菜豆86-1氮磷鉀銅錳鐵養(yǎng)分平衡分析

王冬群，成美玲

(1.慈溪市農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)中心，浙江 慈溪 315300；2.慈溪市周巷鎮(zhèn)人民政府，浙江 慈溪 315324)

通過(guò)田間肥料試驗(yàn)得到一種農(nóng)作物的養(yǎng)分吸收配比和累積量后，可以估算得到這種農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)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等多種因素的影響，肥料利用率會(huì)有較大差異，通常需要反復(fù)田間試驗(yàn)，驗(yàn)證其正確性，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚员闾镩g實(shí)際推廣應(yīng)用。我們?cè)谇捌趯?duì)矮生菜豆86-1進(jìn)行肥料試驗(yàn)，采用養(yǎng)分平衡法得到了菜豆最優(yōu)的氮、磷、鉀配比和施用量[1]，采用不同水平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[2]。本試驗(yàn)擬對(duì)前期得到的氮、磷、鉀配比和施肥量、種植密度在田間進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。為驗(yàn)證優(yōu)化后的肥料配比和施肥量、種植密度，從養(yǎng)分累積量、肥料利用率、肥料農(nóng)學(xué)效率等多方面對(duì)優(yōu)化后的施肥方案實(shí)施結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證施肥方案以及對(duì)方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，為菜豆科學(xué)合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

菜豆肥料與密度驗(yàn)證試驗(yàn)在慈溪市坎墩玉蘭果蔬農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)地塊0～20 cm土壤的基礎(chǔ)理化性質(zhì)：pH 7.24，全氮0.94 g·kg-1，水解性氮82.3 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)14.3 g·kg-1，有效磷84.7 mg·kg-1，速效鉀214 mg·kg-1，水溶性鹽分1.0 g·kg-1，有效硼0.64 mg·kg-1，交換性鎂2.1 cmol·kg-1。前茬作物為青菜。菜豆露地種植，品種為86-1(杭州科豐種子有限公司生產(chǎn))。

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(guó)鉀鹽公司生產(chǎn)的硫酸鉀(K2O 50%)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

參考菜豆優(yōu)化后的肥料配比[1]，試驗(yàn)設(shè)9個(gè)處理：N0PK為缺氮處理，肥料用量折P2O545 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2；NPK0為缺鉀處理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2；NP0K為缺磷處理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2；NP0K0為缺磷鉀處理，肥料用量折N 115 kg·hm-2；N0P0K0為空白處理；MNX為農(nóng)戶習(xí)慣用肥，肥料用量折N 90 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2；N0P0K為缺氮磷處理，肥料用量折K2O 85 kg·hm-2；N0PK0為缺氮鉀處理，肥料用量折P2O545 kg·hm-2；NPK為全肥處理，肥料用量折N 115 kg·hm-2、P2O545 kg·hm-2、K2O 85 kg·hm-2。小區(qū)面積20 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，地塊頭尾設(shè)置保護(hù)行。

肥料采用穴施法，2021年4月9日播種、施肥一次性完成。菜豆密度為株距40 cm×行距38 cm，每小區(qū)154穴，每穴3顆豆種，即23萬(wàn)株·hm-2。露地栽培，在出苗后如發(fā)現(xiàn)有缺棵，進(jìn)行補(bǔ)種。

1.3 樣品采集與測(cè)定

2021年6月15日一次性采收菜豆豆莢與莖葉。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每個(gè)小區(qū)的全部豆莢和莖葉稱重、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300 g，裝入大信封。樣品先用105 ℃殺青30 min，再用60 ℃烘干至恒重，測(cè)定氮、磷、鉀、銅、錳、鐵含量。干樣磨細(xì)后硫酸-過(guò)氧化氫消煮，然后分別以擴(kuò)散法測(cè)定氮含量，紫外分光光度法測(cè)定磷含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀含量。

1.4 計(jì)算公式與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

養(yǎng)分累積量=豆莢產(chǎn)量×豆莢養(yǎng)分含量+莖葉產(chǎn)量×莖葉養(yǎng)分含量；

肥料利用率=100%×(全肥處理養(yǎng)分累積量-缺肥處理養(yǎng)分累積量)/全肥處理養(yǎng)分施用量；

肥料農(nóng)學(xué)效率=(全肥處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量-缺肥處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量)/全肥處理養(yǎng)分施用量。

