菜用大豆產(chǎn)量對(duì)鉀肥施用的響應(yīng)研究

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(1.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150081； 2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 1500303；3.中國(guó)科學(xué)院 研究生院，北京 100049)

菜用大豆俗稱(chēng)毛豆，是特用大豆，即生理上處于R6(鼓粒盛期)至R7(初熟期)，籽粒填充達(dá)到莢長(zhǎng)的80 % ～ 90 %時(shí)采收的大豆類(lèi)型。毛豆?fàn)I養(yǎng)豐富，含有普通大豆所有營(yíng)養(yǎng)成分，但可溶性糖、游離氨基酸和不飽和脂肪酸含量比普通大豆高，因此，菜用大豆的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值要高于普通大豆。

菜用大豆的產(chǎn)量決定其經(jīng)濟(jì)效益，因此，提高菜用大豆產(chǎn)量意義重大。產(chǎn)量的形成是多因素共同作用的結(jié)果，施肥能直接、有效地提高作物產(chǎn)量。雖然鉀不參與大豆植物細(xì)胞的組成，但參與植物體內(nèi)很多生命活動(dòng)和生化過(guò)程[1]。鉀參與活化作物體內(nèi)60多種酶體系，改變?nèi)~片單位面積的氣孔大小和氣孔數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)氧氣與CO2的交換量來(lái)影響作物的光合作用[2]。適量施鉀能增加植物細(xì)胞壁厚度，提高莖稈堅(jiān)韌性和抵抗寄生菌穿透的機(jī)械阻力，減少作物體內(nèi)的低分子化合物和病原菌的食物來(lái)源，增加作物的抗病性[3]，降低損失，保證作物產(chǎn)量。

施鉀對(duì)作物產(chǎn)量的影響已有許多報(bào)導(dǎo)。王宜倫等[4]研究表明，在潮土上施用鉀肥能增加夏玉米產(chǎn)量，施肥量為225 kg·hm-2時(shí)增產(chǎn)效果最好，增產(chǎn)量達(dá)到1 080 kg·hm-2。武際等[5]研究顯示鉀肥和氮肥混合施用提高了弱筋小麥植株氮和鉀的含量，對(duì)小麥的增產(chǎn)效果高于單獨(dú)施用氮肥。廖育林[6]等研究發(fā)現(xiàn)施用鉀肥能增加早稻和晚稻的產(chǎn)量，與不施鉀肥相比分別提高了15.2 %和17.2 %。有關(guān)鉀對(duì)大豆產(chǎn)量影響的研究很多，并取得了許多成果。李春杰等[7]研究指出，施鉀不僅能提高大豆的抗病性，還增加大豆有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量，減少產(chǎn)量損失，起到增產(chǎn)的作用。韓曉增[8]研究指出，鉀能增加大豆的抗旱和抗病蟲(chóng)災(zāi)害能力，干旱條件施鉀可平均增加大豆產(chǎn)量15.6 %，重迎茬和病蟲(chóng)災(zāi)害條件下施鉀分別增加大豆產(chǎn)量10.5 %～22.6 %和11.6 %～23.8 %。有研究表明在白漿土上施鉀對(duì)大豆增產(chǎn)起到積極作用，這是由于白漿土的養(yǎng)分含量低，鉀能活化作物體內(nèi)多種酶，增加葉綠素的含量，從而提高了光合速率，增加了生物產(chǎn)量[9]。

由于菜用大豆與普通大豆在采收時(shí)期和營(yíng)養(yǎng)組成上的差異，施鉀對(duì)菜用大豆產(chǎn)量影響方面與普通大豆可能有所不同，也可能相同。然而，有關(guān)鉀肥施用對(duì)菜用大豆產(chǎn)量影響的研究甚少。以不同菜用大豆品種為材料，研究了鉀肥施用量和生育期間葉面噴施對(duì)菜用大豆產(chǎn)量的影響，旨在了解鉀肥在菜用大豆產(chǎn)量形成中的作用并探討最佳的鉀肥施用方式，為提高菜用大豆產(chǎn)量提供栽培技術(shù)措施和科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

