郭彩霞，黃高鑒，王永亮，郭軍玲，楊治平

(山西省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所/山西省土壤環(huán)境與養(yǎng)分資源重點實驗室 太原 030031)

紅蕓豆(Phaseolus vuglaris)屬食用豆中普通菜豆矮生直立型中的一種，具有較高的營養(yǎng)價值[1]和經(jīng)濟價值，自20世紀80年代從美國引入山西后，種植面積逐年增加，成為山西省重要的雜糧作物之一[2]。岢嵐縣是山西省乃至全國的紅蕓豆重要產(chǎn)區(qū)，近年來種植面積一直穩(wěn)定在8.7×103hm2左右，年產(chǎn)2 萬t，年出口量約占全國的1/3[3]，已成為當?shù)刂匾闹еa(chǎn)業(yè)。然而隨著紅蕓豆產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了單產(chǎn)水平低及根腐病等一系列問題，導(dǎo)致近些年經(jīng)濟效益低下[1，4]，其主要的一個限制因素是紅蕓豆的養(yǎng)分特別是氮素的需求規(guī)律不清楚，農(nóng)民氮肥施用“兩極分化”情況較為普遍，氮素的科學管理對作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量形成、抗逆等均有顯著的效應(yīng)，但過量施用氮肥會對生態(tài)環(huán)境帶來嚴重的負面影響[5-7]。因此，探明紅蕓豆的氮素需求規(guī)律并明確紅蕓豆合理的氮肥用量，在提高氮素資源利用效率的同時減少資源環(huán)境代價，既是一個重要的科學命題，也是生產(chǎn)實際中需要解決的實際問題。

國內(nèi)許多學者針對這一問題做了探索性研究：喬秀平[8]研究了山西原平紅蕓豆的適宜施氮量，結(jié)果表明當?shù)适┯昧繛?40.40 kg?hm–2時，產(chǎn)量最高可達2 152 kg?hm–2；宋謹同等[9]在東北的研究表明，‘英國紅’在氮肥施用量為29.82 kg?hm–2時，產(chǎn)量可達2 583.24 kg?hm–2；暢建武等[10]在山西東陽的紅蕓豆肥效試驗結(jié)果表明，當紅蕓豆氮肥用量為172.50 kg?hm–2時，平均產(chǎn)量可達2 200 kg?hm–2；韓彥龍等[11]研究了山西省陽曲縣紅蕓豆的養(yǎng)分限制因子及養(yǎng)分吸收、累積和分配特征，結(jié)果表明隨生育期推進，莖、葉和莢皮中氮含量呈遞減趨勢，豆粒中氮含量呈遞增趨勢，每生產(chǎn)100 kg 紅蕓豆需供給N 4.37 kg；晉凡生等[12-13]通過對紅蕓豆氮磷鉀配比研究發(fā)現(xiàn)，氮素積累量與干物質(zhì)積累量之間的相關(guān)系數(shù)在結(jié)莢期和成熟期分別為0.95和0.96，且呈極顯著水平，紅蕓豆施肥量在132.03 kg?hm–2時，產(chǎn)量最高達2 627.26 kg?hm–2。這些研究大多是針對氮磷鉀肥配施，研究了氮肥投入與紅蕓豆產(chǎn)量的關(guān)系，對不同氮肥用量下紅蕓豆氮素吸收累積規(guī)律研究較少，特別是關(guān)于紅蕓豆對氮肥的吸收利用特征及響應(yīng)機制研究較少，尤其是針對紅蕓豆主產(chǎn)區(qū)的研究鮮見報道。而不同區(qū)域下養(yǎng)分的供應(yīng)能力會導(dǎo)致紅蕓豆養(yǎng)分吸收和利用特征有所不同，直接影響氮肥的合理施用和科學管理。因此本研究在山西省中、西部地區(qū)分別設(shè)置不同氮水平的田間試驗，研究紅蕓豆對氮素吸收和利用特征以及氮肥肥料效應(yīng)，闡明不同施氮水平下紅蕓豆氮素需求與分配特征，明確不同氮肥水平下紅蕓豆對氮素的響應(yīng)機制及氮素累積規(guī)律與分配特征，旨在為紅蕓豆氮素管理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本研究于2018年分別在山西省中部農(nóng)業(yè)科學院東陽農(nóng)業(yè)試驗基地(東陽試驗點)和省域西部紅蕓豆主產(chǎn)區(qū)岢嵐縣(岢嵐試驗點)進行。東陽試驗點位于山西省晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)東陽村(112°40′5″E、37°33′22″N)，屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫9.8℃，多年平均降雨量418～483 mm，年日照時數(shù)2 662 h，無霜期158 d。該區(qū)域土壤類型為黃土狀褐土，試驗田此前為春玉米(Zea mays)長期定位試驗(始于2014年，氮肥處理與本研究處理一致)。岢嵐試驗點位于黃土高原中部晉西北岢嵐縣曹家溝村(111°20′46″E、38°37′37″N)，屬中溫帶大陸性季風氣候，氣候寒冷，年均氣溫 6.0℃，年均降雨量456 mm，無霜期110 d。紅蕓豆是該區(qū)的主要雜糧作物，通常于5月中下旬播種，于當年8月下旬、9月上旬收獲。無灌水條件，土壤類型為黃土狀褐土，土壤質(zhì)地為壤土，試驗田為農(nóng)戶習慣施肥區(qū)，前茬作物為谷子(Setaria italica)。試驗田0～20 cm 土壤理化性狀如表1所示。

