播種量和施肥量對南方春大豆產(chǎn)量形成和機(jī)收質(zhì)量的影響

唐利忠，謝宜芝，孫小成，歐陽國春，雷干農(nóng)，李小紅，朱旺沖

（1永州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖南永州425100；2湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，長沙410125）

0 引言

長期以來，南方大豆機(jī)械化收獲一直面臨著機(jī)收質(zhì)量差，機(jī)械適應(yīng)性不強(qiáng)等問題，大豆生產(chǎn)全程機(jī)械化成了制約中國南方大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒—2019》[1]統(tǒng)計，以引進(jìn)國外大型聯(lián)合收割機(jī)為基礎(chǔ)的北方春大豆產(chǎn)區(qū)，機(jī)收率達(dá)95%，而南方大豆產(chǎn)區(qū)機(jī)械化收獲率僅為30%左右，且長期面臨高損失、高破碎，甚至無機(jī)可用等問題。受制于南方大豆產(chǎn)區(qū)特殊的氣候、地形和種植模式，大豆機(jī)械化收獲研究和機(jī)收技術(shù)推廣工作進(jìn)展緩慢[2]。在缺乏大豆專用收獲機(jī)械的情況下，一方面通過改進(jìn)小麥、水稻及油菜等收割機(jī)以用于大豆收割[3]；另一方面根據(jù)南方大豆主產(chǎn)區(qū)氣候地形特征，結(jié)合大豆機(jī)收品種[4]、栽培措施[5-7]和種植制度[8]，篩選適合于機(jī)械化收獲的品種[9]，并建立高產(chǎn)高效栽培技術(shù)體系[10]，將成為破解南方大豆機(jī)械收獲難題和南方大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展桎梏的重要手段。

永州市南部大豆產(chǎn)區(qū)土壤類型多為紅壤土和黃壤土，土壤黏性重而沙性不足，機(jī)播大豆下料后自動回土不均，出苗不齊不均等現(xiàn)象多發(fā)，而不盡合理的播種量和施肥量更加劇了大豆密度不均，單一品種熟期及熟期脫葉不一致等問題，導(dǎo)致大豆機(jī)收時進(jìn)料速度、脫落和粉碎功率等參數(shù)難以掌握，最終導(dǎo)致大豆機(jī)收損失率和破損率居高不下。在此背景下，本研究擬以‘湘春豆V8’為材料，以改進(jìn)的水稻收割機(jī)為收獲工具，通過研究播種量和施肥量對大豆機(jī)收的產(chǎn)量形成和機(jī)收效果的影響，試圖尋找適應(yīng)當(dāng)前機(jī)械化條件作業(yè)的大豆高產(chǎn)高效栽培技術(shù)，以期為當(dāng)前南方大豆機(jī)械化生產(chǎn)提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2018年在永州市新田縣十字鄉(xiāng)開展，供試材料為‘湘春豆V8’，供試土壤為壤土：pH 5.73，有機(jī)質(zhì)13.45 g/kg，全氮 1.24 g/kg，全磷 0.51 g/kg，堿解氮132.17 mg/kg，速效鉀116.08 mg/kg，有效磷8.32 mg/kg。

試驗采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)置3個播種量和3個施肥量組合（詳見表1）共9個處理，大區(qū)設(shè)計，大區(qū)面積200 m2，不設(shè)重復(fù)，只在取樣時采用對角線三點(diǎn)法取樣。試驗采用廂作，規(guī)格為10.0 m×1.2 m，耕前施用鈣鎂磷肥300 kg/hm2，施后用旋耕開廂一體機(jī)整地，廂距為0.6 m。機(jī)械條播，行距為0.5 m。于3月26日播種，播前一天用80 g/100 kg鉬酸銨拌種，陰干。大豆3～5葉期用10%精喹禾靈乳油+25%氟磺胺草醚水劑噴霧除草，于4月27日人工條施尿素(N=46.7%)+復(fù)合肥(N:P2O5:K2O=25:15:15)=1:3復(fù)混肥，施后用微耕機(jī)中耕除草，成熟期用改進(jìn)后雷沃谷神RG60(4LZ-6G1)收割機(jī)收獲。

表1 不同處理播種量與施肥量

1.2 測定項目及方法

1.2.1 大豆基礎(chǔ)農(nóng)藝特性

（1）出苗率及成株率。分別于出苗后7天及成熟期采用對角線取樣法選取三樣點(diǎn)，每樣點(diǎn)規(guī)格為2 m×1.2 m，調(diào)查基本苗數(shù)和成株數(shù)，并折算密度，計算出苗率和成苗率，公式如式(1)～(2)所示。

