磷肥對綠豆氮、磷、鉀積累分配及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

李莉+展銘+陳宏偉+萬正煌+劉昌燕+伍廣洪

摘要：通過田間試驗與采樣分析研究了磷肥施用對綠豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.]氮、磷、鉀積累量和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響。結(jié)果表明，綠豆植株中氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量隨磷肥施用量的增加呈拋物線變化趨勢，施磷提高了子粒和莖稈中氮、磷、鉀的積累量，其中磷素用量為90～135 kg/hm2時，養(yǎng)分積累量最高。施用磷肥效應(yīng)方程為y=1 024.8+5.187 9x-0.023 1x2（R2=0.974），說明合理施用磷肥可以提高磷肥利用率和綠豆產(chǎn)量，施用過量則出現(xiàn)報酬遞減現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：綠豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.];磷肥;氮、磷、鉀積累;產(chǎn)量;影響

中圖分類號：S552;S143.2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ?文章編號：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

綠豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.]作為高蛋白、低脂肪、中淀粉、醫(yī)食同源作物，是人們理想的營養(yǎng)保健食品，近年來隨著人們生活水平的提高和綠豆經(jīng)濟(jì)利用價值的挖掘，綠豆的需求量也呈現(xiàn)出日益增加的趨勢[1]。綠豆是湖北省丘陵和山地重要的雜糧作物之一，其生育期短、適播期長、適應(yīng)性廣，與其他作物相比具有獨特的生理優(yōu)勢[2]。

營養(yǎng)元素是植物產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。磷在土壤中含量雖少，但對作物生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)形成有著重要影響。磷是磷脂和核酸的必要成分，也是核蛋白質(zhì)和許多輔酶的組成成分，在植物的光合和呼吸作用中起著非常重要的作用[3，4]。磷以多種途徑參與植物體內(nèi)的各種代謝過程，對碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等一系列有機(jī)營養(yǎng)的合成、分解和運輸?shù)壬顒舆^程有著重要的影響，土壤中適量的磷可以促進(jìn)作物花芽的分化和結(jié)實率的提高;磷在氮素代謝過程中必不可少，影響著作物對氮素和其他養(yǎng)分的利用，當(dāng)土壤磷含量過低時也會導(dǎo)致植物對氮素的吸收和利用降低[5-7]。然而自然土壤中的有效磷難以滿足植物最佳生長的需要，如何提高土壤中磷的有效性成為人們普遍關(guān)注和研究的內(nèi)容。前人盡管對綠豆施肥效果已有一定的研究，但有關(guān)磷肥施用量對綠豆不同器官養(yǎng)分含量和產(chǎn)量構(gòu)成因素影響的研究尚不深入。本試驗通過測定、分析不同磷素水平下綠豆養(yǎng)分吸收積累量，比較磷肥用量對綠豆子粒產(chǎn)量的影響，探討綠豆對磷肥施用的反應(yīng)規(guī)律，以期為綠豆高產(chǎn)栽培提供一定的理論依據(jù)。endprint

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗區(qū)概況

試驗于2009年6-9月在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院南湖試驗農(nóng)場進(jìn)行，試驗農(nóng)場位于北緯30°28′，東經(jīng)114°25′，海拔20 m，年平均日照時間為2 080 h，日平均氣溫≥10 ℃的總積溫為5 190 ℃，溫度年較差、日較差大，年降水量1 269 mm，降水季節(jié)分布不均勻，年蒸發(fā)量1 500 mm，全年無霜期270 d。

試驗地前作為小麥，土壤基本肥力性質(zhì)為：pH 6.73，有機(jī)質(zhì)含量2.97%，全氮含量0.84 g/kg、全磷含量0.66 g/kg、全鉀含量5.09 g/kg、速效磷含量39.8 mg/kg、速效鉀含量56.3 mg/kg。

1.2 ?供試材料

供試綠豆為鄂綠4號，2009年通過湖北省農(nóng)作物品種審定委員會審定。該品種株型緊湊，直立生長，子粒種皮黑色，有光澤，結(jié)莢集中，不炸莢，不褐變，適于一次性收獲。

1.3 ?試驗設(shè)計

試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積為3.2 m×5.0 m=16.0 m2。試驗設(shè)5個磷素（P2O5）水平，分別為0、45、90、135、180 kg/hm2。試驗施純N 60 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2。