表1 不同試驗地點0～20 cm 土層基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分含量Table1 Basic properties of the tested soil in the 0-20 cm layer in different experimental sites

1.2 田間試驗設(shè)計

田間試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計。東陽試驗點設(shè)置4 個氮肥處理，分別為0 kg(N)·hm–2(N1)、60 kg(N)·hm–2(N2)、120 kg(N)·hm–2(N3)、180 kg(N)·hm–2(N4)，與此前長期定位試驗一致，氮肥30%底施，50%于初花期、20%于始莢期施入；磷肥用量為105kg(P2O5)·hm–2，鉀肥用量為75 kg(K2O)·hm–2，磷鉀肥均作為基肥一次性施入，肥料用量及施肥時期見表2。每個處理重復(fù)4 次，小區(qū)面積30 m2。種植密度為75 000 穴·hm–2，每穴2 株，0.5 m 等行距人工點播，試驗于2018年5月5日播種，8月4日收獲測產(chǎn)。岢嵐試驗點設(shè)置5個氮肥處理，分別為0 kg(N)·hm–2(N1)、60 kg(N)·hm–2(N2)、120 kg(N)·hm–2(N3)、180 kg(N)·hm–2(N4)、240 kg(N)·hm–2(N5)，氮肥30%底施，50%于初花期、20%于始莢期施入；磷肥用量為105 kg(P2O5)·hm–2，鉀肥用量為75 kg(K2O)·hm–2，磷鉀肥均作為基肥一次性施入，肥料用量及施肥時期見表2。每個處理重復(fù)4 次，小區(qū)面積60 m2。種植密度為67 500 穴·hm–2，每穴2 株，0.5 m 等行距人工覆膜點播。試驗于2018年5月28日播種，9月6日收獲測產(chǎn)。紅蕓豆的品種為‘英國紅’，氮肥為尿素(N 46%)，磷肥為顆粒過磷酸鈣(P2O516%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O 51%)。

表2 不同處理肥料用量及施用時期Table2 Fertilizer application rates at different stages of different fertilizer application treatments kg·hm–2

1.3 樣品采集與測定

植物樣品分別于苗期(V3)、開花期(R1)、結(jié)莢期(R3)、鼓粒期(R6)、生理成熟期(R8)采集，每小區(qū)選取有代表性的植株3 株。在V3 至R3 期，植株包括莖和葉2 部分；在R6 至R8 期，植株包括莖、葉、莢皮和籽粒4 部分。105℃殺青30 min，70℃烘干至質(zhì)量恒定，稱重。采用凱氏定氮法測定植株全氮含量[14]。測產(chǎn)采用實打?qū)嵤盏姆绞剑瑫r每小區(qū)取代表性植株10 株進行考種，測定產(chǎn)量構(gòu)成。

