鷹嘴豆氮磷鉀肥配施效果及推薦用量研究

范雅芳，陳文晉，孔慶全，賀小勇，郭 晨，劉 劍，張利俊，郭利明，賀有權(quán)，胡瑞峰

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014109；3.涼城縣農(nóng)牧和科技局，內(nèi)蒙古涼城 013750；4.豐鎮(zhèn)市農(nóng)牧和科技局，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn) 012199；5.察哈爾右翼中旗農(nóng)牧和科技局，內(nèi)蒙古科布爾 013550）

鷹嘴豆（Cicer arietinum L.）是豆科鷹嘴豆屬一年生或越年生草本植物，起源于地中海沿岸及中亞地區(qū)[1]。鷹嘴豆耐旱、耐瘠薄、適應(yīng)性強(qiáng)、固氮養(yǎng)地，是實(shí)施種養(yǎng)結(jié)合、輪作倒茬的良好作物[2-3]，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益俱佳，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化調(diào)整，已成為內(nèi)蒙古中西部重要的小雜糧之一，主要集中在呼和浩特市和烏蘭察布市等冷涼地區(qū)[4-6]。近年來，鷹嘴豆價(jià)格逐年增加，呼和浩特市和烏蘭察布市等地區(qū)的種植面積逐漸擴(kuò)大，但單產(chǎn)卻遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平。種植戶為追求鷹嘴豆高產(chǎn)，盲目施肥現(xiàn)象十分普遍，肥料的不合理施用導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加、經(jīng)濟(jì)效益降低、資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題[7-9]。內(nèi)蒙古陰山北麓地處蒙古高原，常年的風(fēng)蝕導(dǎo)致該地區(qū)土壤成為沙質(zhì)結(jié)構(gòu)，土壤承載力差，常年氮、磷、鉀肥的不合理施肥破壞了土壤結(jié)構(gòu)，使表層肥沃土壤肥力下降，生產(chǎn)能力降低，嚴(yán)重制約鷹嘴豆的可持續(xù)發(fā)展[10]。為明確鷹嘴豆氮、磷、鉀肥的合理施用方式，本試驗(yàn)以蒙鷹3號(hào)鷹嘴豆為研究對(duì)象，分析了不同氮、磷、鉀肥配施對(duì)鷹嘴豆株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株一級(jí)分枝、單株粒數(shù)、有效莢數(shù)、莢長(zhǎng)、莢寬、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，并應(yīng)用一元二次肥效模型確定鷹嘴豆適宜肥料用量，以期為實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)丶邦愃频貐^(qū)鷹嘴豆生產(chǎn)增效節(jié)本及科學(xué)施肥提供參考。

1 材料和方法

1.1 供試品種與肥料

供試鷹嘴豆品種為蒙鷹3號(hào)。供試肥料：氮肥用尿素（N 46%），磷肥用重過磷酸鈣（P2O546%），鉀肥用硫酸鉀（K2O 52%）。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)地。該試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市玉泉區(qū)（40°48′N，111°48′E）。海拔 1 051.5 m，屬溫帶大陸性氣候，雨熱同季，四季分明，晝夜溫差大，年平均氣溫5.8℃，有效積溫2 800℃，日照時(shí)數(shù)≥2 891 h。年平均降水量324.5 mm，主要集中在7—8月。全年無霜期為125 d左右。供試土壤為砂壤土，前茬作物為玉米，土壤養(yǎng)分狀況見表1。

表1 供試土壤基本養(yǎng)分狀況Table 1 Basic nutrient status of the tested soil

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用“3414”回歸設(shè)計(jì)[11]，設(shè)氮、磷、鉀肥3個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)4個(gè)水平。試驗(yàn)處理及施肥情況見表2。

表2 試驗(yàn)處理Table 2 Test treatments

試驗(yàn)于2021年11月15日進(jìn)行翻地，2022年4月19日進(jìn)行播種，共14個(gè)組合處理（對(duì)應(yīng)編號(hào)分別為1～14），N0P0K0為對(duì)照。每個(gè)小區(qū)為1個(gè)處理，每小區(qū)播種4行，行距0.6 m，面積為12.72 m2（5.3 m×2.4 m），3次重復(fù)。人工手提式穴播器點(diǎn)播，播深為3～5 cm，每穴2～3粒。供試磷、鉀肥播前一次性作為基肥施入，氮肥于現(xiàn)蕾期開溝追施。試驗(yàn)田四周種植不少于6行的保護(hù)行。生育期間灌水2次。除肥料施用按方案進(jìn)行外其他生產(chǎn)管理措施均采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理方法。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

