全 文 ：中国生态农业学报 2016年 7月 第 24卷 第 7期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jul. 2016, 24(7): 902909


* 国家科技支撑计划项目(2014BAD07B05)资助
** 通讯作者: 晋凡生, 主要从事农田土壤水分和农田生态研究。E-mail: jinfs@sina.com
韩彦龙, 主要从事旱作节水及植物营养研究。E-mail: yanlonghan@126.com
收稿日期: 20160315 接受日期: 20160408
* Supported by the National Key Technology R&D Program of China (2014BAD07B05)
** Corresponding author, E-mail: jinfs@sina.com
Received Mar. 15, 2016; accepted Apr. 8, 2016
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.160245
红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究*
韩彦龙1 晋凡生1** 郑普山2 李晓平3 李 洁1 李海金1
(1. 山西省农业科学院旱地农业研究中心 太原 030031; 2. 山西省农业科学院农业环境与资源研究所 太原 030031;
3. 山西农业大学资源环境学院 太谷 030801)
摘 要 研究红芸豆养分限制因子、植株干物质和氮、磷、钾养分积累及分配规律, 可为红芸豆合理施肥及
高产栽培提供理论依据。大田试验条件下, 以‘英国红’红芸豆为试材, 设置缺素试验, 采集全施肥区植株样品,
分析研究红芸豆不同生育时期各器官干物质量、养分含量及积累量。结果显示, 氮磷钾配合全施显著提高红
芸豆产量; 缺氮、缺磷、缺钾处理与全施肥处理相比, 产量分别降低 14.2%、8.0%和 11.3%, 表明影响红芸豆
产量的限制因子为氮>钾>磷。在整个生育期, 红芸豆干物质累积速率先升高后降低; 根、茎、荚皮和豆粒干物
质累积量呈上升趋势, 叶干物质在收获期有下降趋势, 收获时不同部位干物质量为豆粒>茎≈荚皮>叶片>根。
随生育期推进, 茎、叶和荚皮中氮含量呈递减趋势, 豆粒中氮含量呈递增趋势, 而各器官磷、钾含量呈递减趋
势。盛花期到结荚期是养分累积最大期, 其氮、磷、钾吸收量分别占整个生育期吸收总量的 28.14%、49.22%
和 56.20%; 不同器官吸收累积氮、磷、钾量不同, 成熟期豆粒、叶、茎和根中均为累积氮最多、钾次之、磷
最少, 荚皮中累积钾最多、氮次之、磷最少。每生产 100 kg红芸豆需供给 N 4.37 kg、P2O5 2.38 kg、K2O 3.53 kg,
比例为 1∶0.54∶0.81。
关键词 红芸豆 养分限制因子 干物质 氮 磷 钾 养分累积
中图分类号: S513.01 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2016)07-0902-08
Nutrient restrictive factors, nutrient absorption and accumulation
of red kidney bean*
HAN Yanlong1, JIN Fansheng1**, ZHENG Pushan2, LI Xiaoping3, LI Jie1, LI Haijin1
(1. Research Center for Dryland Agriculture, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, China; 2. Institute of
Agriculture Environment and Resource, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, China; 3. College of
Resources and Environmental Sciences, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China)
Abstract With important economical and nutritional values, kidney bean (Phaseolus vuglaris) is one of the main grain crops
in China. Recently, the planting area of red kidney bean has been gradually increasing in Shanxi Province, China. However, the
nutrient absorption characteristics and limiting factors of kidney bean was still not very clear. Nitrogen (N), phosphorus (P)
and potassium (K) are essential nutrients for plant growth, and knowledge on periodic uptake, accumulation and allocation of
N, P and K in different organs of kidney bean is important to implement nutrient management practices to ensure its’
sustainable production. There were several studies on effect of the fertilization and nitrogen application on yield of kidney
bean. However, few studies have investigated the nutrient accumulation and distribution characteristics of kidney bean. In this
study, field experiment was conducted with different nutrient application (N absence, P absence, K absence, NPK application
