重茬大豆高效施肥模式研究

李馨宇 米剛 周鑫 劉顯元 王舒 王立言 姜宇

摘要 [目的]篩選出適合重茬大豆種植的高效施肥模式。[方法]通過田間試驗(yàn)，研究不同施肥模式對重茬大豆葉綠素、根瘤、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。處理如下：①常規(guī)施肥（CK）;②優(yōu)化施肥（NPK）;③優(yōu)化施肥+微肥（NPK+Mo+B+Zn）;④優(yōu)化施肥+追氮（NPK+N）;⑤緩釋肥料（SRF）;⑥納米增效肥料（70%NPK+NF）;⑦優(yōu)化施肥+葉面肥（NPK+F）;⑧優(yōu)化施肥+根瘤菌（NPK+R）。[結(jié)果]與CK相比，葉綠素含量、根瘤鮮干重及數(shù)量以NPK+Mo+B+Zn處理提高最明顯，其次為NPK+F處理;各施肥處理的增產(chǎn)幅度均較為顯著，其中產(chǎn)量及農(nóng)藝指標(biāo)以NPK+Mo+B+Zn、70%NPK+NF、NPK+F處理表現(xiàn)較好;蛋白質(zhì)和脂肪含量以70%NPK+NF 和NPK+Mo+B+Zn處理處于較高水平。[結(jié)論]NPK+Mo+B+Zn處理為黑河地區(qū)重茬大豆高效施肥的最優(yōu)選擇。

關(guān)鍵詞 重茬大豆;高效施肥;葉綠素;根瘤;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號 S 565.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）03-0158-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.03.042

Study on High Efficiency Fertilization Model of Continuous Cropping Soybean

LI Xin-yu1，2， MI Gang1，2， ZHOU Xin1，2 et al

（1.Heihe Branch， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Heihe， Heilongjiang 164300;2.National Soil Quality Aihui Observation and Experiment Stations， Heihe， Heilongjiang 164300）

Abstract [Objective] To screen out a high-efficiency fertilization model suitable for continuous soybean cropping.[Method] The effects of different fertilization models on chlorophyll， root nodule， yield and quality of continuous cropping soybean were studied through field experiments. The treatment is as follows： ①conventional fertilizer （CK）;②optimal fertilization （NPK）;③combined application of optimal fertilization and microelement fertilizer of Mo， B and Zn （NPK+Mo+B+Zn）;④combined application of optimal fertilization and topdressing N （NPK+N）;⑤slow release fertilizer （SRF）;⑥combined application of 70% optimal fertilization and nano-carbon （70%NPK+NF）;⑦combined application of optimal fertilization and foliage fertilizer（NPK+F）;⑧combined application of optimal fertilization and rhizobium （NPK+R）. [Result]Compared with control， the chlorophyll content， fresh dry weight and number of root nodules increased most obviously with NPK+Mo+B+Zn treatment， followed by NPK+F treatment;yield increase rate of different fertilization treatments was significant， among them， yield and agronomic characters of NPK+Mo+B+Zn， 70%NPK+NF and NPK+F treatments were better;the contents of protein and fat were at a higher level when treated with 70% NPK+NF and NPK+Mo+B+Zn.[Conclusion] NPK+Mo+B+Zn treatment was the optimal choice for high-efficiency fertilization of continuous cropping soybean in Heihe area.

Key words Continuous soybean cropping;High-efficiency fertilization;Chlorophyll;Root nodule;Yield;Quality

基金項(xiàng)目 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院“科技攻關(guān)項(xiàng)目”;黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院“農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程”（2014ZD008）;黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院“農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新跨越工程”專項(xiàng)（HNK2019CX1301，HNK2019CX08-08）;科技支撐黑河市綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展合作項(xiàng)目（KJTH-2019-02HH-10）。

