章淑艷，王素花，孫志梅，李彩菊，柳術(shù)杰*，古述江，吳芳彤

(1.河北省微生物研究所，河北 保定 071051; 2.石家莊井陘礦區(qū)農(nóng)牧局，河北 石家莊050100;3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河北 保定 071000; 4.保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，河北 保定 071000)

不同氮肥施用方式及硝化抑制劑對小豆生長發(fā)育及氮素利用的影響

章淑艷1，王素花2，孫志梅3，李彩菊4，柳術(shù)杰4*，古述江1，吳芳彤1

(1.河北省微生物研究所，河北 保定 071051; 2.石家莊井陘礦區(qū)農(nóng)牧局，河北 石家莊050100;3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，河北 保定 071000; 4.保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，河北 保定 071000)

為探討小豆種植過程中氮素的合理施用方式，采用隨機(jī)區(qū)組田間小區(qū)試驗(yàn)，研究了不同氮肥施用方式及硝化抑制劑對小豆生長發(fā)育及氮素利用的影響。結(jié)果表明：小豆始花期追施普通氮肥的處理，收獲后植株鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、產(chǎn)量和氮素累積量分別比基施處理高2.7%、3.7%、5.6%和1.9%，且鮮質(zhì)量、產(chǎn)量和氮素積累量差異顯著；且追施處理氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率、生理效率和肥料貢獻(xiàn)率分別比基施處理高7.4%、23.6%、15.6%和17.2%?；┑释瑫r配施硝化抑制劑處理的小豆鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、產(chǎn)量和氮素積累量比不配施硝化抑制劑的處理高2.8%、10.1%、6.8%和6.9%，且均差異顯著；氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率、生理效率和肥料貢獻(xiàn)率分別比不配施硝化抑制劑處理提高26.6%、28.5%、1.9%和20.1%。始花期追施氮肥配施硝化抑制劑處理的以上指標(biāo)(鮮質(zhì)量除外)與不配施硝化抑制劑處理差異不明顯。因此，小豆種植過程中，不施硝化抑制劑時推薦氮肥追施，施用硝化抑制劑時推薦氮肥基施。

小豆； 氮肥施用方式； 生長發(fā)育； 養(yǎng)分利用

小豆又稱赤小豆、赤豆、紅豆等，為豆科(Leguminosae)菜豆屬1年生草本植物，是中國、日本、韓國等亞洲國家和地區(qū)人們喜食的一種豆類[1]。小豆耐寒、耐旱、耐貧瘠土壤，一直被作為抗災(zāi)作物種植。傳統(tǒng)的小豆生產(chǎn)一般不施肥，近年來，隨著小豆市場需求量的逐步提高，肥料施用在其生產(chǎn)中也日益受到重視。但肥料施用量過高或施肥方法不科學(xué)，不僅不會提高產(chǎn)量，甚至還會影響豆類品質(zhì)，造成養(yǎng)分資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[2-5]。因此，研究和推廣小豆生產(chǎn)中肥料的科學(xué)施用技術(shù)十分必要。

氮素是植物生長必需的三大元素之一，影響植物的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成，對植物干物質(zhì)形成也起著重要的調(diào)節(jié)作用。與糧食作物、蔬菜和果樹類不同，豆科作物的根瘤固氮能力使得豆科作物的氮肥施用技術(shù)表現(xiàn)出特殊性。研究表明，大豆全生育期植株所需氮素的1/4～2/3來源于根瘤固氮[6-7]。氮肥施用過多，一方面會限制豆科作物自身根瘤固氮的潛能，另一方面還會造成氮肥資源的浪費(fèi)[8]。劉振興等[9]研究表明，在始花期和盛花期噴施1%的尿素可有效提高小豆結(jié)莢率；郭洋[7]研究了不同氮肥施用量對小豆生長發(fā)育的影響。賈月慧等[10]試驗(yàn)表明，不同品種小豆對氮素的利用有差異。劉金龍[11]、崔洪秋[12]則分別給出了不同地區(qū)小豆合適的氮肥施用量。但目前關(guān)于小豆氮肥施用方式對其生長發(fā)育及氮素利用影響的研究未見報道。鑒于此，以冀中地區(qū)主栽小豆品種保紅947為研究對象，探討了不同氮肥施用方式以及硝化抑制劑對小豆生長發(fā)育及氮素利用的影響，旨在為小豆種植過程中氮素的合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行，土壤類型為潮褐土，養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)13.36 g/kg、堿解氮86.56 mg/kg、速效磷13.79 mg/kg、速效鉀63.08 mg/kg。供試小豆品種為保紅947。供試肥料為尿素(46%)、過磷酸鈣(P2O514%)和硫酸鉀(K2O 50%)。硝化抑制劑為雙氰胺(分析純)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)5個處理，分別為N0處理(不施尿素)、Nd處理(氮素基施)、Nz處理(氮素于始花期追施)、NId處理(氮素基施配加硝化抑制劑)、NIz處理(氮素始花期追施配加硝化抑制劑)。各處理均以尿素為氮源，以過磷酸鈣為磷源，以硫酸鉀為鉀源，施用量分別為N 60 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2，其中N0處理只施過磷酸鈣和硫酸鉀。硝化抑制劑按氮肥總量的1.5%添加。