（1）土壤基礎(chǔ)肥力：測(cè)定播前0～30 cm土層土壤的有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀和pH值等，測(cè)定方法采用土壤養(yǎng)分常規(guī)測(cè)定方法[12]。（2）產(chǎn)量構(gòu)成因素：于成熟期在每小區(qū)取3株，調(diào)查株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株一級(jí)分枝、莢長(zhǎng)、莢寬、有效莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒質(zhì)量等。采收后室內(nèi)清選考種，從干籽粒中隨機(jī)選取100粒，用精度為1%的電子秤稱取干籽粒質(zhì)量，重復(fù)5次，取平均值；每小區(qū)除去邊行單收單脫，待風(fēng)干，用電子秤稱量，并計(jì)算產(chǎn)量。根據(jù)當(dāng)年氮、磷、鉀肥料和鷹嘴豆的市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益[13]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和整理，采用IBM SPSS Statistics 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)不同施肥處理下鷹嘴豆的株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株一級(jí)分枝、單株粒數(shù)、有效莢數(shù)、莢長(zhǎng)、莢寬和百粒質(zhì)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，采用LSD法分析處理間的顯著性差異（P<0.05）。采用SigmaPlot 12.5軟件繪制柱形圖。

一元二次（quadratic）模型如下

式中，y為產(chǎn)量 （kg/hm2）；x為肥料施用量（kg/hm2）；a為截距；b為一次回歸系數(shù)；c為二次回歸系數(shù)。通過邊際分析求得最佳施肥量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮、磷、鉀不同施肥處理對(duì)鷹嘴豆產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可知，氮、磷、鉀肥的施用對(duì)鷹嘴豆的產(chǎn)量構(gòu)成因素存在明顯的影響。在施用等量磷、鉀肥（P2K2處理）條件下，隨著氮肥施用量的增加，鷹嘴豆株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)、有效莢數(shù)和百粒質(zhì)量均呈先上升后下降的趨勢(shì)，N2P2K2處理時(shí)出現(xiàn)峰值，分別為79.49 cm、0.93 cm、30.20節(jié)、191.53粒、976.90萬莢/hm2，而對(duì)單株一級(jí)分枝、莢長(zhǎng)和莢寬的影響規(guī)律不明顯。

表3 氮、磷、鉀不同施肥處理對(duì)鷹嘴豆產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 3 Effect of different fertilization treatments of nitrogen，phosphorus，and potassium on yield components of chickpea

在施用等量氮、鉀肥（N2K2處理）條件下，隨著磷肥施用量的增加，鷹嘴豆株高、植株冠幅、單株粒數(shù)和有效莢數(shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì)，N2P2K2處理時(shí)出現(xiàn)峰值，而對(duì)主莖節(jié)數(shù)、單株一級(jí)分枝、莢長(zhǎng)、莢寬和百粒質(zhì)量的影響規(guī)律不明顯。

在施用等量氮、磷肥（N2P2處理）條件下，隨著鉀肥施用量的增加，鷹嘴豆株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)和有效莢數(shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì)，N2P2K2處理時(shí)出現(xiàn)峰值，而對(duì)單株一級(jí)分枝、莢長(zhǎng)、莢寬和百粒質(zhì)量的影響規(guī)律不明顯。

2.2 氮、磷、鉀不同施肥處理對(duì)鷹嘴豆產(chǎn)量的影響

由圖1可知，氮、磷、鉀肥的施用對(duì)鷹嘴豆產(chǎn)量存在顯著性影響（P<0.05）。隨著氮、磷、鉀肥用量的增加，鷹嘴豆的產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，其肥料效應(yīng)為氮肥＞磷肥＞鉀肥。氮、磷、鉀肥不足或過量都會(huì)導(dǎo)致鷹嘴豆減產(chǎn)。本試驗(yàn)中，N2P2K2處理產(chǎn)量最高（編號(hào)6），為2 582.37 kg/hm2；N0P0K0（編號(hào)1）處理產(chǎn)量最低，為 1 814.60 kg/hm2。

圖1 氮、磷、鉀不同施肥處理對(duì)鷹嘴豆產(chǎn)量的影響Figure 1 Effect of different fertilization treatments of nitrogen，phosphorus，and potassium on the yield of chickpea

