半干旱地区绿豆肥料效应及优化研究

孙志超 葛金刚 安琦

摘要 [目的]优化半干旱地区绿豆氮、磷、钾施用量，筛选出绿豆高产、优质施肥模型。[方法]以当地主栽品种“绿丰5号”为试验材料，采用“3414”肥料效应试验方法，分析氮、磷、钾产量效应，比较氮、磷、钾肥交互作用对绿豆产量效应，建立氮、磷和钾肥与产量的效应方程，确定绿豆最佳施肥量。[结果]氮肥、磷肥、钾肥的平衡施用能明显提高绿豆产量，3种肥料对绿豆产量的影响表现为磷肥>钾肥>氮肥。氮肥、磷肥、钾肥的最佳经济施用量分别为25.63、77.42和33.36 kg/hm2。[结论] “绿丰5号”最佳经济施肥比例为N∶P2O5∶K2O=1∶3.03∶1.30。

关键词 半干旱地区;绿豆;肥料效应;产量

中图分类号 S522  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）10-0126-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.10.034

Abstract [Objective]To optimize the application rates of N， P and K in mung bean in semiarid areas， and screen out the highyield and highquality fertilization model of mung bean. [Method]In this experiment， the local main plant variety “Lü feng 5” was used as the test material， and the “3414” fertilizer effect test method was used to analyze the yield effects of nitrogen fertilizer， phosphate fertilizer and potassium fertilizer. The effects of nitrogen， phosphorus and potassium fertilizer interaction on mung bean yield were compared，the effect equation of phosphate fertilizer and potash fertilizer and yield was established，and the optimal fertilization amount of mung bean was determined. [Result]The balanced application of nitrogen fertilizer， phosphate fertilizer and potassium fertilizer could significantly increase the yield of mung bean. The order of the effects of three fertilizers on mung bean yield was phosphate fertilizer>potassium fertilizer>nitrogen fertilizer. The optimum economic application rates of nitrogen， phosphate and potassium fertilizers were 25.63，77.42 and 33.36 kg/hm2， respectively. [Conclusion]The best economic fertilization ratio of “Lü feng 5” was N∶P2O5∶K2O=1∶3.03∶1.30.

Key words Semiarid area;Mung bean;Fertilizer efficiency;Yield

綠豆适应性强，在我国种植范围广泛，播种面积和产量均居世界前列，产量占世界总产量的30%以上[1-2]。绿豆因其蛋白质含量高、脂肪含量低，被誉为粮食中的“绿色珍珠”[3-4]。黑龙江省是我国绿豆主产省，绿豆是重要出口创汇作物之一。绿豆生育期短、耐瘠性强，其根系有共生固氮能力，施肥量较少或者不施肥，从而导致绿豆产量低，且不稳定。

氮、磷、钾三元素是绿豆生长发育必需大量营养元素，各元素作用不能相互替代，又有交互作用[5]。因此，确定氮肥、磷肥、钾肥用量和施肥比例，对提高绿豆产量和增加施肥效益具有重要作用。“3414”施肥试验方案是目前国内应用较为广泛的肥料效应田间试验方案[6]。笔者采用“3414”试验设计，通过分析氮、磷、钾肥不同配比产量的肥料效应函数，确定绿豆最佳施肥量，以期为绿豆合理施肥提供理论依据，促进绿豆产业化发展。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于黑龙江省嫩江县九三管理局植保站（125°17′E，48°52′N），海拔298.0 m，无霜期121 d左右，年均降水量514.1 mm，年均蒸发量1 250.2 mm，年均气温1.3 ℃，≥10 ℃活动积温2 300 ℃，为典型的半干旱区。试验区地势平坦，土壤类型为黑土，肥力均匀，土壤基础肥力：有机质52.0 g/kg，水解性氮199.58 mg/kg，速效磷31.40 mg/kg，速效钾190 mg/kg，pH 6.24。前茬作物为玉米。

1.2 试验材料

供试品种为绿丰5号。供试肥料尿素（N 46%）、重过磷酸钙（P2O5 42%）、硫酸钾（K2O 52%）。肥料价格尿素2元/kg（N 4.3元/kg），重过磷酸钙2.5元/kg（P2O5 6.0元/kg），硫酸钾3.2元/kg（K2O 6.2元/kg）。

1.3 试验设计

采用“3414”施肥试验设计方案，氮、磷、钾3个因素，4个施肥水平：0水平（不施肥），1水平（施肥不足），2水平（当地推荐施肥量），3水平（过量施肥），当地推荐施肥量N 27  kg/hm2，P2O5 69  kg/hm2，K2O 22.5  kg/hm2。共14个处理，田间随机排列。各处理施肥水平和施肥量见表1。小区面积20 m2，人工播种、施肥，四周设有保护行。中耕、除草等措施按常规进行。

1.4 样品采集与测定

成熟期，每个小区单独收获，测产。种植前一年秋季在种植区按照“S”形路线，取10点组成混合样品，经风干、磨细后进行养分测定。其中土壤有机质含量采用外加热容量法测定，水解性氮采用碱解扩散法测定，速效磷含量采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量NH4OAC浸提-火焰光度法测定，pH采用酸度计测定。