研究在哈爾濱市中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)進(jìn)行，選取菜用大豆中科毛豆1號(hào)和品系121兩個(gè)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種(系)，設(shè)4個(gè)施鉀水平做種肥，K2SO4施入量分別為對(duì)照(K0)：0 kg·hm-2，K1：60 kg·hm-2，K2：120 kg·hm-2，K3：180 kg·hm-2，同時(shí)施相同數(shù)量的氮肥和磷肥，施肥量分別為98 kg·hm-2尿素和70 kg·hm-2磷酸二銨。所有肥料與土均勻混合，一次性施入。另外，在不同施鉀基礎(chǔ)上，設(shè)有葉面噴鉀和無(wú)葉面噴鉀兩種處理，葉噴鉀肥兩次分別在大豆開(kāi)花期和結(jié)莢期進(jìn)行，噴施K2SO4量各為30 kg·hm-2。

研究采用盆栽試驗(yàn)，試驗(yàn)盆的規(guī)格：直徑32 cm，高27 cm，每盆裝相當(dāng)于風(fēng)干土質(zhì)量14 kg的土壤。每個(gè)品種(系)共有8個(gè)處理，各個(gè)處理隨機(jī)排列，每個(gè)處理3次重復(fù)。盆距4 cm，每盆留苗3株，5月25號(hào)播種。開(kāi)花后7周(最佳采食期)取樣測(cè)單株鮮莢質(zhì)量、單株標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)(莢粒數(shù)≥2)和單株鮮粒數(shù)。開(kāi)花后11周(生理成熟期)取樣測(cè)單株粒數(shù)。

供試土壤為薄層黑土，土壤有機(jī)質(zhì)：29.1 g·kg-1，全氮：2.25 g·kg-1，堿解氮：160 mg·kg-1，全鉀：18.9 g·kg-1，速效鉀：195 mg·kg-1，全磷：1.28 g·kg-1，速效磷218 mg·kg-1，pH為6.9。

用Sigma Plot 2000作圖，用Excel 2003和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥施用對(duì)鮮莢采食期單株鮮莢產(chǎn)量的影響

如圖1所示，施鉀均能提高兩個(gè)品種(系)單株鮮莢產(chǎn)量，其中K2處理鮮莢產(chǎn)量最高，且與不施鉀肥處理相比差異達(dá)極顯著水平(p<0.01)，其他處理間沒(méi)有差異。K2水平下，中科毛豆1號(hào)和品系121相對(duì)于對(duì)照(K0)，單株鮮莢產(chǎn)量分別提高31.5 %和34.2 %。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施鉀肥增加單株鮮莢產(chǎn)量，品種間對(duì)葉面施肥的響應(yīng)存在差異。在K3水平上，與無(wú)葉面噴肥相比，葉噴顯著增加中科毛豆1號(hào)的單株鮮莢產(chǎn)量22.5 %(p<0.01)，而對(duì)品系121沒(méi)有影響。在K0水平上，葉噴比無(wú)葉噴顯著增加品系121的單株鮮莢產(chǎn)量34.2 %(p<0.01)，見(jiàn)圖1-2，而中科毛豆1號(hào)無(wú)明顯差異。在K2處理基礎(chǔ)上，葉噴鉀肥使中科毛豆1號(hào)和品系121單株鮮莢產(chǎn)量比無(wú)葉噴增加8.8 %和3.5 %。綜合比較以120 kg·hm-2配以葉噴處理下菜用大豆單株鮮莢產(chǎn)量最高，中科毛豆1號(hào)和品系121單株鮮莢產(chǎn)量分別為134 g·株-1和138 g·株-1。

圖1-1 施鉀對(duì)中科毛豆1號(hào)單株鮮莢質(zhì)量的影響 圖1-2施鉀對(duì)品系121單株鮮莢質(zhì)量的影響Fig.1 Effect of potassium fertilizer application on fresh pod weight per plant in vegetable soybean

2.2 鉀肥施用對(duì)鮮莢采食期單株標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施鉀水平對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鮮莢數(shù)的影響并不顯著，見(jiàn)圖2-1，圖2-2。無(wú)葉噴處理下，盡管只有中科毛豆1號(hào)K1水平下的標(biāo)準(zhǔn)鮮莢數(shù)最高，且與K2，K3差異顯著，但與不施鉀沒(méi)有差異。而對(duì)于品系121而言，不同鉀肥施用量之間沒(méi)有差異。

