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      大豆高產(chǎn)栽培技術(shù)研究進(jìn)展及展望

      2024-07-14 00:00:00徐杰飛郭泰王志新鄭偉李燦東趙星棋王象然
      關(guān)鍵詞:抗病性適應(yīng)性大豆

      摘要:我國(guó)大豆單產(chǎn)較美國(guó)有很大差距,為打破我國(guó)大豆生產(chǎn)的困境,提高單產(chǎn)是關(guān)鍵因素之一。本文對(duì)我國(guó)與美國(guó)典型高產(chǎn)大豆進(jìn)行整理、比較、分析。發(fā)現(xiàn)美國(guó)大豆單產(chǎn)高于我國(guó)大豆單產(chǎn)的原因是大豆品種具有抗草甘膦、高耐密、抗病性好和適應(yīng)性廣等特性,且還具有自然地理?xiàng)l件優(yōu)異、灌溉技術(shù)與管理和田間管理較好等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分析影響我國(guó)與美國(guó)大豆單產(chǎn)的原因,提出我國(guó)大豆品種育種的未來(lái)方向應(yīng)該注重耐密性和抗草甘膦等。在大豆栽培技術(shù),如在合理密植與施肥技術(shù)、科學(xué)灌溉與排水、病蟲害綜合防控、化學(xué)調(diào)控、農(nóng)業(yè)機(jī)械化與智能化等方面應(yīng)特別關(guān)注。未來(lái)大豆高產(chǎn)研究還應(yīng)關(guān)注基因編輯技術(shù)的應(yīng)用、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新與應(yīng)用,加強(qiáng)國(guó)際合作與交流,從而為我國(guó)大豆高產(chǎn)研究與單產(chǎn)的提升提供理論指導(dǎo)。

      關(guān)鍵詞:大豆;高產(chǎn)典型;抗草甘膦;耐密植;抗病性;適應(yīng)性

      大豆是主要油料作物之一,同時(shí)含有豐富的蛋白質(zhì),又可以制作成多種豆類制品,也可以用于飼料[1],我國(guó)每年消耗大豆較多,但我國(guó)大豆對(duì)外依存度高,自給率不足15%,因國(guó)外大豆具有產(chǎn)量高、農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度較高等優(yōu)勢(shì),使得國(guó)外大豆生產(chǎn)成本低,所以進(jìn)口大豆的成本較低,導(dǎo)致我國(guó)大豆的競(jìng)爭(zhēng)力顯著下降,農(nóng)民種植的積極性不高[2]。我國(guó)政府已經(jīng)關(guān)注到我國(guó)大豆受國(guó)外大豆影響較大,出臺(tái)了一些促進(jìn)農(nóng)民種植的相關(guān)政策,如輪作補(bǔ)貼、大豆目標(biāo)價(jià)格補(bǔ)貼、米改豆補(bǔ)貼等,但效果都不是很樂(lè)觀[3]。

      中國(guó)和美國(guó)都是大豆的主要生產(chǎn)國(guó),但兩國(guó)在大豆產(chǎn)量上存在顯著差異。中國(guó)歷史上曾是大豆產(chǎn)量最高的國(guó)家,但從20世紀(jì)50年代開始,美國(guó)超越了中國(guó),成為世界最大的大豆生產(chǎn)國(guó),并在總產(chǎn)量和單產(chǎn)上表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)[4]。以2019年的數(shù)據(jù)為例,中國(guó)大豆總產(chǎn)量達(dá)到1 810萬(wàn)t,種植面積935萬(wàn)hm2,平均產(chǎn)量為1 935 kg·hm-2,相當(dāng)于單產(chǎn)129 kg·(667 m2)-1[5]。雖然在黑龍江省,甚至出現(xiàn)了產(chǎn)量為6 712.9 kg·hm-2的大豆新品種合農(nóng)71,但是與美國(guó)相比,這些數(shù)字仍然顯得較小。據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì),2019年美國(guó)大豆總產(chǎn)量為9 666.87萬(wàn)t,種植面積3 079.6萬(wàn)hm2,平均產(chǎn)量為3 139 kg·hm-2,相當(dāng)于單產(chǎn)量209 kg·(667 m2)-1[6]??梢钥闯?,美國(guó)大豆的總產(chǎn)量是中國(guó)的5.3倍,種植面積是中國(guó)的3.3倍,平均單產(chǎn)是中國(guó)的1.6倍。這些數(shù)據(jù)揭示了一個(gè)明顯的事實(shí):盡管中國(guó)在大豆生產(chǎn)方面有著悠久的歷史,并且不斷推動(dòng)新品種的研發(fā),但在產(chǎn)量上仍然與美國(guó)存在顯著的差距。因此本文對(duì)國(guó)內(nèi)外大豆高產(chǎn)典型進(jìn)行整理、比較、分析,旨在找出我國(guó)大豆單產(chǎn)與國(guó)外單產(chǎn)相差較大的原因,為我國(guó)大豆育種指明方向,也提出一套適合我國(guó)基本國(guó)情、可復(fù)制的高產(chǎn)栽培技術(shù),同時(shí)也指出未來(lái)大豆高產(chǎn)研究應(yīng)關(guān)注的方向,為我國(guó)大豆高產(chǎn)研究與單產(chǎn)的提升提供理論指導(dǎo)。

