试验于2017年3— 7月在慈溪市长河沧田蔬菜农场进行。试验前pH值7.44, 全氮1.01 g· kg^-1, 有效磷20.84 mg· kg^-1, 速效钾151 mg· kg^-1, 盐分0.60 g· kg^-1。供试土壤为灰潮土, 肥力中等, 有机质含量偏低, 有效磷含量高于全市平均水平, 速效钾含量丰富。

试验设6个处理:CK, 无肥对照; C1, 常规施肥, 667 m²施用54%复合肥(N 18%, P₂O₅ 18%, K₂O 18%)50 kg, C2, 较常规施肥减量10%, 667 m²施用54%复合肥45 kg; C3, 较常规施肥减量30%, 667 m²施用54%复合肥35 kg; P1, 配方施肥, 667 m²施用36%复合肥(N 14%, P₂O₅ 10%, K₂O 12%)75 kg; P2, 配方施肥减量10%, 667 m²施用36%复合肥67.5 kg。每个处理重复3次, 共18个小区, 随机区组排列, 每小区面积19.8 m²。试验地灌排良好, 小区周围设保护行, 前作绿花菜。

在菜用大豆成熟期, 于每个处理分别取有代表性的植株5株考种, 记录各项性状特征。每小区实际测产, 折算产量。调查肥料、人工及作物收购价格等, 计算农户投入种植成本及获得的经济收益。

植株样品取回后, 分别测定籽粒、茎叶的鲜、干重。干样磨细后用硫酸-过氧化氢消煮, 然后分别以扩散法测定氮含量, 钒钼黄分光光度法测定磷含量, 火焰光度计法测定钾含量。

所有数据利用DPS 9.0.5及Excel 2010进行整理与方差分析。

由表1可以看出, P1处理的菜用大豆产量最高, P2次之。相较于CK, P1和P2处理均能极显著提高菜用大豆的产量, 分别较CK增产39.6%和33.5%, 说明配方施肥对菜用大豆增产效果明显。C1~C3处理的菜用大豆产量无极显著差异, 说明在试验条件下, 在常规施肥基础上适当减量可满足作物正常生长, 不会造成减产, 且能有效降低肥料用量, 防止因肥料过量施用而对农田环境造成危害。

表1

表1

表1 各处理菜用大豆植株性状及产量 处理 株高/cm 分枝数 叶长/cm 叶宽/cm 一粒荚比例/% 二粒荚及以上比例/% 瘪粒比例/% 667 m2产量/kg CK 61.9 BC 3.7 b 13.7 B 8.5 B 43.4 A 50.4 D 6.3 C 644 C C1 63.9 BC 3.7 b 14.5 AB 9.8 AB 30.9 B 55.3 C 13.8 A 738 ABC C2 61.7 C 4.0 ab 15.0 AB 9.9 AB 22.5 D 70.9 A 6.6 C 820 ABC C3 59.9 C 4.0 ab 15.2 AB 10.5 AB 29.6 B 59.6 B 10.8 B 699 BC P1 68.3 A 4.0 ab 16.9 A 11.6 A 28.3 BC 68.6 A 3.1 D 899 A P2 65.8 AB 4.7 a 16.3 AB 10.4 AB 24.5 CD 69.2 A 6.2 C 860 AB 注:同列数据后无相同小写或大写字母的分别表示差异显著(P< 0.05)或极显著(P< 0.01)。

表1 各处理菜用大豆植株性状及产量

从株高来看, P1处理极显著高于CK、C1、C2、C3处理, P2处理极显著高于C2、C3处理(表1)。从分枝数来看, P2处理显著高于CK和C1处理, 其他处理间无显著差异。从叶长、叶宽来看, 均表现为P1处理极显著高于CK。从一粒荚比例来看, 以CK最高, 极显著高于其他处理, P1极显著高于C2处理, C2处理的一粒荚比例最低, 极显著低于除P2外的其他处理。从二粒荚及以上比例来看, C2、P1、P2处理极显著高于其他处理。从瘪粒比例看, P1处理最低, 极显著低于其他处理。每荚粒数是反映菜用大豆产量和商品价格的一项重要指标, 在本试验中, P1、P2处理的菜用大豆二粒荚及以上比例高, 且瘪粒比例低, 说明配方施肥(P1)及其减量处理(P2)能显著改善菜用大豆商品性状, 提高品质。