2009年6月15日條播，行距為30 cm，7月1日定苗，以小區(qū)面積進(jìn)行定株，種植密度為15.0萬株/hm2。供試肥料氮肥為尿素，含N量為46.5%;磷肥為過磷酸鈣，含P2O5為12.5%;鉀肥為氯化鉀，含K2O為60%。磷肥、鉀肥基施，氮肥1/2做基肥，1/2于分枝期結(jié)合松土?xí)r追施。

1.4 ?測定指標(biāo)及方法

植株氮、磷、鉀測定：每處理在綠豆分枝期和成熟期選取代表性植株5株，按照葉片、莖稈（含葉柄）和莢果3部分在105 ℃烘箱中殺青40 min，75 ℃烘干至恒重后測定干物重，干樣粉碎后充分混合，制成分析樣品，測定氮、磷、鉀含量。準(zhǔn)確稱取樣品0.200 g經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，用凱氏定氮法測定全氮，釩鉬黃比色法測定全磷，火焰光度計法測定全鉀[8]。

成熟時各處理小區(qū)取3行，每行取中間3 m的植株進(jìn)行小區(qū)測產(chǎn)，并另取樣5株測定單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株莢重、單株粒重、百粒重、開花數(shù)、成莢率。

計算磷肥的偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率。其中，磷肥偏生產(chǎn)力=施磷區(qū)產(chǎn)量/施磷量;磷肥農(nóng)學(xué)利用率=（施磷區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/施磷量。

1.5 ?數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2003和DPS 7.05統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較和方差分析。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同磷肥水平對綠豆產(chǎn)量的影響

對比不同磷肥施用水平下綠豆的群體產(chǎn)量可知，施用磷肥能顯著提高綠豆的產(chǎn)量（表1）。施用磷肥處理的綠豆產(chǎn)量均比不施磷肥增產(chǎn)，其中以施磷量為135 kg/hm2處理的產(chǎn)量最高，平均為1 305.34 kg/hm2，與不施磷處理相比，差異達(dá)極顯著水平，增產(chǎn)幅度達(dá)28.66%。施磷量為45、90 kg/hm2處理的產(chǎn)量與不施磷處理間產(chǎn)量有顯著性差異，增產(chǎn)幅度分別為22.14%和26.35%，施磷量為180 kg/hm2處理的產(chǎn)量仍高于不施磷處理，但差異未達(dá)到顯著水平。4個磷肥施用水平中，各施磷處理的增產(chǎn)幅度為19.41%～28.66%，平均增產(chǎn)率達(dá)24.14%。不同施磷水平之間的產(chǎn)量差異不顯著。綠豆產(chǎn)量隨著磷肥施用量的增加呈現(xiàn)出先增加而后略有降低的變化趨勢，當(dāng)磷素施用量在0～135 kg/hm2范圍內(nèi)時，隨著磷肥用量的增加，綠豆群體產(chǎn)量呈現(xiàn)遞增的趨勢，若磷素用量超過135 kg/hm2時，綠豆產(chǎn)量呈下降趨勢，表明適量施用磷肥能協(xié)調(diào)綠豆庫源關(guān)系、促進(jìn)群體增產(chǎn)潛力的發(fā)揮，若過度施用磷肥則會阻礙群體產(chǎn)量的提高。

2.2 ?不同磷肥水平對綠豆產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表2表明，在氮、鉀肥施用量相同的情況下，增施磷肥能明顯促進(jìn)綠豆各產(chǎn)量因素的構(gòu)成。如，施用磷肥后，綠豆單株莢果數(shù)的增加幅度達(dá)14.4%～23.5%，其中以施磷量為90 kg/hm2處理對綠豆單株莢果數(shù)形成的促進(jìn)作用最大，超過此用量，磷肥的促花增莢效應(yīng)逐漸降低;綠豆每莢粒數(shù)的增幅為15.2%～34.2%，磷肥對百粒重的影響較小，但增幅仍然達(dá)1.8%～8.1%，其中施磷量為135 kg/hm2處理對綠豆每莢粒數(shù)和百粒重的促進(jìn)作用最明顯，超過這一施用水平則表現(xiàn)為高磷施用的報酬遞減現(xiàn)象。分析不同施磷處理的單株花數(shù)可知，磷肥對花芽的分化有較好的促進(jìn)作用，增施磷肥后綠豆單株花數(shù)明顯增加，增加幅度為0.07%～47.4%，隨著磷肥用量的增加，綠豆單株花數(shù)呈拋物線變化趨勢，以施磷量為90 kg/hm2和135 kg/hm2處理單株花數(shù)較多。可見，在一定的范圍內(nèi)增加磷肥施用量，可促進(jìn)綠豆花芽的分化，增加單株莢果數(shù)和每莢粒數(shù)，提高百粒重，并最終通過產(chǎn)量體現(xiàn)出來。綠豆的單株成莢率主要受綠豆單株花數(shù)和結(jié)莢數(shù)的影響，分析表2可知，施磷能增加綠豆的單株花數(shù)和單株莢果數(shù)，但花數(shù)和莢果數(shù)的增加不成正比，表明綠豆開花成莢率的提高不只受磷肥施用量的影響，如何減少綠豆的落花和落莢還有待于進(jìn)一步的研究。