試驗(yàn)于2014年6月23日播種，10月8日收獲。小區(qū)面積為4 m×2.5 m，株距16.5 cm、行距50 cm，各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。田間管理按照當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行。

1.3 樣品采集與指標(biāo)測定

分別在小豆生長的苗期、分枝期、花期和成熟期取樣，苗期每小區(qū)隨機(jī)取樣15株，其他時期取樣5株，稱鮮質(zhì)量；取部分代表性樣品洗凈后105 ℃殺青0.5 h，65 ℃烘干至恒質(zhì)量，記錄干質(zhì)量，依次折算各時期的鮮、干物質(zhì)積累量。收獲時每個小區(qū)實(shí)收測產(chǎn)并測量株高、分枝數(shù)、單株莢數(shù)、百粒質(zhì)量等指標(biāo)。干樣粉碎后，采用濃H2SO4-H2O2消煮，凱氏蒸餾法測定植株全氮含量，釩鉬黃比色法測定全磷含量，火焰光度計法測定全鉀含量[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析

采用Excel 2013和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。有關(guān)養(yǎng)分利用各指標(biāo)的計算公式[14-16]如下：

養(yǎng)分積累量(kg/hm2)=總干物質(zhì)質(zhì)量×植株內(nèi)養(yǎng)分含量；

氮肥表觀利用率(RE) =(施氮處理植株養(yǎng)分累積量-不施氮處理植株養(yǎng)分累積量)/施氮量×100%；

氮肥農(nóng)學(xué)效率(AE，kg/kg)=(施氮處理產(chǎn)量-不施氮處理產(chǎn)量)/施氮量；

氮肥生理效率(PE，kg/kg)=(施氮處理產(chǎn)量-不施氮處理產(chǎn)量)/(施氮處理吸氮量-不施氮處理吸氮量)；

氮肥對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率=(施氮處理產(chǎn)量-不施氮處理產(chǎn)量)/施氮處理產(chǎn)量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥施用方式及硝化抑制劑對小豆植株鮮質(zhì)量的影響

由圖1可見，苗期到花期小豆植株鮮質(zhì)量逐漸增加，花期以后則有所下降。苗期各處理植株鮮質(zhì)量差別不大，說明土壤及種子中的氮素基本能滿足苗期小豆生長的需要；分枝期小豆對氮素的需求增加，土壤中的氮素已不能滿足小豆植株生長發(fā)育的需求，顯著影響了植株生物量，不基施氮肥的處理(N0、Nz和NIz)鮮質(zhì)量顯著低于基施氮肥的處理(Nd和NId)，Nd、NId處理間差異不顯著；花期追施氮肥后，Nd、NId處理鮮質(zhì)量仍然顯著高于其他處理，花期追肥的Nz、NIz處理鮮質(zhì)量顯著高于不施氮肥的N0處理；收獲期，基追肥各處理鮮質(zhì)量均顯著高于N0處理，其中NId處理鮮質(zhì)量最高，較Nd處理高2.8%(P<0.05)，而與Nz處理差異不顯著，Nz處理比Nd處理高2.7%(P<0.05)。

同一時期不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 不同氮肥施用方式及硝化抑制劑對小豆植株干質(zhì)量的影響

由圖2可見，小豆植株干質(zhì)量隨生育期推進(jìn)逐漸增加，苗期到分枝期的干物質(zhì)累積量變化相對不大，而分枝期到收獲期干物質(zhì)質(zhì)量大量積累。苗期各處理干質(zhì)量差異不顯著；分枝期，基施氮肥的Nd、NId處理小豆干質(zhì)量顯著高于N0、NIz、Nz處理，N0、NIz、Nz處理之間差異不顯著；花期追施氮肥后，各施肥處理干質(zhì)量均顯著高于N0處理，基追肥處理之間差異不顯著；收獲期NId處理干質(zhì)量最高，比Nd處理高10.1%(P<0.05)，Nz處理干質(zhì)量比Nd處理高3.7%(P>0.05)，NIz處理與Nz處理差異不顯著。