2.3 氮、磷、鉀不同施肥處理對(duì)鷹嘴豆經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可知，不同施氮水平下，施氮量為150.0 kg/hm2的處理，其增產(chǎn)量為705.19 kg/hm2，顯著高于其他處理（P＜0.05），與無氮處理相比增產(chǎn)率為37.57%，毛收入和純收入分別較無氮處理增加7 051.90、6 256.90元/hm2；不同施磷水平下，施磷量為120.0 kg/hm2的處理，其增產(chǎn)量為556.13 kg/hm2，顯著高于其他處理（P＜0.05），與無磷處理相比增產(chǎn)率為22.50%，毛收入和純收入分別較無磷處理增加5 561.30、4 661.30 元/hm2；不同施鉀水平下，施鉀量為75.0 kg/hm2的處理，其增產(chǎn)量為254.37 kg/hm2，顯著高于其他處理（P＜0.05），與無鉀處理相比增產(chǎn)率為10.12%，毛收入和純收入分別較無鉀處理增加2 543.70、2 003.70 元/hm2。

表4 氮、磷、鉀不同施肥處理對(duì)鷹嘴豆經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 4 Effect of different fertilization treatments of nitrogen，phosphorus，and potassium on the economic benefit of chickpea

2.4 肥料效應(yīng)模型與推薦施肥量的確定

對(duì)氮、磷、鉀肥料分別進(jìn)行一元二次肥效模型擬合，應(yīng)用處理 2、3、6、11研究氮肥效應(yīng)擬合；應(yīng)用處理 4、5、6、7 研究磷肥效應(yīng)擬合；應(yīng)用處理 8、9、6、10研究鉀肥效應(yīng)擬合。

由表5可知，一元二次模型對(duì)單元肥效模型的擬合均達(dá)到顯著水平。根據(jù)效應(yīng)方程可求得N、P2O5、K2O 最佳施用量為 148.5、112.6 和 72.8 kg/hm2，N、P2O5、K2O 最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為 2 535.07、2 541.57 和2 589.79 kg/hm2。

表5 應(yīng)用一元二次肥效模型擬合結(jié)果Table 5 Fitting results of single variable quadratic fertilizer efficiency model

3 討論與結(jié)論

氮、磷、鉀是維持作物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素。氮是蛋白質(zhì)構(gòu)成的主要元素，蛋白質(zhì)是細(xì)胞原生質(zhì)組成中的基本物質(zhì)，施用氮肥能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)的形成，促進(jìn)碳同化，有利于作物產(chǎn)量的增加。磷是形成細(xì)胞核蛋白、卵磷脂等不可缺少的元素，施用磷肥可以加速細(xì)胞分裂，加快根系和地上部生長(zhǎng)，促進(jìn)花芽分化，提早成熟。施用鉀肥可以增強(qiáng)作物的抗逆性和抗病能力，提高作物對(duì)氮的吸收利用。合理施用氮、磷、鉀肥可以在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)減少土壤環(huán)境問題[14-15]。陳懷珠等[16]為探明華南春大豆生產(chǎn)的適宜施肥量，采用“3414”肥效試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選用桂春豆106為試驗(yàn)材料開展了氮、磷、鉀肥配施效應(yīng)和推薦施肥量研究，結(jié)果表明，氮、磷、鉀肥配施可明顯提高華南春大豆產(chǎn)量，達(dá)到最高產(chǎn)量時(shí)，氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）的施用量分別為80.6、21.6和58.4 kg/hm2。劉博等[17]研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀肥對(duì)大豆株高、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、產(chǎn)量等性狀影響顯著。黃貴斌等[18]研究指出，施肥可以不同程度提高鷹嘴豆的株高、植株冠幅、單株粒數(shù)和有效莢數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素，各施

肥處理下鷹嘴豆的產(chǎn)量均較不施肥有明顯提高。本試驗(yàn)中，隨著氮、磷、鉀肥施用量的增加，鷹嘴豆的株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)、有效莢數(shù)、百粒質(zhì)量、單株一級(jí)分枝、莢長(zhǎng)、莢寬和產(chǎn)量等因素均呈先增加后降低的趨勢(shì)，N2P2K2處理產(chǎn)量最高，為 2 582.37 kg/hm2， 此 時(shí) N、P2O5、K2O 施 用 量 為150.0、120.0 和 75.0 kg/hm2。氮、磷、鉀肥不足或過量都會(huì)導(dǎo)致鷹嘴豆減產(chǎn)，這與游國(guó)玲等[19]和黃貴斌等[20]的研究結(jié)果基本一致。