1.4 參數(shù)計算與統(tǒng)計分析

采用Excel 2010 計算和處理試驗數(shù)據(jù)并繪圖，SPSS 20 統(tǒng)計軟件進行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥用量對紅蕓豆產(chǎn)量的影響

由表3可以看出，東陽試驗點和岢嵐試驗點紅蕓豆籽粒產(chǎn)量隨施氮量的增加變化趨勢基本一致，均呈現(xiàn)單峰曲線的變化特征，當?shù)┝克竭_到N3 時，兩個試驗點的籽粒產(chǎn)量均達最高，分別為2 359.89 kg·hm–2和2 452.26 kg·hm–2，之后隨著施氮量繼續(xù)增加籽粒產(chǎn)量呈下降的趨勢。相對于N3 處理，東陽試驗點N1、N2、N4 處理籽粒產(chǎn)量分別減少33.80%、8.30%和10.54%；岢嵐試驗點N1、N2、N4、N5 處理籽粒產(chǎn)量較 N3 處理分別減少 22.27%、8.93%、3.64%、12.58%。施用氮肥有效增加了單株豆莢數(shù)，東陽試驗點各施氮處理均顯著高于不施氮處理，但岢嵐試驗點處理間差異不顯著。每莢粒數(shù)、百粒重施肥處理顯著高于不施肥處理，但各施氮處理間差異不顯著。

2.2 不同氮肥用量對紅蕓豆單株干物質(zhì)累積與分配的影響

由圖1可以看出，兩個試驗點各處理單株干物質(zhì)積累在整個生育期均呈現(xiàn)“慢—快—慢”的增長趨勢。R3 至R6 時期干物質(zhì)累積較快，隨后進入緩慢增長期。在R8 時期，東陽試驗點的單株干物質(zhì)累積量在28.23～41.09 g，平均為35.94 g，岢嵐試驗點的單株干物質(zhì)累積量在46.55～62.15 g，平均為56.98 g，高于東陽試驗點。

隨著紅蕓豆生育期的變化，營養(yǎng)器官干物質(zhì)累積量占比逐漸降低，生殖器官干物質(zhì)累積量占比逐漸增加。由表4可以看出，東陽試驗點R1 時期葉、莖占地上部干物質(zhì)累積量的比例平均為57.32%和42.68%；在R3 時期，葉、莖干物質(zhì)所占比重有所下降，但仍占很大的比例，達59.26%和40.75%，此時生殖器官開始生長，隨著紅蕓豆籽粒的形成，生殖器官所占干物質(zhì)累積量比例迅速增加；到R6 時期，紅蕓豆生殖器官所占地上部干物質(zhì)累積量比例為59.59%～60.69%，平均為60.32%；到成熟期，紅蕓豆生殖器官所占地上部干物質(zhì)累積量比例為66.09%～71.85%，平均為68.42%；籽粒所占地上部干物質(zhì)累積量的比例為 43.73%～49.97%，平均為47.60%。岢嵐試驗點R1 時期的葉、莖干物質(zhì)累積量占地上部干物質(zhì)累積量的 6 4.44%～7 1.2 3%和28.77%～35.56%，平均為67.51%和32.49%；R3 時期，葉、莖干物質(zhì)累積量比重有所下降，但仍占很大的 比例，這個時期生殖器官開始生長，隨著紅蕓豆籽粒的形成，生殖器官所占干物質(zhì)累積量比例迅速增加；到R6 時期，紅蕓豆生殖器官所占地上部干物質(zhì)累積量比例為55.83%～58.21%，平均為56.54%；到成熟期，紅蕓豆生殖器官所占地上部干物質(zhì)累積量比例為64.27%～69.83%，平均為68.11%，籽粒所占地上部干物質(zhì)累積量的比例為40.32%～47.65%，平均為44.39%。

圖1 不同試驗地點不同氮肥施用量下紅蕓豆地上部生物量累積動態(tài)Fig.1 Dynamics of red kidney bean shoots biomass at different nitrogen application levels in different experimental sites

