豆荚、茎叶各300 g，装入大信封。样品先用105 ℃杀青30 min，再用60 ℃烘干至恒重，测定氮、磷、钾、铜、锰、铁含量。干样磨细后硫酸-过氧化氢消煮，然后分别以扩散法测定氮含量，紫外分光光度法测定磷含量，火焰光度计法测定钾含量。

1.4 计算公式与数据统计

养分累积量=豆荚产量×豆荚养分含量+茎叶产量×茎叶养分含量；

肥料利用率=100%×(全肥处理养分累积量-缺肥处理养分累积量)/全肥处理养分施用量；

肥料农学效率=(全肥处理经济产量-缺肥处理经济产量)/全肥处理养分施用量。

试验数据采用Excel 2007软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 基础地力

肥料的互作效应分析结果表明，氮、磷和氮、钾的互作效应相对较高，比不施肥处理分别增产46.3%和46.4%；其次是氮、磷、钾和磷、钾的互作效应，增产率分别为37.4%和-6.9%。相对产量<50%、50%～<75%、75%～95%和>95%分别表示肥力等级极低、低、中和高。本试验无肥区产量占全肥区产量的72.8%，缺氮区产量占全肥区产量的67.7%(表1)，说明土壤全氮含量为低水平；而缺磷区、缺钾区产量分别占全肥区产量的106.5%和106.5%，说明土壤有效磷、有效钾含量都处于较高水平。试验用地属于基础地力较高。茎叶也有类似豆荚肥料互作效应的趋势。

表1 不同处理菜豆的豆荚与茎叶产量

2.2 不同处理产量特点

从表1中发现，缺磷或缺钾处理豆荚产量都高于全肥处理，但是同时缺磷钾处理豆荚产量要低于只缺磷或只缺钾处理，这个提示我们磷钾在菜豆生长过程中某种程度上可能有互补机理存在；同时缺氮磷处理和缺氮钾处理的豆荚产量接近，要高于空白处理，也就是说在同时缺氮的情况下，只施磷或钾也能提高产量，且产量接近于农户的习惯施肥处理。菜豆产量结果表明，对试验地块而言，氮磷、氮钾二元肥的效果要好于氮磷钾三元肥、磷钾二元肥。氮、磷、钾肥料农学效率分别为69.05、-35.73和-18.72 kg·kg-1。优化后的氮磷钾方案要优于农户的常规施肥方案，产量提高2 308 kg·hm-2。各处理豆荚/茎叶产量比为1.07～1.35，平均值为1.23，处在一个相对稳定的范围内。

2.3 养分累积量和肥料利用率

从养分平衡来看，各氮、钾处理都出现了不同程度的亏缺(表2)，而磷除N0PK、MNX处理有盈余外，其他处理都出现亏缺。主要原因是本次试验的菜豆产量达到了较高水平，菜豆对氮、磷、钾的需求量较大。当N、P2O5、K2O施用量分别达194.27、80.30和278.11 kg·hm-2时就可基本满足养分平衡。

表2 不同处理菜豆的养分平衡情况

通过计算可知，氮、磷、钾肥料利用率分别为46.87%、-65.71%和-51.95%。可见，除氮肥利用率较高外，磷钾肥料利用率均为负值，这也说明试验地块土壤中的磷、钾含量对菜豆种植来说已经处于较高水平。

2.4 养分吸收量比例关系

设P2O5的吸收量为5.00 kg·hm-2，通过计算得到各处理N、P2O5、K2O吸收量之间的比例关系(表3)。由表3可见，总的N、P2O5、K2O三者吸收量比例为10.55～14.69∶5.0∶16.64～20.39，平均值为12.46∶5.00∶18.04。由于各处理N、P2O5、K2O施入量不同及试验过程中误差等原因，吸收量比例在一定范围内出现波动，但三者保持了一个基本稳定的比例关系。

表3 不同处理菜豆的养分吸收量比例关系

N、P2O5、K2O平均含量在豆荚中分别为63.88、28.61和84.81 kg·hm-2，在茎叶中分别为86.13、32.35和132.64 kg·hm-2；三者吸收量的比例分别为11.17∶5.00∶14.96和13.67∶5.00∶20.84。可见，茎叶对K2O的需求量要远高于豆荚，表明菜豆种植过程前期不能缺钾，必须施用足量的钾肥才能获得高产。

2.5 铜、锰、铁吸收累积

各处理菜豆中铜、锰、铁吸收累积量分别达41.37～76.86、114.23～229.74和3 048.95～6 516.60 g·hm-2，平均值为60.69、172.18和4 670.86 g·hm-2。而豆荚中铜、锰、铁累积量分别达11.36～28.33、24.17～43.13和279.36～688.41 g·hm-2，平均值为19.70、33.28和458.50 g·hm-2。茎叶中铜、锰、铁累积量分别达28.33～54.46、88.92～195.40和2 769.58～5 828.20 g·hm-2，平均值为40.99、138.90和4 212.36 g·hm-2(表4)。可见处理间差异较大，可能由于菜豆植株各部位对铜、锰、铁累积的含量不同造成的。菜豆对铁的需求量较大，锰次之，对铜的需求量相对较少。

3 讨论

本试验采用优化后的肥料配比、施肥量和种植密度，各处理得到了比当地种植户高40%以上、比农户习惯用肥高10%的菜豆产量。一是优化后的肥料配比和用量基本满足了菜豆的生长需要。二是本试验采用穴施法，减少了肥料的损失。通过雨水的淋渗，使肥力缓慢释放，起到了缓慢释放肥料的效果。三是菜豆根系发达，能对较远距离的养分进行吸收，穴施不影响其对肥料的充分利用。四是菜豆生长季节雨水较多，有利于穴施的肥料以进行溶解、渗透等方式释放养分。

表4 不同处理菜豆的铜、锰、铁吸收累积情况

本次试验与2019年的试验[1]相比，产量得到了较大提高，在土壤基础地力没有明显高于2019年地块的情况下，取得了比2019年试验更高的产量，可能原因有三点：一是本次试验土壤pH 7.24，低于2019年试验地块的8.04；二是2019年种植密度(24万株·hm-2)高于本次试验的23万株·hm-2，过高的密度不利于菜豆86-1产量的形成；三是本次试验期间天气利于菜豆生长。

本次试验与2019年的试验结果[1]相比，菜豆N、P2O5比例非常接近，为12.46∶5.00，2019年试验为25.7∶10.0；但K2O比例明显提高，P2O5、K2O比例从10.0∶18.9提高到5.00∶18.04。可能主要受到菜豆产量的影响，产量越高，菜豆对K2O的累积需求就越高，而菜豆N、P2O5比例受产量的影响较小。同时菜豆N、P2O5、K2O比例关系受多方面因素的制约：一是分析检测的误差；二是取样的误差，如菜豆与茎叶没有完全收集干净等；三是茎叶与豆荚中的氮、磷、钾量比差异。这可能是很多文献氮、磷、钾比例差异较大的原因。本研究计算了不同处理N、P2O5、K2O比例，并取27个小区的平均值，减少了试验误差。这也是2次试验N、P2O5比例非常接近的一个重要原因。