圖2 氮肥不同施肥方式及添加硝化抑制劑對小豆干質(zhì)量的影響

2.3 不同氮肥施用方式及硝化抑制劑對小豆生育性狀的影響

由表1可以看出，各處理小豆株高依次為N0Nz>Nd>NIz>N0，NId處理單株豆莢數(shù)最多，是N0處理的2.4倍，分別比Nz、Nd、NIz處理高10.3%、43.8%、45.0%。百粒質(zhì)量以Nz處理最高，但與NId、Nd處理差異不顯著。從產(chǎn)量結(jié)果來看，各處理產(chǎn)量依次為NId>Nz>NIz>Nd>N0，其中NId處理產(chǎn)量與Nz、NIz處理差異不顯著，比Nd處理高6.8%(P<0.05)；而Nz處理產(chǎn)量比NIz處理高0.5%(P>0.05)。Nz處理的單株豆莢數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量分別比Nd處理高30.4%、1.6%、5.6%，且豆莢數(shù)、產(chǎn)量結(jié)果差異顯著。

表1 氮肥不同施肥方式及添加硝化抑制劑對小豆生育性狀的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.4 不同氮肥施用方式及硝化抑制劑對小豆氮素累積的影響

由表2可以看出，由于不施肥N0處理干物質(zhì)質(zhì)量受到影響，氮素累積量最少。苗期各處理氮素累積量差別不大；分枝期，施基肥的NId、Nd處理氮素累積量均顯著高于NIz、Nz、N0處理；始花期追肥后，開花期取樣，各施肥處理氮素累積量均顯著高于N0處理，其中Nz 處理氮素累積量最高，但與其他施肥處理差異不顯著；收獲期氮素累積量由高到低依次為NId>NIz>Nz>Nd>N0，NId、NIz、Nz和Nd處理氮素累積量分別比N0處理顯著提高了44.2%、40.5%、37.5%和34.9%。Nz處理氮素累積量比Nd處理高1.9%(P<0.05)，NId處理比Nd處理高6.9%(P<0.05)。NId處理顯著高于NIz處理，但NIz和Nz處理間差異不顯著。

表2 氮肥不同施肥方式及添加硝化抑制劑對小豆氮素累積量的影響 kg/hm2

2.5 不同氮肥施用方式及硝化抑制劑對植株氮素利用的影響

由表3可以看出，各施肥處理小豆的氮肥表觀利用率依次為NId>NIz>Nz>Nd，NId處理的氮素利用率最高，這與干質(zhì)量、產(chǎn)量及氮素累積量的結(jié)果一致；NId處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率亦最高，其次為Nz處理，Nd處理最低；各處理的氮肥生理效率表現(xiàn)為Nz>NIz>NId>Nd，表明作物在吸收同等數(shù)量養(yǎng)分時Nz處理所獲得的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高；幾種氮肥施肥方式對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率以NId處理最大。Nz處理氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率、生理效率和貢獻(xiàn)率分別比Nd 處理高7.4%、23.6%、15.6%和17.2%，NId處理分別比Nd處理高26.6%、28.5%、1.9%和20.1%。

表3 氮肥不同施肥方式及添加硝化抑制劑對小豆氮素利用的影響

3 結(jié)論與討論

植物在不同生長階段對營養(yǎng)的需求是不一樣的，豆科作物由于具有自身固氮作用，所以在生長初期對環(huán)境氮素的需求不是很強(qiáng)烈，如果在生長初期施用氮肥過多，容易引起固氮菌的氮阻遏，影響根際結(jié)瘤，進(jìn)而影響產(chǎn)量。甘銀波等[17]指出，在大豆播種前及4片復(fù)葉期施入過量氮肥會抑制大豆的固氮功能，在生殖生長階段追施氮肥卻能顯著增加大豆產(chǎn)量。本試驗(yàn)采用始花期追施氮肥，結(jié)果表明，苗期基追施處理差別不大，分枝期不施肥處理生長受到顯著抑制，花期追肥后，追肥處理植株干、鮮質(zhì)量增加較快，基追肥各處理干質(zhì)量基本持平。雖然分枝期小豆受到氮素缺乏的抑制，但追施氮肥的處理(Nz)收獲期干鮮質(zhì)量、產(chǎn)量和氮素積累量依然高于基施氮肥處理(Nd)，且鮮質(zhì)量、產(chǎn)量和氮素累積量差異顯著。追施氮肥處理(Nz)氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率、生理效率和肥料貢獻(xiàn)率分別比基施處理(Nd)高7.4%、23.6%、15.6%和17.2%。可見，采用追肥更有利于小豆的生長發(fā)育和養(yǎng)分利用。將追肥時間提早是否會有更明顯的試驗(yàn)效果，在今后的試驗(yàn)中將做進(jìn)一步探討。