      1 我國(guó)與美國(guó)大豆高產(chǎn)典型

      1.1 我國(guó)大豆高產(chǎn)典型

      1.1.1 黑龍江省大豆高產(chǎn)典型

      黑龍江省在我國(guó)大豆種植面積和產(chǎn)量已經(jīng)多年穩(wěn)居全國(guó)第一,黑龍江省地處于三江平原、松嫩平原兩大黑土平原,地勢(shì)平坦、土質(zhì)肥沃、雨熱同期,適宜大豆生長(zhǎng),提高大豆產(chǎn)量有很大潛力,已經(jīng)創(chuàng)制出大量的高產(chǎn)典型[7-8]。早在1996年巴彥縣大豆種植面積8 600 hm2,平均產(chǎn)量達(dá)3 553.5 kg·hm-2的高產(chǎn)紀(jì)錄[9],2005年九三農(nóng)墾分局以24萬(wàn)hm2創(chuàng)造了產(chǎn)量達(dá)2 955 kg·hm-2的高產(chǎn)紀(jì)錄,2008年創(chuàng)造了小面積產(chǎn)量達(dá)4 869 kg·hm-2的高產(chǎn)紀(jì)錄,2019年大豆品種綏農(nóng)48在綏化市北林區(qū)西長(zhǎng)發(fā)鎮(zhèn)采用“壟三”栽培,產(chǎn)量達(dá)4 401 kg·hm-2,2020年大豆品種合農(nóng)71在和平牧場(chǎng)采用“壟三”栽培滴灌,產(chǎn)量達(dá)5 043 kg·hm-2。2022年大豆品種合農(nóng)71在黑龍江省肇源縣采用“壟三”栽培噴灌,示范面積7.3 hm2,專家實(shí)收測(cè)產(chǎn)面積0.144 hm2,平均產(chǎn)量為5 124 kg·hm-2,打破了寒地旱作條件下東北地區(qū)大豆單產(chǎn)紀(jì)錄[10]。

      1.1.2 全國(guó)大豆高產(chǎn)典型

      我國(guó)大豆高產(chǎn)紀(jì)錄近幾年都是在新疆創(chuàng)造的,新疆作為我國(guó)大豆發(fā)展的新區(qū)域,也是全國(guó)大豆的高產(chǎn)區(qū),20世紀(jì)90年代至今多次創(chuàng)造了全國(guó)大豆高產(chǎn)紀(jì)錄和高產(chǎn)典型[11]。2019年大豆品種合農(nóng)71在新疆維吾爾自治區(qū)石河子市采用覆膜滴灌,由專家測(cè)定產(chǎn)量為6 712 kg·hm-2,刷新了全國(guó)大豆單產(chǎn)紀(jì)錄[12]。2021年大豆品種吉育86在新疆農(nóng)墾科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)2輪3號(hào)地,采用膜下滴灌寬窄行種植,產(chǎn)量達(dá)6 803.1 kg·hm-2,刷新了全國(guó)大豆單產(chǎn)紀(jì)錄。2022年大豆品種龍墾324在新疆農(nóng)墾科學(xué)院1輪試驗(yàn)地,由專家小面積實(shí)收測(cè)產(chǎn),產(chǎn)量達(dá)7 008.6 kg·hm-2,刷新了全國(guó)大豆單產(chǎn)紀(jì)錄。

