鹰嘴豆氮磷钾肥配施效果及推荐用量研究

范雅芳，陈文晋，孔庆全，贺小勇，郭 晨，刘 剑，张利俊，郭利明，贺有权，胡瑞峰

（1.内蒙古自治区农牧业科学院植物保护研究所，内蒙古呼和浩特 010031；2.内蒙古农业大学职业技术学院，内蒙古包头 014109；3.凉城县农牧和科技局，内蒙古凉城 013750；4.丰镇市农牧和科技局，内蒙古丰镇 012199；5.察哈尔右翼中旗农牧和科技局，内蒙古科布尔 013550）

鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）是豆科鹰嘴豆属一年生或越年生草本植物，起源于地中海沿岸及中亚地区[1]。鹰嘴豆耐旱、耐瘠薄、适应性强、固氮养地，是实施种养结合、轮作倒茬的良好作物[2-3]，其经济、社会、生态效益俱佳，随着农业产业结构不断优化调整，已成为内蒙古中西部重要的小杂粮之一，主要集中在呼和浩特市和乌兰察布市等冷凉地区[4-6]。近年来，鹰嘴豆价格逐年增加，呼和浩特市和乌兰察布市等地区的种植面积逐渐扩大，但单产却远低于全国平均水平。种植户为追求鹰嘴豆高产，盲目施肥现象十分普遍，肥料的不合理施用导致生产成本增加、经济效益降低、资源浪费和环境污染等问题[7-9]。内蒙古阴山北麓地处蒙古高原，常年的风蚀导致该地区土壤成为沙质结构，土壤承载力差，常年氮、磷、钾肥的不合理施肥破坏了土壤结构，使表层肥沃土壤肥力下降，生产能力降低，严重制约鹰嘴豆的可持续发展[10]。为明确鹰嘴豆氮、磷、钾肥的合理施用方式，本试验以蒙鹰3号鹰嘴豆为研究对象，分析了不同氮、磷、钾肥配施对鹰嘴豆株高、植株冠幅、主茎节数、单株一级分枝、单株粒数、有效荚数、荚长、荚宽、百粒质量、产量和经济效益的影响，并应用一元二次肥效模型确定鹰嘴豆适宜肥料用量，以期为实现当地及类似地区鹰嘴豆生产增效节本及科学施肥提供参考。

1 材料和方法

1.1 供试品种与肥料

供试鹰嘴豆品种为蒙鹰3号。供试肥料：氮肥用尿素（N 46%），磷肥用重过磷酸钙（P2O546%），钾肥用硫酸钾（K2O 52%）。

1.2 试验地概况

试验设在内蒙古自治区农牧业科学院试验地。该试验地位于内蒙古自治区呼和浩特市玉泉区（40°48′N，111°48′E）。海拔 1 051.5 m，属温带大陆性气候，雨热同季，四季分明，昼夜温差大，年平均气温5.8℃，有效积温2 800℃，日照时数≥2 891 h。年平均降水量324.5 mm，主要集中在7—8月。全年无霜期为125 d左右。供试土壤为砂壤土，前茬作物为玉米，土壤养分状况见表1。

表1 供试土壤基本养分状况Table 1 Basic nutrient status of the tested soil

1.3 试验设计

试验采用“3414”回归设计[11]，设氮、磷、钾肥3个因素，每个因素设4个水平。试验处理及施肥情况见表2。

表2 试验处理Table 2 Test treatments

试验于2021年11月15日进行翻地，2022年4月19日进行播种，共14个组合处理（对应编号分别为1～14），N0P0K0为对照。每个小区为1个处理，每小区播种4行，行距0.6 m，面积为12.72 m2（5.3 m×2.4 m），3次重复。人工手提式穴播器点播，播深为3～5 cm，每穴2～3粒。供试磷、钾肥播前一次性作为基肥施入，氮肥于现蕾期开沟追施。试验田四周种植不少于6行的保护行。生育期间灌水2次。除肥料施用按方案进行外其他生产管理措施均采用当地常规管理方法。

1.4 测定指标及方法

（1）土壤基础肥力：测定播前0～30 cm土层土壤的有机质、铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾和pH值等，测定方法采用土壤养分常规测定方法[12]。（2）产量构成因素：于成熟期在每小区取3株，调查株高、植株冠幅、主茎节数、单株一级分枝、荚长、荚宽、有效荚数、单株粒数和百粒质量等。采收后室内清选考种，从干籽粒中随机选取100粒，用精度为1%的电子秤称取干籽粒质量，重复5次，取平均值；每小区除去边行单收单脱，待风干，用电子秤称量，并计算产量。根据当年氮、磷、钾肥料和鹰嘴豆的市场价格计算经济效益[13]。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2010软件对试验数据进行录入和整理，采用IBM SPSS Statistics 22.0统计学软件对不同施肥处理下鹰嘴豆的株高、植株冠幅、主茎节数、单株一级分枝、单株粒数、有效荚数、荚长、荚宽和百粒质量等数据进行差异显著性分析，采用LSD法分析处理间的显著性差异（P<0.05）。采用SigmaPlot 12.5软件绘制柱形图。