2.3 ?不同磷肥水平對分枝期綠豆植株氮、磷、鉀積累的影響

由表3可知，綠豆分枝期不同器官的養(yǎng)分積累存在明顯差異，各處理綠豆葉片和莖稈中氮素和磷素的積累量均表現(xiàn)為葉片高于莖稈，而鉀素的積累量表現(xiàn)為莖稈高于葉片。綠豆莖桿中氮、磷、鉀積累量表現(xiàn)為鉀>氮>磷，其中鉀素占莖稈3元素總積累量的59.1%～65.2%，磷素占5.6%～7.3%。綠豆葉片中各養(yǎng)分的積累量表現(xiàn)為氮>鉀>磷，其中氮素占葉片3元素總積累量的50.1%～65.5%，含量最少的磷素占6.8%～9.1%。endprint

比較不同施磷肥處理間的養(yǎng)分積累可知，合理施用磷肥能明顯增加綠豆分枝期莖稈和葉片的氮、磷、鉀養(yǎng)分積累。與不施磷肥處理相比，增施磷肥后綠豆莖稈中氮素的積累量增加了19%～53%，葉片中氮素的積累量增加了42%～59%，但當(dāng)磷的施用量超過135 kg/hm2時，綠豆葉片中氮素的積累量明顯降低。與不施磷肥處理相比，增施磷肥后綠豆單株磷素的積累量增加了50%～71%，當(dāng)磷的施用量低于90 kg/hm2時，葉片中磷素的積累量相對較多，當(dāng)磷的施用量高于90 kg/hm2時，綠豆葉片磷素的積累量表現(xiàn)出報酬遞減現(xiàn)象。與不施磷肥處理相比，施磷肥各處理的綠豆單株鉀素的積累量增加幅度在38%～70%，隨著磷肥用量的增加綠豆單株鉀素的積累量呈拋物線變化趨勢，以施磷量為135 kg/hm2處理的鉀素增加量最大，當(dāng)磷的施用量高于135 kg/hm2時，綠豆單株鉀素的積累量表現(xiàn)為下降趨勢。

2.4 ?不同磷肥水平對成熟期綠豆植株氮、磷、鉀積累的影響

由表4可知，增施磷肥后，成熟期綠豆植株中氮、磷、鉀養(yǎng)分的積累量隨磷肥施用量的增加呈拋物線變化趨勢，表明適量施用磷肥能促進(jìn)綠豆的群體養(yǎng)分的積累，過度施用磷肥則會導(dǎo)致報酬遞減現(xiàn)象的產(chǎn)生。分析表4中綠豆植株各器官的養(yǎng)分積累量可知，與不施磷肥處理相比，合理增施磷肥后（磷的施用量為45～135 kg/hm2），綠豆植株磷素含量的增加幅度較大，平均為133%～137%，其中莖桿和莢果磷含量的增加幅度分別可達(dá)246%～315%和221%～282%。在氮、鉀肥施用量相同的情況下，與不施磷肥處理相比，增施磷肥還可提高綠豆莖桿中氮素的積累，其中施磷量為90 kg/hm2處理的氮含量增加幅度最大，達(dá)71%;莢果中氮素積累量增幅最大的是施磷量為135 kg/hm2處理，為17%。與不施磷處理相比，綠豆成熟期莢果中鉀素積累增幅最大的是施磷量為90 kg/hm2處理，可達(dá)26%;葉片中鉀素積累量最大的是施磷量為135 kg/hm2處理，增幅可達(dá)36%;莖稈中鉀含量最大可增加28%?？梢?，施用適量磷肥能明顯增加綠豆成熟期地上部分各器官N、P、K養(yǎng)分積累量，說明施用磷肥對提高綠豆養(yǎng)分吸收積累率具有明顯的促進(jìn)作用。