      1.2 美國(guó)大豆高產(chǎn)典型及大豆單產(chǎn)變化

      1983年美國(guó)新澤西州大豆品種A3127產(chǎn)量達(dá)7 939.95 kg·hm-2,2007年美國(guó)密蘇里州農(nóng)民“Kip Cullers”種植大豆品種94M80創(chuàng)造了世界大豆高產(chǎn)紀(jì)錄,產(chǎn)量達(dá)10 414.05 kg·hm-2,并連續(xù)3年奪得大豆產(chǎn)量競(jìng)賽冠軍,兩次破世界紀(jì)錄[13]。2017年美國(guó)密蘇里州創(chuàng)造了被譽(yù)為大豆神話的產(chǎn)量10 413.75 kg·hm-2,2023年8月佐治亞州亞歷克斯·哈勒爾(Alex Harrell)史密斯維爾(Smithville)的農(nóng)場(chǎng)以13 890.00 kg·hm-2打破了大豆產(chǎn)量的世界紀(jì)錄。

      大豆的產(chǎn)量主要受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平和氣候條件的影響,其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平對(duì)大豆產(chǎn)量起著決定性的作用[14]。在過(guò)去的60年里,美國(guó)的大豆產(chǎn)量呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)[15]。美國(guó)大豆單產(chǎn)自1961年以來(lái),從1 690 kg·hm-2上升至2019年的3 189 kg·hm-2,增長(zhǎng)了約一倍。并且,這種增長(zhǎng)是以平均每年25 kg·hm-2增加,相當(dāng)于平均每年增長(zhǎng)1.5%。美國(guó)大豆產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度也呈現(xiàn)出階段性的變化[6]。1961至1973年為第一個(gè)階段,平均每年遞增14 kg·hm-2,增速相對(duì)較低,也反映了當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平的有限性。1974至1994年為第二個(gè)階段,平均每年遞增速度為57 kg·hm-2,提高幅度較大。這20年是美國(guó)大豆產(chǎn)量提升最快的時(shí)期,種植轉(zhuǎn)基因大豆、生產(chǎn)技術(shù)提高等方面,促進(jìn)了大豆產(chǎn)量的提升。1995至2019年為第三個(gè)階段,大豆產(chǎn)量的提高速度為平均每年增加32 kg·hm-2,總體上增長(zhǎng)速度比第二階段有所放緩。這一時(shí)期大豆生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步提升,主要得益于大豆轉(zhuǎn)基因技術(shù)的進(jìn)一步推廣使用、高產(chǎn)集成技術(shù)的大力推廣和病蟲害防治的加強(qiáng)等[16-17]。值得注意的是,雖然2016年美國(guó)大豆產(chǎn)量達(dá)到歷史最高值3 494 kg·hm-2,但在2017年和2019年兩年出現(xiàn)了減產(chǎn)。主要原因在于氣候因素,如多雨、干旱和降水偏多等影響了產(chǎn)量的形成[17-19]。

      2 大豆高產(chǎn)典型的原因分析

      2.1 我國(guó)大豆高產(chǎn)典型栽培技術(shù)

      新疆和黑龍江省在全國(guó)大豆種植具有非常重要的地位,分析這兩個(gè)地方的高產(chǎn)典型栽培技術(shù)具有非常重要的意義,可為我國(guó)大豆單產(chǎn)提升提供技術(shù)支持。

      2.1.1 新疆春大豆膜下滴灌高產(chǎn)栽培技術(shù)

      近幾年全國(guó)大豆單產(chǎn)紀(jì)錄主要在新疆地區(qū)產(chǎn)生,這表明新疆在提高大豆產(chǎn)量方面取得了顯著成就。新疆是典型的大陸性氣候,熱量豐富,光照充足,降水量少,相對(duì)濕度低,病蟲害少,灌溉農(nóng)業(yè),為實(shí)現(xiàn)大豆超高產(chǎn)創(chuàng)造了有利的條件[20]。同時(shí),膜下滴灌、水肥一體化等農(nóng)業(yè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,為大豆生長(zhǎng)提供了良好的水分和養(yǎng)分供應(yīng),有助于提高產(chǎn)量[21]。新疆地區(qū)的大豆高產(chǎn)創(chuàng)建應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)對(duì)全國(guó)大豆單產(chǎn)的提升具有重要的參考價(jià)值。這些技術(shù)包括采用覆膜滴灌寬窄行種植方式、選用適宜的品種、種子精選、適期播種、合理密植、水肥一體化、化學(xué)調(diào)控、病蟲害防治等。通過(guò)綜合運(yùn)用這些技術(shù),新疆地區(qū)的大豆產(chǎn)量得到了顯著提高[22]。