and no fertilizer) using the red kidney bean variety ‘British Red’ as the materials in 2014. The nutrient restrictive factors, dry
matter accumulation and nutrient uptake and accumulation of red kidney bean were investigated. The samples of NPK
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application treatment at different growth stages were collected for determining dry matter and nutrient contents in different
organs, to illustrate the law of nutrient absorption. This is beneficial to provide theoretical basis for rational fertilization and
high yield cultivation of red kidney bean. The results showed that NPK application treatment significantly increased yield of red
kidney bean compared to absence of N, P, or K and no fertilizer treatments. Compared to NPK application treatment, yields of
N-, P- or K-absence decreased by 14.2%, 8.0% and 11.3%, respectively, which indicated that the order of nutrient restrictive
factors of red kidney bean yield was N > K > P. The dry matter accumulation rate of red kidney bean increased firstly and then
reduced in the whole growth period. Dry matter accumulation of root, stem, pod shell and pea increased gradually throughout
the whole growing period, while dry matter accumulation of leaf decreased at harvest stage. The order of dry matter weight in
different organs at harvest was pea > stem ≈ pod shell > leaf > root. The contents of N, P and K of all investigated organs
varied at different stages. N contents in steam, leaf and pod shell decreased gradually, and increased in pea throughout the
whole period. The contents of P and K in different organs showed a decreasing trend in whole growth period. The highest
nutrients level was observed from full-blooming to pod bearing stage, in which, the absorption contents of N, P and K accounted
for 28.14%, 49.22% and 56.20% of the total content of whole growth period, respectively. The accumulation amount of N, P
and K in different organs was various. The order of N, P, K accumulation was N > K > P in pods, leaves, stalks and stems,
while it was order of K > N > P in pod skins. In conclusion, to produce 100 kilogram kidney bean pea, 4.37 kg N, 2.38 kg P2O5
and 3.53 kg K2O application with ratio of 1∶0.54∶0.81 were needed.
Keywords Red kidney bean; Nutrient restrictive factor; Dry matter; N; P; K; Nutrient accumulation
芸豆(Phaseolus vuglaris)是我国的一种主要杂
粮作物, 主要分布在北方和西南高寒冷凉地区, 种
植面积较广[1], 其中山西省是我国芸豆主产地之一。
氮、磷、钾是植物生长的必需营养元素, 其吸收利
用直接影响作物的生长发育及产量, 了解作物养分
吸收累积规律可以有效调控其生长发育, 提高产量,
改善品质。已有研究表明, 作物对氮、磷、钾养分
吸收利用因作物种类、品种、产量和施肥量不同而
有差异[26]。合理密植、增施氮、磷肥并配合钾肥能
显著提高芸豆产量 [78]; 芸豆因氮肥种类不同增产
效果不同、氮肥利用率及吸氮量因品种而异 [9]; 施
用氮肥显著增加红芸豆荚数、提高百粒重、改善品
质[1012]。这些研究主要集中在施肥及氮肥对芸豆产
量和农艺性状的影响 , 而关于芸豆的养分限制因
子及养分吸收、累积、分配特征的研究尚鲜见报
道。红芸豆是芸豆的一种 , 因其营养价值和经济价
值较高 , 近年来在山西的种植面积逐步增加 [13]。
本文以红芸豆为试材 , 根据农民习惯施肥结合土
壤测定结果确定施肥量 , 设置氮、磷、钾缺素试验 ,