在綠豆成熟期，不同器官中各種養(yǎng)分的積累比例也存在差異。綠豆植株、葉片和莢果中養(yǎng)分的積累量表現(xiàn)為氮>鉀>磷，莖稈養(yǎng)分積累量表現(xiàn)為鉀>氮>磷。分析不同處理莖稈中3元素的積累量可知，施磷量為90 kg/hm2處理的養(yǎng)分總積累量最高，尤其是氮素的積累量較其他處理有較大優(yōu)勢。分析不同處理間葉片養(yǎng)分積累量可知，施磷量為45 kg/hm2處理的3元素總積累量最高，施磷量為135 kg/hm2處理的葉片鉀素積累量最高。分析不同處理莢果的養(yǎng)分積累量可知，施磷量為135 kg/hm2處理最高，其次為90 kg/hm2，再次為180 kg/hm2和45 kg/hm2，不施磷處理最低，表明適量增施磷肥有利于養(yǎng)分在莢果中的分配和累積。

2.5 ?磷肥利用效應(yīng)分析

對磷肥的利用效率進(jìn)行分析可知，不同施磷處理的磷肥利用率有明顯的差別。磷肥偏生產(chǎn)力反映了綠豆吸收肥料磷和土壤磷后所產(chǎn)生的邊際效應(yīng)。隨著施磷量的增加，磷肥偏生產(chǎn)力逐漸降低，以施磷45 kg/hm2最高，為27.54 kg/kg（P2O5）。磷肥農(nóng)學(xué)利用率表示的是施用每千克純磷增收綠豆產(chǎn)量的能力，隨著施磷量的增加，磷肥農(nóng)學(xué)利用率逐漸降低，以施磷45 kg/hm2最高，為4.99 kg/kg（P2O5）。擬合磷肥用量與綠豆產(chǎn)量間的一元二次肥料效應(yīng)方程為y=1 024.8+5.187 9x-0.023 1x2（R2=0.974）。方程中二次項系數(shù)為負(fù)值，說明過量施用磷肥會降低綠豆產(chǎn)量，造成肥料利用率的下降。根據(jù)方程求解得出磷素推薦的最高用量為112 kg/hm2，最佳經(jīng)濟(jì)用量為103 kg/hm2。根據(jù)肥料效應(yīng)方程以及相應(yīng)的磷肥推薦用量計算本試驗的理論最高產(chǎn)量為1 316.1 kg/hm2;理論最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為1 314.1 kg/hm2，與理論最高產(chǎn)量差別不顯著。因此在實際運用中應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)中投入和產(chǎn)出的關(guān)系，尋求得到最高利潤。

3 ?小結(jié)與討論

磷是作物營養(yǎng)三要素之一，對作物生長發(fā)育的影響是多方面的，適量的磷營養(yǎng)供應(yīng)是促進(jìn)作物各種代謝過程順利進(jìn)行，促進(jìn)作物達(dá)到根深、稈壯、生長發(fā)育正常的保證[9-15]。本試驗結(jié)果表明，在氮、鉀肥施用量相同的情況下，合理增施磷肥能明顯促進(jìn)綠豆單株花芽的分化，不同磷素水平對促進(jìn)綠豆花數(shù)和單株莢果數(shù)的影響為施磷量90 kg/hm2處理最高，135 kg/hm2處理次之，180、45 kg/hm2處理較低，不施磷肥處理最低。表明增施磷肥可提高綠豆單株莢果數(shù)，增加每莢粒數(shù)，提高百粒重，并最終通過群體產(chǎn)量體現(xiàn)出來。但超量施用磷肥則促花增莢效應(yīng)顯著降低，表現(xiàn)出高磷施用的報酬遞減現(xiàn)象，造成投入成本的增加和資源浪費。