对比常规施肥及其减量处理(C1~C3):一粒荚比例C1> C3> C2, 二粒荚及以上比例C2> C3> C1, 瘪粒比例C1> C3> C2, 结合产量数据来看, 该田块常规施肥用量偏高, 适当减少肥料用量有助于提升菜用大豆产量及品质, 但减肥过量会对产量造成一定不良影响。

肥料偏生产力(PFP)是指施肥后单位面积所获得的作物产量与化肥投入量的比, 单位为kg· kg^-1, 其中, 化肥投入量以纯养分量计算。计算各处理的PFP(以总养分计), 从低到高依次为C1(27.3)< P1(33.3)< C2(33.7)< P2(35.4)< C3(37.0), C1处理的最低, 结合田块自身土壤肥力特性, 说明该处理的肥料施用不够科学合理, 肥料施用量偏高, 应减量。

土壤养分平衡是指养分作物消耗量和施肥投入之间的平衡, 可反映当季农田养分的收支平衡状况。当作物带出养分量大于施肥量时, 说明施肥量不足, 耕地养分亏缺; 而当作物带出养分量低于施肥量时, 说明施肥量大, 耕地养分有盈余。以盈亏量和实际平衡盈亏率表征土壤养分平衡。具体地:盈亏量是指肥料养分的投入量与作物养分吸收量之差, 实际平衡盈亏率是指养分投入支出之差与养分支出的百分比例。

2.4.1 氮素

由表2可以看出, 各处理菜用大豆氮素都出现亏缺, 以CK亏缺最高, 667 m²亏缺量达到12.17 kg。究其原因, 是由于菜用大豆生育期内吸氮量高, 且该试验后期各处理无追肥施用, 加之试验田块本身全氮及有机质含量偏低, 导致试验中投入的氮素不能满足整个生育期的氮素需求。在本试验条件下, 建议在菜用大豆生长过程中, 适时追施适量氮肥, 以保持土壤氮素(N)平衡。本试验中, P1、P2处理的氮素亏缺量亦较多, 较常规施肥并无优势体现, 这可能是由于施用配方肥后菜用大豆单产达到较高水平, 因而作物吸收带走的氮素也较多, 由此出现较大亏缺。

表2

表2

表2 各处理的氮素(N)平衡 处理 施入量/ kg 籽粒吸收 茎叶吸收 盈亏量/ kg 盈亏率/ % 含量/ % 吸收量/ kg 含量/ % 吸收量/ kg CK 0 3.70 6.09 1.24 6.07 -12.17 -100.00 C1 9.00 3.78 6.47 1.31 7.46 -4.93 -35.37 C2 8.10 4.04 8.17 1.23 7.18 -7.25 -47.22 C3 6.30 3.83 6.67 1.12 5.94 -6.31 -50.06 P1 10.50 4.01 9.18 1.78 9.66 -8.34 -44.25 P2 9.45 4.07 8.99 1.12 7.16 -6.70 -41.47 注:表中施入量、产量、吸收量、盈亏量均以667 m2作为单位面积进行计算。表3~4同。