      2.1.2 黑龍江省 “壟三”栽培噴灌高產(chǎn)栽培技術(shù)

      黑龍江省在我國(guó)無(wú)論是大豆種植面積還是總產(chǎn)量都是全國(guó)第一,黑龍江省的高產(chǎn)典型對(duì)于全國(guó)來(lái)說(shuō)具有重要意義,現(xiàn)在以2022年大豆品種合農(nóng)71在黑龍江省肇源縣采用“壟三”栽培滴灌,平均單產(chǎn)341.6 kg·(667 m2)-1,折合產(chǎn)量5 124 kg·hm-2,目前東北地區(qū)最高單產(chǎn)紀(jì)錄應(yīng)用的“壟三”栽培噴灌高產(chǎn)栽培技術(shù),為大豆高產(chǎn)高效提供了較好的依據(jù)。合農(nóng)71創(chuàng)高產(chǎn)的原因,是由于該品種本身具有稈強(qiáng)不倒伏,分枝能力強(qiáng),有效節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)與粒數(shù)多,豐產(chǎn)性好,產(chǎn)量潛力大;抗逆、抗病、適應(yīng)性好,綜合性狀優(yōu),且栽培措施上應(yīng)用了糧豆輪作、平衡施肥技術(shù)、適時(shí)早播與種子處理技術(shù)、精細(xì)除草技術(shù)、噴灌補(bǔ)水補(bǔ)肥技術(shù)、化學(xué)調(diào)控技術(shù)、葉面補(bǔ)肥與病蟲害防治技術(shù)等[23]。

      2.2 美國(guó)大豆高產(chǎn)典型栽培技術(shù)

      世界大豆最高單產(chǎn)紀(jì)錄的保持者是美國(guó),美國(guó)多個(gè)高產(chǎn)紀(jì)錄都在密蘇里州,2007年世界大豆單產(chǎn)紀(jì)錄10 414.05 kg·hm-2,就產(chǎn)自密蘇里州的Stark City,這是一個(gè)典型的農(nóng)村小鎮(zhèn)[13]。2017年美國(guó)密蘇里州創(chuàng)造了被譽(yù)為大豆神話的產(chǎn)量10 413.75 kg·hm-2。其中在2007年密蘇里州創(chuàng)高產(chǎn)主要原因是,密蘇里州得天獨(dú)厚的土壤和氣候條件有利于大豆的生長(zhǎng),大豆品種選擇具有高耐密、抗草甘膦、多抗、抗倒伏、單株莢多節(jié)多,豐產(chǎn)性好,適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)的大豆品種94M80;采用寬窄行種植,保苗株數(shù)55萬(wàn)株·hm-2;化學(xué)調(diào)控:使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,縮短節(jié)間的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì);灌溉:在大豆開花后對(duì)大豆田進(jìn)行天天噴灌,溫度高時(shí)甚至一天兩次,每次灌水量不多,僅7~8 mm;施肥:大豆出苗20 cm左右進(jìn)行追肥,根據(jù)其產(chǎn)量至少施用純氮180 kg·hm-2,除了氮肥外還有多種微量元素,主要是鐵和鎂,一般與殺菌劑和除草劑一起噴施;病蟲害防治:病蟲害嚴(yán)重,尤其是菌核病發(fā)病率非常高,病株隨處可見,多次使用殺菌劑Headline。經(jīng)過(guò)防治后,田間發(fā)病植株仍高達(dá)20%,產(chǎn)量會(huì)受到影響,田間管理極為精細(xì)。

      2.3 我國(guó)與美國(guó)大豆高產(chǎn)差別的原因

      從我國(guó)與美國(guó)大豆高產(chǎn)典型應(yīng)用的栽培技術(shù)上分析,主要從大豆品種、自然環(huán)境、灌溉、精細(xì)化的田間管理等一些方面有差別。