明确红芸豆养分限制因子 ; 在氮、磷、钾全施处理
区采集不同生育期的植株样品 , 系统研究红芸豆
干物质积累、氮、磷和钾含量及养分吸收累积分
配特征 , 以期为红芸豆合理施肥及高产栽培提供
理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于 2014 年在山西省农业科学院旱地农业
研究中心阳曲县旱作节水基地试验田进行。该基地
地处忻州与晋中盆地之脊梁地带, 属温暖带大陆性
季风气候, 四季分明, 年平均气温 6~7 , ℃ 降雨量为
441.2 mm, 无霜期为 120 d左右。土壤为褐土性土,
0~20 cm土壤有机质 14.41 g·kg1, 全氮 0.95 g·kg1,
碱解氮 40.4 mg·kg1, 速效磷 17.05 mg·kg1, 速效钾
107.12 mg·kg1, pH 8.25。
1.2 试验设计
本试验设CK(不施肥)、PK(缺N, 施P2O5 120 kg·hm2、
K2O 100 kg·hm2)、NK(缺P, 施N 90 kg·hm2、K2O
100 kg·hm2)、NP(缺K, 施N 90 kg·hm2、P2O5 120 kg·hm2)
及NPK(全施肥处理, 施N 90 kg·hm2、P2O5 120 kg·hm2、
K2O 100 kg·hm2)共5个处理, 3次重复, 随机区组排
列, 小区面积28 m2, 其中氮、磷、钾肥用量由农民
习惯施肥结合土壤测定结果而定。供试红芸豆品种
为‘英国红’, 每穴双株留苗, 密度为11万株·hm2, 全
部肥料采用春季一次性基施。4月30日播种, 8月26
日收获; 按小区单独收获, 脱粒, 计量产量。
植株样品采集: 分别于苗期(6月14日)、现蕾期
(7月1日)、盛花期(7月19日)、结荚期(8月8日)和成熟
期(8月26日)进行整株取样, 在各小区选取10株地上
部长势一致的植株, 称取鲜重, 分为根、茎、叶、荚皮、
豆粒等部位, 清洗, 然后在烘箱中105 ℃杀青30 min,
60~70 ℃烘干, 称量干重。
1.3 项目及测定方法
植株样品全氮用浓H2SO4消解, FOSS 8400型全
自动定氮仪凯氏定氮法测定; 全磷、全钾采用HNO3-
HClO4消解, 普析通用TU-1901型紫外分光光度计钒
钼黄比色法测定全磷, 6400A型火焰光度计火焰光度
法测定全钾[14]。
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1.4 数据统计分析
采用Microsoft Excel 2007和SPSS 15软件进行数
据统计与分析。
2 结果与分析
2.1 红芸豆养分限制因子研究
从表1可以看出, 与CK处理相比, 施肥可不同程
度地提高红芸豆产量, 增幅为13.4%~32.2%, 其中
NPK配施处理产量显著高于其他处理; 缺施氮肥与缺
施磷、钾肥处理间差异显著, 缺施磷肥与缺施钾肥处
理间差异不显著。若以NPK处理产量为最佳产量, 其
他处理与其的比值计算相对产量, 可以看出, 缺施氮、
磷、钾肥处理分别减产14.2%、8.0%和11.3%, 说明本
试验条件下影响红芸豆产量的养分限制因素氮>钾>
磷。从产量构成因素来看, NPK配施显著提高百粒重
4.99~6.11 g, 缺施氮、磷、钾肥及不施肥处理间百粒重
差异不显著 ; NPK配施处理红芸豆荚数显著增加
0.93~2.4个, 缺施氮肥与不施肥处理荚数无显著性差
异, 但显著低于缺施磷、钾肥处理, 这进一步说明氮、
磷、钾肥主要通过影响豆荚数量而影响其产量。
表 1 不同肥料配施对红芸豆产量及产量构成因素的影响
Table 1 Effects of different fertilizer applications on the yield and yield components of red kidney bean
处理
Treatment
豆荚数
Pod number
百粒重
100-grain weight (g)
平均产量
Average yield (kg·hm2)
相对产量
Relative yield (%)
NPK 8.83±0.76a 53.04±1.32a 2 634.6±36.7a 100.0
PK 6.57±0.47c 47.47±0.67b 2 261.8±44.6c 85.8
NK 7.10±0.36b 46.93±0.64b 2 425.0±107.8b 92.0
NP 7.90±0.26b 48.05±1.13b 2 338.1±78.8bc 88.7
CK 6.43±0.35c 47.96±1.32b 1 993.2±62.5d 75.6
CK: 不施肥; PK: 缺 N, 施 P2O5 120 kg·hm2、K2O 100 kg·hm2; NK: 缺 P, 施 N 90 kg·hm2、K2O 100 kg·hm2; NP: 缺 K, 施 N 90 kg·hm2、
P2O5 120 kg·hm2; NPK: 平衡施肥处理, 施 N 90 kg·hm2、P2O5 120 kg·hm2、K2O 100 kg·hm2。同列数据后不同字母表示差异达 5%显著水平。
CK: application rate of fertilizer was 0 kg·hm2. PK: application rates of nitrogen, phosphorus (P2O5) and potassium (K2O) were 0 kg·hm2,
120 kg·hm2 and 100 kg·hm2, respectively. NK: application rates of nitrogen, phosphorus (P2O5) and potassium (K2O) were 90 kg·hm2, 0 kg·hm2
and 100 kg·hm2, respectively. NP: application rates of nitrogen, phosphorus (P2O5) and potassium (K2O) were 90 kg·hm2, 120 kg·hm2 and 0 kg·hm2,
respectively. NPK: application rates of nitrogen, phosphorus (P2O5) and potassium (K2O) were 90 kg·hm2, 120 kg·hm2 and 100 kg·hm2, respectively.
Different letters in the same column mean significant difference at 5% level.