一元二次（quadratic）模型如下

式中，y为产量 （kg/hm2）；x为肥料施用量（kg/hm2）；a为截距；b为一次回归系数；c为二次回归系数。通过边际分析求得最佳施肥量和经济产量。

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾不同施肥处理对鹰嘴豆产量构成因素的影响

由表3可知，氮、磷、钾肥的施用对鹰嘴豆的产量构成因素存在明显的影响。在施用等量磷、钾肥（P2K2处理）条件下，随着氮肥施用量的增加，鹰嘴豆株高、植株冠幅、主茎节数、单株粒数、有效荚数和百粒质量均呈先上升后下降的趋势，N2P2K2处理时出现峰值，分别为79.49 cm、0.93 cm、30.20节、191.53粒、976.90万荚/hm2，而对单株一级分枝、荚长和荚宽的影响规律不明显。

表3 氮、磷、钾不同施肥处理对鹰嘴豆产量构成因素的影响Table 3 Effect of different fertilization treatments of nitrogen，phosphorus，and potassium on yield components of chickpea

在施用等量氮、钾肥（N2K2处理）条件下，随着磷肥施用量的增加，鹰嘴豆株高、植株冠幅、单株粒数和有效荚数均呈先上升后下降的趋势，N2P2K2处理时出现峰值，而对主茎节数、单株一级分枝、荚长、荚宽和百粒质量的影响规律不明显。

在施用等量氮、磷肥（N2P2处理）条件下，随着钾肥施用量的增加，鹰嘴豆株高、植株冠幅、主茎节数、单株粒数和有效荚数均呈先上升后下降的趋势，N2P2K2处理时出现峰值，而对单株一级分枝、荚长、荚宽和百粒质量的影响规律不明显。

2.2 氮、磷、钾不同施肥处理对鹰嘴豆产量的影响

由图1可知，氮、磷、钾肥的施用对鹰嘴豆产量存在显著性影响（P<0.05）。随着氮、磷、钾肥用量的增加，鹰嘴豆的产量呈先增加后降低的趋势，其肥料效应为氮肥＞磷肥＞钾肥。氮、磷、钾肥不足或过量都会导致鹰嘴豆减产。本试验中，N2P2K2处理产量最高（编号6），为2 582.37 kg/hm2；N0P0K0（编号1）处理产量最低，为 1 814.60 kg/hm2。

图1 氮、磷、钾不同施肥处理对鹰嘴豆产量的影响Figure 1 Effect of different fertilization treatments of nitrogen，phosphorus，and potassium on the yield of chickpea

2.3 氮、磷、钾不同施肥处理对鹰嘴豆经济效益的影响

由表4可知，不同施氮水平下，施氮量为150.0 kg/hm2的处理，其增产量为705.19 kg/hm2，显著高于其他处理（P＜0.05），与无氮处理相比增产率为37.57%，毛收入和纯收入分别较无氮处理增加7 051.90、6 256.90元/hm2；不同施磷水平下，施磷量为120.0 kg/hm2的处理，其增产量为556.13 kg/hm2，显著高于其他处理（P＜0.05），与无磷处理相比增产率为22.50%，毛收入和纯收入分别较无磷处理增加5 561.30、4 661.30 元/hm2；不同施钾水平下，施钾量为75.0 kg/hm2的处理，其增产量为254.37 kg/hm2，显著高于其他处理（P＜0.05），与无钾处理相比增产率为10.12%，毛收入和纯收入分别较无钾处理增加2 543.70、2 003.70 元/hm2。

表4 氮、磷、钾不同施肥处理对鹰嘴豆经济效益的影响Table 4 Effect of different fertilization treatments of nitrogen，phosphorus，and potassium on the economic benefit of chickpea

2.4 肥料效应模型与推荐施肥量的确定

对氮、磷、钾肥料分别进行一元二次肥效模型拟合，应用处理 2、3、6、11研究氮肥效应拟合；应用处理 4、5、6、7 研究磷肥效应拟合；应用处理 8、9、6、10研究钾肥效应拟合。

由表5可知，一元二次模型对单元肥效模型的拟合均达到显著水平。根据效应方程可求得N、P2O5、K2O 最佳施用量为 148.5、112.6 和 72.8 kg/hm2，N、P2O5、K2O 最佳经济产量为 2 535.07、2 541.57 和2 589.79 kg/hm2。

表5 应用一元二次肥效模型拟合结果Table 5 Fitting results of single variable quadratic fertilizer efficiency model