關(guān)于氮肥增效劑對作物產(chǎn)量的影響報道較多。研究[18-19]表明，硝化抑制劑在粗質(zhì)地的砂性土壤上應(yīng)用效果最好，能提高玉米、小麥和馬鈴薯的產(chǎn)量，因?yàn)檫@種土壤保存氮素的能力差，淋溶損失較大，氮素不能滿足作物整個生長期的需要，而在細(xì)質(zhì)地土壤上硝化抑制劑作用不明顯。黃東風(fēng)等[20]將幾種硝化抑制劑用于小白菜的種植，與不加硝化抑制劑的對照相比，幾種硝化抑制劑處理產(chǎn)量均有不同程度的提高。田秀英等[21]將復(fù)合氮肥增效劑用于水稻種植，結(jié)果顯示，氮肥施用量對復(fù)合氮肥增效劑發(fā)揮作用會產(chǎn)生一定影響，太高或太低的施肥量都不能使氮肥增效劑很好地發(fā)揮作用。復(fù)合氮肥增效劑的有效應(yīng)用要以一定的施氮量為基礎(chǔ)。本試驗(yàn)氮肥施用量為60 kg/hm2，硝化抑制劑添加量為氮肥的1.5%，結(jié)果表明，基施氮肥處理與配施硝化抑制劑處理苗期到花期干、鮮質(zhì)量差別均不大；收獲期，硝化抑制劑的氮素調(diào)控作用充分發(fā)揮，NId處理干鮮質(zhì)量、產(chǎn)量、氮素累積量均顯著高于對應(yīng)的Nd處理。追施處理可能受追肥時間稍晚的影響，NIz處理與Nz處理并未表現(xiàn)出氮肥配施硝化抑制劑作底肥那樣的效果。這還需要在以后的試驗(yàn)中進(jìn)一步探討。

綜上所述，在不添加硝化抑制劑的情況下，采用追施氮肥的方式更有利于小豆生長發(fā)育和養(yǎng)分積累；而在添加硝化抑制劑的情況下，以基施氮肥的方式為最佳推薦氮肥施用方式。

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Effects of Different N Fertilizer Application Patterns and Nitrification Inhibitor on Growth and N Utilization of Adzuki Beans

ZHANG Shuyan1,WANG Suhua2,SUN Zhimei3,LI Caiju4,LIU Shujie4*,GU Shujiang1,WU Fangtong1

(1.Hebei Institute of Microbiology,Baoding 071051,China; 2.Agriculture and Animal Husbandry Bureau of Jingxing Mining Area,Shijiazhuang 050100,China; 3.College of Resource and Environmental Science,Agricultural University of Hebei,Baoding 071000,China； 4.Baoding Institute of Agricultural Sciences,Baoding 071000,China)

In order to investigate the application method of nitrogen in the process of planting adzuki bean, field experiments were conducted to study the effects of N fertilizer application patterns and nitrification inhibitor(NI) on growth and N utilization of adzuki beans.The results showed that the dry and fresh weight of plant,N accumulation and yield of adzuki beans treated with topdressing fertilization increased by 2.7%,3.7%,5.6%,1.9% compared with those of the base-fertilizer treatment respectively.And the difference of fresh weight,yield and N accumulation were significant.The apparent utilization efficiency,agronomic efficiency,physiological efficiency,yield contribution rate increased by 7.4%,23.6%,15.6% and 17.2% respectively.Compared to the treatment without NI,the combination of NI with urea as base fertilizer could increase the plant fresh and dry weight,yield and accumulation of N by 2.8%,10.1%,6.8% and 6.9% significantly.The apparent utilization efficiency,agronomic efficiency,physiological efficiency,yield contribution rate increased by 26.6%,28.5%,1.9% and 20.1% respectively(except the fresh weight).But no obvious difference was observed between the two treatments of topdressing N fertilizer with NI and without NI.Therefore,the topdressing N fertilizer was recommended under the condition without NI,and the base fertilization was recommended under the condition with NI.

adzuki beans; N fertilizer application patterns; growth; N utilization

2016-03-11

河北省科技計劃項目(14226303D-4)；“十二五”國家科技支撐計劃項目(2014BAD07B05)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-09-Z2)

章淑艷(1975-)，女，河北灤縣人，副研究員,本科，主要從事微生物肥料與高效施肥技術(shù)研究。 E-mail:zsy7602@163.com

*通訊作者：柳術(shù)杰(1968-),男，河北淶水人，研究員，本科，主要從事豆類作物的育種及栽培研究。E-mail:lsj@sohu.com

S521

A

1004-3268(2016)10-0015-05