葉噴增加品系121 K0，K1，K2處理的標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)，依次增加12.8 %、34.6 %和8.5 %，且K1水平達(dá)顯著差異(p<0.05)，而在K3水平下，減少標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)20.8 %。葉噴處理也顯著增加中科毛豆1號(hào)K0，K2，K3的標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)，分別增加14.9 %、44.7 %和18.7 %(p<0.05)，而K1處理無(wú)顯著差異。綜合比較各施肥處理以K2SO4施用量60 kg·hm-2～ 120 kg·hm-2配以葉噴鉀肥單株鮮莢數(shù)最多，分別為57個(gè)·株-1～60個(gè)·株-1(中科毛豆1號(hào))，65個(gè)·株-1～71個(gè)·株-1(品系121)。

圖2-1 施鉀對(duì)毛豆1號(hào)單株標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)的影響 圖2-2 施鉀對(duì)品系121單株標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)的影響Fig.2 Effect of potassium fertilizer application on pod number per plant in vegetable soybean

2.3 鉀肥施用對(duì)鮮莢采食期單株鮮粒質(zhì)量的影響

由圖3可以看出，施鉀對(duì)菜用大豆單株鮮粒質(zhì)量影響品種間表現(xiàn)一致，即隨著鉀肥施用量的增多單株鮮粒質(zhì)量隨之增加，鉀肥施用量達(dá)到120 kg·hm-2時(shí)單株鮮粒質(zhì)量最高，品種間單株鮮粒質(zhì)量的反應(yīng)有所不同。無(wú)葉噴處理下，與不施鉀處理相比，中科毛豆1號(hào)K2處理增加16.2 %，差異顯著(p<0.05)，其余處理間無(wú)明顯差異。品系121的K1、K2和K3處理依次增加14.7 %、50.5 %和16.5 %，處理間均達(dá)顯著差異(p<0.05)。與無(wú)葉噴相比，葉噴處理后，中科毛豆只有K2處理表現(xiàn)出顯著差異，增加了48.5 %(p<0.05)，其余處理無(wú)顯著差異。品系121葉噴K0、K1和K2處理的單株鮮粒質(zhì)量比無(wú)葉噴增加51.8 %、25.0 %、28.0 %，均達(dá)到顯著差異(p<0.05)，K3處理無(wú)顯著差異，即品系121的鮮粒質(zhì)量對(duì)鉀肥施用較為敏感。綜合比較單株鮮粒質(zhì)量最高的施鉀肥處理皆為K2葉噴處理，中科毛豆1號(hào)為106 g·株-1，品系121為108 g·株-1。

圖3-1 施鉀對(duì)毛豆1號(hào)單株鮮粒質(zhì)量的影響 圖3-2 施鉀對(duì)品系121單株鮮粒質(zhì)量的影響Fig.3 Effect of potassium fertilizer application on seed fresh weight per plant in vegetable soybean

2.4 鉀肥施用對(duì)生理成熟期菜用大豆單株粒數(shù)的影響

增施鉀肥能顯著提高菜用大豆單株粒數(shù)，見(jiàn)圖4-1、圖4-2。施鉀肥量0 kg·hm-2～ 120 kg·hm-2兩品種的單株粒數(shù)呈上升趨勢(shì)，施鉀肥量為120 kg·hm-2時(shí)單株粒數(shù)最多。與不施鉀肥處理相比，中科毛豆1號(hào)K1、K2和K3處理的單株粒數(shù)分別增加7 %、34 %和10.1 %，品系121增加9.2 %、32.4 %和21.0 %，處理間均達(dá)到顯著差異(p<0.05)。相同施鉀水平條件下，葉噴處理單株粒數(shù)因品種而反應(yīng)不同，與無(wú)葉噴相比，中科毛豆1號(hào)K0、K1和K2均達(dá)顯著差異(p<0.05)，分別增加了7.1 %、20.8 %和5.8 %，K3水平無(wú)明顯差異。品系121只有K0水平存在明顯差異，增加了14.3 %(p<0.05)，其余處理無(wú)顯著差異。即中科毛豆1號(hào)單株粒數(shù)對(duì)葉噴鉀肥敏感。

圖4-1 施鉀對(duì)毛豆1號(hào)單株粒數(shù)的影響 圖4-2 施鉀對(duì)品系121單株粒數(shù)的影響Fig.4 Effect of potassium fertilizer application on seed number per plant in vegetable soybean