作者簡介 李馨宇（1994—），女，黑龍江克東人，研究實(shí)習(xí)員，碩士，從事土壤與肥料研究。通信作者，高級農(nóng)藝師，從事土壤與肥料研究。

收稿日期 2021-03-30

施肥是否合理，直接影響作物產(chǎn)量和環(huán)境質(zhì)量[1-2]。長期以來，黑龍江省北部重茬大豆種植中過量施肥、單一施肥的現(xiàn)象較為嚴(yán)重，這不但影響經(jīng)濟(jì)效益的提高，增加病蟲害的發(fā)病概率[3-5]，還會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡、質(zhì)量下降。肥料是影響大豆葉綠素、根瘤及產(chǎn)量性狀因子的重要因素[6-11]，可在一定程度上反映施肥效果。為此，筆者以不同肥料類型作為切入點(diǎn)，通過田間試驗(yàn)研究了施肥對大豆葉綠素、根瘤、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期篩選適合重茬大豆種植的高效施肥模式，為合理施肥、改善土壤環(huán)境，以及該模式的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黑河分院重茬19年的試驗(yàn)田（47°42′～51°03′N、124°45′～129°18′E）進(jìn)行。試驗(yàn)地年平均氣溫-2.0～1.0 ℃，無霜期110～120 d，屬高緯寒地。供試土壤類型為暗棕壤，有機(jī)質(zhì)含量41.2 g/kg，有效磷含量64.1 mg/kg，速效鉀含量139.0 mg/kg，堿解氮含量218.7 mg/kg，pH 5.85。試驗(yàn)用種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N黑河43號，5月10日播種，9月28日收獲。

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，共設(shè)8個(gè)處理：①常規(guī)施肥（CK）;②優(yōu)化施肥（NPK）;③優(yōu)化施肥+微肥（NPK+Mo+B+Zn）;④優(yōu)化施肥+追氮（NPK+N）;⑤緩釋肥料（SRF）;⑥納米增效肥料（NF）;⑦優(yōu)化施肥+葉面肥（NPK+F）;⑧根瘤菌+優(yōu)化施肥（NPK+R）。磷酸二銨含N 18%，含P2O5 46%，尿素含N 46%，硫酸鉀含K 50%。具體施肥量見表1。3次重復(fù)，小區(qū)面積20.8 m2（8.0 m×2.6 m），每小區(qū)設(shè)4壟，除處理④有追肥外，其他處理均在播種時(shí)一次性底施。種植密度：第1片復(fù)葉后人工定苗30萬株/hm2。田間管理：按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理進(jìn)行，當(dāng)?shù)貫橛牮B(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，無灌溉措施。

施肥方法及施肥量：微肥Mo按照2 g/kg施用，鉬酸銨用適量熱水溶解拌種;B按照7.5 kg/hm2施用，硼砂作基肥施用;Zn按照15 kg/hm2施用，硫酸鋅作基肥施用?；ㄆ谧返幚?，用磷酸二銨作基肥，尿素氮作花期追肥。納米肥料處理的施肥量為優(yōu)化施肥量的70%，納米碳按照肥料量的0.3%拌肥。葉面肥：在結(jié)莢期R4和鼓粒期R6進(jìn)行，噴尿素3.0～6.0 kg/hm2、磷酸二氫鉀1.5 kg/hm2，噴灑2次。

1.2 調(diào)查及測定項(xiàng)目

1.2.1 土樣的采集與分析。分別于大豆播種前（5月9日）、收獲后（9月29日）采用蛇形多點(diǎn)取樣法取0～20 cm土層樣品，用于分析堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)及pH等指標(biāo)[12]。

1.2.2 葉綠素含量的測定。采用便攜式葉綠素含量測定儀（SPAD-502Plus）在大豆結(jié)莢期測定葉綠素含量。

1.2.3 根瘤鮮干重的測定。大豆結(jié)莢期，每試驗(yàn)小區(qū)采集3株代表性植株，調(diào)查根瘤數(shù)量，并測定根瘤鮮干重。

1.2.4 產(chǎn)量及農(nóng)藝指標(biāo)的測定。大豆成熟期，每試驗(yàn)小區(qū)選擇20株代表性植株進(jìn)行株高、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重、蟲食粒數(shù)的測定。產(chǎn)量以各小區(qū)實(shí)收測定。

