大興安嶺南麓不同栽培模式對大豆生長發(fā)育的影響

廉 博，王雪嬌，蘇二虎，趙曉宇，李金龍，陳廣平，賈利敏，李 強(qiáng)

（1.呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 海拉爾區(qū) 021008；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.阿榮旗農(nóng)牧業(yè)局，內(nèi)蒙古 那吉鎮(zhèn) 162750；4.莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 尼爾基鎮(zhèn) 162850）

大豆是我國主要的糧食和油料作物，是人類油脂和優(yōu)質(zhì)食用蛋白質(zhì)的主要來源。內(nèi)蒙古自治區(qū)是我國大豆優(yōu)勢主產(chǎn)區(qū)，呼倫貝爾市是內(nèi)蒙古自治區(qū)最主要的大豆產(chǎn)區(qū)，大豆種植集中在大興安嶺南麓的扎蘭屯市、阿榮旗、莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗及鄂倫春旗。2019年呼倫貝爾市大豆播種面積87.9 萬hm2，占內(nèi)蒙古自治區(qū)大豆播種面積的77.4%，占全市糧食作物播種面積的55.2%；呼倫貝爾市大豆產(chǎn)量為180.6 萬t，占內(nèi)蒙古自治區(qū)大豆總產(chǎn)量的79.9%，占全市糧食總產(chǎn)量的27.6%[1-2]。耕作栽培模式與土壤質(zhì)量演化、作物生長特性及農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用關(guān)系較為密切[3-4]，科學(xué)的栽培模式不僅可以改善農(nóng)田土壤特性，協(xié)調(diào)水、肥、氣、熱的關(guān)系，還可以提高光合物質(zhì)產(chǎn)能及作物品質(zhì)，有助于增產(chǎn)增效[5-7]。大豆產(chǎn)量的形成主要取決于光合作用，而光合作用主要來源于植物的葉片。葉片是大豆最重要的光合作用器官，大豆植株90%以上的同化產(chǎn)物來自葉片的光合作用[8-9]，科學(xué)合理的密植可以顯著提高大豆葉面積指數(shù)，進(jìn)而提升大豆產(chǎn)量和效益[10]。2017—2019年，筆者在呼倫貝爾市阿榮旗進(jìn)行大豆不同栽培模式的比較試驗(yàn)，并就不同栽培模式對大豆農(nóng)藝性狀、SPAD值、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益的影響與相互關(guān)系進(jìn)行了分析，旨在初步確定適宜大興安嶺南麓的大豆栽培模式，為大豆的科學(xué)增密提供理論依據(jù)，為該地區(qū)大豆生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017—2019年在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市阿榮旗新發(fā)鄉(xiāng)長發(fā)村進(jìn)行，該地區(qū)屬中溫帶半濕潤型大陸性氣候，四季變化明顯，年平均氣溫2℃，年有效積溫2 200～2 300℃，無霜期110～120 d，日照時(shí)數(shù)1 100 h，年均降水量460～510 mm，降水主要集中在夏季，夏季降水占全年降水量的近50%，秋雨多于春雨。地理位置為北緯48°07′，東經(jīng)123°27′，平均海拔450 m，地勢平坦。土壤類型為黑土，土壤pH值為6.36，堿解氮含量為156 mg/kg、速效磷含量為31.1 mg/kg、速效鉀含量為186 mg/kg、土壤有機(jī)質(zhì)含量為36.74 g/kg，地塊長期進(jìn)行常規(guī)耕作。

1.2 材料與設(shè)計(jì)

供試大豆品種為蒙豆13號。試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，大壟高臺(tái)壟上三行（110 cm 大壟，RBH），密度為37.5萬株/hm2；壟上三行窄溝密植（65 cm 壟上三行，RNC），密度為39.0萬株/hm2；壟三栽培（65 cm壟上雙行，CK），密度為33.0萬株/hm2。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積3 333.5 m2，水肥管理同常規(guī)大田生產(chǎn)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀 分別于苗期（V3）、開花期（R2）、結(jié)莢期（R4）、鼓粒期（R6）、成熟期（R8）進(jìn)行田間調(diào)查，調(diào)查項(xiàng)目包括生育日數(shù)（出苗期—成熟期）、花色、葉型等指標(biāo)；大豆成熟時(shí)，每處理分別連續(xù)取10株有代表性植株進(jìn)行考種，記錄株高、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒重和百粒重[11]。