（2）株高、底莢高度。于大豆成熟期采用對角線取樣法三點(diǎn)取樣，每樣點(diǎn)取長勢均勻的大豆10株，測定株高和底莢高度。

（3）大豆倒伏情況。大豆完熟期觀測大豆倒伏情況，目測判斷倒伏類型，實(shí)地測量倒伏面積，計算總倒伏率，公式如式(3)所示。

1.2.2 大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成 于大豆成熟期采用對角線取樣法三點(diǎn)取樣，每樣點(diǎn)取長勢均勻的大豆10株，測定底莢高度及各產(chǎn)量構(gòu)成因素，計算理論產(chǎn)量，公式如式(4)所示。

式中，0.9為校正系數(shù)。

1.2.3 大豆機(jī)收質(zhì)量 完熟期每小區(qū)對角線法人工收獲長勢均勻植株3×5 m2，單收單曬，含水率儀(LSD-1G)測含水率；剩余部分機(jī)械收獲，分小區(qū)單收單曬。隨機(jī)抽取3袋（50 kg/袋）大豆曬干、選雜后，分別折算人工收獲產(chǎn)量W1(kg/hm2)和機(jī)械收獲產(chǎn)量W2(kg/hm2)。計算含雜率PIm、破碎率PB及械損失率PM。公式如式(5)～(7)所示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，SPSS 22.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對大豆基礎(chǔ)農(nóng)藝性狀的影響

大豆成株率、株高，尤其是底莢高度和倒伏率在很大的程度上影響著大豆機(jī)械收獲質(zhì)量。如表2所示，機(jī)播大豆出苗率和成株率隨著播種量的增加均呈下降趨勢。大豆株高和底莢高度隨著播種量的增加而增加，且在同一播種量水平下隨著施肥量的增加而增加，這與作物基本生長規(guī)律一致。整體來看，以最大播種量和最大施肥量處理S3F3株高和底莢高度最高。然而，隨著播種量和施肥量的增加，大豆倒伏率顯著增大（S1播種量下除外），且當(dāng)播種量和施肥量均達(dá)最大值時，倒伏率最高，達(dá)25.15%。

表2 大豆基礎(chǔ)農(nóng)藝性狀

2.2 對大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成的影響

播種量主要通過群體數(shù)量來影響大豆產(chǎn)量和產(chǎn)量形成，而施肥量則主要通過影響個體發(fā)育來調(diào)節(jié)群體質(zhì)量，二者對大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成均有較大的影響。如表3所示，播種量對機(jī)播大豆單位面積株數(shù)有顯著影響，且隨這播種量的增加而增加；而施肥量對單位面積株數(shù)則無顯著影響；二者交互效應(yīng)不顯著。單株有效莢果數(shù)隨著播種量的增大而減少；隨著施肥量的增加大致呈先增后減的趨勢；二者交互效應(yīng)顯著，且兩兩比較后處理S1F1、S1F2和S2F2單株有效莢果數(shù)最高。在各播種量水平下，大豆每莢粒數(shù)隨著施肥量的增大而增加。大豆百粒重受播種量和施肥量及二者交互效應(yīng)影響不顯著。大豆人工收獲實(shí)測產(chǎn)量隨著播種量的增大呈先增后降的趨勢。然而，在不同播種量水平下其產(chǎn)量變化規(guī)律并不一致：在播種量為S1時，大豆產(chǎn)量隨著施肥量的增加而增加；在播種量為S2時，大豆產(chǎn)量隨著施肥量的增加呈先增加后降低的趨勢；在播種量為S3時，大豆產(chǎn)量隨著施肥量的增加而降低。兩兩比較結(jié)果表明，處理S2F2產(chǎn)量最高，達(dá)2834.91 kg/hm2。

表3 大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成

2.3 對大豆機(jī)械收獲質(zhì)量的影響

如表4所示，機(jī)收產(chǎn)量隨播種量和施肥量及二者交互作用下的變化規(guī)律與人工收獲實(shí)測產(chǎn)量類似，機(jī)收產(chǎn)量最高達(dá)2731.88 kg/hm2。機(jī)收損失率隨著播種量和施肥量的變化無顯著影響，整體損失率維持在5.39%～6.21%之間。大豆收獲期含水率隨著播種量和施肥量的提高而顯著增大，但由于收割時為上午10點(diǎn)后，露水已干且氣溫較高，故整體含水量均在22.03%以下。大豆機(jī)收含雜率隨著播種量呈先下降后上升的趨勢，S2F2時最低，為6.82%；S3F3處理最高，達(dá)8.93%。機(jī)收損傷率隨著播種量的增加呈先降后增的趨勢；而機(jī)收損傷率隨著施肥量的增加在各播種量水平下并不一致，S1播種量水平下，隨著施肥量的增加呈逐漸降低的趨勢；而在S2、S3播種量水平下，隨著施肥量的增加而增加，兩兩比較結(jié)果表明，S3F3、S3F2、處理機(jī)收損傷率最大，而S2F1、S2F2處理機(jī)收損傷率最低，分別為13.03%和13.38%。

