毛豆氮肥總量控制試驗

王光勇

（山東省陽谷縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 山東陽谷 252300）

毛豆是大豆中專門食用嫩莢的菜用大豆， 營養(yǎng)豐富，有健脾益氣、清熱潤燥等功效。 毛豆中鉀元素、食物纖維、不飽和脂肪酸、卵磷脂等含量豐富，具有降低膽固醇、改善便秘、降血脂、促進大腦發(fā)育等多種功效，廣受消費者的青睞[1]。 近些年隨著人們生活水平的不斷提高，日常消費結(jié)構(gòu)不斷升級，對優(yōu)質(zhì)大豆的需求量也越來越大，國內(nèi)大豆市場面臨著較大的缺口[2]。 為了擴大國內(nèi)優(yōu)質(zhì)大豆的供應(yīng)能力，2019 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部開始推廣大豆振興計劃，目標(biāo)是“擴面、增產(chǎn)、提質(zhì)、綠色”，黃淮海區(qū)域是該振興計劃實施的重點區(qū)域之一[3]。

毛豆生長發(fā)育對氮肥需求量大， 其氮肥的來源主要有2 種：肥料及土壤中含有的氮素、毛豆根系根瘤菌固定的氮素[3]。 如果過多施用氮肥，則可導(dǎo)致根瘤菌數(shù)量減少和固氮能力降低，不僅會導(dǎo)致毛豆生產(chǎn)的成本增加， 還會對毛豆的產(chǎn)量造成較大的影響[1,4]。近些年，隨著大量優(yōu)質(zhì)毛豆品種的推廣，人們對肥料的增產(chǎn)效應(yīng)越來越重視，為了實現(xiàn)高產(chǎn)，有的種植戶存在盲目施肥等問題， 很大程度上影響到毛豆的增產(chǎn)增收[5]。

山東省地處黃淮海地區(qū)，屬于暖溫帶季風(fēng)氣候，降雨集中、雨熱同季，年均溫11～14℃，年光照時數(shù)平均為 2 290～2 890 h， 降水量年均 550～950 mm，60%以上集中在夏季， 熱量條件可以滿足大豆等農(nóng)作物生產(chǎn)的需求， 是我國優(yōu)質(zhì)蛋白大豆的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)， 本省大豆年加工量在全國總量中占比20%左右。 聊城市是山東省主要的大豆種植優(yōu)勢區(qū)之一， 為配合2020 年山東省開展的土壤質(zhì)量保護提升與減肥增效項目的實施、 探明毛豆氮素的適宜施用量和施肥效益，2021 年春筆者在毛豆生產(chǎn)中安排了氮肥總量控制試驗，研究毛豆的氮肥增產(chǎn)效應(yīng)、適宜施用量和施肥效益等， 以期為毛豆氮肥的合理施用提供科學(xué)依據(jù)， 改變當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶施肥中存在的盲目施肥及不科學(xué)施肥等習(xí)慣。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗安排在陽谷縣博濟橋辦事處東齊村許全榮承包地， 肥力水平為中等偏上且均勻， 地勢平坦，灌溉及排澇條件便利， 試驗地土壤類型為壤質(zhì)土。對試驗地土壤主要養(yǎng)分進行測定， 有機質(zhì)含量平均為 15.319 g/kg， 全氮含量 0.908 g/kg， 堿解氮含量85.0 mg/kg， 速效磷含量 21.3 mg/kg， 速效鉀含量135 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試作物為毛豆，品種為臺灣75，為早熟優(yōu)質(zhì)菜用春大豆品種。 株高70 cm 左右，株型緊湊，百粒鮮重約為75 g；白花、莢果上有白毛，綠豆，圓葉、寬莢、糯性、籽粒色澤鮮亮，成熟后的顏色仍然為青綠色，賣相佳，表現(xiàn)出一致的成熟性等特點；作為春大豆110～120 d 即可采收， 鮮莢產(chǎn)量在 7 000～12 000 kg/hm2。供試肥料包括尿素（純N 含量46%，齊魯石化公司生產(chǎn)）、過磷酸鈣（P2O5含量12%，湖南省石門縣石門裕豐化工有限公司生產(chǎn)）、硫酸鉀（K2O 含量50%，山東三方化工集團有限公司生產(chǎn)）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置4 個處理， 在優(yōu)化處理的基礎(chǔ)上分別設(shè)置無氮處理、70%優(yōu)化處理、 優(yōu)化處理、130%優(yōu)化處理，編號分別為 N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2。 每個處理設(shè) 1 個小區(qū)，面積為 140 m2（3.5 m×40.0 m）。各處理具體施肥量見表1。