1.3.2 SPAD值 分別于苗期（V3）、開花期（R2）、結(jié)莢期（R4）、鼓粒期（R6），每小區(qū)連續(xù)取20株，采用SPAD-502 葉綠素儀測定SPAD值，結(jié)果取平均值。

1.3.3 葉面積指數(shù) 采用長乘寬系數(shù)法，分別于苗期（V3）、開花期（R2）、結(jié)莢期（R4）、鼓粒期（R6）、成熟期（R8），每處理選取生長整齊一致的連續(xù)3株測量。

1.3.4 干物質(zhì)積累量 分別于苗期（V3）、開花期（R2）、結(jié)莢期（R4）、鼓粒期（R6）、成熟期（R8），每小區(qū)選擇長勢均勻的連續(xù)5株取樣，采用烘干法測量，結(jié)果取平均值。

1.3.5 產(chǎn)量 大豆成熟時(shí)，調(diào)查有效株數(shù)，選擇長勢均勻的連續(xù)10株取樣，進(jìn)行考種，計(jì)算理論產(chǎn)量；同時(shí)對試驗(yàn)品種全區(qū)收獲，進(jìn)行小區(qū)實(shí)際測產(chǎn)。

1.3.6 經(jīng)濟(jì)效益 以當(dāng)年大豆收購價(jià)格為準(zhǔn)計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和繪制統(tǒng)計(jì)圖表，選用SPSS 20.0 軟件（statistical product and service solutions）進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式對大豆農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，2017—2019年不同處理大豆?fàn)I養(yǎng)生長、生殖生長與生育期變幅較小，差異不顯著（P＞0.05），平均數(shù)分別為49、70、119 d，變異系數(shù)為1%左右，表明大豆密植對生育期的影響較小。3年間各處理株高變幅為82.1～90.8 cm，平均為85.8 cm，不同處理株高表現(xiàn)為RNC＞RBH＞CK，RNC 與RBH處理差異不顯著（P＞0.05），RNC處理株高顯著高于CK（P＜0.05）。3年間不同處理底莢高度變幅為6.4～7.4 cm，平均為6.8 cm，RNC處理底莢高度顯著高于CK（P＜0.05）；2019年RNC處理底莢高度最大，為7.4 cm。3年間不同處理主莖節(jié)數(shù)變幅為16.1～16.8 節(jié)，平均為16.4 節(jié)，處理間差異不顯著（P＞0.05）。3年間不同處理有效分枝數(shù)變幅為0.6～1.9個(gè)，平均為1.2個(gè)，CK的有效分枝數(shù)顯著高于RNC、RBH處理（P＜0.05）。主莖節(jié)數(shù)的變異系數(shù)為1.5%，趨近于1.0%，而株高、底莢高度和有效分枝數(shù)的變異系數(shù)分別為4.0%、5.2%、41.5%，表明密植對大豆主莖節(jié)數(shù)影響較小，對株高、底莢高度和有效分枝數(shù)影響較大。

2.2 不同栽培模式對大豆SPAD值的影響

由圖1可知，2017—2019年不同處理大豆SPAD值隨著生育期的遞進(jìn)逐漸增加，表現(xiàn)為RBH＞RNC＞CK。苗期（V3）大豆SPAD值處理間差異不顯著（P＞0.05）；開花期（R2）、結(jié)莢期（R4）、鼓粒期（R6）RBH處理SPAD值顯著高于RNC、CK處理（P＜0.05），RNC處理與CK 差異不顯著（P＞0.05），RBH處理與CK處理相比3年分別增加了9.3%、7.0%、8.6%。這表明SPAD值隨著大豆種植密度的增加而增加，但密度達(dá)到一定值后葉綠素含量會(huì)有所下降，在增加種植密度的同時(shí)合理調(diào)整株行距配比，葉綠素含量將顯著提升。