表4 大豆機(jī)械收獲質(zhì)量

2.4 影響機(jī)收質(zhì)量因子的相關(guān)性分析

一般而言，密度、株高和底莢高度、倒伏率和收獲期含水率對大豆機(jī)收質(zhì)量會有較大的影響。如表5所示，播種量與單位面積株數(shù)、成株率、株高、底莢高度、倒伏率、機(jī)收含水率、機(jī)收含雜率和機(jī)收損傷率均成顯著相關(guān)關(guān)系，但對機(jī)收損失率無顯著相關(guān)。通過分析大豆農(nóng)藝性狀與機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)性可知，播種量主要通過單位面積株數(shù)、成株率、株高、倒伏率來影響機(jī)收含雜率；主要通過單位面積株數(shù)、成株率來影響機(jī)收損傷率，以及通過倒伏率來影響機(jī)收損失率。

表5 各因子間的相關(guān)性分析

施肥量與株高底莢高度、倒伏率、機(jī)收含水率、機(jī)收含雜率和機(jī)械損傷率均呈顯著相關(guān)關(guān)系，與機(jī)械收獲損失率亦無顯著相關(guān)關(guān)系。分析大豆農(nóng)藝性狀與機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)性可發(fā)現(xiàn)，施肥量主要通過株高、底莢高度和倒伏率來影響機(jī)收含雜率；主要通過倒伏率來影響機(jī)收損失率。

3 結(jié)論

（1）播種量主要通過單位面積株數(shù)和單株有效莢果數(shù)影響大豆產(chǎn)量的形成，而施肥量則主要單株有效莢果數(shù)和每莢果粒數(shù)影響大豆產(chǎn)量形成。二者交互作用下，采用播種量75 kg/hm2+復(fù)混肥量90 kg/hm2可獲最高產(chǎn)量2834.91 kg/hm2（機(jī)收2731.88 kg/hm2）。

（2）播種量和施肥量及其二者交互效應(yīng)對大豆機(jī)收損失率影響不顯著；播種量和施肥量能有效調(diào)節(jié)大豆株高、底莢高度，倒伏率，進(jìn)而影響大豆機(jī)收質(zhì)量，但播種量對單位面積株數(shù)（密度）影響則更為直接的影響著機(jī)收質(zhì)量。綜合分析不同播種量和施肥量下大豆產(chǎn)量，產(chǎn)量構(gòu)成和機(jī)收質(zhì)量，結(jié)果表明，采用播種量75 kg/hm2+復(fù)混肥量90 kg/hm2處理能獲得高產(chǎn)，能有效降低機(jī)收含雜率和機(jī)收損傷率至6.82%和11.38%。

4 討論

4.1 播種量與施肥量對大豆農(nóng)藝性狀的影響

大豆播種量和成苗密度與大豆產(chǎn)量密切相關(guān)，播種量過少會導(dǎo)致成苗密度低，群體數(shù)量不足，產(chǎn)量降低[11]。而施肥量則與大豆植株個體發(fā)育和群體構(gòu)建均密切相關(guān)[12]，施肥過多過少，均不利于大豆植株的正常生長以及合理群體的構(gòu)建，導(dǎo)致產(chǎn)量難以穩(wěn)定[13]。本研究中，機(jī)播大豆出苗率和成株率隨著播種量的增加而降低，可能是由于播種量的增加，豆種相互堆積導(dǎo)致大豆萌發(fā)所需的水分或氧氣不足、亦或微生物感染加劇所致，而這還有待進(jìn)一步研究。

大豆莢果數(shù)量與種植密度和施肥水平密切相關(guān)，密度過大或施肥過少，個體營養(yǎng)生長受阻，花數(shù)和成莢數(shù)均會降低[11-16]；而施肥過量則會導(dǎo)致營養(yǎng)生長過旺大豆瘋長，導(dǎo)致生殖生長推遲和受阻，最終莢果數(shù)不足[17]。本研究中也有類似趨勢——即大豆單株有效莢果數(shù)隨著播種量的增大而減少，隨著施肥量的增加大致呈先增后減的趨勢。