      2.3.1 品種差異

      美國(guó)的高產(chǎn)大豆品種通常具備抗草甘膦、高耐密、抗病性好和適應(yīng)性廣等特性。這些品種的種植密度可以達(dá)到55萬(wàn)株·hm-2[24-25]。我國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)上還是主要以常規(guī)大豆品種為主,雖然已經(jīng)培育出了抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因大豆品種,脈育526等,但其耐密性等一些方面與美國(guó)大豆品種還是有一些差距,我國(guó)在轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面還有待加強(qiáng),通過(guò)持續(xù)的研發(fā)和改良,有望培育出更多具備抗除草劑、高耐密和多抗等優(yōu)點(diǎn)的大豆品種[26]。

      2.3.2 自然地理?xiàng)l件

      美國(guó)的大豆主產(chǎn)區(qū)位于溫帶和亞熱帶地區(qū),擁有適宜的氣候和肥沃的土壤,有利于大豆的生長(zhǎng)和發(fā)育[27]。相比之下,我國(guó)的大豆主產(chǎn)區(qū)主要位于東北和黃淮海地區(qū),氣候條件和土壤肥力相對(duì)較差,這在一定程度上限制了大豆的生長(zhǎng)和產(chǎn)量[28-29]。

      2.3.3 灌溉技術(shù)與管理

      美國(guó)作為灌溉農(nóng)業(yè)的代表,其灌溉技術(shù)和管理相對(duì)成熟。政府提供補(bǔ)貼,使得田間灌溉設(shè)備得到廣泛普及,農(nóng)民可以根據(jù)大豆需肥規(guī)律進(jìn)行給水給肥[27-30]。而在我國(guó),尤其是東北地區(qū),灌溉設(shè)備相對(duì)短缺,只有部分高產(chǎn)地塊能夠鋪設(shè)灌溉設(shè)備[31]。為了提高大豆的產(chǎn)量,政府需要加大資金投入,調(diào)動(dòng)農(nóng)民積極性,增加灌溉設(shè)備的普及率。

      2.3.4 田間管理

      在美國(guó),大部分農(nóng)業(yè)土地掌握在農(nóng)場(chǎng)主手中,大農(nóng)場(chǎng)機(jī)械化程度高。農(nóng)場(chǎng)主能夠觀察大豆的生長(zhǎng)、病蟲害發(fā)生情況以及天氣變化,并采取現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技解決存在的問(wèn)題,調(diào)控生長(zhǎng)過(guò)程[32-33]。而在我國(guó),大部分土地由散戶手中掌握,機(jī)械化程度較低。為了提高大豆產(chǎn)量,政府需要提供財(cái)政支持,使土地集中起來(lái)(如:合作社),應(yīng)用大型機(jī)械[34]。同時(shí),需要對(duì)合作社的農(nóng)民進(jìn)行高產(chǎn)栽培技術(shù)的培訓(xùn),并在田間生產(chǎn)遇到問(wèn)題時(shí)及時(shí)提供解決方案[35]。

      3 我國(guó)大豆品種選育方向及栽培技術(shù)

      3.1 大豆品種選擇及培育方向

      要根據(jù)種植地區(qū)氣候和土壤條件選擇適合的優(yōu)良大豆品種。優(yōu)良品種是提高大豆單產(chǎn)的基礎(chǔ),需要注重耐密性、抗病性、耐逆性和適應(yīng)性等方面的選擇[36-37]。在大豆品種培育時(shí),應(yīng)根據(jù)國(guó)外大豆品種特點(diǎn),如耐密性強(qiáng)、多抗等優(yōu)點(diǎn),在后代材料選擇時(shí)重點(diǎn)關(guān)注耐密性、抗病性等。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,尤其CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)的出現(xiàn)及不斷優(yōu)化[38],使得單基因的改變以及鑒定、多基因聚合等成為了可能,也能加快育種進(jìn)程。還應(yīng)加大轉(zhuǎn)基因育種的投入,加快培育適應(yīng)生產(chǎn)的具有抗草甘膦、高耐密、多抗等優(yōu)點(diǎn)的大豆品種[39]。

      3.2 合理的密植與施肥技術(shù)