2.3 不同栽培模式對大豆葉面積指數(shù)的影響

由圖2可知，2017—2019年隨著大豆生育期的遞進(jìn)，各處理葉面積指數(shù)（LAI）逐漸增加，在鼓粒期（R6）達(dá)到最大值，而后逐漸下降，表現(xiàn)為RNC＞RBH＞CK。方差分析表明，大豆葉面積指數(shù)（LAI）在苗期（V3）處理間差異不顯著（P＞0.05），在開花期（R2）、結(jié)莢期（R4）、鼓粒期（R6）和成熟期（R8）RNC處理顯著高于RBH、CK處理（P＜0.05），RNC處理與CK 相比4個(gè)生育時(shí)期分別增加27.1%、31.3%、41.2%、21.0%；在開花期（R2）、結(jié)莢期（R4）、鼓粒期（R6）RBH處理顯著高于CK（P＜0.05），分別增加18.0%、15.3%、20.0%。

表1 不同栽培模式下大豆農(nóng)藝性狀比較

圖1 不同栽培模式下大豆SPAD值

圖2 不同栽培模式下大豆葉面積指數(shù)

2.4 不同栽培模式對大豆干物質(zhì)積累量的影響

由圖3可知，2017—2019年不同處理大豆干物質(zhì)積累量隨著生育期的遞進(jìn)逐漸增加，表現(xiàn)為RBH＞RNC＞CK。苗期（V3）和開花期（R2）干物質(zhì)積累量處理間差異不顯著（P＞0.05），結(jié)莢期（R4）、鼓粒期（R6）和成熟期（R8）干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為RBH處理顯著高于RNC、CK處理（P＜0.05），RNC處理與CK處理間差異不顯著（P＞0.05），RBH處理較CK 干物質(zhì)積累量3年分別增加3.9%、2.7%、3.4%。

圖3 不同栽培模式下大豆干物質(zhì)積累量

2.5 不同栽培模式對大豆產(chǎn)量指標(biāo)的影響

由表2可知，2017—2019年不同處理大豆理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量的表現(xiàn)均為RBH＞RNC＞CK，RBH處理大豆理論產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量顯著高于RNC、CK處理（P＜0.05），RNC處理大豆理論產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量顯著高于CK（P＜0.05）。2019年RBH處理大豆理論產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量增加最顯著，較CK處理分別增加665.2、403.5 kg/hm2。3年間各處理單株莢數(shù)變幅為18.2～21.0個(gè)，平均為19.6個(gè)，RBH、CK處理單株莢數(shù)顯著高于RNC處理（P＜0.05）；3年間各處理單株粒數(shù)變幅為36.4～44.2個(gè)，平均為40.6個(gè)，RBH處理顯著高于RNC處理（P＜0.05）；3年間各處理單株粒重表現(xiàn)為RBH＞CK＞RNC，變幅為7.1～8.7 g，平均為8.0 g，RBH處理顯著高于RNC處理（P＜0.05）；3年間各處理百粒重差異不顯著（P＞0.05）；3年間各處理有效株數(shù)變幅為30.2 萬～38.4萬株/hm2，平均為35.3萬株/hm2，表現(xiàn)為RNC＞RBH＞CK，RNC、RBH處理有效株數(shù)均顯著高于CK（P＜0.05）。各處理單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、有效株數(shù)、理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量變異系數(shù)分別為5.2%、7.2%、7.9%、8.7%、9.4%、5.9%，而百粒重變異系數(shù)為1.4%，說明大豆密植對單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、有效株數(shù)和產(chǎn)量影響顯著，對百粒重影響較小，其中，RBH處理增產(chǎn)效果最佳，RNC處理增產(chǎn)效果次之。

表2 不同栽培模式下大豆產(chǎn)量指標(biāo)比較

2.6 不同栽培模式對大豆經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表3可知，2017—2019年不同栽培模式收入情況表現(xiàn)為：RBH＞RNC＞CK，RBH、RNC處理3年較CK 純收入增幅分別為14.45%、16.99%、22.51%和0.76%、0.37%、6.41%，平均純收入增幅分別為17.98%、2.51%，平均純增收入分別為1392.33、190.33元/hm2，表明大壟高臺(tái)壟上三行（110 cm 大壟，RBH）栽培模式增效增收最顯著。