一般而言，同一品種中單位面積大豆莢果數(shù)的多少在很大的程度上決定了大豆產(chǎn)量的高低，而單位面積的莢果總數(shù)則由單位面積株數(shù)和單株莢果數(shù)決定[18-19]。據(jù)此，本研究中大豆單株有效莢果數(shù)隨著播種量的增加而增加，而實(shí)測產(chǎn)量卻隨著播種量的增加而先增后降這一現(xiàn)象，則可以推論為其在某一播種量下，獲得了最佳的單位面積莢果數(shù)。至于施肥量對大豆產(chǎn)量影響在不同播種量下呈現(xiàn)出不同的規(guī)律，則依然可以通過群體構(gòu)建理論來解釋?？傮w而言，播種量和施肥量對大豆的產(chǎn)量及構(gòu)成均有較大的影響，且在二者的交互作用影響下，在播種量為75 kg/hm2和施復(fù)混肥量在90 kg/hm2下（S2F2處理），可獲得最高產(chǎn)量2834.91 kg/hm2。

4.2 播種量與施肥量對大豆機(jī)收質(zhì)量影響

原則上，機(jī)收質(zhì)量與機(jī)械性能[20-21]和品種特性[22]最為相關(guān)，然在高性能收割機(jī)械缺失情況下，選定較高底莢高度和收斂型大豆品種，配套以合理高效的栽培技術(shù)和管理措施，不失為一種可行方案[23]。上述相關(guān)分析表明，播種量與單位面積株數(shù)、成株率、株高、底莢高度、倒伏率、機(jī)收含水率、機(jī)收含雜率和機(jī)收損傷率均成顯著相關(guān)關(guān)系；施肥量與株高、底莢高度、倒伏率、機(jī)收含水率、機(jī)收含雜率和機(jī)械損傷率均呈顯著相關(guān)關(guān)系；但二者機(jī)械收獲損失率均無顯著相關(guān)關(guān)系，說明機(jī)械損失率可能與收獲機(jī)械的性能、品種裂莢特性、倒伏情況以及收獲期等更為相關(guān)[20-22,24]。

研究表明，播種量的提高和施肥量的增加，均能有效的增加大豆株高、節(jié)數(shù)、底莢高度[25]，且在機(jī)播高密度條件下，這一趨勢則更加明顯[26]。本研究發(fā)現(xiàn)，播種量主要通過單位面積株數(shù)、成株率、株高、倒伏率來影響機(jī)收含雜率，主要通過單位面積株數(shù)、成株率來影響機(jī)收損傷率；而施肥量主要通過株高、底莢高度和倒伏率來影響機(jī)收含雜率?？梢娫诒狙芯渴┓仕较?，播種量對機(jī)械收獲質(zhì)量，特別是機(jī)收含雜率和損傷率影響更為廣泛，特別是播種量對大豆株密度的調(diào)節(jié)，在很大程度影響著株高、底莢高度和倒伏情況，進(jìn)而影響著大豆的收獲質(zhì)量[27]。另一方面，播種量與施肥量二者交互效應(yīng)直接影響收獲時大豆籽粒的含水率，進(jìn)而影響大豆機(jī)械損傷率[28]，然而收獲時大豆籽粒含水率不僅與大豆收獲期有關(guān)[29]，還與大豆落葉性、倒伏遮陰等[30]情況密切相關(guān)。今后可在不同收獲期，分別統(tǒng)計大豆落葉性、密度、倒伏遮陰情況，找出與含水率的內(nèi)在關(guān)系，以期盡可能地減少機(jī)械損傷率。

本研究中，播種量和施肥量二者在機(jī)收含雜率和機(jī)收損傷率中均存在交互效應(yīng)，通過兩兩比較后發(fā)現(xiàn)，處理S2F1（播種量75 kg/hm2+復(fù)混肥量75 kg/hm2）和處理S2F2（播種量75 kg/hm2+復(fù)混肥量90 kg/hm2）可獲得最低的機(jī)收含雜率7.10%和6.82，以及最低的機(jī)收損傷率11.03%和11.38。然而，一般而言大豆群體數(shù)量較低的S1F1和S1F2處理似乎更有利于降低含雜率和機(jī)收損傷率[31]?？赡苁窃摋l件下，進(jìn)料量少導(dǎo)致脫粒倉內(nèi)料壓不足，出料慢，導(dǎo)致重復(fù)脫粒嚴(yán)重，碎莢量增多，籽粒損傷率增大[32]，今后可針對這一問題開展深入研究。