      合理的種植方式和種植密度是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。應(yīng)根據(jù)選擇的大豆品種、種植方式及土壤和氣候特點(diǎn)等因素綜合選擇適宜的種植密度,在適宜的范圍適當(dāng)密植,有利于提高大豆的群體產(chǎn)量[40],也應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件、農(nóng)機(jī)現(xiàn)代化水平、品種特性確定適宜的種植方式,現(xiàn)在黑龍

      江省主推的種植方式有“壟三”栽培、大壟密[41],除了主推的還有一部分應(yīng)用小壟窄行密植[42]、寬窄行種植[43-44]等。在施肥方面,需要科學(xué)合理地施用氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素。根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況(測(cè)土配方施肥)和大豆生長(zhǎng)需求,制定合理的施肥方案,確保大豆生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)[40]。應(yīng)多關(guān)注葉面肥的應(yīng)用,花期噴施葉面肥可以增加單株粒數(shù)和單株莢數(shù)、結(jié)莢期或鼓粒期施葉面肥可以顯著增加大豆種子的百粒重,增產(chǎn)效果顯著[43]。

      3.3 科學(xué)的灌溉與排水

      為了優(yōu)化大豆的生長(zhǎng)和產(chǎn)量,需要根據(jù)大豆的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律來(lái)合理補(bǔ)充田間水分,以及在發(fā)生澇害時(shí)進(jìn)行及時(shí)排水,因此應(yīng)具備排灌結(jié)合的農(nóng)田水利配套設(shè)施。特別是在大豆的幾個(gè)關(guān)鍵生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期,如開花期、結(jié)莢期和鼓粒期,水分的供應(yīng)尤為重要[45]。為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉,可以采用現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)技術(shù),如土壤濕度傳感器和自動(dòng)灌溉系統(tǒng)等,根據(jù)田間的實(shí)時(shí)濕度數(shù)據(jù)來(lái)決定是否需要補(bǔ)充水分[46]。同時(shí),結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和土壤特性,制定科學(xué)的灌溉計(jì)劃,并在發(fā)生澇害時(shí)能夠及時(shí)排水,確保大豆在各個(gè)關(guān)鍵生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期都能獲得適宜的水分供應(yīng)。

      3.4 病蟲害綜合防控

      在大豆生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,病蟲害是常見的侵?jǐn)_因素,它會(huì)妨礙大豆的正常生長(zhǎng),并最終影響其產(chǎn)量[47]。在中國(guó)大豆病蟲害較多,能產(chǎn)生重大危害的有50多種,其中近幾年在全國(guó)爆發(fā)最嚴(yán)重的大豆根腐病已經(jīng)被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為大豆生產(chǎn)上唯一的“一類農(nóng)作物病蟲害”[48]。一旦大豆田受到病蟲害的侵襲,治理工作往往變得復(fù)雜和困難。因此,最好的策略是以預(yù)防為主,治療為輔,可以有效降低病蟲害的發(fā)生率,從而減少大豆產(chǎn)量的損失[49],如大豆種子進(jìn)行種衣劑包衣,降低土傳病害的發(fā)生幾率[50],還可以應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)行病蟲害的預(yù)防,如大豆病蟲害智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)等[51]。

      3.5 化學(xué)調(diào)控

      在大豆種植中,適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)調(diào)控有助于優(yōu)化大豆的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。在大豆苗期,為了增加植株的抗倒伏性,通常會(huì)進(jìn)行矮化處理[52]。這主要通過(guò)使用植物生長(zhǎng)延緩劑來(lái)實(shí)現(xiàn),如多效唑、烯效唑等。這些藥劑可以降低大豆植株的高度,使其更為矮壯,從而提高抗倒伏的能力[53]。

      3.6 農(nóng)業(yè)機(jī)械化與智能化

      現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)逐步走向機(jī)械化與智能化,引入自動(dòng)化設(shè)備,如自動(dòng)噴灌、施肥,同時(shí)通過(guò)傳感器、遙感技術(shù)等,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài),并及時(shí)給水給肥等?,F(xiàn)在農(nóng)民雖然擁有各種農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和工具,農(nóng)田作業(yè)效率比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)提高很多,但仍存在人工操作的局限性和不確定性,使得農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量參差不齊。隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化與智能化的應(yīng)用使農(nóng)業(yè)變得規(guī)范化和精細(xì)化[54-55]。