表4 不同試驗地點不同氮肥施用量下不同生育期紅蕓豆植株各器官干物質(zhì)累積與分配Table4 Dry matter accumulation and distribution in organs of red kidney bean at different growth stages and different nitrogen application levels in different experimental sites

對兩個試驗點各處理進行比較，東陽試驗點V3至R3 時期葉、莖干物質(zhì)累積量施肥處理顯著高于不施肥處理(V3 時期葉差異不顯著)；R6 時期，生殖器官干物質(zhì)累積量逐漸增加，營養(yǎng)器官干物質(zhì)累積量逐漸減少；到R8 時期，干物質(zhì)累積量在不同器官中的累積量和分配比例依次為籽粒＞莖＞莢皮＞葉，其中單株籽粒產(chǎn)量為13.71～20.53 g，平均為16.95 g。岢嵐試驗點V3 至R3 時期葉、莖干物質(zhì)累積量施肥處理顯著高于不施肥處理(V3 時期莖稈差異不顯著)；R6 時期，生殖器官干物質(zhì)累積量逐漸增大，營養(yǎng)器官逐漸減少，特別是葉的干物質(zhì)累積量呈下降趨勢；R8 時期，干物質(zhì)累積量在不同器官中的累積量和分配比例依次為籽粒＞莖＞莢皮＞葉(N2、N4 處理莢皮＞莖)，其中單株籽粒產(chǎn)量為 21.58～28.62 g，平均為25.26 g，N3 處理單株籽粒產(chǎn)量最高，達28.62 g。

2.3 不同氮肥用量紅蕓豆單株氮素累積與分配的變化特征

由圖2可知，紅蕓豆地上部單株氮素吸收量動態(tài)與干物質(zhì)累積量動態(tài)大致趨勢一致，東陽試驗點R1至R3 時期單株氮素累積量從0.29 g 增加到 0.54 g；R6 時期單株氮素累積量為0.47～0.72 g，平均為0.63 g，R8 時期達0.78 g。岢嵐試驗點R1 至R3 時期單株氮素累積量從0.60 g 增加到0.74 g；R6 時期單株氮素累積量為0.92～1.25 g，平均為1.16 g，R8 時期達1.28 g。

圖2 不同試驗地點不同氮肥施用量下紅蕓豆地上部氮素累積動態(tài)Fig.2 Dynamics of red kidney bean shoot nitrogen accumulation at different nitrogen application levels in different experimental sites

由圖3可以看出，紅蕓豆營養(yǎng)器官氮素吸收量隨著生育期的變化呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，生殖器官則呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。在東陽試驗點V3 至R1 期(圖3a，3c)，單株葉片氮素吸收量占地上部吸收量比例最高達76.92%，莖稈氮素吸收量占地上部氮素吸收量比例達42.62%；R1 至R6 時期，單株葉片、莖稈氮素吸收量所占比例逐漸降低到14.70%和14.40%；R8 時期(圖3g)，籽粒氮素吸收量占地上部氮素吸收量的69.12%～76.60%，平均為73.79%。在岢嵐試驗點V3 至R1 時期(3b，3d)，單株葉片氮素吸收量占地上部總吸收量比例最高達79.71%，莖氮素吸收量所占比例達27.35%；R3 至R6 時期，單株葉片氮素吸收量占地上部總吸收量從 63.50%降低至22.98%，莖氮素吸收量所占比例從 36.70%降低到15.93%；R8 時期(圖3h)，籽粒氮素吸收量占地上部氮素吸收量65.48%～75.18%，平均為70.27%。