1.2.5 品質(zhì)分析。收獲后用DA7200型近紅外分析儀測定大豆蛋白質(zhì)、脂肪含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003及DPS v7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對大豆葉綠素和根瘤的影響

葉綠素的光合作用和根瘤菌的固氮作用是豆科植物生長和發(fā)育2個(gè)非常重要的代謝過程[13]，由于這2個(gè)過程緊密相連，測定葉綠素含量和根瘤數(shù)量一定程度上能反映作物的固氮能力和水平。

葉綠素含量在一定范圍內(nèi)與作物目前的營養(yǎng)狀況、光合速率和大豆產(chǎn)量密切相關(guān)，葉綠素含量與葉子中的氮含量成比例增長，其含量高低可作為光合器官對大豆籽粒貢獻(xiàn)大小的重要依據(jù)，SPAD指數(shù)越高，代表該作物越健康。由表2可看出，不同施肥處理對大豆結(jié)莢期葉綠素（SPAD值）的影響不大，但所有處理大豆結(jié)莢期SPAD值均顯著高于CK。其中以NPK+Mo+B+Zn處理的SPAD值最高（為52.5），比CK高5.2%;其次為NPK+F處理，比CK高3.2%;其余處理SPAD值除CK外均處于50～51。

大豆結(jié)莢期根瘤鮮、干重及根瘤粒數(shù)在不同施肥處理間均存在一定差異（表2）。與對照相比，各處理根瘤鮮重和粒數(shù)均高于對照，其中以NPK+Mo+B+Zn處理為最高，鮮重高于CK 146.2%，根瘤粒數(shù)高于CK 116.1%;根瘤干重除NPK+N處理外，其余處理也均高于CK，仍以NPK+Mo+B+Zn處理最高（高于CK116.7%）。高效施肥處理有效提高了單株的根瘤數(shù)量，尤以NPK+Mo+B+Zn和NPK+F處理最為明顯。各處理根瘤數(shù)量間的差異均達(dá)到了極顯著差異（P<0.01））。從對根瘤性狀的觀察來看，優(yōu)化施肥處理的有效根瘤數(shù)量明顯增多，且其粒大飽滿，為大豆固氮及生長后期的持續(xù)供氮都提供了保障。

2.2 不同施肥處理對大豆產(chǎn)量及農(nóng)藝指標(biāo)的影響

2.2.1 不同施肥處理對大豆產(chǎn)量的影響。由表3可看出，與CK相比各施肥處理增產(chǎn)幅度明顯，NPK+Mo+B+Zn處理的增產(chǎn)幅度最大（達(dá)39.2%），其次是NPK+F處理（比CK增產(chǎn)37.5%），隨后是NPK處理（比CK增產(chǎn)25.2%）。優(yōu)化施肥與微量元素肥料配合施用以及優(yōu)化施肥結(jié)合葉面肥噴施能顯著提高大豆產(chǎn)量。產(chǎn)量方差分析（表4）結(jié)果表明，不同處理間產(chǎn)量的差異性均達(dá)到極顯著水平，說明該試驗(yàn)中的施肥模式對產(chǎn)量影響極顯著，研究結(jié)果可作為篩選抗重茬大豆高效施肥的借鑒指標(biāo)。

2.2.2 不同施肥處理對大豆農(nóng)藝指標(biāo)的影響。表5表明，與CK相比，不同施肥處理單株莢數(shù)、單株粒數(shù)以NPK+Mo+B+Zn處理最高（分別提高43.4%和46.9%），NPK+F處理次之（分別提高33.7%和31.2%）。各處理的百粒重以NPK+R處理最高（比CK提高6.1%），NPK+Mo+B+Zn處理次之（比CK提高5.5%），隨后是NPK+F和70%NPK+NF處理（均比CK提高4.2%）。蟲食率以NPK+Mo+B+Zn、NPK+R和SRF處理最低（均為1.3%）。