綠豆分枝期不同器官的養(yǎng)分積累表現(xiàn)為葉片養(yǎng)分總積累量大于莖稈，其中葉片中氮素積累較多，占50%以上，莖稈中鉀素積累較多，占60%左右。合理施用磷肥能提高綠豆植株氮、磷、鉀養(yǎng)分積累，其中磷素的積累量可提升50%～71%，鉀素的積累量可提升38%～70%，而氮素的積累量在施磷量小于180 kg/hm2時可提升44%～56%。

增施磷肥后，成熟期綠豆植株中氮、磷、鉀養(yǎng)分的積累量隨磷肥施用量的增加呈拋物線變化趨勢，其中磷素用量為90～135 kg/hm2時，養(yǎng)分積累量較高。若磷素用量超過135 kg/hm2，則綠豆植株中氮、磷、鉀素的積累量都呈下降趨勢，出現(xiàn)報酬遞減現(xiàn)象。合理增施磷肥可提高成熟期綠豆的養(yǎng)分積累量，其中葉片和莢果中的積累量表現(xiàn)為氮>鉀>磷，綠豆莖稈養(yǎng)分積累量表現(xiàn)為鉀>氮>磷，以施磷量為90 kg/hm2處理的群體總積累量最高，尤其是氮素的積累量較其他處理有較大優(yōu)勢。endprint

隨著施磷量的增加，磷肥偏生產(chǎn)力和磷肥農(nóng)學(xué)利用率逐漸降低，以施磷量為45 kg/hm2最高，分別為27.54 kg/kg（P2O5）和4.99 kg/kg（P2O5）。根據(jù)綠豆產(chǎn)量得到的磷肥效應(yīng)方程，綠豆磷素推薦最高用量為112 kg/hm2，最佳經(jīng)濟(jì)用量為103 kg/hm2。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱 ?旭，馬吉坡，楊厚勇，等.不同時期施肥對綠豆產(chǎn)量及地下部分的影響[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2011（8）：86-88.

[2] 劉煜祥，尹鳳祥，梁 ?杰，等.氮肥對綠豆氮磷鉀積累分配及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響[J].作物雜志，2011（3）：96-100.

[3] 陳振武，孫桂華，趙 ?陽.不同氮磷配比量及密度對春播綠豆產(chǎn)量的影響[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（6）：13-16.

[4] 陳 ?劍，謝甫綈，陳振武，等.施肥對不同株型綠豆品種生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報，2008，23（增刊）：298-301.

[5] 陳 ?劍，陳振武，黃振文，等.磷酸二銨對蔓生型綠豆遼綠6號產(chǎn)量及莖葉中氮磷鉀積累的影響[J].雜糧作物， 2008，28（5）：329-331.

[6] 郭中校，王明海，包淑英，等.綠豆和紅小豆氮磷鉀肥適宜用量初探[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，35（2）：24-26.

[7] 曾玲玲，崔秀輝，李清泉，等.氮磷鉀配施對綠豆產(chǎn)量的效應(yīng)研究[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（7）：48-51.

[8] 鮑士旦.農(nóng)業(yè)土壤化學(xué)分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[9] 于麗娟，曾科文，劉 ?麗，等.植物低磷脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與適應(yīng)性反應(yīng)研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2012， 14（3）：22-30.

[10] 王 ?磊，陳永忠，王承南，等.植物對低磷脅迫的適應(yīng)機(jī)制的綜述[J].湖南林業(yè)科技，2012，39（5）：105-108.

[11] 葉思誠，譚曉風(fēng)，袁 ?軍.植物低磷適應(yīng)機(jī)制研究進(jìn)展[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2012，30（2）：128-132.

[12] 陳 ?磊，王盛鋒，劉自飛，等.低磷條件下植物根系形態(tài)反應(yīng)及其調(diào)控機(jī)制[J].中國土壤與肥料，2011（6）：1-12.

[13] 吳照輝，賀立源，張麗梅，等.作物磷高效種質(zhì)資源篩選研究進(jìn)展[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2008，27（1）：61-68.

[14] 張禮軍，張恩和.灌溉與供磷對復(fù)合群體作物根系的調(diào)控及其產(chǎn)量效應(yīng)[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22（12）：133-138.

[15] 王慶仁，李繼云，李振聲.高效利用土壤磷素的植物營養(yǎng)學(xué)研究[J].生態(tài)學(xué)報，1999，19（3）：417-421.endprint