表1 試驗各處理的施肥量

1.4 試驗方法

試驗于2021 年4～7 月進行，各處理的施肥按照施肥設(shè)計的施肥量實施， 所有的肥料在底肥時全部施入。 除了試驗設(shè)計的施肥處理有所不同，其余管理均保持一致[5]。2021 年4 月3 日在當(dāng)?shù)赝寥纼?nèi)溫度達到10～12℃時進行播種，整高壟寬畦播種，要求地面充分耙細、整平，晴日里土壤墑情充足的情況下均勻播種，用種量45～60 kg/hm2，播種株行距分別為25 cm、45 cm，每穴播種2～3 粒，播種深度2 cm。毛豆生長期間要做好病毒病的防治工作[6]。

1.5 調(diào)查內(nèi)容及方法

毛豆不同氮肥處理成熟后分開收獲， 在每個小區(qū)隨機選擇3 個點取樣， 每個樣點取100 株用于統(tǒng)計分析。 粗脂肪、 粗蛋白質(zhì)含量的測定使用Infratec 1255 型紅外整粒谷物品質(zhì)測定儀（FOSS 公司生產(chǎn)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥處理對毛豆增產(chǎn)效果的影響

不同的施肥量和肥料配比， 對毛豆產(chǎn)生的增產(chǎn)效果存在很大的差異。 本次毛豆氮肥控制試驗中，優(yōu)化施肥和氮素不同用量各處理的主要產(chǎn)量結(jié)構(gòu)（文中統(tǒng)計了二粒莢占比以及百粒鮮重2 個指標(biāo)分析）及產(chǎn)量分析見表2。由表2 可知，毛豆優(yōu)化處理（N2P2K2）的百粒鮮重最重、二粒莢占比最高，其中百粒鮮重顯著高于無氮處理 （N0P2K2）、130%優(yōu)化處理（N3P2K2），二粒莢占比顯著高于無氮處理（N0P2K2）和70%優(yōu)化處理（N1P2K2）、130%優(yōu)化處理（N3P2K2）；在試驗條件下，隨著氮肥的增加，毛豆的百粒鮮重、二粒莢占比變化均為先增加、后降低；毛豆優(yōu)化處理（N2P2K2）的產(chǎn)量達最高，為13 778.57 kg/hm2，顯著高于無氮處理（N0P2K2） 和 70% 優(yōu) 化 處 理 （N1P2K2）， 優(yōu) 化 處 理（N2P2K2）的產(chǎn)量與 130%優(yōu)化處理（N3P2K2）之間產(chǎn)量的差異不顯著。 毛豆優(yōu)化施肥處理（N2P2K2）與不施氮肥（N0P2K2）比較增產(chǎn)率25.83%，在優(yōu)化處理的基礎(chǔ)上增加氮肥用量30%處理的產(chǎn)量與不施氮肥的處理進行比較，增產(chǎn)率20.87%。說明毛豆氮肥的施用量在優(yōu)化處理基礎(chǔ)上增加30%產(chǎn)量沒有顯著增加， 因此純氮施用量控制在150.30 kg/hm2左右即可。

表2 不同氮肥處理毛豆產(chǎn)量結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量分析

2.2 不同氮肥處理對毛豆增收的影響

單位面積的產(chǎn)出收益取決于產(chǎn)量和各種投入及產(chǎn)品價格等。 農(nóng)作物的產(chǎn)量受到多種因素的控制，如施肥種類、施肥量大小、肥料的增產(chǎn)效應(yīng)和產(chǎn)品價格等，都會影響到施肥的經(jīng)濟效益。2021 年試驗期間當(dāng)?shù)孛埂?肥料價格分別為毛豆 3.00 元/kg、 尿素2.10 元/kg、普鈣 1.80 元/kg、硫酸鉀 4.50 元/kg；其他投入包括種子、 農(nóng)藥和人工等。 施肥效益可以多方面考察， 施肥增收直接反映施肥的效益， 施氮肥增產(chǎn)收益與投入之比也可反映出施肥的收益， 用各處理小區(qū)的平均產(chǎn)量換算成單位面積產(chǎn)量和收益進行分析。

由表3 可知， 毛豆優(yōu)化施肥處理的施氮肥收入最高， 純收入為 35 220.21 元/hm2， 增收最多，為7 800.21 元/hm2；毛豆氮素優(yōu)化處理增收與增施單氮肥的投入比達11.4， 增加氮肥30%的處理增收與施氮投入比在6.69，比優(yōu)化處理降低了41.32%，70%優(yōu)化處理的投入比僅為2.59。 因此，毛豆氮肥施用總量控制在150.30 kg/hm2左右即可。