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 基礎(chǔ)地力

肥料的互作效應(yīng)分析結(jié)果表明，氮、磷和氮、鉀的互作效應(yīng)相對(duì)較高，比不施肥處理分別增產(chǎn)46.3%和46.4%；其次是氮、磷、鉀和磷、鉀的互作效應(yīng)，增產(chǎn)率分別為37.4%和-6.9%。相對(duì)產(chǎn)量<50%、50%～<75%、75%～95%和>95%分別表示肥力等級(jí)極低、低、中和高。本試驗(yàn)無(wú)肥區(qū)產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的72.8%，缺氮區(qū)產(chǎn)量占全肥區(qū)產(chǎn)量的67.7%(表1)，說(shuō)明土壤全氮含量為低水平；而缺磷區(qū)、缺鉀區(qū)產(chǎn)量分別占全肥區(qū)產(chǎn)量的106.5%和106.5%，說(shuō)明土壤有效磷、有效鉀含量都處于較高水平。試驗(yàn)用地屬于基礎(chǔ)地力較高。莖葉也有類(lèi)似豆莢肥料互作效應(yīng)的趨勢(shì)。

表1 不同處理菜豆的豆莢與莖葉產(chǎn)量

2.2 不同處理產(chǎn)量特點(diǎn)

從表1中發(fā)現(xiàn)，缺磷或缺鉀處理豆莢產(chǎn)量都高于全肥處理，但是同時(shí)缺磷鉀處理豆莢產(chǎn)量要低于只缺磷或只缺鉀處理，這個(gè)提示我們磷鉀在菜豆生長(zhǎng)過(guò)程中某種程度上可能有互補(bǔ)機(jī)理存在；同時(shí)缺氮磷處理和缺氮鉀處理的豆莢產(chǎn)量接近，要高于空白處理，也就是說(shuō)在同時(shí)缺氮的情況下，只施磷或鉀也能提高產(chǎn)量，且產(chǎn)量接近于農(nóng)戶的習(xí)慣施肥處理。菜豆產(chǎn)量結(jié)果表明，對(duì)試驗(yàn)地塊而言，氮磷、氮鉀二元肥的效果要好于氮磷鉀三元肥、磷鉀二元肥。氮、磷、鉀肥料農(nóng)學(xué)效率分別為69.05、-35.73和-18.72 kg·kg-1。優(yōu)化后的氮磷鉀方案要優(yōu)于農(nóng)戶的常規(guī)施肥方案，產(chǎn)量提高2 308 kg·hm-2。各處理豆莢/莖葉產(chǎn)量比為1.07～1.35，平均值為1.23，處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

2.3 養(yǎng)分累積量和肥料利用率

從養(yǎng)分平衡來(lái)看，各氮、鉀處理都出現(xiàn)了不同程度的虧缺(表2)，而磷除N0PK、MNX處理有盈余外，其他處理都出現(xiàn)虧缺。主要原因是本次試驗(yàn)的菜豆產(chǎn)量達(dá)到了較高水平，菜豆對(duì)氮、磷、鉀的需求量較大。當(dāng)N、P2O5、K2O施用量分別達(dá)194.27、80.30和278.11 kg·hm-2時(shí)就可基本滿足養(yǎng)分平衡。

表2 不同處理菜豆的養(yǎng)分平衡情況

通過(guò)計(jì)算可知，氮、磷、鉀肥料利用率分別為46.87%、-65.71%和-51.95%。可見(jiàn)，除氮肥利用率較高外，磷鉀肥料利用率均為負(fù)值，這也說(shuō)明試驗(yàn)地塊土壤中的磷、鉀含量對(duì)菜豆種植來(lái)說(shuō)已經(jīng)處于較高水平。

2.4 養(yǎng)分吸收量比例關(guān)系

設(shè)P2O5的吸收量為5.00 kg·hm-2，通過(guò)計(jì)算得到各處理N、P2O5、K2O吸收量之間的比例關(guān)系(表3)。由表3可見(jiàn)，總的N、P2O5、K2O三者吸收量比例為10.55～14.69∶5.0∶16.64～20.39，平均值為12.46∶5.00∶18.04。由于各處理N、P2O5、K2O施入量不同及試驗(yàn)過(guò)程中誤差等原因，吸收量比例在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)波動(dòng)，但三者保持了一個(gè)基本穩(wěn)定的比例關(guān)系。