2.2 红芸豆干物质积累与分配
由表2和表3可以看出, 红芸豆不同生育期干物
质累积量差异显著 , 呈先升高再降低的变化趋势 ,
表现为结荚期>盛花期>成熟期>现蕾期>苗期; 全生
育期单株干物质积累出现两次高峰 , 第1次出现在
现蕾期至盛花期, 第2次出现在盛花期至结荚期, 分
别占总量的24.25%和46.22%。各个生育阶段红芸豆
干物质累积速率有明显差异, 单株日积累量苗期最
低, 为0.03 g; 盛花期到结荚期最高, 为1.30 g; 全生
育期平均0.75 g。苗期到盛花期叶片是累积干物质的
主体, 占整株的52.4%~65.5%; 结荚期以后, 豆粒成
为干物质累积的主体, 占总干重的36.1%~45.7%, 收
获时单株干物质量为56.49 g, 豆粒产量为25.84 g。
从各器官生长情况看, 根干物质量在盛花期达
到最大, 此后趋于平缓; 茎干物质量在结荚期达到
最高, 后期生长平缓; 叶干物质量不同阶段差异显
著 , 在盛花期达到最高 , 随后逐渐降低 , 收获时降
到最低, 其中可能与生长后期植株下部叶片枯萎脱
落未能及时收集有关。从结荚期到成熟期, 荚皮干
物质量变化趋于平缓, 豆粒干物质量显著增加, 成
为干物质分配的主体。收获时不同器官干物质积累
量表现为豆粒>茎≈荚皮>叶片>根。
2.3 红芸豆植株生育期氮、磷、钾含量变化规律
从植株氮含量来看(表4), 不同生育阶段红芸豆
根系含氮量差异显著 , 从苗期到结荚期逐渐降低 ,
成熟期又有回升, 达10.21 g·kg1, 这可能与氮在成
熟期的回流有关; 茎含氮量从苗期到现蕾期先升高, 然
后逐渐降低; 叶片含氮量随生育期推进逐渐降低, 各
生育期之间差异显著, 收获时降至最低值(9.12 g·kg1)。
荚皮含氮量呈降低趋势, 而豆粒含氮量呈升高趋势,
收获时豆粒含氮29.5 g·kg1, 因此适当晚收可以提
高红芸豆籽粒中氮含量。
从植株磷含量来看: 随生育期推进, 根系含磷
量呈倒“S”型变化, 苗期最高, 然后逐渐降低, 到结
荚期又升高到与苗期相同的水平 , 然后显著降低 ,
成熟期降到最低(2.25 g·kg1); 茎含磷量逐渐降低 ,
结荚期开始趋于稳定, 收获时含磷量为2.56 g·kg1;
叶片含磷量逐渐降低, 盛花期开始趋于稳定; 荚皮
和豆粒的含磷量变化平稳 , 收获时豆粒磷含量为
7.13 g·kg1。
第 7期 韩彦龙等: 红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究 905


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表 2 不同生育期红芸豆干物质累积与分配
Table 2 Dry matter accumulation and distribution in red kidney bean at different growth stages
干物质累积量 Dry matter accumulation amount (g·plant1)
器官
Plant organ 苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 0.18±0.05c 0.61±0.06b 1.37±0.12a 1.26±0.11a 1.34±0.17a
茎 Stem 0.30±0.01d 2.35±0.20c 8.84±0.79b 10.59±0.61a 11.42±0.59a
叶 Leaf 0.90±0.08e 4.66±0.76d 11.26±0.49a 7.92±0.85b 6.09±0.67c
荚皮 Pod shell — — — 10.61±0.68a 11.80±0.47a
豆粒 Pea — — — 17.20±0.86b 25.84±0.41a
整株 Total plant 1.38±0.14e 7.77±0.50d 21.47±0.31c 47.58±0.52b 56.49±1.25a
干物质分配比例 Dry matter distribution rate (%)
器官
Plant organ 苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 12.8 7.9 6.4 2.7 2.4
茎 Stem 21.7 32.1 41.2 22.3 20.2
叶 Leaf 65.5 60.0 52.4 16.7 10.8
荚皮 Pod shell — — — 22.3 20.9
豆粒 Pea — — — 36.1 45.7
整株 Total plant 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
同行数值后不同字母表示差异达 5%显著水平, 下同。Different letters in the same row mean significant difference at 5% level. The same
below.