處理間比較結(jié)果表明(圖3)，單株紅蕓豆葉、莖氮素吸收量在R3 時期達最高，R6 時期后出現(xiàn)降低的趨勢，莢皮的氮素吸收量在R6 時期達最高，之后逐漸降低，籽粒的氮素吸收量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。在東陽試驗點，R3 時期，N4 處理葉、莖氮素吸收量最高，分別為每株0.44 g、0.21 g，占地上部氮素吸收量的67.01%、32.99%；R6 時期(圖3e)，N4 處理莢皮氮素累積量最高，為每株0.09 g，占地上部氮素吸收量的14.81%；R8 時期，N4 處理籽粒氮素吸收量最高，為每株0.72 g，占地上部氮素吸收量的74.81%。在岢嵐試驗點，R1 時期，N3 處理葉氮素吸收量最高可達每株0.70 g，占地上部氮素吸收量的79.71%；R3 時期，N4 處理莖單株氮素吸收量最高，為每株0.30 g，占地上部氮素吸收量的35.71%；R6 時期(圖3f) N4 處理莢皮氮素吸收量最高，為每株0.18 g，占地上部氮素吸收量的17.68%；R8 時期，N3 處理籽粒氮素吸收量最高，為每株0.99 g，占地上部氮素吸收量的73.28%。

2.4 不同氮肥用量紅蕓豆植株氮素轉(zhuǎn)運特征

由表5可知，兩個試驗點營養(yǎng)體氮素轉(zhuǎn)運和對籽粒的貢獻總體趨勢表現(xiàn)為營養(yǎng)體氮素轉(zhuǎn)運量隨著施氮量的增加而增加；轉(zhuǎn)運效率隨著施氮量增加而增加，但達到最大后有降低的趨勢。而對籽粒的貢獻率兩個試驗點差異顯著，在東陽試驗點，轉(zhuǎn)運效率為63.65%～73.70%，地上部營養(yǎng)器官對籽粒的貢獻率為47.22%～61.26%；在岢嵐試驗點，地上部營 養(yǎng)器官轉(zhuǎn)運效率為54.21%～65.19%，而地上部營養(yǎng)器官對籽粒的貢獻率為53.04%～60.44%。

圖3 不同試驗地點不同氮肥施用量下紅蕓豆不同生育期各器官氮素累積量Fig.3 Nitrogen accumulation in organs of red kidney bean at different growth stages and different nitrogen application levels in different experimental sites

2.5 不同氮肥施用量對氮肥利用效率的影響

由圖4可以看出，兩個試驗點不同處理間氮肥利用率變幅很大。東陽試驗點氮肥利用率為21.21%～60.34%，平均為42.33 %；岢嵐試驗點氮肥利用率為16.29 %～76.09 %，平均為44.11 %。兩個試驗點不同氮肥用量下氮肥偏生產(chǎn)力也存在較大差異。東陽試驗點氮肥偏生產(chǎn)力為11.79～36.78 kg·kg–1，平均為21.97 kg·kg–1；岢嵐試驗點氮肥偏生產(chǎn)力為8.60～44.92 kg·kg–1，平均為23.01 kg·kg–1。兩個試驗點的氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力大致呈現(xiàn)出隨著施氮量的增加而降低的趨勢，東陽試驗點的氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力顯著低于岢嵐試驗點。

表5 不同試驗地點不同氮肥施用量下紅蕓豆植株氮轉(zhuǎn)運量特征Table5 Characteristics of nitrogen translocation in red kidney bean at different nitrogen application levels in different experimental sites

圖4 不同試驗地點不同氮肥施用量對紅蕓豆氮肥利用效率的影響Fig.4 Effect of nitrogen application levels on fertilizer-N use efficiency of red kidney bean in different experimental sites

2.6 紅蕓豆籽粒產(chǎn)量對氮肥的響應(yīng)特征

圖5 紅蕓豆籽粒產(chǎn)量對氮肥用量的反應(yīng)曲線Fig.5 Red kidney bean yield response to nitrogen application levels

為進一步定量分析兩個試驗點施肥量對紅蕓豆產(chǎn)量的影響，通過構(gòu)建一元二次回歸方程對兩個試驗點的施氮量與產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行擬合(圖5)。結(jié)果表明兩 個試驗點的籽粒產(chǎn)量均隨施氮量的增加呈現(xiàn)“先升高、后降低”的變化趨勢。東陽試驗點，當?shù)视昧繛?15.93 kg·hm–2時，可實現(xiàn)最高產(chǎn)量2 354.50 kg·hm–2；若采用最佳經(jīng)濟施肥量，則在產(chǎn)量基本不降低的情況下，氮肥用量為 110.36 kg·hm–2，可節(jié)約氮肥用量4.80%。在岢嵐試驗點，當?shù)视昧繛?38.15 kg·hm–2時，可以實現(xiàn)最高產(chǎn)量2 429.06 kg·hm–2；若采用最佳經(jīng)濟施肥量，則在產(chǎn)量基本不降低的情況下，氮肥用量為126.31 kg·hm–2，可節(jié)約氮肥用量8.57%。