作物的生長(zhǎng)發(fā)育受遺傳和環(huán)境因子協(xié)同作用，不同地區(qū)使用不同品種研究作物的施肥效應(yīng)，結(jié)論不一致。孫振寧等[21]在黑龍江省鶴山研究得出，氮、磷、鉀肥對(duì)大豆產(chǎn)量的效應(yīng)排序?yàn)榈剩玖追剩锯浄?，氮肥是產(chǎn)量的極顯著影響因素，氮是影響大豆產(chǎn)量的主導(dǎo)因子；磷肥在0.10水平上有顯著影響；鉀肥則對(duì)產(chǎn)量無顯著影響。魏丹等[22]研究表明，平衡施肥對(duì)黑龍江省大慶、綏化、黑河地區(qū)大豆產(chǎn)量有極顯著增產(chǎn)作用，缺鉀對(duì)產(chǎn)量減產(chǎn)影響最大，缺氮對(duì)不同地區(qū)的產(chǎn)量影響不一致，缺磷對(duì)產(chǎn)量減產(chǎn)效果影響較小。王政等[23]在山東青島的研究顯示，氮、磷、鉀肥對(duì)大豆增產(chǎn)效應(yīng)表現(xiàn)為氮肥＞鉀肥＞磷肥，氮、磷肥之間對(duì)大豆產(chǎn)量表現(xiàn)為正交互作用，氮、鉀肥之間呈負(fù)交互作用，而磷、鉀肥之間不存在交互作用。王冬群等[24-25]通過缺素試驗(yàn)和不同施肥量比較試驗(yàn)，研究在土壤氮含量相對(duì)較低、有效磷和速效鉀含量較高情況下，氮、磷、鉀肥施用量對(duì)菜用大豆產(chǎn)量的影響，通過缺素試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土壤中有較高的有效磷和速效鉀含量時(shí)，再施用磷肥或鉀肥并不能提高菜用大豆產(chǎn)量，反而會(huì)造成減產(chǎn)；施氮肥能提高秸稈和豆莢產(chǎn)量；從不同施肥水平來看，呈現(xiàn)出施肥越多，豆莢和秸稈質(zhì)量越高的特點(diǎn)，但增產(chǎn)的幅度逐漸降低。本試驗(yàn)中，在施用等量磷、鉀肥條件下，隨著氮肥施用量的增加，鷹嘴豆株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)、有效莢數(shù)和百粒質(zhì)量均呈先上升后下降的趨勢(shì)；施用等量氮、鉀肥條件下，隨著磷肥施用量的增加，鷹嘴豆株高、植株冠幅、單株粒數(shù)和有效莢數(shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì)；施用等量氮、磷肥條件下，隨著鉀肥施用量的增加，鷹嘴豆株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株粒數(shù)和有效莢數(shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì)，N2P2K2處理時(shí)出現(xiàn)峰值。N2P2K2處理時(shí)鷹嘴豆的增產(chǎn)效果最好，有利于純收入的增加。鷹嘴豆施用氮、磷、鉀肥的增產(chǎn)、增收效果表現(xiàn)為氮肥＞磷肥＞鉀肥，與趙永峰等[26]和王圣瑞等[27]的研究結(jié)果一致。

合理施肥可以有效降低生產(chǎn)成本、增加經(jīng)濟(jì)效益、減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。氮、磷、鉀肥的施用對(duì)鷹嘴豆株高、植株冠幅、主莖節(jié)數(shù)、單株一級(jí)分枝、單株粒數(shù)、有效莢數(shù)、莢長(zhǎng)、莢寬、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益等均存在影響。隨著氮、磷、鉀肥施用量的增加，鷹嘴豆的產(chǎn)量構(gòu)成因素和增產(chǎn)效果等呈先增加后降低的趨勢(shì)，其肥料效應(yīng)為：氮肥＞磷肥＞鉀肥。N、P2O5、K2O最佳施用量為148.5、112.6和72.8 kg/hm2時(shí)，N、P2O5、K2O 最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為 2 535.07～2 589.79 kg/hm2，試驗(yàn)結(jié)果可為內(nèi)蒙古地區(qū)鷹嘴豆氮、磷、鉀肥的合理施用提供參考。