表 3 红芸豆植株不同生育期干物质累积量及累积速率
Table 3 Dry matter accumulation amounts and rates of red kidney bean at different growth stages
项目
Item
苗期
Seedling
stage
苗期—现蕾期
Seedling
squaring stage
现蕾期—盛花期
Squaring
full bloom stage
盛花期—结荚期
Full bloom
pod bearing stage
结荚期—成熟期
Pod bearing
maturity stage
总计
Total
干物质累积量
Dry matter accumulation amount (g·plant1)
1.38±0.14 6.39±0.41 13.70±0.36 26.11±0.82 8.91±0.79 56.49±1.25
占总量比例
Percentage of total (%)
2.44±0.25 11.31±0.82 24.25±0.73 46.22±1.02 15.78±1.52 100.00
累积速率
Accumulation rate (g·plant1·d1)
0.03±0.00 0.38±0.02 0.69±0.02 1.30±0.04 0.49±0.04 0.75±0.01
表 4 不同生育期红芸豆不同部位氮、磷、钾含量
Table 4 Contents of N, P and K in different organs of red kidney bean at different growth stages g·kg1
养分
Nutrient
器官
Plant organ
苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 20.75±0.82a 16.40±0.52b 14.03±0.91c 7.49±0.67e 10.21±0.29d
茎 Stem 24.45±1.02b 28.51±0.67a 20.38±1.18c 11.60±0.64d 9.12±1.00e
叶 Leaf 43.03±1.28a 41.73±1.17a 29.53±0.94b 24.15±0.71c 18.17±0.66d
荚皮 Pod shell — — — 14.39±0.59a 6.39±0.69b
N
豆粒 Pea — — — 26.00±0.83a 29.50±1.28b
根 Root 5.55±0.32a 2.92±0.57b 3.54±0.27b 5.02±0.66a 2.25±0.53b
茎 Stem 5.11±0.35a 5.14±0.88a 4.36±0.72a 2.84±0.64b 2.56±0.50b
叶 Leaf 8.72±0.48a 6.68±0.62b 4.71±0.82c 5.07±0.72ab 4.74±0.63c
荚皮 Pod shell — — — 2.51±0.42a 1.87±0.09a
P
豆粒 Pea — — — 7.26±0.72a 7.13±0.60a
根 Root 17.81±0.55a 15.35±0.60b 7.77±0.61c 4.94±0.46e 6.18±0.41d
茎 Stem 30.90±0.43a 26.38±0.90b 15.17±0.65c 10.01±0.47d 7.12±0.54e
叶 Leaf 19.46±0.57a 17.22±0.26b 12.11±0.35c 10.89±0.14d 6.84±0.39c
荚皮 Pod shell — — — 22.83±0.57a 20.74±0.97b
K
豆粒 Pea — — — 15.51±0.59a 14.85±0.46a
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从植株钾含量来看: 随生育期推进, 根含钾量
变化趋势和含氮量一致; 不同生育期茎和叶片含钾
量呈显著下降趋势, 收获时茎含钾量为7.12 g·kg1,
叶为6.84 g·kg1; 荚皮含钾量呈降低趋势, 而豆粒中
的钾含量变化平稳, 收获时豆粒中含钾14.85 g·kg1。
综上所述, 同一器官中不同养分含量不同, 根、
茎、叶片及豆粒中氮>钾>磷, 荚皮中钾>氮>磷。不
同生育期, 植株各器官中氮、磷、钾养分含量变化
较大。在成熟期各器官中氮含量依次为豆粒>叶>茎>
根>荚皮 , 磷含量依次为豆粒>叶>茎>根>荚皮 , 钾
含量依次为荚皮>豆粒>茎>叶>根。
2.4 红芸豆不同生育期植株养分吸收、累积及分配特点
2.4.1 红芸豆不同生育期植株养分吸收特点
由表5可知, 随生育期推进, 红芸豆植株氮、磷、
钾的吸收量逐渐增加, 到收获期各养分吸收量达到
最大, 不同养分累积量表现为氮>钾>磷, 平均单位
面积吸收累积N 124.39 kg·hm2、P 28.86 kg·hm2、K
83.56 kg·hm2, 比例为4.31︰1︰2.89。结合表3可以
看出盛花期到结荚期是红芸豆群体最大时期, 也是
氮、磷、钾养分累积最多的时期, 即养分需求最大
期, 氮、磷、钾的吸收量分别占全生育期吸收总量
的28.14%、49.22%和56.20%。从吸收速率来看, 生
育前期因植株较小, 氮、磷、钾吸收速率较低, 盛花
期到结荚期最大, 后期降低。因此, 红芸豆进入花期
应保证养分的充足供应。