表3 不同氮肥處理毛豆經(jīng)濟效益分析

2.3 不同氮肥處理對毛豆品質(zhì)的影響

不同的施肥量和肥料配比， 對毛豆品質(zhì)產(chǎn)生不同程度的影響。 本次毛豆氮肥控制試驗中，氮素不同用量各處理區(qū)的毛豆主要品質(zhì)指標(biāo)（統(tǒng)計了粗蛋白質(zhì)、粗脂肪2 個指標(biāo)分析）結(jié)果見表4。由表4 可知，毛豆種植中氮肥的用量可影響大豆的品質(zhì)， 在磷鉀肥一致的情況下，隨著氮肥的增加，臺灣75 毛豆的粗蛋白質(zhì)、 粗脂肪含量均先增加后降低， 以優(yōu)化處理（N2P2K2）的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量均為最高；其中優(yōu)化處理（N2P2K2）的粗蛋白質(zhì)含量顯著高于其他3 個氮肥用量處理，粗脂肪含量與70%優(yōu)化（N1P2K2）未達到顯著差異， 與其他2 個氮肥用量處理達到了顯著差異水平；脂肪蛋白質(zhì)含量總和以優(yōu)化處理（N2P2K2）為最高，顯著高于其他氮肥處理。

表4 不同氮肥處理毛豆品質(zhì)分析

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

氮肥中氮元素是植物體內(nèi)氨基酸的組成部分，也是構(gòu)成蛋白質(zhì)的成分，能促進光合作用，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，還能增加種子中蛋白質(zhì)的含量，促進植物細胞的分裂和生長， 對于蔬菜生產(chǎn)和一些速生性作物尤其重要， 氮肥和其他肥料合理搭配能夠促進蔬菜快速生長，提早上市、增加經(jīng)濟效益[4]。 在實際生產(chǎn)中，應(yīng)該實行平衡施肥，達到氮肥和其他肥料合理搭配，解決氮肥使用過量和不足的問題，促進肥料的均衡吸收， 增加蔬菜產(chǎn)量同時減少氮肥的殘留和浪費，從而減少面源污染，改善毛豆的生長環(huán)境[5]。

毛豆由于其根瘤的緣故，具有固氮能力，但靠毛豆本身的固氮功能， 不能滿足毛豆生長及豐產(chǎn)對氮素的需求， 在開花期及種子形成期追施氮肥對毛豆的產(chǎn)量有顯著的促進作用[6]。 大量試驗研究證明，根瘤的生長受外源氮素的影響很大， 適時適量施用氮肥有利于促進毛豆生長和擴大根系增加根瘤， 過多施入氮肥或在不適宜的階段施入氮肥， 會抑制毛豆根瘤的生長， 降低其共生固氮作用而且達不到增產(chǎn)效果[7]；周慶鵬[8]的研究認(rèn)為，氮肥的施入可以增加大豆的百粒重及產(chǎn)量， 隨著氮肥用量的增加其變化趨勢為先增加后降低，與本試驗的研究結(jié)果一致，毛豆的氮肥施用量以優(yōu)化處理用量為最佳，此時百粒重、產(chǎn)量均最大。

影響大豆品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一即為氮肥的施入量。 蓋志佳[9]的研究認(rèn)為，大豆種植中氮肥的施入促使了蛋白質(zhì)、脂肪含量的提高，與本研究結(jié)果一致，施入氮肥后的3 個處理的蛋白質(zhì)、 脂肪含量均高于未施氮肥的處理， 且氮肥過多或者過低均可造成兩者含量的降低。

毛豆的磷鉀肥的施用量是否適宜， 還有待進一步試驗研究。 針對各地土壤肥力水平，合理制定減肥增效方案。 若進一步化驗分析毛豆產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量，可以計算不同用量氮肥的利用效率， 若對各處理的收獲物氮素養(yǎng)分含量進行分析， 還可以計算出不同氮肥施用量的氮素利用率， 未來可在此方面開展進一步的研究[2,7]。

3.2 結(jié)論

2021 年陽谷縣春毛豆生產(chǎn)中的氮肥控制試驗結(jié)果表明，毛豆氮素優(yōu)化處理的產(chǎn)量達到最高，顯著高于無氮處理和70%優(yōu)化處理，與130%優(yōu)化處理之間產(chǎn)量差異不顯著； 毛豆優(yōu)化施肥的處理與不施氮肥進行比較，增產(chǎn)率25.83%；毛豆優(yōu)化施肥處理施氮肥純收入最高，達到35 220.21 元/hm2，增收與增施單氮肥的投入比達11.4； 毛豆優(yōu)化施肥處理下毛豆的蛋白質(zhì)、脂肪含量均為最高，品質(zhì)佳。 總之，根據(jù)目前陽谷縣毛豆的產(chǎn)量水平、品質(zhì)和土壤肥力狀況，毛豆氮肥施用總量控制在150.30 kg/hm2左右即可。