3 讨论与结论

氮、磷、钾是维持作物正常生长发育所必需的营养元素。氮是蛋白质构成的主要元素，蛋白质是细胞原生质组成中的基本物质，施用氮肥能够促进蛋白质的形成，促进碳同化，有利于作物产量的增加。磷是形成细胞核蛋白、卵磷脂等不可缺少的元素，施用磷肥可以加速细胞分裂，加快根系和地上部生长，促进花芽分化，提早成熟。施用钾肥可以增强作物的抗逆性和抗病能力，提高作物对氮的吸收利用。合理施用氮、磷、钾肥可以在提高作物产量的同时减少土壤环境问题[14-15]。陈怀珠等[16]为探明华南春大豆生产的适宜施肥量，采用“3414”肥效试验设计，选用桂春豆106为试验材料开展了氮、磷、钾肥配施效应和推荐施肥量研究，结果表明，氮、磷、钾肥配施可明显提高华南春大豆产量，达到最高产量时，氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）的施用量分别为80.6、21.6和58.4 kg/hm2。刘博等[17]研究发现，氮、磷、钾肥对大豆株高、单株粒数、单株粒质量、产量等性状影响显著。黄贵斌等[18]研究指出，施肥可以不同程度提高鹰嘴豆的株高、植株冠幅、单株粒数和有效荚数等产量构成因素，各施

肥处理下鹰嘴豆的产量均较不施肥有明显提高。本试验中，随着氮、磷、钾肥施用量的增加，鹰嘴豆的株高、植株冠幅、主茎节数、单株粒数、有效荚数、百粒质量、单株一级分枝、荚长、荚宽和产量等因素均呈先增加后降低的趋势，N2P2K2处理产量最高，为 2 582.37 kg/hm2， 此 时 N、P2O5、K2O 施 用 量 为150.0、120.0 和 75.0 kg/hm2。氮、磷、钾肥不足或过量都会导致鹰嘴豆减产，这与游国玲等[19]和黄贵斌等[20]的研究结果基本一致。

作物的生长发育受遗传和环境因子协同作用，不同地区使用不同品种研究作物的施肥效应，结论不一致。孙振宁等[21]在黑龙江省鹤山研究得出，氮、磷、钾肥对大豆产量的效应排序为氮肥＞磷肥＞钾肥，氮肥是产量的极显著影响因素，氮是影响大豆产量的主导因子；磷肥在0.10水平上有显著影响；钾肥则对产量无显著影响。魏丹等[22]研究表明，平衡施肥对黑龙江省大庆、绥化、黑河地区大豆产量有极显著增产作用，缺钾对产量减产影响最大，缺氮对不同地区的产量影响不一致，缺磷对产量减产效果影响较小。王政等[23]在山东青岛的研究显示，氮、磷、钾肥对大豆增产效应表现为氮肥＞钾肥＞磷肥，氮、磷肥之间对大豆产量表现为正交互作用，氮、钾肥之间呈负交互作用，而磷、钾肥之间不存在交互作用。王冬群等[24-25]通过缺素试验和不同施肥量比较试验，研究在土壤氮含量相对较低、有效磷和速效钾含量较高情况下，氮、磷、钾肥施用量对菜用大豆产量的影响，通过缺素试验发现，土壤中有较高的有效磷和速效钾含量时，再施用磷肥或钾肥并不能提高菜用大豆产量，反而会造成减产；施氮肥能提高秸秆和豆荚产量；从不同施肥水平来看，呈现出施肥越多，豆荚和秸秆质量越高的特点，但增产的幅度逐渐降低。本试验中，在施用等量磷、钾肥条件下，随着氮肥施用量的增加，鹰嘴豆株高、植株冠幅、主茎节数、单株粒数、有效荚数和百粒质量均呈先上升后下降的趋势；施用等量氮、钾肥条件下，随着磷肥施用量的增加，鹰嘴豆株高、植株冠幅、单株粒数和有效荚数均呈先上升后下降的趋势；施用等量氮、磷肥条件下，随着钾肥施用量的增加，鹰嘴豆株高、植株冠幅、主茎节数、单株粒数和有效荚数均呈先上升后下降的趋势，N2P2K2处理时出现峰值。N2P2K2处理时鹰嘴豆的增产效果最好，有利于纯收入的增加。鹰嘴豆施用氮、磷、钾肥的增产、增收效果表现为氮肥＞磷肥＞钾肥，与赵永峰等[26]和王圣瑞等[27]的研究结果一致。

合理施肥可以有效降低生产成本、增加经济效益、减少资源浪费和环境污染。氮、磷、钾肥的施用对鹰嘴豆株高、植株冠幅、主茎节数、单株一级分枝、单株粒数、有效荚数、荚长、荚宽、百粒质量、产量和经济效益等均存在影响。随着氮、磷、钾肥施用量的增加，鹰嘴豆的产量构成因素和增产效果等呈先增加后降低的趋势，其肥料效应为：氮肥＞磷肥＞钾肥。N、P2O5、K2O最佳施用量为148.5、112.6和72.8 kg/hm2时，N、P2O5、K2O 最佳经济产量为 2 535.07～2 589.79 kg/hm2，试验结果可为内蒙古地区鹰嘴豆氮、磷、钾肥的合理施用提供参考。