3 討 論

菜用大豆的單株鮮莢產(chǎn)量由單株標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)、單株鮮粒質(zhì)量和粒數(shù)組成。研究發(fā)現(xiàn)施鉀能顯著提高菜用大豆單株鮮莢產(chǎn)量，但不是施鉀越多，鮮莢產(chǎn)量越高，兩品種均表現(xiàn)為K2SO4120 kg·hm-2時(shí)單株鮮莢產(chǎn)量最高。而且，發(fā)現(xiàn)施鉀增加菜用大豆單株鮮莢產(chǎn)量，是增加了單株鮮粒質(zhì)量和單株粒數(shù)，并不是提高菜用大豆的標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)，因?yàn)槭┾浥c不施鉀處理的標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)沒(méi)有差異。張國(guó)正研究發(fā)現(xiàn)，增施鉀肥能促進(jìn)菜用大豆鮮仁產(chǎn)量的形成，施KCl 60 kg·hm-2時(shí)菜用大豆鮮仁產(chǎn)量最高，與不施鉀肥相比鮮仁產(chǎn)量提高了36.2 %[10]，與研究結(jié)果施鉀增加單株鮮粒質(zhì)量的結(jié)果一致。即單株鮮粒質(zhì)量和單株粒數(shù)增加是施鉀提高大豆單株鮮莢產(chǎn)量的主要原因。這顯然與鉀素營(yíng)養(yǎng)有利于儲(chǔ)藏器官中糖和淀粉的積累，促進(jìn)植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，活化土壤中的磷、氮養(yǎng)分，增加作物的抗病性，減少空癟率，促進(jìn)大豆的產(chǎn)量的形成有關(guān)[3,11-12]。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)多的鉀肥施用，并未繼續(xù)增加單株鮮粒質(zhì)量和單株粒數(shù)，這可能是施鉀過(guò)多，破壞了礦質(zhì)養(yǎng)分平衡，抑制了菜用大豆籽粒的形成和發(fā)育，也可能由于過(guò)多的鉀肥施用量降低了菜用大豆對(duì)鉀肥的吸收利用和鉀素生產(chǎn)效率[13]。此方面工作有待深入研究。

史宏致研究表明施鉀能促進(jìn)光合作用，減少花莢脫落，增加大豆的單株莢數(shù)[14]?？墒?，研究發(fā)現(xiàn)施鉀能增加菜用大豆單株標(biāo)準(zhǔn)莢數(shù)的效果并不明顯，并未隨施鉀量的增加而增多，說(shuō)明菜用大豆和普通大豆的莢數(shù)對(duì)施鉀反應(yīng)不同。

研究發(fā)現(xiàn)葉噴鉀肥可進(jìn)一步提高菜用大豆產(chǎn)量。在相同種肥水平下，兩次葉噴處理單株鮮莢產(chǎn)量、單株鮮粒質(zhì)量和單株粒數(shù)均高于無(wú)葉噴處理，K2SO4施用量120 kg·hm-2時(shí)配以?xún)纱稳~噴處理菜用大豆的產(chǎn)量最高。而且，對(duì)于品系121而言，沒(méi)有鉀肥做種肥時(shí)，葉面噴鉀增產(chǎn)效果極其顯著，因此，作為一種補(bǔ)救或補(bǔ)償措施，后期葉面噴施鉀肥也是一項(xiàng)較好的增產(chǎn)途徑。已有研究表明：開(kāi)花期葉噴鉀肥能補(bǔ)充植株鉀素營(yíng)養(yǎng)，增加植株對(duì)N、P的吸收，提高光合強(qiáng)度，促進(jìn)光合產(chǎn)物的形成[14]?？梢?jiàn)開(kāi)花期和結(jié)莢期葉噴鉀肥對(duì)提高菜用大豆鮮莢產(chǎn)量起到了積極的促進(jìn)作用。

在氮磷肥正常施用基礎(chǔ)上，施用K2SO4120 kg·hm-2做種肥，能增加菜用大豆單株鮮莢產(chǎn)量31.5 %～34.2 %，單株鮮粒質(zhì)量和單株粒數(shù)增加是施鉀提高大豆單株鮮莢產(chǎn)量的主要原因。開(kāi)花期和結(jié)莢期葉噴鉀肥可進(jìn)一步提高菜用大豆的產(chǎn)量，但應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和經(jīng)濟(jì)效益，合理施用。當(dāng)然，作為一種補(bǔ)救或補(bǔ)償措施，在播種時(shí)沒(méi)有施用鉀肥，后期葉面噴施鉀肥也是一項(xiàng)較好的增產(chǎn)途徑。

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