1.5 推荐施肥量计算和统计分析

计算推荐施肥量时，设绿豆的目标产量为Y，氮用量（X1）、磷用量（X2）、钾用量（X3），分别采用一元二次和三元二次肥料效应函数进行拟合，选择最适肥料效应函数，结合当年绿豆销售价格（10元/kg）和氮肥（N 4.3元/kg）、磷肥（P2O5 6.0元/kg）和钾肥（K2O 6.2元/kg）价格，计算最佳效益施肥量，确定当地绿豆最优施肥量。显著性比较、所有方程的拟合、最高产量施肥量、最优施肥量的计算以及图表制作均采用SPSS和 Excel 软件。

2 结果与分析

2.1 绿豆氮、磷、钾肥产量效应分析 由表2可知 ，施用氮、磷、钾肥能提高绿豆产量，各施肥处理产量与不施肥处理产量均达显著水平，各处理产量增产率为3.54%～69.68%，其中N1P2K1处理产量最高，比不施肥（N0P0K0）处理增加了632.25 kg/hm2。N0P2K2、N2P0K2和N2P2K0 3个缺氮、缺磷、缺钾处理平均产量为1 023.02  kg/hm2，与N0P0K0处理产量相比增加了12.75%，而其他10个氮、磷、钾全施处理平均产量1 350.01  kg/hm2，与N0P0K0处理相比产量平均增加48.79 kg/hm2，说明氮肥、磷肥、钾肥的平衡施用能明显提高绿豆产量。

高氮处理（N3P2K2）与缺氮处理（N0P2K2）增产率之差为13.11%，高磷处理（N2P3K2）与缺磷处理（N2P0K2）增产率之差为65.4%，高钾处理（N2P2K3）与缺钾处理（N2P2K0）增产率之差为39.35%，磷肥的增产率最高，表明磷肥是影响绿豆产量的关键因子。

由表3可知，当固定氮、磷、钾中任何2种肥料的施用量，随着施氮量和施钾量的增加，绿豆增产量和增产率呈先增加后降低的趋势;随着施磷量的增加，绿豆增产量和增产率呈增加趋势。与缺素处理相比，氮肥平均增产率为18.79%，磷肥为58.13%，钾肥为28.24%，这表明氮肥、磷肥、钾肥施用对绿豆产量影响表现为磷肥>钾肥>氮肥。

2.2 氮钾肥交互作用对绿豆产量效应

氮、磷、钾肥2个因素间的交互作用产量效应见图1。由图1可知，当钾肥为22.5  kg/hm2时，氮肥从13.5  kg/hm2增加到27.0  kg/hm2，低磷處理（34.5  kg/hm2）时，产量增加了53.63  kg/hm2;高磷处理（69  kg/hm2）时，产量增加了430.58  kg/hm2。结果表明，施钾量一定时，提高磷肥用量可以氮肥肥效。当磷肥为69  kg/hm2，随着氮肥用量的增加，低钾处理（13.5  kg/hm2）时，绿豆产量减少了385.73  kg/hm2;高钾处理（22.5  kg/hm2）时，绿豆产量增加了430.58  kg/hm2。以上结果表明，施磷量一定时，提高钾肥用量可以增加氮肥肥效。

施用钾肥为22.5  kg/hm2时，磷肥用量从34.5  kg/hm2增加到69.0  kg/hm2，低氮处理（13.5  kg/hm2）时，绿豆产量减少了258.93  kg/hm2;高氮处理（27.0  kg/hm2）时，绿豆产量增加了118.02 kg/hm2。结果表明，施钾量一定时，提高氮肥用量可以增加磷肥肥效。施用氮肥为27.0  kg/hm2，随着施钾量的增加，低钾处理（13.5  kg/hm2）时，绿豆减产了151.48 kg/hm2;高钾处理（22.5  kg/hm2）时，绿豆产量增加了118.02  kg/hm2。施磷量一定时，提高钾肥用量可以增加氮肥肥效。

施用磷肥为69.0 kg/hm2时，低氮低钾（N1P1）产量比低氮高钾（N1K2）增加了449.86  kg/hm2，高氮高钾（N2K2）比高氮低钾（N2K1）产量增加了366.95  kg/hm2。施用氮肥为27.0  kg/hm2时，随着磷肥用量的增加，低磷处理（34.5  kg/hm2）时，绿豆产量增加了97.45 kg/hm2;高磷处理（69  kg/hm2）时，绿豆产量增加了366.95  kg/hm2。

2.3 肥料效应函数拟合及施肥量分析

2.3.1 氮、磷、钾三因素肥料效应函数。

2.3.2 氮、磷、钾单因素肥料效应函数。

将表2中2、3、6、11的产量结果挑出，回归分析得到氮肥的一元二次方程：y=1 006.5+26.06x-0.5x2，R2=0.485;表2中4、5、6、7的产量结果挑出，回归分析得到磷肥的一元二次方程：y=951.37+15.31x-0.095x2，R2=0.988;表3中8、9、6、10的产量结果挑出，回归分析得到钾肥的一元二次方程：y= 1 027.6+ 25.31x-0.37 x2，R2=0.802。3种肥料效应回归方程的二次项系数均小于0，抛物线向下（图2），符合生物学规律，各方程进行R检验，均达显著水平，表明各方程拟合成功。对各方程x求偏导数，根据边际收益等于边际成本计算，推荐最优经济效益施肥量。