表2 各处理的氮素(N)平衡

2.4.2 磷素

由表3可以看出, 除CK外, 其余5个处理磷素均有盈余, 667 m²盈余量在1.46~4.98 kg, 以C1处理磷素盈余量最高。根据鲁如坤等^[1]的研究, 当作物增产率为10%~25%时, 因磷肥利用率低, 对当季作物来说需要保持足够的磷浓度, 磷平衡应有适当盈余(在20%以下); 当作物增产率大于25%时, 磷平衡可以有20%或略高的盈余。结合菜用大豆增产情况可以判断, 只有P2处理的磷素盈余率在适宜范围, C1、C2、C3、P1处理中磷素均过量, 其中, C1处理磷素盈亏率达123.94%, 表明常规施肥磷素严重过量, 可能会因流失造成农业面源污染, 对此问题须引起足够重视。

表3

表3

表3 各处理的磷素(P2O5)平衡 处理 施入量/ kg 籽粒吸收 茎叶吸收 盈亏量/ kg 盈亏率/ % 含量/ % 吸收量/ kg 含量/ % 吸收量/ kg CK 0 1.00 1.65 0.44 2.16 -3.81 -100.00 C1 9.00 0.96 1.65 0.42 2.37 4.98 123.94 C2 8.10 1.11 2.25 0.26 1.52 4.33 114.79 C3 6.30 1.02 1.78 0.28 1.49 3.03 92.67 P1 7.50 0.98 2.25 0.44 2.37 2.88 62.22 P2 6.75 1.03 2.28 0.47 3.02 1.46 27.57

表3 各处理的磷素(P2O5)平衡

2.4.3 钾素

由表4可以看出, 各处理均出现较大的钾素亏损, 667 m²亏损量在8.88~13.13 kg, 盈亏率在-49.65%~-100%。除C1外, 其余5个处理的钾素盈亏率均达到-50%以上。陆宏^[2]的研究表明, 钾肥施用能促进氮、磷的吸收及光合产物的转移, 施钾是菜用大豆获得高产的重要一环。在试验田块速效钾含量丰富的情况下, 由于作物吸钾量高, 土壤中钾素仍出现亏损, 说明在本试验条件下, 菜用大豆生长后期仍须追施适量的钾肥。除肥料施用外, 可同时考虑菜用大豆秸秆还田对保持农田钾素平衡的重要性。

表4

表4

表4 各处理的钾素(K2O)平衡 处理 施入量/ kg 籽粒吸收 茎叶吸收 盈亏量/ kg 盈亏率/ % 含量/ % 吸收量/ kg 含量/ % 吸收量/ kg CK 0 2.72 4.48 1.77 8.65 -13.13 -100.00 C1 9.00 2.84 4.86 2.29 13.02 -8.88 -49.65 C2 8.10 2.88 5.82 2.04 11.94 -9.65 -54.38 C3 6.30 2.77 4.83 2.26 12.01 -10.54 -62.59 P1 9.00 2.69 6.15 2.55 13.85 -11.00 -55.00 P2 8.10 2.77 6.12 1.97 12.61 -10.63 -56.75

表4 各处理的钾素(K2O)平衡

由表5可以看出, 单位面积(667 m²)收益表现为P2> P1> C2> C1> C3> CK。相较CK, P1和P2处理667 m²收益分别增加469.8元和487.0元。各处理的用肥成本(肥料成本以市面零售价计算)以P1和P2处理较高, 但由于P1和P2处理的菜用大豆增产明显, 因此在收购价、人工成本相同的情况下, 农户最终收益较高, 增产增收效果明显。

表5

表5

表5 各处理667 m2的种植成本及经济收益 处理 产值/元 肥料成本/元 人工成本/元 收益/元 CK 1 674.2 0 200 1 474.2 C1 1 917.9 155.0 200 1 562.9 C2 2 130.6 139.5 200 1 791.1 C3 1 816.9 108.5 200 1 508.4 P1 2 337.5 193.5 200 1 944.0 P2 2 235.3 174.1 100 1 961.2 注:菜用大豆收购价统一按2.6元· kg-1计算。人工成本按采收期每667 m2每次用2工, 每工100元计。

表5 各处理667 m2的种植成本及经济收益