美國、巴西施肥－輪作－耕作方式對大豆產(chǎn)量影響最新研究進展*

韓曉增，鄒文秀，陸欣春

（中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所/國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系海倫綜合試驗站，哈爾濱 150081）

大豆是豆科作物，與禾本科作物相比，具有長時間的營養(yǎng)生長和生殖生長交錯期，同時還具有共生固定大氣中氮氣的功能，在固氮中還需要消耗一定量的植株光合產(chǎn)物。因此，大豆對化學(xué)肥料響應(yīng)就具有一些獨特的效應(yīng)，同時不同的輪作和耕作也會對肥料效果產(chǎn)生聯(lián)動效果。針對這些問題，我參加了2012年在南非召開的第九屆世界大豆研究會（World Soybean Research Conference IX）和2014年全美農(nóng)學(xué)會、作物學(xué)會、土壤學(xué)會國際年會（2014 International Annual Meeting of the American Society of Agronomy,Crop Science Society ofAmerican,and SoilScience Society ofAmerica）。這兩個會議有40多個國家、4 705名代表（其中研究生1 074、本科生962人參加會議）參加了本次大會。會議口頭報告1 866個，墻報1 952個，參展商181個單位。共有31個主題、141個分會場，457個場次的學(xué)術(shù)研討和墻報作者的現(xiàn)場講解?，F(xiàn)就有關(guān)大豆施肥、輪作和耕作方面介紹一下美國和巴西的最新研究進展。

1 輪作對美國中西部地區(qū)大豆產(chǎn)量的影響

美國中西部自二十世紀中葉以來一直是美國玉米帶，并且近兩年間隨著玉米種植面積的增加，玉米種植面積已接近大豆面積，玉米－大豆輪作體系成為主要種植制度。由于種植玉米的經(jīng)濟價值較高，在過去的十年間玉米種植面積不斷擴大而大豆面積種植逐漸縮小。到2012年，12個種植玉米帶州，玉米的播種面積增加至3 040萬公頃。相比之下，大豆種植面積減小為2 450萬公頃。在玉米生產(chǎn)最大的兩個州(伊利諾斯州和愛荷華州)玉米面積1 050萬公頃，而大豆面積只有720萬公頃。在這些州因為玉米播種面積比其他作物總和還多，因此大約20%～25%的玉米必須連作。當?shù)乜茖W(xué)家已經(jīng)建立了多個長期輪作試驗用以觀察玉米和大豆連作、輪作或與其他作物輪作對各自產(chǎn)量的影響。在伊利諾斯伊州進行的為期4年的試驗表明，玉米大豆輪作條件下玉米的產(chǎn)量較連作玉米每公頃增產(chǎn)1噸，而大豆玉米輪作條件下大豆產(chǎn)量比連作大豆每公頃增產(chǎn)0.4噸。添加小麥作為玉米大豆輪作的第三作物，使大豆和玉米的產(chǎn)量對比各自連作增產(chǎn)12%～15%。在同一時間、同一地點進行第2個試驗表明，大豆-玉米-玉米輪作模式中玉米產(chǎn)量比大豆-玉米輪作模式中玉米產(chǎn)量增加0.4噸/公頃。雖然輪作能夠增加大豆和玉米的產(chǎn)量，但由于玉米相對較高的價格，在美國還是有更多的農(nóng)民選擇種植玉米。然而在水資源缺乏的地區(qū)，玉米-大豆輪作模式在一定條件下能夠顯著增加玉米產(chǎn)量。因此，一些農(nóng)民為了獲得在大豆之后種植玉米的增產(chǎn)效果，越來越多地選擇擴大大豆的種植面積。但是，有多少人會采用這種做法將取決于大豆和玉米的相對價格。很明顯大豆輪作既可以獲得其本身的收益，同時也能夠增加大豆產(chǎn)量獲得和玉米一樣的利潤。

2 巴西玉米-大豆輪作體系中施肥的產(chǎn)量效應(yīng)

巴西是僅排在美國后面的，第二大大豆生產(chǎn)國，占全球大豆產(chǎn)量的28%。高的成交價格和強大的需求量，促使作物耕地與產(chǎn)量不斷增加。為了穩(wěn)定和提高大豆的種植面積，越來越多的人關(guān)注種植大豆后的土壤對下一茬作物的影響。巴西當?shù)氐膶W(xué)者設(shè)置了一組大豆-玉米輪作體系下的肥料試驗，結(jié)果表明與對照（不施肥處理）相比，肥料的施用降低了當?shù)卮蠖沟漠a(chǎn)量，但是對于下一季玉米來說均起到了明顯的增產(chǎn)作用。在前茬種植大豆時不施用氮肥的情況下，對下一茬玉米僅施用氮肥就能夠顯著增加大豆的產(chǎn)量，氮肥的合理施用量為158公斤/公頃；當前茬大豆施氮量在14～43公斤/公頃變化時，對玉米來說在一定的磷鉀肥施用量下，增施氮肥有一定增產(chǎn)效果，但是卻明顯降低了磷鉀肥肥料利用率，造成了肥料的浪費。因此，在前茬大豆施用氮肥為30公斤/公頃時，玉米的氮、磷和鉀施用量分別為22、115、36公斤/公頃時，玉米的產(chǎn)量達到了最大值，其肥料利用率也較高。因此，在巴西大豆-玉米輪作體系中，前茬種植大豆，同樣對玉米的產(chǎn)量具有正效應(yīng)。

我國是一個人口眾多的國家，人們?nèi)粘Ｉ钪袑Υ蠖沟男枨罅枯^高。但是近年來由于晚熟玉米品種的引進和玉米實現(xiàn)了機械化收割，導(dǎo)致我國大豆種植面不斷減小。美國和巴西在大豆-玉米輪作體系中大豆對玉米產(chǎn)量的影響，也是我們目前正在關(guān)注的重點。在今后的研究工作中，我們應(yīng)該著重研究大豆的肥田功能在大豆和玉米減量化施肥技術(shù)中的應(yīng)用，同時通過優(yōu)化大豆-玉米輪作體系，逐漸擴大大豆的種植面積。

附表 巴西大豆對肥料用量的影響