3 討論

3.1 氮肥施用量對紅蕓豆產(chǎn)量及生物量的影響

氮素是影響作物生長發(fā)育的重要養(yǎng)分限制因 子[10，15-17]。宋謹同等[9，18]研究表明，在一定范圍內(nèi)適量增施氮肥，能增強植株吸收氮素轉(zhuǎn)化為籽粒產(chǎn)量的能力。氮肥的合理施用能有效提高籽粒的百粒重和每莢粒數(shù)，進而提高籽粒產(chǎn)量[19-22]。本研究結(jié)果與此相似，當施氮量為0～180 kg·hm–2，東陽和岢嵐兩個試驗點紅蕓豆的百粒重和每莢粒數(shù)均有不同程度提高，籽粒產(chǎn)量大幅提高。韓彥龍等[11]的研究結(jié)果表明，紅蕓豆干物質(zhì)累積在整個生育期內(nèi)先增加后減少，全生育期單株干物質(zhì)累積在現(xiàn)蕾期至盛花期、盛花期至結(jié)莢期出現(xiàn)兩次高峰，分別占紅蕓豆植株總干重的25.25%和46.22%。苗期至盛花期以生長莖葉為主，結(jié)莢后，籽粒成為紅蕓豆干物質(zhì)累積的主體，占植株總干重的36.1%～45.7%，收獲時單株豆粒產(chǎn)量為25.84 g。本研究東陽試驗點收獲期單株籽粒產(chǎn)量平均為16.95 g，岢嵐試驗點收獲期單株籽粒產(chǎn)量平均為25.26 g。東陽試驗點單株籽粒產(chǎn)量較低，是由于該試驗點此前為定位施肥處理(起始于2014年)，土壤氮的供給對試驗影響較小，另外該試驗點紅蕓豆生育期縮短10 d，早熟、早衰也影響籽粒形成。晉凡生等[13]研究表明，紅蕓豆干物質(zhì)累積量呈現(xiàn)生育前期增加快，生育后期逐漸平緩的變化趨勢，在收獲期單株紅蕓豆生殖器官占干物質(zhì)總量比例達72.22%，單株干物質(zhì)量為44.53 g。本研究東陽試驗點收獲期單株干物質(zhì)累積量為 28.23～ 41.09 g，平均為35.94 g；岢嵐試驗點收獲期單株干物質(zhì)累積量為46.55～62.15 g，平均為56.98g。主要是由于岢嵐試驗點前茬作物施肥為農(nóng)戶習慣施肥處理，另外受土壤供肥能力以及氣候條件影響，使得紅蕓豆生育期延長，進而影響干物質(zhì)的累積量。