2.4.2 氮、磷、钾养分累积量及分配特点
由表6~8可知, 随生育期推进, 红芸豆植株氮、
磷、钾累积量呈递增的趋势。从苗期到盛花期叶是
氮、磷、钾养分的分配中心, 从结荚期开始豆粒成
为养分的分配中心; 成熟期豆粒、叶片、茎和根中
累积氮最多、钾次之、磷最少, 荚皮中累积钾最多,
氮次之, 磷最少。
表 5 红芸豆植株不同生育期养分累积量及吸收速率
Table 5 Nutrient accumulation and uptake rates of red kidney bean at different growth stages
养分
Nutrient
项目
Item
苗期
Seedling stage
苗期—现蕾期
Seedlingsquaring
stage
现蕾期—盛花期
Squaringfull
bloom stage
盛花期—结荚期
Full bloompod
bearing stage
结荚期—成熟期
Pod bearing
maturity stage
总计
Total
吸收量 Uptake amount (kg·hm2) 5.48±0.28d 24.07±1.65c 28.86±1.46b 35.00±1.58a 30.97±2.25d 124.39±1.83
占总量比例
Percentage of total (%)
4.40±0.20 19.36±1.52 23.20±1.02 28.14±1.33 24.89±1.52 100.00
N
吸收速率 Uptake rate
(kg·hm2·d1)
0.11±0.01c 1.42±0.09b 1.44±0.07b 1.75±0.08a 1.72±0.12a 1.66±0.02
吸收量 Uptake amount (kg·hm2) 1.12±0.03d 3.75±0.11c 6.01±0.45b 14.27±0.87a 3.70±0.54c 28.86±0.67c
占总量比例
Percentage of total (%)
3.90±0.08 13.02±0.61 20.80±1.13 49.22±2.04 12.86±2.17 100.00
P
吸收速率 Uptake rate
(kg·hm2·d1)
0.02±0.00d 0.22±0.01c 0.30±0.02b 0.71±0.04a 0.21±0.03c 0.38±0.01
吸收量 Uptake amount (kg·hm2) 3.29±0.03d 13.48±0.78b 14.09±1.51b 46.92±1.91a 5.78±2.85c 83.56±1.75
占总量比例
Percentage of total (%)
3.94±0.12 16.14±1.26 16.84±1.47 56.20±3.46 6.88±0.99 100.00
K
吸收速率 Uptake rate
(kg·hm2·d1)
0.06±0.00d 0.79±0.05b 0.70±0.08b 2.35±0.09a 0.32±0.05c 1.11±0.02c

从氮累积量来看(表6), 根、茎、叶中氮累积量
呈先升高后下降趋势, 盛花期最大; 荚皮中的氮累
积量呈递减趋势 , 豆粒中的氮累积量呈增加趋势 ;
收获时每公顷豆粒累积氮 83.91 kg, 各器官氮累积
量依次为豆粒>叶片>茎>荚皮>根。从分配比例来看,
随生育期推进, 氮在根、叶片中的分配比例逐渐降
低 ; 在茎中分配比例先升高后降低 , 盛花期最高 ,
为33.82%; 后期氮主要分配在豆粒中, 收获时根、
茎、叶、荚皮、豆粒中氮的分配比例分别为1.20%、
11.70%、12.99%、6.66%和67.45%。
从磷累积量来看(表7), 根、茎、叶片中磷累积
量呈先升高后下降趋势, 根中磷的累积量在结荚期
最大, 茎和叶片中磷的积累在盛花期最大, 荚皮中
的磷累积量变化不明显, 而豆粒中磷的累积量呈增
加趋势; 收获时期每公顷豆粒吸收累积磷19.73 kg,
各器官磷累积量依次为豆粒>茎≈叶片>荚皮>根。从
分配比例来看, 随生育期推进, 磷在叶中的分配比
例逐渐降低; 在根、茎中分配比例先升高后降低, 盛
花期最高 , 分别达4.87%和43.94%; 后期磷主要分
配在豆粒中, 收获时根、茎、叶片、荚皮、豆粒中
磷的分配比例分别为1.14%、11.07%、10.93%、8.40%
和68.46%。
从钾累积量来看(表8), 随生育期推进, 根、茎、
叶片中钾累积量呈先升高后下降趋势, 盛花期达最
大; 荚皮中的钾累积量无显著变化, 豆粒中的钾累
积量呈递增趋势 ; 成熟期每公顷豆粒吸收累积钾
第 7期 韩彦龙等: 红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究 907


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表 6 红芸豆不同生育期各器官氮的累积与分配
Table 6 Nitrogen accumulation and distribution in red kidney bean at different growth stages
氮累积量 N accumulation amount (kg·hm2)
器官
Plant organ 苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 0.40±0.10d 1.11±0.08c 2.11±0.07a 1.03±0.01c 1.50±0.16b