      4 總結(jié)及展望

      本文通過(guò)對(duì)我國(guó)與美國(guó)典型高產(chǎn)大豆品種的比較和分析,深入探討了美國(guó)大豆的單產(chǎn)水平普遍高于我國(guó)的原因。在對(duì)比中發(fā)現(xiàn),首先,美國(guó)大豆品種在遺傳特性上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì),這些品種通常具備抗草甘膦、高耐密、抗病性強(qiáng)以及廣泛的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn)使得美國(guó)大豆在面對(duì)多變的環(huán)境條件和病蟲害時(shí),能夠保持較高的生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。其次,自然地理?xiàng)l件也是影響大豆產(chǎn)量的重要因素,國(guó)外許多大豆種植區(qū)域擁有得天獨(dú)厚的自然地理?xiàng)l件,如適宜的氣候、豐富的水資源和肥沃的土壤等,這些都為大豆的高產(chǎn)提供了有力保障。自然地理?xiàng)l件作為一個(gè)客觀存在的因素,無(wú)法直接改變。因此,我國(guó)應(yīng)將關(guān)注點(diǎn)放在提升大豆品種的遺傳特性上,尤其是培育具備抗草甘膦、高耐密、抗病性好、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)的轉(zhuǎn)基因大豆品種。在栽培技術(shù)上,也應(yīng)當(dāng)積極引進(jìn)和改良國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。例如,合理的密植與施肥技術(shù),可以提高大豆群體的光能利用率和產(chǎn)量??茖W(xué)的灌溉與排水,水肥一體化管理則能夠確保大豆在不同生長(zhǎng)階段得到適量的水分和養(yǎng)分,從而提高其產(chǎn)量。此外,病蟲害綜合防控、化學(xué)調(diào)控以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化與智能化等也是提升大豆產(chǎn)量的關(guān)鍵。

      大豆高產(chǎn)相關(guān)研究為大豆高產(chǎn)以及單產(chǎn)提升做出了很大的貢獻(xiàn),給予了未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。隨著生態(tài)氣候的變化,極端天氣增多、土壤退化與資源限制、病蟲害的頻發(fā)與防治難度增加等,應(yīng)持續(xù)進(jìn)行大豆高產(chǎn)研究與創(chuàng)新。在未來(lái)大豆高產(chǎn)研究應(yīng)關(guān)注以下3點(diǎn):(1)基因編輯技術(shù)的應(yīng)用,能夠加快培育具有高產(chǎn)、耐密、抗病等優(yōu)點(diǎn)的大豆品種;(2)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新和應(yīng)用,農(nóng)業(yè)機(jī)械化與智能化是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),能夠提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量;(3)加強(qiáng)國(guó)際合作與交流,我國(guó)大豆單產(chǎn)與國(guó)外還有很大的差距,應(yīng)多引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)并將之本土化,助力我國(guó)大豆單產(chǎn)提升。

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      Research Progress and Prospects of High-Yield Cultivation Technology for Soybeans

      Abstract:There is a significant gap in soybean yield between China and the United States, and increasing yield is one of the key factors to break the difficulties in soybean production in China. This article summarized, compared, and analyzed typical high-yield soybeans in China and the United States. It was found that the reasons for the higher yield of American soybeans compared to Chinese soybeans were that soybean varieties had characteristics such as glyphosate resistance, high density tolerance, good disease resistance, and wide adaptability, excellent natural geographical conditions, good irrigation technology and management, and field management. By analyzing the reasons that affect the yield of soybean in China and the United States, it was proposed that the future direction of soybean breeding in China should focued on density tolerance and glyphosate resistance. Special attention should be paid to soybean cultivation techniques, such as reasonable planting and fertilization techniques, scientific irrigation and drainage, comprehensive pest and disease control, chemical regulation, agricultural mechanization and intelligence. Future research on soybean high-yield should also focus on the application of gene editing technology, innovation and application of precision agriculture and smart agriculture, strengthen international cooperation and exchange, and provide theoretical guidance for China's soybean high-yield research and yield improvement.

      Keywords:soybeans;high yield typical; resistance to glyphosate; durable to dense planting; disease resistance; adaptability

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