  由氮肥的一元二次方程可求出氮肥最佳经济施用量为25.63  kg/hm2，产量为1 345.97  kg/hm2。由磷肥的一元二次方程可求出磷肥最佳经济施用量为77.42 kg/hm2，产量为1 567.25  kg/hm2。由钾肥的一元二次方程可求出钾肥最佳经济施用量为33.36 kg/hm2，最佳产量为1 460.17 kg/hm2。由此可知，綠豆最佳经济施肥比例为N∶P2O5∶K2O=1∶3.03∶1.30。

3 结论与讨论

国内外关于绿豆氮、磷、钾施肥的研究很多，但因不同地域、不同土壤基础肥力和耕作栽培措施不同，试验结果千差万别。王桂梅等[7]研究指出施肥处理能提高单株有效荚数、单荚粒数等产量性状，N2P2K1的各项生理指标最优。闫虎斌等[8]在晋北地区绿豆“3414”试验中指出，施肥处理的产量均较对照明显提高，增产 12.3%～33.2%，缺失任一养分都会限制绿豆对其他养分的吸收并造成减产，施肥可以提高单株荚数、单株产量、百粒质量等产量构成因素，说明氮、磷、钾合理配施可以使晋北地区绿豆高产高效。该试验条件下，施用氮、磷、钾肥均能提高绿豆产量，增产率为3.54%～69.68%，其中N1P2K1处理产量最高，说明科学合理的氮、磷、钾肥配比，能均衡供给绿豆所需要的营养元素，促进生长发育，有利于光合产物向子粒转移，从而提高产量。

范富等[9]研究认为绿豆合理施肥，不仅可提高绿豆产量和改善其品质，氮、磷、钾对绿豆产量影响表现为磷肥>钾肥>氮肥。赵存虎等[10]、曾玲玲等[11]研究认为氮、磷、钾对绿豆产量影响表现为磷肥>氮肥>钾肥。该试验条件下，氮、磷、钾对绿豆产量影响表现为磷肥>钾肥>氮肥。

王桂梅等[7]研究指出绿豆获得最高产量的施肥量配比N∶P2O5∶K2O=1：1.68∶0.96，最佳产量施肥量配比N∶P2O5∶K2O=1∶1.34∶0.94。闫虎斌等[8]研究指出绿豆获得最高产量的施肥量配比N∶P2O5∶K2O=1∶1.05∶0.96，最佳产量施肥量配比N∶P2O5∶K2O=1∶1.19∶1.08。该试验单因素一元二次方程肥效分析显示，各肥料施肥量与绿豆产量之间均表现出抛物线特征，合理施肥对提高作物产量和生态保护具有重要意义。氮肥施用量为25.63  kg/hm2，最佳经济产量为1 345.97  kg/hm2;磷肥施用量为77.42 kg/hm2，最佳经济产量为1 567.25  kg/hm2。钾肥施用量为33.36 kg/hm2，最佳经济产量为1 460.17 kg/hm2。由此可知，绿豆最佳经济施肥比例为N∶P2O5∶K2O=1∶3.03∶1.30。

参考文献

[1]刘峰. 黑龙江省绿豆产业现状及技术对策[J].杂粮作物，2010，30（2）：151-153.

[2] 韩志顺，冯高，杨富.晋北地区绿豆低产原因及高产栽培技术[J].内蒙古农业科技，2011（4）：113-114，131.

[3] 王永新，王辉.绿豆高产栽培技术[J].现代农业科技，2013（7）：52，54.

[4] 苗任重，任秀荣，王建立，等.氮磷钾肥配施对大豆生长发育及产量的影响[J].湖南农业科学，2014（5）：29-31.

[5] 陆景陵.植物营养学（上册）[M].北京：中国农业大学出版社，2002.

[6] 申建波，毛达如.植物营养研究方法[M].北京：中国农业大学出版社，2011.

[7] 王桂梅， 邢宝龙，张旭丽，等.氮、磷、钾不同配比对绿豆产量的影响[J].作物杂志，2015（3）：130-132.

[8] 闫虎斌，赵雪英，张春明，等.晋北地区绿豆“3414”肥效试验[J].山西农业科学，2015，43（7）：857-860.

[9] 范富，张庆国，张宁，等.旱作绿豆优化施肥对产量及生物性状的影响[J].中国农学通报，2003，19（5）：47-50.

[10] 赵存虎，孔庆全，贺小勇，等.绿豆田氮、磷、钾最佳用量及平衡施肥技术研究[J]. 内蒙古农业科技， 2013（5）：60，87.

[11] 曾玲玲，崔秀辉，李清泉，等.氮磷钾配施对绿豆产量的效应研究[J].黑龙江农业科学，2010（7）：48-51.