茎 Stem 0.80±0.01e 7.84±1.48d 19.76±1.22a 10.68±0.93c 14.56±0.48b
叶 Leaf 4.27±0.27d 20.60±1.65b 36.50±1.25a 15.80±1.17c 16.14±1.43c
荚皮 Pod shell — — — 16.77±0.45a 8.28±0.67b
豆粒 Pea — — — 49.15±1.59b 83.91±2.32a
整株 Total plant 5.47±0.28e 29.55±1.79d 58.41±0.36c 93.41±1.23b 124.40±1.83a
氮分配比例 N distribution rate (%)
器官
Plant organ 苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 7.32 3.76 3.62 1.10 1.20
茎 Stem 14.62 26.53 33.82 11.43 11.70
叶 Leaf 78.06 69.71 62.56 16.91 12.99
荚皮 Pod shell — — — 17.95 6.66
豆粒 Pea — — — 52.61 67.45
整株 Total plant 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
表 7 红芸豆不同生育期各器官磷的累积与分配
Table 7 Phosphorous accumulation and distribution in red kidney bean at different growth stages
磷累积量 P accumulation amount (kg·hm2)
器官
Plant organ 苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 0.11±0.02e 0.19±0.03d 0.53±0.03b 0.69±0.06a 0.33±0.06c
茎 Stem 0.17±0.01d 1.38±0.04c 4.78±0.40a 3.28±0.53b 3.19±0.46b
叶 Leaf 0.86±0.04d 3.28±0.04c 5.57±0.34a 4.46±0.39b 3.15±0.18c
荚皮 Pod shell — — — 3.02±0.16a 2.42±0.07b
豆粒 Pea — — — 13.72±1.23b 19.73±0.88a
整株 Total plant 1.14±0.03e 4.85±0.12d 10.88±0.37c 25.17±1.17b 28.82±0.67a
磷分配比例 P distribution rate (%)
器官
Plant organ 苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 9.65 3.92 4.87 2.74 1.14
茎 Stem 14.91 28.45 43.94 13.03 11.07
叶 Leaf 75.44 67.63 51.19 17.72 10.93
荚皮 Pod shell — — — 12.00 8.40
豆粒 Pea — — — 54.51 68.46
整株 Total plant 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

42.22 kg, 各器官中钾累积量依次为豆粒>荚皮>茎>
叶片>根。从分配比例来看, 钾在根、叶中的分配比
例逐渐降低, 在茎中分配比例先升高后下降, 盛花
期最高, 占47.67%; 后期钾主要分配在豆粒和荚皮
中, 收获时根、茎、叶片、荚皮、豆粒中钾的分配
比例为1.09%、10.71%、5.49%、32.18%和50.53%。
由成熟期地上部植株吸收氮、磷、钾量计算可
得, 每生产 100 kg 红芸豆需供给纯 N 4.37 kg、P2O5
2.38 kg、K2O 3.53 kg, 比例为 1︰0.54︰0.81。
3 讨论
大量研究表明氮、磷、钾是影响作物生长的主
要因子, 其中氮素是影响作物生长发育的第一养分
限制因子[26]。李俊华等[8]研究表明肥料对红芸豆的
影响程度为氮肥>磷肥>钾肥; 高运青等[15]认为影响
芸豆产量的施肥因素施氮>施钾>施磷; 畅建武等[11]
908 中国生态农业学报 2016 第 24卷


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表 8 红芸豆不同生育期各器官钾的累积与分配
Table 8 Potassium accumulation and distribution in red kidney bean at different growth stages
钾累积量 K accumulation amount (kg·hm2) 器官
Plant organ 苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 0.34±0.09d 1.04±0.12ab 1.17±0.04a 0.68±0.04c 0.91±0.08b