2.3 不同施肥處理大豆品質(zhì)的變化

表6表明，不同施肥處理蛋白質(zhì)含量以NPK+Mo+B+Zn處理最高（為40.30%），NPK+N和NPK+F處理次之（均為40.25%），SRF最低（為39.26%）。脂肪含量的變化表現(xiàn)為70%NPK+NF處理最高（為21.52%），NPK+Mo+B+Zn處理次之（為21.42%），隨后是SRF處理（為21.34%）。NPK+N處理脂肪含量最低（為20.82%）。不同施肥處理蛋白質(zhì)和脂肪含量間的差異均未達(dá)到顯著水平。

3 結(jié)論與討論

大豆高產(chǎn)，主要取決于對氮肥、磷肥、鉀肥的平衡吸收，優(yōu)化和平衡大豆施肥方式可促進(jìn)大豆生長發(fā)育，進(jìn)而提高大豆產(chǎn)量。在大豆的生長期，需不斷補(bǔ)充氮、磷、鉀肥，它們是大豆生長的主要營養(yǎng)來源，能夠提高大豆的固氮能力和物質(zhì)積累。除繼續(xù)補(bǔ)充大量元素外，大豆對微量元素的需求也比其他農(nóng)作物高很多，鋅能提高大豆葉綠素含量，促進(jìn)大豆根部生長，鉬和硼能提高大豆蛋白質(zhì)和油脂的含量，同時(shí)微量元素還能促進(jìn)大豆植株對氮磷鉀的吸收[14-16]。

該研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化施肥與微量元素肥料配合施用（NPK+Mo+B+Zn）能顯著提高大豆根瘤數(shù)量，增加大豆產(chǎn)量，改善大豆農(nóng)藝性狀。根據(jù)黑河地區(qū)生產(chǎn)實(shí)際，可以考慮將該處理作為重茬大豆種植的高效施肥措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 李自林.淺析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施肥對環(huán)境的影響[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，59（6）：124-128.

[2] HOODA P S，TRUESDALE V W，EDWARDS A C，et al.Manuring and fertilization effects on phosphorus accumulation in soils and potential environmental implications[J].Advances in environmental research，2001，5（1）：13-21.

[3] 李森，姚欽，劉俊杰，等.大豆重迎茬研究進(jìn)展[J].大豆科學(xué)，2020，39（2）：317-324.

[4] 鹿文成.黑河市大豆重迎茬現(xiàn)狀分析及緩解技術(shù)[J].中國種業(yè)，2011（8）：39-40.

[5] 塔莉.牛糞有機(jī)肥對重茬大豆生育性狀及土壤性質(zhì)影響研究[D].長春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[6] 王賀，孫嘉興，么艷，等.種植模式對不同品種大豆農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響[J].中國種業(yè)，2020（12）：60-63.

[7] 蘭佳偉，王福林，宋瑩瑩.種植模式對大豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響[J].大豆科學(xué)，2020，39（4）：564-570.

[8] 李強(qiáng)，趙曉宇，王雪嬌，等.北方春大豆不同品種農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的比較研究[J].北方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2020，48（1）：7-12.

[9] 周長軍.大豆花莢期生物、根瘤鮮質(zhì)量及農(nóng)藝性狀對產(chǎn)量的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（14）：99-103.

[10] 王囡囡.不同施肥處理對大豆產(chǎn)量及肥料效應(yīng)的影響[J].中國種業(yè)，2020（6）：56-58.

[11] 張成蘭，劉春增，李本銀，等.有機(jī)肥對大豆生產(chǎn)效應(yīng)研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（18）：25-28.

[12] 徐明崗，張文菊，黃紹敏，等.中國土壤肥力演變[M].2版.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2015.

[13] 王鵬輝，姜昕，馬鳴超，等.一株耐干燥大豆根瘤菌菌株的篩選與固氮效果評價(jià)[J].大豆科學(xué)，2020，39（1）：90-96.

[14] 馬飛.不同氮素形態(tài)下大豆對磷的吸收[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2020.

[15] 劉迎春，丁素榮，周學(xué)超，等.不同肥料配施根瘤菌劑對大豆產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，40（4）：9-12.

[16] 閆春娟，宋書宏，王文斌，等.大豆鉀營養(yǎng)研究進(jìn)展[J].大豆科學(xué)，2009，28（5）：926-930.