3.2 氮肥施用量對紅蕓豆氮素吸收利用的影響

氮肥用量影響到土壤養(yǎng)分的供應(yīng)，直接影響到作物對肥料養(yǎng)分的吸收與利用，進而影響到產(chǎn)量和肥料利用率[23]。章建新等[24]通過研究施氮對大豆(Glycine max)氮素吸收分配的影響表明，氮素的日均積累量平均為3.59 kg·hm–2·d–1，最大值為7.52 kg·hm–2·d–1；王樹起等[25]通過研究施氮大豆氮素吸收積累的影響發(fā)現(xiàn)，在成熟期單株籽粒氮素累積量為0.30～0.47 g·株–1；楊廣東等[26]對高寒地區(qū)蕓豆氮肥與密度優(yōu)化組合模式研究發(fā)現(xiàn)，施氮量和密度組合最佳時，籽粒氮含量最高；韓彥龍等[11]發(fā)現(xiàn)紅蕓豆成熟時，單株籽粒氮累積量為0.76 g·株–1。本研究在不同氮肥用量條件下，東陽試驗點單株籽粒氮素累積量為0.3～0.7 g·株–1，平均為0.56 g·株–1；岢嵐試驗點單株籽粒氮素累積量為0.8～0.9 g·株–1，平均為0.87 g·株–1。構(gòu)成單株籽粒氮素累積量差異的原因，一方面可能是由于兩地氣候條件差異，東陽試驗點年平均氣溫為9.8℃，岢嵐試驗點年平均氣溫為6℃，積溫較低，以及土壤供氮能力差異，使得東陽試驗點較岢嵐試驗點生育期縮短了10 d。夏玄等[27]研究發(fā)現(xiàn)豆科作物獨特生物固氮體系促進作物對氮素的吸收與利用；姜妍等[28]研究發(fā)現(xiàn)控制氮肥用量對提高豆科植物對氮素的吸收利用能力乃至產(chǎn)量的增加具有至關(guān)重要作用；龔振平等[29]研究發(fā)現(xiàn)，大豆氮素營養(yǎng)主要來自58.7%根瘤固氮和39.8%土壤氮。紅蕓豆屬于豆科作物，根瘤固氮作用對氮肥吸收有一定的影響[29]，對紅蕓豆固氮能力有待進一步研究。

氮肥利用率是作物吸收利用氮肥的主要指標，不僅受土壤性質(zhì)、作物種類和生長時期、氮肥以及肥料種類、施用技術(shù)以及氣候條件等因素的強烈影響，且具有很大的變幅，國內(nèi)外有許多表征肥料利用效率的參數(shù)，如作物生產(chǎn)系數(shù)、作物的偏生產(chǎn)率或生產(chǎn)率、作物的邊際產(chǎn)量等。一般來說，國際上用以表征農(nóng)田肥料利用效率的參數(shù)有養(yǎng)分回收率、肥料農(nóng)學利用率、肥料生理利用率及肥料的偏生產(chǎn)力[6]。本研究根據(jù)需要選擇了氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力2個參數(shù)進行分析與評價。晉凡生等[12]研究表明紅蕓豆氮肥利用率為25%～40%。本研究東陽試驗點氮肥利用效率為21.21%～60.34%，平均為42.33%；岢嵐試驗點氮肥利用效率為16.29%～76.09%，平均為44.11%。岢嵐試驗點的生育期延長10 d，有效增加了紅蕓豆的籽粒產(chǎn)量與氮素吸收量。同一產(chǎn)量水平下，岢嵐試驗點的氮素吸收量高于東陽試驗點，再次證明岢嵐試驗點氮肥利用效率高于東陽試驗點。另外，由于東陽試驗點年平均氣溫較高，也影響紅蕓豆植株對氮素的吸收利用，因而影響產(chǎn)量的形成，導(dǎo)致東陽試驗地產(chǎn)量較低。

4 結(jié)論

在不同氮肥用量條件下，山西省中、西部地區(qū)紅蕓豆干物質(zhì)累積隨著生育進程呈現(xiàn)“慢-快-慢”動態(tài)，合理的氮肥用量有助于干物質(zhì)向籽粒中轉(zhuǎn)移，東陽、岢嵐試驗點單株籽粒所占總干物質(zhì)比重最高可達49.97%和47.65%；同時可增加紅蕓豆植株對氮素的吸收和轉(zhuǎn)運，進而提高氮肥利用效率和生產(chǎn)力，這是籽粒產(chǎn)量增加的基礎(chǔ)?；谧蚜．a(chǎn)量和氮肥用量的回歸方程，計算得出山西中部紅蕓豆的適宜施氮量為110.36 kg?hm–2，西北部為126.31 kg?hm–2。綜合考慮土壤特征、氣候以及品種等條件，紅蕓豆氮肥施用量可以此為基準進行微調(diào)。這為高效合理的氮肥施用提供了科學依據(jù)，但對于不同氮肥用量下紅蕓豆固氮機理仍需進一步研究。