茎 Stem 1.02±0.06e 7.22±1.09d 14.71±0.88a 11.68±1.20b 8.95±0.87c
叶 Leaf 1.93±0.14d 5.80±0.53b 14.98±0.22a 9.47±0.90b 4.59±0.65c
荚皮 Pod shell — — — 26.62±1.11a 26.89±0.40a
豆粒 Pea — — — 29.32±0.89b 42.22±0.96a
整株 Total plant 3.29±0.03e 16.77±0.81d 30.86±0.78c 77.78±1.13b 83.56±1.75a
钾分配比例 K distribution rate (%)
器官
Plant organ 苗期
Seedling stage
现蕾期
Squaring stage
盛花期
Full-bloom stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Mature stage
根 Root 10.34 6.20 3.79 0.87 1.09
茎 Stem 31.00 43.06 47.67 15.02 10.71
叶 Leaf 58.66 50.74 48.54 12.18 5.49
荚皮 Pod shell — — — 34.24 32.18
豆粒 Pea — — — 37.69 50.53
整株 Total plant 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00

认为氮、磷是影响红芸豆生长及产量的主要影响因
素。前人的研究结果显示磷、钾对红芸豆产量影响
顺序不同, 这可能因试验土壤类型、土壤基础养分
及施肥量不同所致。本试验条件下, 与氮磷钾全施
处理相比 , 不施氮 (减产14.2%)和不施钾肥 (减产
11.3%)减产效果显著, 结合产量和氮、磷、钾累积趋
势, 初步确定氮、钾对红芸豆产量限制影响大于磷。
本研究表明, 红芸豆干物质量积累呈先升高后
下降趋势, 与大豆(Glycine max)[1617]、红小豆(Vigna
umbellata)[18]的干物质积累趋势相同 , 各个生育阶
段红芸豆干物质累积速率有明显差异, 单株日积累
量苗期最低, 为0.03 g, 在盛花期到结荚期最高, 为
1.30 g, 其余阶段干物质积累缓慢, 说明盛花期到结
荚期是干物质快速积累时期, 此期需供应充足的养
分。盛花前, 植株干物质主要在根、叶片和茎中迅
速积累, 以后根、茎的累积量逐渐下降, 这可能是
根、茎贮藏的营养物质向籽粒逐步转运之故; 盛花
期后叶片干物质累积量急剧下降, 可能与是红芸豆
生育后期因部分叶片枯萎、脱落有关, 建议在今后
的研究中应考虑叶片的脱落。
作物生物量的累积量与养分的积累量有着密切
的关系, 养分吸收、积累是生物量累积和作物产量
形成的基础, 也是合理施肥的重要依据。本研究表
明红芸豆生物量累积趋势和氮、磷、钾养分累积曲
线基本一致, 这与宋海星等[19]对玉米的研究相一致,
盛花期到结荚期是红芸豆生殖生长和营养生长并进
的时期, 此阶段干物质积累大, 占总生育期整体的
46.22%, 氮、磷、钾养分吸收速率和养分积累最大,
分别占总吸收量的28.14%、49.22%和56.20%; 此外,
红芸豆在现蕾期到盛花期的养分需求也较高, 与红
小豆[18]的养分需求结果相似。根据红芸豆干物质积
累和养分吸收特点, 要获得红芸豆的高产, 需合理
施肥, 实现红芸豆苗期壮苗, 在开花前期适当追施
氮、钾肥, 保证土壤养分供应充足, 以满足红芸豆养
分吸收和干物质积累的需求。红芸豆是豆科作物 ,
氮素营养比较复杂, 氮肥用量需考虑固氮因素。宋
谨同等[9]研究表明最佳施氮量与芸豆的品种有关。
本试验只研究了平衡施肥条件下红芸豆养分吸收状
况, 有关红芸豆的最佳施肥量以及不同施肥情况下
红芸豆养分吸收状况, 还需开展进一步试验。
4 结论
1)氮、磷、钾配合施用显著提高红芸豆产量, 增
加红芸豆百粒重和有效荚数。缺施氮、磷、钾肥平
均减产14.2%、8.0%和11.3%, 影响红芸豆产量的养
分限制因子氮>钾>磷。
2)红芸豆干物质累积在整个生育期内先增加后
减少 , 全生育期单株干物质积累在现蕾期至盛花
期、盛花期至结荚期出现两次高峰, 分别占红芸豆
植株总干重的24.25%和46.22%。苗期至盛花期以生
长茎叶为主, 结荚期以后, 豆粒成为红芸豆干物质
累积的主体 , 占植株总干重的36.1%~45.7%, 收获
第 7期 韩彦龙等: 红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究 909


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时单株豆粒产量为25.84 g。
3)红芸豆根茎叶各器官不同生育期氮、磷、钾
养分含量随生育期推进逐渐降低; 氮、磷、钾积累
趋势相同, 累积量氮>钾>磷, 盛花期到结荚期是养
分累积最大期; 不同器官养分累积量不同, 成熟期
豆粒、叶、茎和根中累积氮最多、钾次之、磷最少,
荚皮中累积钾最多, 氮次之, 磷最少。每生产100 kg
红芸豆需供给N 4.37 kg、P2O5 2.38 kg、K2O 3.53 kg,
比例为1︰0.54︰0.81。
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