表3 不同栽培模式下大豆經(jīng)濟(jì)效益比較

3 結(jié)論與討論

大豆在我國的糧食安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中占有舉足輕重的地位，越來越受到人們的關(guān)注。因此，大豆生產(chǎn)中科學(xué)合理的增產(chǎn)增效栽培模式研究非常重要[12]。內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市阿榮旗是自治區(qū)大豆的主要生產(chǎn)基地，當(dāng)?shù)卮蠖狗N植模式單一，導(dǎo)致大豆增產(chǎn)提質(zhì)困難[1]。大豆農(nóng)藝性狀是辨別大豆生長發(fā)育情況的主要指標(biāo)[13]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，2017—2019年大壟高臺(tái)壟上三行栽培模式（110 cm 大壟，RBH），壟上三行窄溝密植栽培模式（65 cm 壟上三行，RNC），壟三栽培模式（65 cm 壟上雙行，CK）大豆?fàn)I養(yǎng)生長天數(shù)、生殖生長天數(shù)與生育日數(shù)變幅較小，差異不顯著（P＞0.05），變異系數(shù)趨近于1 %，表明大豆密植對生育期的影響較??；株高、底莢高度均表現(xiàn)為RNC＞RBH＞CK，有效分枝數(shù)CK 顯著高于RNC、RBH處理（P＜0.05）；主莖節(jié)數(shù)的變異系數(shù)趨近于1%，而株高、底莢高度和有效分枝數(shù)變異系數(shù)分別為4.0%、5.2%、41.5%，表明大豆密植對主莖節(jié)數(shù)影響較小，對株高、底莢高度和有效分枝數(shù)影響較大。

呂書財(cái)?shù)萚14]、李增杰[15]研究表明，大豆葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量受種植密度影響顯著，隨著種植密度增加而增大，呈先增后降的單峰曲線變化趨勢。本試驗(yàn)結(jié)果表明，SPAD值隨著生育期的遞進(jìn)逐漸增加，各處理表現(xiàn)為RBH＞RNC＞CK，開花期、結(jié)莢期、鼓粒期RBH處理顯著高于RNC、CK處理（P＜0.05），RBH處理較CK處理3年平均增加9.3%、7.0%、8.6%，表明大豆葉綠素含量（SPAD值）隨著種植密度的增加而增加，但密度達(dá)到一定值后葉綠素含量會(huì)有所下降，在增加種植密度的同時(shí)合理調(diào)整株行距，葉綠素含量將顯著提升；葉面積指數(shù)隨著生育期的遞進(jìn)逐漸增加，在鼓粒期達(dá)到最大值，而后逐漸下降，表現(xiàn)為RNC＞RBH＞CK，RNC處理大豆葉面積指數(shù)增加效果最顯著，表明大豆種植密度與葉面積指數(shù)呈正相關(guān)；干物質(zhì)積累量隨著生育期的遞進(jìn)逐漸增加，不同處理表現(xiàn)為RBH＞RNC＞CK，RBH處理較CK 干物質(zhì)積累量3年平均增加3.9%、2.7%、3.4%。

邱野等[16]、劉爽等[17]研究表明，大豆傳統(tǒng)壟上種植栽培技術(shù)單一，增產(chǎn)潛力低，提升品質(zhì)難。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同栽培模式下大豆理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量均表現(xiàn)為RBH＞RNC＞CK，2019年RBH處理大豆理論產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量較CK 增加最顯著，分別增加665.2、403.5 kg/hm2。單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重表現(xiàn)為RBH＞CK＞RNC，各處理間百粒重差異不顯著，各處理單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、有效株數(shù)、理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量變異系數(shù)分別為5.2%、7.2%、7.9%、8.7%、9.4%、5.9%，百粒重變異系數(shù)為1.4%，說明大豆密植對單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、有效株數(shù)和產(chǎn)量影響顯著，對百粒重影響較小。不同栽培模式收入情況表現(xiàn)為RBH＞RNC＞CK，RBH、RNC處理較CK 平均純收入增幅17.98%、2.51%，平均純增收1 392.33、190.33元/hm2。

在本試驗(yàn)條件下，內(nèi)蒙古自治區(qū)大興安嶺南麓大豆主要的三種栽培模式增產(chǎn)增效順序?yàn)椋捍髩鸥吲_(tái)壟上三行栽培（RBH）＞壟上三行窄溝密植栽培（RNC）＞壟三栽培（CK）。另外，本試驗(yàn)大豆種植密度單一，與不同栽培模式適應(yīng)的最佳種植密度還需進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。