表3 不同處理菜豆的養(yǎng)分吸收量比例關(guān)系

N、P2O5、K2O平均含量在豆莢中分別為63.88、28.61和84.81 kg·hm-2，在莖葉中分別為86.13、32.35和132.64 kg·hm-2；三者吸收量的比例分別為11.17∶5.00∶14.96和13.67∶5.00∶20.84?？梢?jiàn)，莖葉對(duì)K2O的需求量要遠(yuǎn)高于豆莢，表明菜豆種植過(guò)程前期不能缺鉀，必須施用足量的鉀肥才能獲得高產(chǎn)。

2.5 銅、錳、鐵吸收累積

各處理菜豆中銅、錳、鐵吸收累積量分別達(dá)41.37～76.86、114.23～229.74和3 048.95～6 516.60 g·hm-2，平均值為60.69、172.18和4 670.86 g·hm-2。而豆莢中銅、錳、鐵累積量分別達(dá)11.36～28.33、24.17～43.13和279.36～688.41 g·hm-2，平均值為19.70、33.28和458.50 g·hm-2。莖葉中銅、錳、鐵累積量分別達(dá)28.33～54.46、88.92～195.40和2 769.58～5 828.20 g·hm-2，平均值為40.99、138.90和4 212.36 g·hm-2(表4)。可見(jiàn)處理間差異較大，可能由于菜豆植株各部位對(duì)銅、錳、鐵累積的含量不同造成的。菜豆對(duì)鐵的需求量較大，錳次之，對(duì)銅的需求量相對(duì)較少。

3 討論

本試驗(yàn)采用優(yōu)化后的肥料配比、施肥量和種植密度，各處理得到了比當(dāng)?shù)胤N植戶高40%以上、比農(nóng)戶習(xí)慣用肥高10%的菜豆產(chǎn)量。一是優(yōu)化后的肥料配比和用量基本滿足了菜豆的生長(zhǎng)需要。二是本試驗(yàn)采用穴施法，減少了肥料的損失。通過(guò)雨水的淋滲，使肥力緩慢釋放，起到了緩慢釋放肥料的效果。三是菜豆根系發(fā)達(dá)，能對(duì)較遠(yuǎn)距離的養(yǎng)分進(jìn)行吸收，穴施不影響其對(duì)肥料的充分利用。四是菜豆生長(zhǎng)季節(jié)雨水較多，有利于穴施的肥料以進(jìn)行溶解、滲透等方式釋放養(yǎng)分。

表4 不同處理菜豆的銅、錳、鐵吸收累積情況

本次試驗(yàn)與2019年的試驗(yàn)[1]相比，產(chǎn)量得到了較大提高，在土壤基礎(chǔ)地力沒(méi)有明顯高于2019年地塊的情況下，取得了比2019年試驗(yàn)更高的產(chǎn)量，可能原因有三點(diǎn)：一是本次試驗(yàn)土壤pH 7.24，低于2019年試驗(yàn)地塊的8.04；二是2019年種植密度(24萬(wàn)株·hm-2)高于本次試驗(yàn)的23萬(wàn)株·hm-2，過(guò)高的密度不利于菜豆86-1產(chǎn)量的形成；三是本次試驗(yàn)期間天氣利于菜豆生長(zhǎng)。

本次試驗(yàn)與2019年的試驗(yàn)結(jié)果[1]相比，菜豆N、P2O5比例非常接近，為12.46∶5.00，2019年試驗(yàn)為25.7∶10.0；但K2O比例明顯提高，P2O5、K2O比例從10.0∶18.9提高到5.00∶18.04?？赡苤饕艿讲硕巩a(chǎn)量的影響，產(chǎn)量越高，菜豆對(duì)K2O的累積需求就越高，而菜豆N、P2O5比例受產(chǎn)量的影響較小。同時(shí)菜豆N、P2O5、K2O比例關(guān)系受多方面因素的制約：一是分析檢測(cè)的誤差；二是取樣的誤差，如菜豆與莖葉沒(méi)有完全收集干凈等；三是莖葉與豆莢中的氮、磷、鉀量比差異。這可能是很多文獻(xiàn)氮、磷、鉀比例差異較大的原因。本研究計(jì)算了不同處理N、P2O5、K2O比例，并取27個(gè)小區(qū)的平均值，減少了試驗(yàn)誤差。這也是2次試驗(yàn)N、P2O5比例非常接近的一個(gè)重要原因。